一文看懂MSK调制与FSK调制的区别和联系

MSK调制原理

MSK称为最小移频键控，是移频键控（FSK）的一种改进型。这里“最小”指的是能以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号，它能比PSK传送更高的比特速率。

二进制MSK信号的表达式可写为：

当ka＝＋1时，信号的频率为：

当ka＝－1时，信号的频率为：

由此可得频率之差为：

那么MSK信号波形如图2.1所示：

为了保持相位的连续，在t=kTs时间内应有下式成立：

若令＝0，则＝0或±π，此式说明本比特内的相位常数不仅与本比特区间的输入有关，还与前一个比特区间内的输入及相位常数有关。

为了便于理解如图2.2所示：

根据上面描述可构成一种MSK调制器，其方框图如图2.3所示：

输入数据NRZ，然后通过CPLD电路实现差分编码及串/并转换，得到Ik、Qk两路数据。波形选择地址生成器是根据接受到的数据（Ik或Qk）输出波形选择的地址。EEPROM（各种波形数据存储在其中）根据CPLD输出的地址来输出相应的数据，然后通过D／A转换器得到我们需要的基带波形，最后通过乘法器调制，运放求和就得到了我们需要的MSK调制信号。

MSK基带波形只有两种波形组成，见图2.4所示：

在MSK调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号只有两种波形选择，因此当前数据取出的成形信号只与它的前一位数据有关。如果当前数据与前一位数据相同，输出的成形信号就相反（如果前一数据对应波形1，那么当前数据对应波形2）；如果当前数据与前一位数据相反，输出的成形信号就相同（如果前一数据对应波形1，那么当前数据仍对应波形1）。

FSK调制原理

在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。

非连续相位FSK的调制方式

产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。

由于相位的不连续会造频谱扩展，这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展，越来越多地采用连继相位FSK调制技术。

连续相位FSK的调制信号

目前较常用产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。

相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最终按照频率偏移的负四次幂衰落。如果相位不连续，功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落。

FSK信号频谱

在通信原理综合实验系统中，FSK的调制方案如下：FSK信号：S（t）=cos（ω0t+2πfi·t）

在通信信道FSK模式的基带信号中传号采用fH频率，空号采用fL频率。在FSK模式下，不采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有：

FSK正交调制器结构

1、外部数据输入：可来自同步数据接口、异步数据接口和m序列；

2、全1码：可测试传号时的发送频率（高）；

3、全0码：可测试空号时的发送频率（低）；

4、0/1码：0101．．交替码型，用作一般测试；

5、特殊码序列：周期为7的码序列，以便于常规示波器进行观察；

6、m序列：用于对通道性能进行测试；

FSK调制器带处理结构

MSK调制与FSK调制的区别和联系

区别：在FSK方式中，其相位通常是不连续的。MSK是使其相位始终保持连续不变的一种调制。

联系：MSK是在FSK基础上对FSK信号作某种改进。

在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。MSK是对FSK信号作某种改进，使其相位始终保持连续不变的一种调制。

MSK又称快速移频键控（FFSK）。这里“最小”指的是能以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号；而“快速”指的是对于给定的频带，它能比PSK传送更高的比特速率。