基于Matlab的GMSK调制解调说明书

1目录洗手洗手洗手第一章设计要求2洗手11设计内容BEEF2洗手12设计要求BEEF2洗手第二章系统的组成及设计原理3洗手第三章系统功能模块设计6洗手31信号发生模块6洗手32调制、BEEF解调模块6洗手33误码率计算器7洗手34波形观察模块8洗手341调制、BEEF解调信号观察模块8洗手342调制信号频谱观察模块8洗手343眼图观察模块9洗手第四章系统调试与结果分析10洗手41实验调试10洗手42结果分析11洗手421GMSK调制与解调波形12洗手422GMSK调制信号眼图14洗手结论17洗手参考文献18洗手附录一BEEF程序18洗手附录二BEEFGMSK调制解调建模图19洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手2洗手洗手3第一章设计要求洗手洗手11设计内容BEEF洗手通过SIMULINK对BT03的GMSK调制系统进行仿真。洗手洗手洗手12设计要求BEEF洗手1观察基带信号和解调信号波形。洗手洗手2观察已调信号频谱图。洗手洗手3分析调制性能和BT参数的关系。洗手洗手洗手提高要求BEEF1将高斯信道改为锐利信道。洗手洗手2观察已调信号频谱图。洗手洗手3观察误码率曲线。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手第二章系统的组成及设计原理洗手GMSK系统主要由信号产生模块、BEEF信号调制模块、BEEF信道、BEEF信号解调模块、BEEF误码率计算模块组成。洗手在图形观察方面还包含频谱仪、BEEF示波器和眼图绘制模块。洗手本系统由信号产生模块产生一个二进制序列，吃饭再经过调制器进行调制，吃饭之后便将调4制信号送入信道，吃饭经过解调器解调得到解调信号。洗手为计算系统误码率，吃饭则在调制器后加一误码率计算模块，吃饭计算误码率。洗手洗手洗手洗手信道解调模块误码率计算模块频谱仪示波器调制模块信号产生模块图21系统原理框图洗手在设计中，吃饭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，吃饭将序列送入GMSK基带调制器模块（GMSKMODULATORBASEBAND）中得到已调信号，吃饭再将已调信号送入一个加性高斯白噪声信道，吃饭将信噪比设为一个变量，吃饭用于绘制信噪比误码率曲线。洗手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，吃饭其后接一误码率统计模块（ERRORRATECALCULATION），吃饭且误码率统计模块另一输入端接至源信号处。洗手而用示波器观察解调波形并与源信号波形进行比较。洗手因为已调信号是一复合信号，吃饭所以要用COMPLEXTOMAGNITUDEANGLE模块，吃饭再用示波器分别观察其幅度与相角。洗手另外还用频谱仪观察了已调信号的频谱。洗手洗手洗手洗手洗手GMSK调制洗手洗手调制原理图如图22，吃饭图中滤波器是高斯低通滤波器，吃饭它的输出直接对VCO进行调制，吃饭以保持已调包络恒定和相位连续。洗手洗手洗手洗手洗手5GMSK信号数据非归零数字序列高斯低通滤波器频率调制器（VCO）GMSK已调信号洗手洗手图22GMSK调制原理图洗手洗手为了使输出频谱密集，吃饭前段滤波器必须具有以下待性BEEF洗手1窄带和尖锐的截止特性，吃饭以抑制FM调制器输入信号中的高频分量；BEEF洗手2脉冲响应过冲量小，吃饭以防止FM调制器瞬时频偏过大；BEEF洗手3保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应丁PI2的相移。洗手以使调制指数为12。洗手洗手前置滤波器以高斯型最能满足上述条件，吃饭这也是高斯滤波器最小移频键控GMSK的由来。洗手洗手洗手GMSK解调洗手洗手GMSK本是MSK的一种，吃饭而MSK又是是FSK的一种，吃饭因此，吃饭GMSK检波也可以采用FSK检波器，吃饭即包络检波及同步检波。洗手而GMSK还可以采用时延检波，吃饭但每种检波器的误码率不同。洗手洗手GMSK非相干解调原理图如图23，吃饭图中是采用FM鉴频器（斜率鉴频器或相位鉴频器）再加判别电路，吃饭实现GMSK数据的解调输出。洗手洗手洗手洗手洗手图23GMSK解调原理图洗手洗手带通滤波器限幅器判决器鉴频器6如图24为GMSK调制解调系统的SIMULINK仿真模型，吃饭整个系统主要包括五大模块BEEF随机信号发生模块、BEEFGMSK调制模块、BEEF信道、BEEFGMSK解调模块、BEEF误码率统计模块。洗手所选库模块如图24中所示。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图24系统SIMULINK仿真模型图洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手第三章系统功能模块设计洗手7GMSK解调信号31信号发生模块洗手因为GMSK信号只需满足非归零数字信号即可，吃饭本设计中选用（BERNOULLIBINARYGENERATOR）来产生一个二进制序列作为输入信号。洗手洗手洗手洗手图31GMSK信号产生器洗手该模块的参数设计这只主要包括以下几个。洗手其中PROBABILITYOFAZERO设置为05表示产生的二进制序列中0出现的概率为05；BEEFINITIALSEED为61表示随机数种子为61；BEEFSAMPLETIME为1/1000表示抽样时间即每个符号的持续时间为0001S。