GMSK调制解调实验.doc

电子信息工程系实验报告成 绩：课程名称：移动通信技术 指导教师（签名）：实验项目名称：GMSK调制解调实验 实验时间：2012.10.22 班级：通信091 姓名：Jxairy 学 号：910705131 实 验 目 的: 1、掌握GMSK调制解调原理。2、理解GMSK的优缺点。实 验 设 备:1、移动通信实验原理实验箱一台2、20M双踪示波器一台实 验 内 容: 1、观察GMSK调制过程中各信号波形。2、观察GMSK解调过程中各信号波形。实 验 原 理：1、GMSK调制原理GMSK调制方式，是在MSK调制器之前加入一个基带信号预处理滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无陡峭边沿和拐点，从而达到改善MSK信号频谱特性的目的。本实验是将GMSK的所有组合波形数据计算出来，然后得到的数据输入EEPOM中，最后通过数据（Ik、Qk）进行寻址访问，取出相应的GMSK成形信号。在GMSK调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号有八种波形选择，因此当前数据取出的成形信号不仅与它的前一位数据有关，也与它的后一位数据有关。所以只要知道前一数据用的波形是A类还是B类，然后通过连续三个数据之间相同或不同的关系就可确定当前数据的波形。例如假设前一位数据用的是A类波形，如果当前的数据与前一位数据不相同就采用波形2或波形3，当前数据与下一位数据相同，则可确定当前数据用波形2。2、GMSK解调原理GMSK信号的解调与FSK信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。本实验模块中采用一种相干解调的方式。 图1 GMSK解调原理框图将得到的MSK调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号，并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据，再将此数据经过CPLD的数字处理，就可解调得到NRZ码。在实际系统中，相干载波是通过载波同步获取的，相干载波的频率和相位只有和调制端载波相同时，才能完成相干解调。由于载波同步不是本实验的研究内容，因此在本模块中的相干载波是直接从调制端引入，因此解调器中的载波与调制器中的载波同频同相。载波同步的实验可在本实验箱的CDMA系统中实现。实 验 步 骤 及 结 果：1. 的GMSK调制实验 将“调制类型选择”拨码开关拨为00100000、0001，则调制类型选择为的GMSK调制。 分别观察差分编码“/NRZ”波形，并由此串/并转换得到的“DI”、“DQ”两路数据波。图2 NRZ波形图3 /NRZ波形分析：波形1均为基带信号，NRZ和/NRZ的码字为01101110 0001010或10010001 1110101，/NRZ相位比NRZ延迟一个码元。图4 DI波形分析：输出信号/NRZ的码速率是基带信号码速率的1/2，当/NRZ为01101110 0001010时，其码字为01110000 1010011或10100110 1110000。当/NRZ为10010001 1110101时，其码字为10001111 0101100或01011001 0001111。图5 DQ波形分析：输出信号/NRZ的码速率是基带信号码速率的1/2，当/NRZ为01101110 0001010时，其码字为10100110 1110000或01110000 1010011。当/NRZ为10010001 1110101时，其码字为01011001 0001111或10001111 0101100。 分别观察“I路成形”信号波形、“Q路成形”信号波形、“I路调制”同相调制信号波形、“Q路调制”正交调制信号波形、“调制输出”波形。图6 I路成形图7 Q路成形图8 I、Q路成形波形对比 图9 I路成形和I路调制波形对比 图10 Q路成形和Q路调制波形对比 图11 调制输出 图12 星座图分析：从调制输出的波形图中，可以看出MSK波形在高低频率切换时，相位是连续变化的。 