基于SPW-FSM Editor的CPM調制器的建模

摘    要：CPM調制是一種非線(xiàn)性有記憶調制方式，其信號內在的狀態(tài)轉移特性更適合于用有限狀態(tài)機(FSM)來(lái)描述。SPW的FSM Editor是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的FSM建模工具，用其生成的FSM模型可以直接用于SPW的BDE仿真環(huán)境中。本文給出了3RC-CPM信號的內在狀態(tài)及其轉移的分析，并對基于FSM Editor的建模過(guò)程進(jìn)行了詳細敘述，最后給出了完整的CPM調制器系統模型及其仿真波形。
關(guān)鍵詞：SPW；FSM Editor；CPM調制器；有限狀態(tài)機

引言
CPM(連續相位調制)是典型的有記憶調制方式，其符號間的關(guān)聯(lián)特性使得這種調制方式具有不同的狀態(tài)。在對CPM系統進(jìn)行仿真時(shí)，首先需要產(chǎn)生調制信號。產(chǎn)生調制信號的方法有很多，最直接的方法是按照CPM信號的表達式運算得到，但需要記憶很多中間狀態(tài)；還可以將所有可能的輸出波形存成一張表，采用查表法得到調制信號，但需要較大的存儲空間。事實(shí)上，CPM信號可以看作是一個(gè)有限狀態(tài)系統，在時(shí)間軸上具有清晰的狀態(tài)轉移關(guān)系，根據這一特性，我們采用SPW的建模工具FSM Editor成功地生成了CPM的調制信號。由于該方法實(shí)際上是對CPM本質(zhì)特性的描述，因此物理意義清晰，且參數易于修改，非常適合CPM系統的建模仿真。

FSM Editor簡(jiǎn)介
FSM Editor是SPW的一個(gè)可選工具，主要是以圖形化的方式對有限狀態(tài)機系統進(jìn)行建模，應用對象包括控制系統、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議以及有記憶調制系統等。一個(gè)完整的FSM模型由狀態(tài)集、狀態(tài)間的轉移、附加在狀態(tài)和轉移上的ADL(Action Description Language)文本、輸入/輸出端口、參數以及記憶變量構成，并且可以封裝成標準的SPW模塊。ADL事實(shí)上是C語(yǔ)言的一個(gè)子集，每一個(gè)狀態(tài)的入口動(dòng)作和出口動(dòng)作以及每一個(gè)轉移的驅動(dòng)條件和執行動(dòng)作都由ADL文本描述。
創(chuàng )建一個(gè)FSM模型包括以下步驟：?jiǎn)?dòng)FSM Editor；定義輸入/輸出端口、參數和記憶變量；創(chuàng )建起始狀態(tài)和其它狀態(tài)，每一個(gè)FSM模型都必須有且僅有一個(gè)起始狀態(tài)(起始狀態(tài)以雙線(xiàn)環(huán)表示，其他狀態(tài)以單線(xiàn)環(huán)表示)；編輯各狀態(tài)屬性，包括名稱(chēng)、描述、入口動(dòng)作和出口動(dòng)作的定義；創(chuàng )建狀態(tài)間的轉移；編輯轉移屬性，包括名稱(chēng)、描述、驅動(dòng)條件和執行動(dòng)作的定義；利用FSM Editor的Verify功能對模型進(jìn)行驗證；保存模型，同時(shí)生成標準的SPW模塊。
模型創(chuàng )建完成即可以像普通的BDE模塊一樣添加到任何一個(gè)仿真系統中進(jìn)行仿真。

CPM調制狀態(tài)分析
CPM調制信號的一般表達式為：
    (1)
其中
                           (2)
T為符號周期，即波特率的倒數，e表示時(shí)間T內的信號能量，fc為載波頻率，h為有理調制指數，…}為M進(jìn)制發(fā)送符號序列，取值范圍是…， ，q(t)為歸一化相位成形波形，滿(mǎn)足條件：
                   (3)
定義q(t)的微分形式為g(t)，則g(t)是持續時(shí)間為L(cháng)T的脈沖波形，稱(chēng)為相位成形脈沖。如果L=1，相應的CPM信號稱(chēng)為全響應CPM；如果L>1，則稱(chēng)為部分響應CPM。
生成CPM調制信號的關(guān)鍵在于產(chǎn)生相位f(t;I)，由(2)式可得：
(t-kT)
(t-kT)

                    (4)
其中qn可以遞歸的方式表示為：
                     (5)
由(4)式可知，時(shí)間內的f(t;I)可由qn及{In, In-1, …In-L+1}唯一確定，因此CPM信號在t=nT時(shí)刻的狀態(tài)可以定義為
…,In-L+1}    (6)
由于，因此當m為偶數時(shí)，qn共有p個(gè)，即；當m為奇數時(shí)，qn共有2p個(gè)，即，所以CPM信號的狀態(tài)數為：
              (7)
以二進(jìn)制CPM(即M=2)為例，其他參數如下：L=3，h=1/2(m=1，p=2)，則狀態(tài)數為2pML-1=2