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1、1电子信息工程系课程设计课程名称： 基于 matlab 通信系统课程设计 题目名称： 基于 matlab 对信号的调制与解调的仿真 学生姓名： 学 号： 系（分院）： 电子信息工程 专 业： 通信技术 指导教师： 2009 年 5 月制2课程设计任务书1 课程名称 2 课程性质 3 适用年级 级4 适用专业 专业5 设计项目 6 指导老师 （职称 ）7 设计目的8 设计要求9 课程设计的进度安排10 参考书目任务书下达时间 2009 年 4 月 15 日课程设计主要阶段进度表（仅供参考，内容手写）3序号 主要阶段、内容时间（天）备注1 复习信号与系统及通信原理 102 学习 MATLAB 的基
2、本操作 203 学习 simulink 构建系统仿真 154 学习用 MATLAB 语言编写简单程序 105 确定实验报告题目，收集相关资料 106 用 matlab 做你仿真，得到仿真结果。 157 写实验报告 10指导教师： 胡曼青 时间：2009.54课程设计教学检查记录表课程设计名称 设计周数 检查日期 课程设计指导教师 进行方式：集中分散.地点 检 查 结 果检 查 项 目好 一般 不理想 差课程设计选题适当程度学生数与指导教师数配比（15 名学生/教师 好； =20 名/教师 一般； =30 名学生/教师不理想；40 名学生 /教师 差）指导教师到位情况学生课程设计完成进度及质量对
3、学生课程设计日常管理（出勤考核）措施及执行情况综合意见：检查人 5目录摘要.6第一章 引言.7第二章 GMSK 调制的基本原理.92.1 gmsk 信号产生 gmsk 调制原理.92.2 gmsk 在双模中的实现愿望.92.3 gmsk 算法描述.12第三章 matlab 仿真实现流程.13第四章 matlab 仿真结果及验证.14第五章 系统硬件设计.155.1 高斯滤波器模块设计.165.2 调制指数为 0.5 的 fm 发射机设计.165.3 单击片控制器设计.17第六章 系统软件设计.186.1 单击片软件设计.186.2 调制器系统实现.18第七章 系统软件仿真及测试.217.1 软
4、件仿真.217.2 系统测试与分析.21第八章 gmsk 调制的 fpga 实现.228.1 传统实现方法.228.2 全数字实现方法.23第九章性能分析.25第十章 结语.26第十一章 参考文献.27致谢.286摘 要GMSK（高斯最小移频键控）信号优良的频谱特性在跳频通信中有广阔的应用前景。本文分析了 GMSK 调制器的设计理论，给出了一种全数字实现结构并在FPGA 上加以实现。仿真结果表明，这种数字实现结构产生的 GMSK 基带信号具有良好的功率谱及眼图，同时能够有效避免 两条支路信号幅度及正交载波/IQ相位失衡。【关键词】GMSK；DDS；FM 调制器；FPGA 【Abstract】
5、GMSK is a spectrum-efficient modulation signal used widely in the FH communication system. In this paper, the design theory of GMSK modulator is analyzed and an improved digital implementation structure is obtained. Then this structure is implemented on FPGA. Simulation result show that GMSK signal
6、generated by the digital implementation structure has nice PSD and eye pattern. Also, the effect of quadrature phase error and amplitude imbalance is avoided.【Keywords】GMSK；Digital Modulation；Digital Implementation；FPGA。关键词：GMSK；DDS；FM 调制器；FPGA7第一章 引 言本文介绍了双模系统中的一种关键的调制技术GMSK 调制。从 GMSK 调制原理和实现原理两方面介