用示波器观察“I路成形”信号、“Q路成形”信号的X-Y波形（即星座图）。分析：星座图是一个圆，表明GMSK信号的相位变化是在一个圆上连续变化的。2. 的GMSK调制实验 将“调制类型选择”拨码开关拨为01000000、0001，则调制类型选择为的GMSK调制。 分别观察差分编码“/NRZ”波形，并由此串/并转换得到的“DI”、“DQ”两路数据波形。并同的GMSK调制比较。图13 NRZ波形图14 /NRZ波形分析：波形1均为基带信号，NRZ和/NRZ的码字为01101110 0001010或10010001 1110101，/NRZ相位比NRZ延迟一个码元。图15 DI波形分析：输出信号/NRZ的码速率是基带信号码速率的1/2，当/NRZ为01101110 0001010时，其码字为01110000 1010011或10100110 1110000。当/NRZ为10010001 1110101时，其码字为10001111 0101100或01011001 0001111。图16 DQ波形分析：输出信号/NRZ的码速率是基带信号码速率的1/2，当/NRZ为01101110 0001010时，其码字为10100110 1110000或01110000 1010011。当/NRZ为10010001 1110101时，其码字为01011001 0001111或10001111 0101100。 分别观察“I路成形”信号波形、“Q路成形”信号波形、“I路调制”同相调制信号波形、“Q路调制”正交调制信号波形、“调制输出”波形。同的GMSK调制比较。图17 I路成形图18 Q路成形图19 I、Q路成形波形对比 图20 I路成形和I路调制波形对比 图21 Q路成形和Q路调制波形对比 图22 调制输出 图23 星座图分析：从调制输出的波形图中，可以看出MSK波形在高低频率切换时，相位是连续变化的。 用示波器观察“I路成形”信号、“Q路成形”信号的X-Y波形（即星座图）。分析：星座图是一个圆，表明GMSK信号的相位变化是在一个圆上连续变化的。3. 的GMSK解调实验 将“调制类型选择”拨码开关拨为01000000、0100，“解调类型选择”拨码开关拨为01000000、0100，则调制类型选择为的GMSK调制。 分别观察“I路解调”信号波形、“Q路解调”信号波形、“I路滤波”信号波形、“Q路滤波”信号波形。 图24 I路成形与I路解调波形对比 图25 Q路成形与Q路解调波形对比 图26 I路滤波与I路解调波形对比 图27 Q路滤波与Q路解调波形对比分析：由成形与解调波形对比、滤波与解调波形对比可以得出经过滤波后的高频噪声已经被过滤掉。 分别观察解调的“DI”、“DQ”两路数据波形，并由此并/串转换得到的差分编码“/NRZ”波形，并观察解调“NRZ”的波形，同调制“NRZ”的波形相比。 图28 解调器DI波形与调制器DI波形对比 图29 解调器DQ波形与调制器DQ波形对比分析：上方波形为解调器波形，下方波形为调制器波形。从上述解调器和调制器波形对比中，可以得出解调器DI信号比调制器DI信号有延迟，解调器DQ信号比调制器信号有延迟。 图30 解调NRZ波形与调制NRZ波形对比 图31 解调/NRZ波形与调制/NRZ波形对比分析：上方波形为解调器波形，下方波形为调制器波形。调制器的信号比调制器信号有延迟。4. 的GMSK解调实验 将“调制类型选择”拨码开关拨为00100000、0100，“解调类型选择”拨码开关拨为00100000、0100，则调制类型选择为的GMSK调制。 图32 I路成形与I路解调波形对比 图33 Q路成形与Q路解调波形对比 图34 I路滤波与I路解调波形对比 图35 Q路滤波与Q路解调波形对比分析：由成形与解调波形对比、滤波与解调波形对比可以得出经过滤波后的高频噪声已经被过滤掉。 分别观察解调的“DI”、“DQ”两路数据波形，并由此并/串转换得到的差分编码“/NRZ”波形，并观察解调“NRZ”的波形，同调制“NRZ”的波形相比。 图36 解调器DI波形与调制器DI波形对比 图37 解调器DQ波形与调制器DQ波形对比分析：上方波形为解调器波形，下方波形为调制器波形。从上述解调器和调制器波形对比中，可以得出解调器DI信号比调制器DI信号有延迟，解