论文总字数：18620字

目 录

1. 引言 1

1.1 绪论 1

1.2 自组织网络的研究现状及问题 2

1.3 设计的目的及任务要求 2

2.最小频移键控（MSK）信号的基本原理 3

2.1 最小频移键控（MSK）简介 3

2.2 MSK信号的基本原理 3

2.3 MSK的正交表示法 5

3. MSK信号的调制 6

3.1 MSK调制器的特点 6

3.2 利用正交调制法产生MSK信号 7

3.3 MSK信号的功率谱 9

4. MSK信号解调 9

4.1 相干和非相干解调的简单介绍 9

4.2 差分检测法 10

4.3 MSK信号的差分数字解调 11

5. GMSK调制 13

5.1 GMSK的原理 13

5.2 GMSK的调制原理 14

所以实现GMSK调制的关键是得到合理的高斯滤波器。 16

5.3 GMSK的解调 16

6. MSK调制与GMSK调制的性能比较 17

6.1 仿真建模 17

6.2 仿真实验 18

7.1 总结 31

7.2 展望 32

致谢 33

自组织通信网络调制解调技术

戴洁琪

,China

Abstrct:Mobile self-organized network is a network combined mobile communication and computer network. The mobile self-organizing network can make use of the routing transpond function of data communication for the mobile terminal, in this way communication can be realized without infrastructure, which makes up the defects of the absence of network communication infrastructure. At present, the problems of self organizing network are that: performance of hardware and the huge amount of computation during the process of information processing. The original data signal has two forms which includes analog form and digital form. The modulation method of the signal, at the same time, is transformed from analog to digital. The basic digital modulation are: FSK, ASK, PSK. MSK is the improvement of 2FSK, which draws widely attention for its good performance and easy to achieve , but there are still some shortages. In order to overcome these shortcomings, the 2FSK will be improved and developed into MSK. At the same time, the minimum Gauss shift keying (GMSK) has the characteristics of compact spectrum, stable envelope and strong anti-interference ability, which is widely used in mobile communication situations.

Key word: self-organizing communication networks; modulation shift keying (MSK); the modulation Gauss shift keying (GMSK);modulation and demodulation;Simulink

1. 引言

1.1 绪论

移动自组织网络是暂且设置设立的一种具有多跳性的自治体系。它是由1968年在美国设立的ALOHA网络以及后来提议的PR网络进一步发展而来的。^[1]它是一种单跳的网络结构是因为此网络的建立须要固定的基础设备，而且同时其中的每一个节点都需要与其他所有的节点直接相连才能够完成彼此之间的通信。将移动通讯与计算机网络相组合就可以构成移动自组织网络，在此网络中用户端能够尽情肆意的挪动的同时维持通畅的通讯。其中的用户端是能够任意转移的终端，并且是便于携带的，比如笔记本等，而且用户能够任意随时的处于运动或许静止的状况。移动自组织网络是一种多跳的分布式结构。在没有固定的基本设备的状况下，自组织网络能够实行终端之间的相互通讯并且同时不使用现存的网络设备的境况下。

一般在没有或者是不方便使用基本的网络设施的情况下才会使用移动自组织网络，现在主要应用在以下各个方面：

1. 军事通信

在当今信息化的战场上，在没有固定的基础设备的情况下，可以使用装备了移动通信设备的车辆、人员，并且借助这些设备组建自组织网络实现通信，以此来实现成员之间信息的交换以及密切的联系，来共同完成作战任务。

1. 紧急服务和灾难服务

在出现一些自然灾害或者由于一些其他的人为因素导致基础设施出现故障而无法使用时，恢复通讯就显得非常重要。此时临时建立移动自组织网络实现通讯来减少营救的时间和减少损失就会显得尤为重要。

通信的目的是传输所需的有用的信息。根据幅值的取值是否是离散的来区分最基本的原始的数据信号可分为模拟和数字两种形式。数字信号是一种离散化取值的信号，它的幅值在有限个数值之间变化。模拟通信有着容易直观的展现的优点，但是同时也有着两个明显的缺点：（1）保密性差，容易被攻击；（2）抗干扰能力弱，使通信质量下降。由此信号的调制方法慢慢的从模拟方式向数字方式改变。数字的调制方法有很多，传统的有：幅移键控法ASK、频移键控法FSK、相移键控法PSK。2FSK、MSK、GMSK是目前应用比较普遍的数字调制方式。^[2]

