《GMSK调制解调系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GMSK调制解调系统设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、XXXX大学毕业设计GMSK调制解调系统学生姓名学 号所 在 系专业名称班 级指导教师XXXX大学二一年五月GMSK调制解调系统内容摘要：目前在数字通信系统中，全数字接收机得到了广泛应用。用数字化方法设计通信系统中的调制解调技术是现代通信中的一个重要技术。根据信道特点的不同选择合适高效的调制解调方式对通信系统的性能非常重要。最小高斯频移键控(GMSK)是一种典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提高非线性功率放大器的功率，已在移动通信（如GSM系统）、航天测控等场合得到了广泛应用。本文重点研究GMSK调制解调的实现过程，以便更广泛地使用GMSK
2、调制解调技术。关键词：高斯最小频移键控 差分解调 正交调制GMSK modulation and demodulation systemAbstract: Present in digital communication systems, digital receivers have been widely used.Designed with a digital modem communication system technology is an important modern communications technology.Different characteristics acc
3、ording to the channel select the appropriate modem and efficient way of communication system performance is very important.Gaussian minimum shift keying (GMSK) is a typical continuous phase modulation with constant envelope, compact spectrum, the characteristics of strong anti-interference, can effe
4、ctively reduce the adjacent channel interference, improve the non-linear power amplifier , has been in the mobile communications(such as the GSM system),space tracking Telemeter-ing and command is widely used such occasions.This paper focuses on GMSK modulation and demodulation of the implementation
5、 process to more widespread use of GMSK modulation and demodulation technology.Keywords: GaussianMinimum Shift Keyingdifferential demodulation quadrature modulation目录前 言1（一）研究背景1（二）设计目的2（三）工作任务2一、数字调制方式原理3（一）QPSK调制3（二）OQPSK调制4（三）最小频移键控MSK51. MSK概述52. MSK调制解调原理8（四）高斯滤波最小频移键控GMSK101. GMSK概述102. GMSK调制
6、解调原理11二、基于Matlab的数字调制解调实现14（一）Matlab简介15（二）GMSK调制性能与MSK调制的性能比较151. 仿真建模152. 仿真测试16三、总结21四、致谢21参考文献22GMSK调制解调系统前言（一）研究背景19世纪开始发展电通信以来，通信技术的发展速度很快，特别是在本世纪50年代以后发展更为迅速，其快速发展的基础一方面是元器件技术的进步，另一方面则是当代在通信理论上的研究成果。目前，通信技术的研究热点和发展方向是软件无线电。所谓软件无线电就是要在无线通信设备中尽可能多地用软件来完成无线通信系统中的各种功能，例如信号方式识别、调制解调、数据加密、差错控制编码、通信
7、协议执行等。其中，调制解调技术在软件无线电以及通信理论中都居于核心地位。软件无线电具有开放式模块化结构，它主要由宽带A/D & D/A、可编程DSP模块、窄带A/D & D/A、用户终端等组成。在接收时，来自天线的信号经过射频（RF）处理和变换，由宽带A/D数字化，然后通过可编程DSP模块实现各种所需的信号处理，并将处理后的数据送至多功能用户终端；同样，也可通过类似的流程将数据通过天线发射出去。另外，利用在线和离线软件，软件无线电还可以实现通信环境的分析、管理以及业务和性能的升级。软件无线电的一个主要特点是完全可编程性，即RF频段和带宽、信道接入方式、传输速率、接口类型、业务种类、加密方法等均
8、可由软件编程来改变。软件无线电的开放式模块化结构为调制解调的实现提供了一个良好的软硬件平台，但同时也对调制解调提出了更高的要求，其对于数字调制技术的主要要求如下：无线通信的频带资源极其紧张，调制后信号必须占有窄的频带，提供较高的频谱效率；移动通信系统为了增加系统容量，还采用频率复用技术。这样，不但有邻道干扰，还有同频道干扰，这就要求调制技术必须有好的频谱特性，降低带外辐射，减少干扰；无线信道往往存在着多径衰落、多普勒频移、延迟扩散等不利条件，从而要求调制技术具有抗多径衰落等性能，保证好的信噪比，以获得好的误码率性能；无线通信发信机采用的功率放大器常常具有非线性，无线信道也可能具有非线性，调制技
