In this thesis work, a serial MSK demodulation algorithm is proposed and its performance is studied in the presence of Gaussian noise. The proposed serial MSK demodulator is designed by modifying a digital tanlock loop (DTL) which is a kind of digital phase-locked loop (DPLL) but has linear phase error characteristics. It can track two frequencies of serial MSK signal and simultaneously extract data by sampling demodulation.
To investigate the performance of the serial MSK demodulation algorithm, we first obtain theoretically the probability density function of phase error detector output signal and verify it by computer simulation. Based on the probability density function of the phase error detector output signal, we then obtain the error probability of the serial MSK demodulator. As a results, it has been found that the performance of the proposed serial MSK demodulation algorithm is about the same as that of the coherent PSK demodulation. The advantage of using the proposed serial MSK demodulator is its simple hardware implementation without loss of the performance.
Next, in order to investigate the effects of different local oscillator frequencies on the performance of the serial MSK demodulator, the phase detector output signal is examined at different local oscillator frequency indices {id}. No variation of the performance of the serial MSK demodulator has been found due to the variation of the local oscillator frequency. Therefore, one can easily select the required passband in a transmission channel by choosing a proper local oscillator index id when using the proposed serial MSK demodulator.
Lastly, for all digital implementation of the serial MSK demodulator computer simulation has been done to reduce the computation of the demodulation algorithm for different number of samples per symbol and different order of a Butterworth low pass filter (LPF). When we use a 2nd-order Butterworth LPF, simulation results show that using the local oscillator index id greater than 4 is desirable to maintain the performance of the MSK demodulator.
본 논문에서는 serial MSK 변조신호를 효율적으로 복조할 수 있는 복조 algorithm이 제안되었고 그 성능이 연구되었다.
먼저, serial MSK 복조 algorithm은 phase-locked loop (PLL)중 선형 위상특성을 갖는 digital tanlock loop(DTL) 을 변형시켜 2개의 주파수로 합성된 2진 serial MSK 신호를 추적하면서 동시에 표본식 복조방식으로 데이타 추출이 가능하도록 하였다. 제안된 복조 algorithm의 성능을 고찰하기 위하여 Gaussian 잡음이 부가되었을 때 serial MSK 복조기의 위상오차 확률밀도함수를 이론적으로 구하고 컴퓨터 simulation 으로 비교 확인하여 일치하는 결과를 얻었다. 여기에서 구한 위상오차 확률 밀도함수를 이용하여 오차확률을 구한 결과 coherent PSK 전송방식과 비슷한 성능을 얻었다. 따라서 제안된 serial MSK 복조방식을 사용할 경우 성능을 유지하면서도 간단한 hardware로 복조기를 제작할 수 있는 장점이 있다.
다음 국부발진 주파수의 변화에 따른 본 serial MSK 복조기의 성능을 위상 오차출력의 variance를 통하여 고찰하였다. 본 복조 algorithm을 사용할 경우 국부발진 주파수의 변화가 위상 오차출력에 영향을 미치지 않는 결과를 얻었으며 따라서 통신선로의 특성에 맞는 통과대역을 국부발진 주파수의 변화로 용이하게 선택할 수 있다.
마지막으로 본 복조 algorithm의 전 디지탈 구현을 위한 계산량의 감소를 위하여 심볼당 표본수의 변화에 따른 위상오차 출력의 변화를 고찰하였다. 본 복조 algorithm의 저역여파기로 2차의 Butterworth 필터를 사용할 경우 국부발진 주파수의 index id가 4 이상이면 위상오차 출력이 감소하여 본 복조기의 디지탈 구현에 만족스러운 결과를 나타내었다.