因为FSK基带信号可能会惹起载波相位变化等一系列矛盾在发生变更的时候，因此开展出了最小频移键控(MSK)，与2FSK相比，它是2FSK的一种特殊形式，它具有传输宽带小、频带的利用率高、功率谱性能好、抗噪声性能好等的一系列优点，能够在无线通讯中获得较普遍的运用。又进一步新发展出GMSK是为了能够再进一步降低传输的宽带。GMSK是在原信号进行调制之前先经过高斯滤波器进行预调制处理，这是对于MSK的进一步的改进技术。

1.2 自组织网络的研究现状及问题

在近些年来，由于计算机技术的迅速进步和移动通讯技术的普遍使用，用户对于通信的需要和质量不断的增加，促进了移动自组织网络的研究和进一步开展。

同其他的之前的通信网络对比，移动自组织网络具有下列显著的特征：

1. 自组织性和没有中心。由于移动自组织网络中没有完全确定的管制中心，因此其中所有的节点的位子一律等同，网络中的各个节点不需要人为的干涉和其他网络的预置，它们之间通过算法来调解相互之间的行动，可以在任何地点任何时间任意的快速的自动组网。之所以这个网络具有好的抗毁性，是由于网络不具有单点故障和分布布局。
2. 网络拓扑的动态变化。移动终端能够在移动自组织网络中以任何的方法任意的挪动。由于无线发送装配类型的多种多样、信道之间彼此的滋扰、天气和地形等一系列各种原因的作用，移动终端之间的网络布局可能会随时随地产生不同的变化，并且变化的方式的速度都是无法提前预估的。
3. 安全性比较差。自组织网络由于使用了有限的电源因此是特别的无线移动网络。由于无线信道的信道采用分布式管控的方式，所以更易主动侵犯、断绝服务、被动窃听等一系列的网络冲击。所以必须要特别考虑抗干扰能力、信道加密等其他的一些安全措施。
4. 无线传输的宽带受限。无线传输技术是移动自组织网络选用的底层的通讯法子，与此同时由于无线信道它自身所具有的物理特质，所以供给的网络宽带与其他的有线信道相比较要低的多。并且，由于要思虑到一些竞争和共享产生矛盾和信道之间的相互滋扰等很多的原因，移动终端现实中最终所能得到的带宽要比最大的理论值小很多。

因为自组织网络本身具有特殊性，所以众多的研究人员在为它设计专门的契约和技术方面进行了大批的探索。总之而言，研究主要集中在怎样组网、如何接入控制、算法的改进以及安全管理等方面。

1.3 设计的目的及任务要求

使用MATLAB中的Simulink仿真模块对其进行一系列仿真，并且对于MSK、GMSK的调制解调的仿真结果进行分析，进一步加深对MSK、GMSK的调制解调的理解和对现实技术中应用的掌握。

1. MSK、GMSK的理论研究。从众多的数字调制中引出MSK、GMSK，进而分析其调制解调的原理，理解之间的差异和优缺点。
2. 利用仿真工具MATLAB。简介MATLAB软件，介绍MATLAB中Simulink的仿真模块的使用方法。
3. 实验分析。使用MATLAB工具，使用Simulink的仿真模块根据MSK及GMSK调制解调原理建立模型实行仿真，并且对仿真结果进行必要的剖析和对照。
4. 简介MSK、GMSK在实际技术中的应用，进一步分析其发展趋向以及远景。

2.最小频移键控（MSK）信号的基本原理

2.1 最小频移键控（MSK）简介

数字频率调制利用数字载波频率的改变来实现信息传达，是数字通信中应用时间较早的一种通信方法。因为此调制解调方法相对于其他的通信方法较易完成，并且抗噪声性能和抗衰减性能较好，因此在数据传输速度相对较低的通信系统中应用的比较普遍。

频移键控（FSK）的原理如下，首先通过二进制数字基带信号改变载波频率，然后使用另外两个频率的正弦振荡，分别表示传号和空号，其中这两个频率和载波频率相差△f。^[3]在0、1码转换的时刻不能保证振荡相位的连续性是因为空号和传号分别采用了不同的载波频率。此时相位的忽然跳变会引起原来为等幅振荡的载波包络的起伏变化，进一步造成FSK信号频率谱的缓慢衰减，从而降低信道宽带的利用率。

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