7、绍了调制方法；对 GMSK 调制的算法进行描述，并利用该算法进行了 MATLAB 仿真。本文提出了在调制中选择窗函数是一种新型的选择改进方法图形比较逐点逼近法，其仿真结果验证了该调制算法符合理论要求，能有效实现双模中的 GSM 调制部分。重要的是它能很好的与 TD-SCDMA 系统进行兼容。移动通信的发展经历了第一代模拟系统，第二代数字系统，正在向第三代多媒体系统发展。面临 3G 系统商用在即，如何做到向下兼容 GSM 系统是我们目前面临的一大问题。初期的双模系统可以做到这一点，而 TD-SCDMA 系统与 GSM系统兼容的双模系统则具有更大的发展潜力。在双模系统中，网络端是关键，物理层对高层
8、的支持也是至关重要。作为物理层的核心基带信号处理是关键，而 GMSK 调制技术在整个双模系统中也起到至关重要的作用。好的 GMSK 调制算法将是确保信号正确处理的关键。由于 GMSK 调制方式具有很好的功率频谱特性，较优的误码性能，能够满足移动通信环境下对邻道干扰的严格要求，因此成为 GSM、ETS HiperLANl 以及GPRS 等系统的标准调制方式。目前 GMSK 调制技术主要有两种实现方法，一种是利用 GMSK ASIC 专用芯片来完成，典型的产品如 FX589 或 CMX909 配合 MC2833 或 FX019 来实现 GMSK 调制。这种实现方法的特点是实现简单、基带信号速率可控
9、，但调制载波频率固定，没有可扩展性。另外一种方法是利用软件无线电思想采用正交调制的方法在FPGA 和 DSP 平台上实现。其中又包括两种实现手段，一种是采用直接分解将单个脉冲的高斯滤波器响应积分分成暂态部分和稳态部分，通过累加相位信息来实现；另一种采用频率轨迹合成，通过采样把高斯滤波器矩形脉冲响应基本轨迹存入 ROM 作为查找表，然后通过 FM 调制实现。这种利用软件无线电思想实现GMSK 调制的方法具有调制参数可变的优点，但由于软件设计中涉及到高斯低通滤波、相位积分和三角函数运算，所以调制器参数更改困难、实现复杂。综上所述，本文提出一种基于 CMX589A 和 FPGA 的 GMSK 调制器
10、设计方案。与传统实现方法比较具有实现简单、调制参数方便可控和软件剪裁容易等特点，适合于CDPD、无中心站等多种通信系统，具有重要现实意义。8跳频通信作为一种重要的抗干扰通信手段，在军事领域广泛应用。如何利用跳频技术传输高速数据已成为军事通信研究的热点问题。由于高速数据需占用更宽的带宽，所以在调制制式上需要一种具有高频谱效率的调制方案。而GMSK 具有恒包络、相位连续的特点，其已调信号功率谱主瓣窄且带外衰减快，对邻道的干扰小，频谱效率较高1。因此 GMSK 调制在实现跳频通信中的高速数据传输上应用广泛2。工程上 GMSK 调制器的实现方式很多34，包括直接 VCO 调制法、PLL 锁相调制法和波
11、形存储正交调制法。波形存储正交调制法由于易于硬件实现，实际应用较多，但是这种模拟正交调制法因存在 支路/IQ信号幅度及正交载波相位的不平衡性，影响了已调信号的性能，而采用全数字的实现方式则可有效地避免这些问题。本文介绍了 GMSK 调制的基本原理，分析了传统 GMSK 调制实现方式的优劣，同时结合项目应用，对波形存储正交调制法的实现结构进行了数字化改进，并在 FPGA 上加以实现。理论分析、计算机仿真和工程实现都证明了这种数字实现结构产生的 GMSK 基带信号在高速数据传输中具有优良的性能。9第二章 GMSK 调制的基本原理2.1 GMSK 信号产一、GMSK 调制原理GSM 系统采用高斯最小频移键控（GMSK）调制技术，调制信号具有恒定包络的特性，因而 GSM 终端的 RF 前端电路的线性要求较低。GSM 使用一种称作 0.3 GMSK 的数字调制方式，0.3 表示高斯滤波器带宽
