《现代通信原理与技术》数字调制与解调(MSK调制)实验报告

摘 要：

        本实验旨在研究数字调制中的最小频移键控（MSK）调制技术，并使用MATLAB软件对其进行模拟和实现。首先，我们介绍了MSK调制的原理和特点，以及其在数字通信系统中的应用。然后，我们使用MATLAB编写了一个简单的程序，演示了如何生成原始信号、对其进行MSK调制、以及如何解调恢复原始信号。最后，通过对比原始信号、调制信号和解调信号的波形图，验证了MSK调制和解调的有效性。

关键词：MATLAB

引言

        在数字通信系统中，调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，而解调则是将模拟信号转换回数字信号的过程。在数字调制中，MSK是一种常用的调制技术，它具有频谱效率高、抗多径干扰能力强等优点，在数字通信系统中得到了广泛的应用。MSK调制通过改变信号的相位来实现信息的传输，因此在频谱利用率和抗噪声干扰能力方面具有优势。本实验旨在通过MATLAB编程实现MSK调制和解调过程，并通过波形图对比原始信号、调制信号和解调信号，验证MSK调制和解调的有效性，加深对数字调制技术的理解。

 

一：实验目的

1.深入理解数字调制的基本原理：

通过本实验，学习并掌握数字调制的基本概念和原理，了解数字信号如何被转换为适合在模拟信道中传输的模拟信号。同时，对比不同调制技术的特点、适用场景和性能优劣，为后续的通信系统设计奠定基础。

2.全面掌握MSK调制技术：

深入研究MSK调制技术的工作原理、频谱特性及性能优势，包括其相位连续变化、最小频移等特性，以及这些特性如何带来频谱效率高、抗多径干扰能力强等优势。同时，分析MSK调制技术在数字通信系统中的应用场景，如其在数据传输速率、带宽利用率和信号质量等方面的优势。

3.熟练掌握MATLAB编程环境：

通过编写MSK调制与解调的MATLAB程序，熟练掌握MATLAB编程的基本语法、函数调用方法以及数据处理技巧。通过这一过程，提升在数字通信系统建模、仿真和分析方面的能力，为后续的研究和工程实践打下坚实基础。

4.验证MSK调制和解调的有效性：

利用MATLAB编程模拟MSK调制和解调过程，并通过波形图对比原始信号、调制信号和解调信号，直观地验证MSK调制和解调的正确性和可靠性。同时，分析解调过程中的误差和失真情况，探讨可能的改进措施，以优化系统性能。

5.探索数字通信系统的实际应用：

通过实验，了解MSK调制技术在数字通信系统中的实际应用场景，如蜂窝移动通信、卫星通信、无线局域网等。分析MSK调制技术如何在实际通信系统中提高数据传输效率、降低误码率、增强信号抗干扰能力等，从而加深对数字调制技术在现代通信系统中重要性的理解。

6.培养系统分析和设计能力：

在实验过程中，不仅关注单个模块的实现和性能验证，还要关注整个通信系统的设计和优化。通过分析不同参数（如采样频率、载波频率、频率偏移等）对系统性能的影响，培养系统分析和设计能力，为后续的数字通信系统设计和优化提供有力支持。

二：实验原理

1.实验原理概述

数字通信系统中的调制技术是将数字信号转换为模拟信号的重要步骤之一。最小频移键控（MSK）调制是数字通信系统中常用的一种调制技术，其特点是频谱效率高、抗多径干扰能力强等。本实验旨在通过MATLAB编程实现MSK调制和解调过程，深入了解MSK调制的工作原理和特点，以及验证MSK调制和解调的有效性。

2.实验原理详解

2.1数字调制基础：

(1)数字调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，用于在通信系统中传输数字信息。在数字调制中，常用的调制技术包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。

(2)调制过程中，根据调制信号所改变的特性，可以分为振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等不同类型。每种调制技术都有其特定的应用场景和优缺点。

2.2最小频移键控（MSK）调制原理：

(1)最小频移键控（MSK）调制是一种常用的数字调制技术，其特点是频谱效率高、抗多径干扰能力强等。

(2)在MSK调制中，通过改变信号的相位来表示数字信息，相邻符号之间的相位差为固定的值，通常为π/2。因此，MSK调制的频率偏移是最小的，为数据速率的一半，从而提高了频谱利用率。