9、术应该保持恒包络，或者包络起伏很小，以减小高效功放和信道非线性的不利影响;差分解调无需提取相干本地载波；在深衰落、多普勒频移等信道条件下具有更好的综合性能；所以调制方式应该便于采用差分解调；易于实现，成本低廉，能减小设备尺寸。为了满足上列所述数字调制技术中的各种要求，人们研究出了很多数字调制方案。从携带信息的载波参量角度,可以分为幅移键控（ASK）、相移键控（PSK）、频移键控（FSK）,正交幅度调制（QAM）等;从调制电平数目出发,可以分为二进制调制与多进制调制；从信号相位路径的连续性出发,可以分为连续相位调制与不连续相位调制；从各个符号间隔波形之间的相关性,可以分为无记忆与有记忆调制；从包
10、络的起伏状况来看,可分为恒包络和非恒包络调制。非恒包络调制实现相对较简单，频谱效率高，便于全数字实现，但容易受到信道非线性的影响，常用的非恒包络调制有PSK、FSK、ASK等；恒包络调制不管调制信号如何变化，载波的幅度是恒定的，功率利用率高，对信道非线性不敏感，常用的恒包络调制有MSK、GMSK、TFM、CPFSK等。（二）设计目的研究内容主要是设计在无线通信中广泛应用的高斯最小频移键控信号（GMSK）的调制解调原理及其数字化调制解调方法。GMSK作为一种高效的数字调制技术，属于恒包络调制的一种，是由OQPSK、MSK演变来的一种简单的二进制调制方法。在GMSK中，将调制的不归零（NRZ）码字
11、通过预调制高斯脉冲成形滤波器，使其频谱上的旁瓣水平进一步降低。调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此，GMSK调制的信号频谱紧凑，误码特性好，带外辐射低因而具有很好的频谱利用率。GMSK与几种数字调制方式的已调信号的功率谱比较,GMSK已调信号的功率谱密度性能十分优越它的主瓣很窄，旁瓣衰减快，这表明GMSK调制的频谱利用率高，且抗干扰能力强。研究的目的在于：在探讨GMSK信号调制解调系统的原理和设计原则的基础上，进一步提出GMSK信号数字化调制解调的具体方案，并用MATLAB仿真的手段对它们的可行性和性能指标进行分析研究。（三）工作任务在介绍几种常见数字调制方式的原理的基础上，将重
12、点阐述MSK、GMSK调制的原理。通过SIMULINK仿真模块实现GMSK、MSK调制解调性能比较分析，最后采用正交调制和1比特差分解调技术，通过M语言编程实现GMSK调制解调方案设计。具体安排如下：绪论主要介绍研究的背景、设计目的、工作任务；介绍常见的几种调制原理的基础上，重点介绍MSK、GMSK调制的原理。介绍MATLAB仿真的应用，通过搭建SIMULINK仿真模块，对GMSK和MSK调制信号的形式进行具体分析，据此实现GMSK、MSK调制解调性能对比；最后采用正交调制和1比特差分解调技术，通过M语言编程实现GMSK调制解调。对本次设计进行总结，阐述设计的心得体会。一、数字调制方式原理随着
13、大容量和远距离数字通信技术的发展，出现了一些新的问题，主要是信道的带宽限制和非线性对传输信号的影响。对这些问题的研究主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。多进制调制，是提高频谱利用率的有效方法，恒包络技术能适应信道的非线性，并且保持较小的频谱占用率。比较常用数字调制的技术有四相相移键控（QPSK）、偏移四相相移键控（OQPSK）、最小移频键控（MSK）、高斯滤波最小移频键控（GMSK）、正交幅度调制（QAM）、正交频分复用调制（OFDM）等等。下面主要对常见的几种调制方式进行分析。（一）QPSK调制QPSK正交调制方框图如图2.1所示，输入的串行二进制信息序列经过串-并变换，分成两路
14、速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号I(t)和Q(t)，然后对coswct和sinwct进行调制，相加即可以得到QPSK信号。图 1 QPSK调制原理框图接收端，QPSK可使用相干解调，正交和同相路分别设置两个相关器（或匹配滤波器），得到I(t)和Q(t)，经电平判决和并-串转换后即可以恢复原始信号，原理如图2所示:图 2 QPSK解调原理框图（二）OQPSK调制OQPSK是QPSK的一种改进。它是恒包络调制，避免了带外干扰，有较高的频谱利用率。OQPSK把QPSK信号的I、Q两路信号错开了一个输入码元宽度Tb。因此，两路信号的相位不会同时发生变化，信号合成的相位突变最多是900
15、，其包络不会为0，从而避免了带外干扰。调制方法如图3所示：图3 OQPSK调制原理框图OQPSK避免了带外干扰，如果能避免间断的相位跳变，可能有更好的性能。于是，就有了连续相位调制（CPM），最小频移键控（MSK）就是这类调制。接收端解调原理图为4所示：图4 OQPSK解调原理框图（三）最小频移键控MSK在移动通信中，MSK是很受欢迎的一种调制方式。当信道中存在非线性的问题和带宽限制时，幅度变化的数字信号通过信道会使已滤除的带外频率分量恢复，发生频谱扩展现象，同时还要满足频率资源限制的要求。因此，对己调信号有两点要求，一是要求包络恒定；二是具有最小功率谱占用率。因此，现代数字调制技术的发展方向是最小功率谱占有率的恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的关键在于相位变化的连续性，从而减少频率占用。近年来新发展起来的技术主要分两大类：一是连续相位调制技术（CPFSK），在码元转换期间无相位突变，如MSK,GMSK等；二是相关相移键控技术（COR-PSK），利用部分响应技术，对传输数据先进行相位编码，再进行调相（或调频）。在FSK方式中，每一码元的频率不变或者跳变一个固定值，而两个相邻的频率跳变码元信号，其相位通常是不连续的。1.MSK概述MSK是频移键控FSK的一种改进形式，属于恒包络连续相位频率调制，信号表达式为：（1）（2）则（1）式可表示为：（3）式（
