gmsk调制器的fpga实现

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1、万方数据匦圃汶菊丽藏丽殍丽．PLDCPLDFPGA应用文章编号：l呻8—n570(2007)lo_．2—哪!69—02GMSK调制器的FPGA实现FPGAImplementationofGMSKModulation(1．海军工程大学。国防科技大学)陈亮1韩方景2’CHENLIANGHANFANGJING摘要：GMsK(高新最小移揖键控)信号优良的撬谱特性在砘精通信中有广阔的应用前景。奉文分析了GMSK调制嚣的设计理论，给出了一种奎数字宾现结构井在FPcA上加以实现。仿真结果袁嘲．这种数字实现姑构产生的GMsK基带信号兵有良好的功率谱厦眼圈．同时能够有效

2、避免两奈支路信号幅度厦正变栽涟相住失衡。关键词：GMSK；数字调制：数字实现；FPGA中国分类号：TN431．2文献标识码．A、Abst聃cbGMSKis8spectrum—efficientmodulationBignalusedwidelyintheFHcommunicationsystem．Inthispaper，thedesigntheoryofGMSKmodulatorisanalyzedand¨improveddigitalimplementationstnlctureisobtained．Thenthisstrtlc№isi“ple-me

3、ntedonFPGA．SimulationresultshowthatGMSK8咖algeneratedbythedi百talimplementationgtrllc[1lrehasnicePSDandeyepattern·Also．theeffect0fquadraturephaseerrorandamplitudeimbalanceisavdded．Keywords：GMSK。m#taModulation．mgitalImplementation，FPGA、1引言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

4、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．所以在调制翩式上需要一种具有高频谱效率的调制方案。而CMSK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。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。工程上cMsK调制器的实现方式很多，包括直接VCO调制法、PLL锁相调制法和波形存储正交调制法。波形存储正空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脚支路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

5、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。对波形存储正空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敷字宴现结构产生的GMSK基带信号在高速数据传输中具有优良的性能。2GMSK调制的基本原理GMSK信号产生原理如图1。#女《#r——————--1r———————]r————————1G慨月q制竺k刊!!竺竺竺k一竺P啦图lGMSK信号产生原理高斯滤渡器的传输函数和冲激响应分别为、’丑。(，)=P。r广(1)广帆、k(f)：坐．c一～忙．㈣陈亮：助教式中，

6、参数a与H幽的3dB基带带宽B有关，郎√i五o．588782面4了。‘t为了方便GMSK的解调．需要对输人数据进行差分预编码。设输人数据为吐Ef0，11。将差分编码之后的双极性不归零数据cq通过高斯低通滤渡器．则高斯滤波器的输出为x(f)；∑呸舯一以)f3、式中Tb为码元周期，且(t)为高斯滤波器的矩形脉冲响应。把x(1)加于vco(E控振荡器)，经调频后的GMSK信号为s∞酬(f)=cos[艘H触)1=COS—l(t)cosa,／一sin舯)sin掣(4)式中．相位路径舻)=云Lf；qg(川五一-)／dr㈣-可见，GMSK实现时可采用正交相位调制。由

7、于日(【)的取值范围为(_∞，+*)，它是物理不可实现的。因此在工程中均需要对g(1)进行截短或近似。可以证明仁孽(f)出=瓦，则对g(t)进行截短处理，截短长度为⋯帅。⋯m吣墅孰，。础)：一。川5下L+o．else(6)经计算，对于B1飞卸．3，当N=2时，有J二岛(r)出2瓦。因而．在具体计算妒0)时，取鲋的截短长度为5Tb，具有足够的精度。3GMSK调制的砰GA实现3，l传统的实现方法在工程实现上。最简单的方法是用基带高斯脉冲序列直接调制vco的频率，如躅l所示。这种实现方式的结构较简单．但是vco频率的稳定性较差，难以保证GMSK信号的性能。另

8、一种实现方法是采用锁相环的PLL型调制器，如图2所示。锁相技术的采用解决了频率稳定性的问题，但