信号的GMSK调制与解调

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1、信号的调制解调一、概述l调制就是对信号源的编码信息进行处理，使其变为适合于信道的形式的过程。一般来说，信号源的编码信息（信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。l基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的的带通信号以适用于信道传输。这个带通信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。l调制是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。l在移动通

2、信环境中，移动台的移动使电波传播条件恶化，特别是快衰落的影响使接收场强急剧变化。在选择调节方式时，必须考虑采取抗干扰能力强的调制方式，能适用于快衰落信道，占有较小的带宽以提高频谱利用率，并且带外辐射要小，以减小对邻近波道的干扰。二、目的：解决微弱缓变信号的放大及信号的传输问题。三、方法：现将微弱信号加载到高平交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再放大器的输出信号中取出放大的缓变信号。称为调制解调四、典型调制方式：GMSK（高斯滤波最小频移键控）GMSK13GMSK简介GMSK调制技术是在MSK基础

3、上经过改进得到的，MSK（MinimumFrequencyShiftKeying，最小频移键控）是二进制连续相位FSK（FrequencyShiftKeying，频移键控）的一种改进形式。在FSK方式中，每一码元的频率不变或者跳变一个固定值，在两个相邻的频率跳变码元信号之间，其相位通常是不连续的。MSK就是FSK信号的相位始终保持连续变化的调制方式。采用高斯滤波器制作前基带滤波器，将基带信号成型为高斯脉冲，在进行MSK调制，称为GMSK调制。GMSK特点：功率谱密度MSK图2从图中可看出，MSK调制方式具有

4、恒定的振幅，信号功率频谱在主瓣以外衰减较快。MSK信号的功率更加紧凑，占用的带宽窄，抗干扰性强，是适合在窄带信道传输的一种调制方式。在移动通信系统中，对信号带外辐射功率的限制十分严格，比如衰减要求在70~80dB以上。MSK信号不能满足这样的苛刻要求，而高斯最小频移键控（GMSK）往往可以满足要求。GMSK调制基本框图如下：13MSK调制器前置滤波器输入输出数字调制方式中，如果调制方式的相位产生阶跃，那么他引起的相位对时间的变化（即角偏率）增大，使信号的频谱变宽且带外频谱衰减变慢。因此，要使信号有窄的频谱且

5、带外频谱衰减快以抑制带外辐射，应使带外信号不突变，尽量使相位与时间的关系曲线平滑。由于GMSK使用了高斯滤波器，滤波形成的高斯脉冲包络无陡峭的边沿，亦无拐点，所以经调制后的已调波相位路径在MSK的基础上进一步得到平滑，相位图如图4所示，由图4可知，他把MSK信号的相位路径的尖角平滑掉了，因次频谱特性优于MSK。132.MSK的基本原理在一个码元时间内，CPFSK信号可表示为（2.1）当为时间连续函数时，已调波在所有时间上是连续的。若传0码时载频为，传1码时载频为，它们相对于未调载频的偏移为，则（2.1）又可

6、写为（2.2）其中（2.3）比较（2.1)和是式（2.2）可以看出，在一个码元时间内，相角为时间的线性函数，即（2.4）式中，为初相角，取决于过去码元调制的结果。它的选择要防止相位的任何不连续性。对于FSK信号，当（n为整数）时，就认为它是正交的。为了提高频带利用率，要小，n=1时，达到最小值，这时有（2.5）或者（2.6）其中，h称为调制指数。由式（2.6）看出，频偏频差，它等于码元速率的一半，这是最小频差。所谓的最小拼移键控（MSK），正是取调制指数h=0.5，在满足信号正交的条件下，使频移最小。利用式

7、（2.5）和式（2.6），式（2.4）又可写为（2.7）为了方便，假定=0，同时假定“+”号对应于1码，“—”13对应于0码。当t>0时，在几个连续码元时间内，的值示于图2.1中。传1码时，相位增加；传0码时，相位减少。当t=Tb时，式（2.7）可写为（2.8）MSK信号的产生过程如下：1.对输入数据序列进行差分编码；2.把差分编码器的输出数据用串/并变换器分成两路，并相互交错一个比特宽度Tb；3.用加权函数和分别对两路数据进行加权；4.用两路加权后的数据分别对正交载波和进行调制；5.把两路输出信号叠加。M

8、SK信号属于数字频率调制信号，因此可以采用一般鉴频器方式进行解调，其原理如图2.4所示。鉴频器解调方式结构简单，容易实现。抽样判决LPF鉴频器BPF输入输出图2.4MSK鉴频器解调原理图由于MSK信号调制指数较小，采用一般鉴频器方式进行解调误码性能不太好因此在对误码率有较高要求是大多采用相干解调方式。图2.5是MSK信号相干解调器原理图，其由相干载波提取和相干解调两部分组成。133.GMSK调制3.1GMSK调制