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《gmsk調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、GMSK調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計(jì)16摘要GMSK（高斯最小移頻鍵控）信號(hào)優(yōu)良的頻譜特性在跳頻通信中有廣闊的應(yīng)用前景。本文分析了GMSK調(diào)制器的設(shè)計(jì)理論，給出了一種全數(shù)字實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)并在FPGA上加以實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明，這種數(shù)字實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的GMSK基帶信號(hào)具有良好的功率譜及眼圖，同時(shí)能夠有效避免兩條支路信號(hào)幅度及正交載波相位失衡。關(guān)鍵詞:GMSK仿真系統(tǒng)FPGA16AbstractGMSKisaspectrum-efficientmodulationsignalusedwidelyintheFHcommunicationsystem.Inthispape
2、r,thedesigntheoryofGMSKmodulatorisanalyzedandanimproveddigitalimplementationstructureisobtained.ThenthisstructureisimplementedonFPGA.SimulationresultshowthatGMSKsignalgeneratedbythedigitalimplementationstructurehasnicePSDandeyepattern.Also,theeffectofquadraturephaseerrorand
3、amplitudeimbalanceisavoided.Keywords:GMSKDigitalModulationDigitalImplementationFPGA16一、GMSK調(diào)制方式的工作原理及特點(diǎn)調(diào)制前高斯濾波的最小頻移鍵控簡(jiǎn)稱(chēng)GMSK，基本的工作原理是將基帶信號(hào)先經(jīng)過(guò)高斯濾波器成形，再進(jìn)行最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制(圖1-1)。由于成形后的高斯脈沖包絡(luò)無(wú)陡峭邊沿，亦無(wú)拐點(diǎn)，因此頻譜特性?xún)?yōu)于MSK信號(hào)的頻譜特性。輸入數(shù)據(jù)GMSK輸出高斯低通濾波器MSK調(diào)制圖1-1GMSK調(diào)制高斯濾波器的頻率傳輸函數(shù)為(1-1)(1-1)式中是與濾波
4、器3dB帶寬B有關(guān)的一個(gè)系數(shù)，其沖激響應(yīng)為：(1-2)假設(shè)輸入數(shù)據(jù)流為二進(jìn)制非歸零信號(hào)，傳輸速率為。為碼元寬度，其數(shù)學(xué)表示式為（1-3）式中：(1-4)或-1,其概率分別為。GMSK是角度調(diào)制信號(hào)，已調(diào)信號(hào)寫(xiě)作：(1-5)16(1-6)(1-6)式中表示和的卷積。GMSK信號(hào)的瞬時(shí)頻率為：(1-7)為調(diào)制靈敏度，由下式?jīng)Q定：(1-8)實(shí)際上（1-8）式是使調(diào)制指數(shù)為的最大頻偏與傳信速率的約束關(guān)系。雙極性碼元通過(guò)高斯濾波器產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，所以相鄰脈沖之間有重迭。由(1-5)式和(1-6)式知，對(duì)應(yīng)某一碼元，GMSK信號(hào)的頻偏不僅和該碼元有關(guān)，而且
5、和相鄰碼元有關(guān)。也就是說(shuō)在不同的碼流圖案下，相同碼元(比如同為“+1”或“-1”)的頻偏是不同的。 相鄰碼元之間的相互影響程度和高斯濾波器的參數(shù)a有關(guān)，也就是說(shuō)和高斯濾波器的3dB帶寬B有關(guān)。通常將高斯濾波器的3dB帶寬B和輸入碼元寬度T的乘積BT值作為設(shè)計(jì)高斯濾波器的一個(gè)主要參數(shù)。BT值越小，相鄰碼元之間的相互影響越大。理論分析和計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明。BT值越小，GMSK信號(hào)功率頻譜密度的高額分量衰減越快。主瓣越小，信號(hào)所占用的頻帶越窄，帶外能量的輻射越小，鄰道干擾也越小。16二、GMSK調(diào)制原理GMSK調(diào)制具有較好的功率頻譜特性與誤碼性能，
6、最大優(yōu)點(diǎn)就是帶外輻射小，較適用于工作在VHF和UHF頻段的移動(dòng)通信系統(tǒng)，因此，GMSK調(diào)制在通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，例如GSM手機(jī)通信系統(tǒng)與AIS系統(tǒng)就采用這種通信調(diào)制方式。目前，GMSK調(diào)制主要有鎖相環(huán)與正交調(diào)制兩種實(shí)現(xiàn)方式，其中前者在早前得到很大應(yīng)用，但隨著軟件無(wú)線(xiàn)電的提出，正交調(diào)制實(shí)現(xiàn)方式逐漸得到廣泛的研究與應(yīng)用。2.1GMSK正交調(diào)制基帶信號(hào)產(chǎn)生原理GMSK是在MSK的基礎(chǔ)上得到的，GMSK是連續(xù)相位恒包絡(luò)調(diào)制，對(duì)載波進(jìn)行GMSK調(diào)制的時(shí)域表達(dá)式如下：(2-1)Wc為載波的頻率，Tb為數(shù)據(jù)碼元的周期。由上式看出，對(duì)輸入的二進(jìn)制碼元，
7、MSK調(diào)制后的載波在一個(gè)碼元寬度內(nèi)相位線(xiàn)性增加或減少π/2。實(shí)驗(yàn)表明，如果載波的相位變化由線(xiàn)性變?yōu)楦交那€(xiàn)時(shí)，則可以得到更好的頻譜特性。因此在GMSK調(diào)制前，對(duì)二進(jìn)制碼元進(jìn)行高斯濾波，使被調(diào)制載波的相位路徑更為平滑，然后再進(jìn)行GMSK調(diào)制，這就是GMSK調(diào)制的基本思想。其載波調(diào)制表達(dá)式如下：（的結(jié)果即）（2-2）為非歸零二進(jìn)制碼元，表示二進(jìn)制碼元經(jīng)過(guò)高斯濾波后的積分輸出,為高斯脈沖。對(duì)上式進(jìn)行三角變換得到（2-3）因此采用正交調(diào)制實(shí)現(xiàn)GMSK的基帶I，Q信號(hào)分別為16（2-4）（2-5）由上面的表達(dá)式推導(dǎo)出GMSK正交調(diào)制基帶信號(hào)的實(shí)現(xiàn)框
8、圖，如圖2-1所示。圖2-1GMSK基帶信號(hào)正交實(shí)現(xiàn)框圖GMSK調(diào)制方式，是在MSK調(diào)制器之前加入一個(gè)基帶信號(hào)預(yù)處理濾波器，即高斯低通濾波器，由于這種濾波器能將基帶
