Mobile Communication System Project Design Report

目錄

1              摘要：

2              GSMK的基本介紹

3              GMSK的原理分析

3.1              GMSK調制的基本原理

3.2              GMSK信號的調制

3.3              限幅鑒頻器解調

3.4              非相干差分解調

4              GMSK的MATLAB仿真

5              參考文獻

GMSK 由于具有優良的頻譜效率和功率效率，因而作為一種主要的現代調制技術被廣泛地應用于多種現行的無線標準之中。主要介紹數字調 制技術 GMSK 的調制解調原理和 MATLAB 仿真。介紹了 GMSK 的發展和主要應用，并分別介紹了GMSK 的調制和解 調方法。最后利用 MATLAB 進行了 GMSK 系統仿真和性能分析。

GMSK是高斯濾波最小頻移鍵控的簡稱，由于具有優良的頻譜效率和功率效率等特性，因而作為一種主要的調制技術被廣泛地應用于多種現行的無線標準之中(GSM, DECT, CDPD )。

GMSK 調制技術是從 MSK調制的基礎上發展起來的一種數字調制方式，其特點是在數據流送交頻率調制器前先通過一個 高斯濾波器（預調制濾波器）進行預調制濾波。

GMSK的由于數字信號在調制前進行了 高斯預調制濾波，調制信號在交越零點不但相位連續，而且平滑過濾，因此 GSMK 調制的信號頻譜緊湊、誤碼特性好，在數字移動通信中得到了廣泛使用，如現在廣泛使用的 GSM移動通信體制就是使用 GMSK 調制方式。

GMSK調制的基本原理是將基帶信號先經過高斯濾波器成形，再進行最小頻移鍵控(MSK)調制。

實現GMSK信號的調制，關鍵是設計一個性能良好的高斯低通濾波器，它必須具有如下特性：

①有良好的窄帶和尖銳的截止特性，以濾除基帶信號中多余的高頻成分。

②脈沖響應過沖量應盡量小，防止已調波瞬時頻偏過大。

③輸出脈沖響應曲線的面積對應的相位為π/2，使調制系數為1/2。

以上要求是為了抑制高頻分量、防止過量的瞬時頻率偏移以及滿足相干檢測所需要的。

高斯低通濾波器的沖激響應：

式中，為高斯濾波器的3dB帶寬

該濾波器對單個寬度為Tb的矩形脈沖的響應為：

Q=   exp d

通過比較前面兩個圖和分析我們可以下定性的結論：

基帶的脈沖形成技術平滑了 M SK 信號的相位曲線，因此穩定了信號的頻譜變化，這將使得發射頻譜上的旁瓣高度大大降低。GMSK 是通過引入可控的碼間干擾（即部分響應波形）來達到平滑相位路徑的目的，它消除了 MSK 相位路徑在碼元轉換時刻的相位轉折點。從圖中還可以看出，GMSK 信號在一個碼元周期內的相位增量，不像 MSK 那樣固定為±π/2，而是隨著輸入序列的不同而不同。

GMSK信號的解調可以用與MSK一樣的正交相干解調電路。在相干解調中最為重要的是相干載波的提取，這在移動通信中的環境中是比較困難的，因而通常采用差分解調和鑒頻器解調等非相干解調。

限幅鑒頻器，顧名思義由兩個部分組成：限幅器，用來恢復受到噪聲和干擾影響的接收信號的恒包絡的特性；鑒頻器，用來將相位調制轉化為幅度調制，以供隨后的包絡檢測。鑒頻器之后通常跟隨一個低通濾波器，例如一個積分濾波器。信號通過低通濾波器之后進入判決器判決。

非相干差分解調，利用接收信號以及其時延信號進行解調。原理圖如圖 所示：其中 C 代表一個復常數（當延時為 T 時，C=-j）。

根據上面的原理部分知道了 GMSK 的工作過程，在 MSK 前面增加一個高斯低通濾波器然后在經過 I，Q 信道最后形成 GMSK 信號。首先產生輸入信號，這里選擇方波，利用MATLAB 的函數產生方波脈沖，同時對方波的頻譜進行仿真。其次產生一個高斯低通濾波器，并使方波脈沖通過該濾波器。使該輸出信號通過模擬 I，Q 信道，產生 GMSK 信號。這里選擇 BT=0.25，調制指數為 0.5。

GMSK 信號通過高斯信道后在接收端進行相干解調，分別得到 I，Q 支路解調信號，抽樣判決之后進行并串轉換得到譯碼數據，并可以計算誤比特率。

原始數據生成（基帶信號）

設 0,1 等概產生，數據速率為 256kbits/s。

數據過采樣內插將單極性數據變成雙極性信號，為便于后續處理，在相鄰數據之間內插 7 個 0。

• 通過高斯低通濾波器將內插后的雙極性信號通過高斯低通濾波器
  

• 通過接收濾波器后的 I、Q 支路信號
  

高斯信道時，在不同BT下誤比特率Pb與比特信噪比的關系曲線

從圖中可以看出：

B3dBT =0.5時系統的誤比特率性能要好于B3dBT = 0.25時系統的誤比特率性能。

[1]王士林，陸存樂，龔初光．現代數字調制技術[M]．人民郵電出版社，1985．

[2]張輝，曹麗娜. 現代通信原理與技術.西安：西安電子科技大學出版社，2002.

[3]曹志剛, 錢亞生．現代通信原理．北京：清華大學出版社，2002．

[4]楊小牛. 軟件無線電原理與應用[M]. 北京：電子工業出版社，2001

[5]楊允均，武傳華. “用 MATLAB 實現 GMSK 信號產生與解調”，工程應用， 2005

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