基于GMSK调制与解调设计及仿真

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1、基于GMSK调制与解调设计及仿真1.系统简介高斯滤波最小频移键控（GaussianFilteredMinimumShiftKeying-GMSK）调制技术是从MSK调制的基础上发展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波器（预调制滤波器）进行预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。由于数字信号在调制前进行了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GSMK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使

2、用。本文主要在瑞利信道下，通过在Matlab中的Simulink建立仿真模型进行仿真研究。并通过观察GMSK系统调制、解调信号的的波形、频谱图、眼图和误码率曲线，从而验证GMSK系统较为良好的性能。2.系统的设计原理GMSK系统主要由信号产生模块、信号调制模块、信道、信号解调模块、误码率计算模块组成。本系统由信号产生模块产生一个二进制序列，再经过调制器进行调制，之后便将调制信号送入信道，经过解调器解调得到解调信号。为计算系统误码率，则在调制器后加一误码率计算模块，计算误码率。GMSK系统原理框图如下图所示：误码率计算模块信号产生模块频谱仪示波器解

3、调模块信道调制模块图2.1GMSK调制与解调系统原理框图在设计中，选用贝努力二进制序列产生器来产生器（BernoulliBinaryGenerator）产生一个二进制序列，将序列送入GMSK基带调制器模块（GMSKModulatorBaseband）中得到已调信号，再将已调信号送入一个加性高斯白噪声信道，将信噪比设为一个变量，用于绘制信噪比——误码率曲线。解调阶段则将通过加性高斯白噪声信道的信号输入GMSK基带解调器模块（GMSKDemodulatorBaseband）中，其后接一个误码率统计模块（ErrorRateCalculation），且误

4、码率统计模块另一输入端接至源信号处。而用示波器观察解调波形并与源信号波形进行比较。因为已调信号是一复合信号，所以要用complextoMagnitude-Angle模块，再用示波器分别观察其幅度与相角。另外还用频谱仪观察了已调信号的频谱。2.1GMSK调制原理介绍调制原理中滤波器是高斯低通滤波器，它的输出直接对VCO进行调制，以保持已调包络恒定和相位连续。原理如下所示：高斯低通滤波器频率调制器（VCO）非归零自序GMSK已调信号为了使输出频谱密集，前段滤波器必须具有以下待性[2]：1.窄带和尖锐的截止特性，以抑制FM调制器输入信号中的高频分量；2

5、.脉冲响应过冲量小，以防止FM调制器瞬时频偏过大；3.保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应丁pi／2的相移。以使调制指数为1／2。前置滤波器以高斯型最能满足上述条件，这也是高斯滤波器最小移频键控(GMSK)的由来。2.2GMSK解调原理介绍GMSK本是MSK的一种，而MSK又是是FSK的一种，因此，GMSK检波也可以采用FSK检波器，即包络检波及同步检波。而GMSK还可以采用时延检波，但每种检波器的误码率不同。GMSK非相干解调原理是采用FM鉴频器（斜率鉴频器或相位鉴频器）再加判别电路，实现GMSK数据的解调输出。原理如下：判决器带通滤波器鉴频

6、器限幅器GMSK信号数据3仿真模型建立及参数设置如图3.1为GMSK调制解调系统的SimuLink仿真模型，整个系统主要包括五大模块：随机信号发生模块、GMSK调制模块、信道、GMSK解调模块、误码率统计模块。图3.1GMSK系统SimuLink仿真模型图3.1信号发生模块因为GMSK信号只需满足非归零数字信号即可，本设计中选用（BernoulliBinaryGenerator）来产生一个二进制序列作为输入信号。该模块的参数设计这只主要包括以下几个。其中probabilityofazero设置为0.5表示产生的二进制序列中0出现的概率为0.5；I

7、nitialseed为200表示随机数种子为200；sampletime为1/10表示抽样时间即每个符号的持续时间为0.1s。当仿真时间固定时，可以通过改变sampletime参数来改变码元个数。例如仿真时间为10s，若sampletime为1/1000，则码元个数为10000。3.2调制与解调模块MSKModulatorBaseband为GMSK基带调制模块，其inputtype参数设为Bit表示表示模块的输入信号时二进制信号（0或1）。BTproduct为0.3表示带宽和码元宽度的乘积。其中B是高斯低通滤波器的归一化3dB带宽，T是码元长度。

8、当B·T=∞时，GMSK调制信号就变成MSK调制信号。BT=0.3是GSM采用的调制方式。Plushlength则是脉冲长度即GMSK调