洗手当仿真时间固定时，吃饭可以通过改变SAMPLETIME参数来改变码元个数。洗手例如仿真时间为10S，吃饭若SAMPLETIME为1/1000，吃饭则码元个数为10000。洗手洗手32调制、BEEF解调模块洗手洗手图32GMSK调制解调模块洗手GMSKMODULATORBASEBAND为GMSK基带调制模块，吃饭其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）。洗手BTPRODUCT为03表示带宽和码元宽度的乘积。洗手其中B是高斯低通滤波器的归一化3DB带宽，吃饭T是码元长度。洗手当BT时，吃饭GMSK调制信号就变成MSK调制信号。洗手BT03是GSM采用的调制方式。洗手PLUSHLENGTH则是脉冲长度即GMSK调制器中高斯低通滤波器的周期，吃饭设为4。洗手SYMBOLPREHISTORY表示GMSK调制器在仿真开始前的输入符号，吃饭设为1。洗手PHASEOFFSET设为0，吃饭表示GMSK基带调制信号的初始相位为0。洗手SAMPLEPERSYMBOL为1表示每一个输入符号对应的GMSK调制器产生的输出信号的抽样点数为1。洗手洗手AWGNCHANNEL为加性高斯白噪声模块，吃饭高斯白噪声信道的MODE参数（操作模式）设置为SIGNALTONOISESNR,表示信道模块是根据信噪比SNR确定高斯白噪声的功率，吃饭这时需要确定两个参数BEEF信噪比和周期。洗手而将SNR参数设为一个变量XSNR是为了在M文件中编程，吃饭计算不同信噪比下的误码率，吃饭改变SNR即改变信道信噪比。洗手洗手GMSK信号输出GMSK信号8GMSKDEMODULATORBASEBAND是GMSK基带解调器。洗手其前六项参数与GMSK调制器相同，吃饭并设置的值也相同。洗手最后一项为回溯长度TRACEBACKLENGTH,设为变量TRACEBACKLENGTH，吃饭在M文件通过改变其值，吃饭可以观察回溯长度对调制性能的影响。洗手洗手33误码率计算模块洗手洗手图33误码率计算模块洗手RECEIVEDELY接收端时延设置为回溯长度加一，吃饭表示接收端输入的数据滞后发送端数据TRACEBACKLENGTH1个输入数据；BEEFCOMPUTATIONDELAY计算时延设为0，吃饭表示错误率统计模块不忽略最初的任何输入数据。洗手COMPUTATIONMODE计算模式设置为ENTIREFRAME帧计算模块，吃饭表示错误率统计模块对发送端和接收端的所有数据进行统计。洗手OUTPUTDATA输出数据设为WORKSPACE，吃饭表示竟统计数据输出到工作区。洗手VARIABLENAME变量名则是设置M文件中要返回的参数的名称，吃饭设为XERRORRATE。洗手洗手34波形观察模块洗手341调制、BEEF解调信号观察模块洗手因为GMSK调制信号是一个复合信号，吃饭所以只用示波器（SCOPE）无法观察到调制波形，吃饭所以在调制信号和示波器间加一转换模块COMPLEXTOMAGNITUDEANGLE将调制信号分别在幅度和相角两方面来观察。洗手洗手洗手图34调制信号观察模块洗手将COMPLEXTOMAGNITUDEANGLEOUTPUT的OUTPUT参数设为MAGNITUDEANDANGLE,表示同时输出调制信号的幅度和相角。洗手示波器SCOPE1的NUMBEROFAXES为2表明有纵坐标个数为2；BEEFTIMERANGE表示时间轴的显示范围，吃饭设为AUTO,表示时间轴的显示范围为整个仿真时间段。洗手TICKTABELS设为BOTTOMAXISONLY时，吃饭只显示各个纵坐标以及最下面的横坐标的标签。洗手洗手洗手图35解调信号观察模块洗手基带信号GMSK解调信号GMSK调制信号9342调制信号频谱观察模块洗手洗手图36GMSK调制信号频谱观察模块洗手洗手设置了坐标Y的范围为0到7，吃饭X的范围为FS,FS，吃饭AMPLITUDESCALING表示幅度计算，吃饭选择一般模式即以V为单位进行计算。洗手但Y坐标标记YAXISTITLE设为MAGNITUDE，吃饭DB转换为DB形式。洗手洗手343眼图观察模块洗手洗手图37GMSK调制信号眼图观察模块洗手洗手OFFSETSAMPLE参数表示MATLAB在开始绘制眼图之前应该忽略的抽样点的个数。洗手SYMBOLSPERTRACE表示每径符号数，吃饭每条曲线即成为一个“径”。洗手TRACESDISPLAYED则是要显示的径数。洗手NEWTRACESPERDISPLAY是每次重新显示的径的数目。洗手洗手在系统中要求通过M文件编程绘制误码率曲线。洗手其程序流程图如图38BEEF洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手开始X010XTRACEBACKLENGTH4YXI1LENGTHX执行SIMULINK仿真模型YIXERRORRATE1返回10洗手洗手洗手图38程序流程图洗手第四章系统调试与结果分析洗手41实验调试洗手调试过程中主要通过MATLAB自带的HELP功能来进行调试，吃饭在HELP中查找所需函数的定义及形式和使用方法。洗手通过报错信息找出相应的错误，吃饭翻阅相关资料，吃饭与同组人经过讨论后进行修改。洗手在最终解决不了的情况下，吃饭请教老师，吃饭最终改正所有错误。洗手洗手设计模块、BEEF参数设置及程序代码编写完成后。洗手先将高斯白噪声信道信噪比XSNR和GMSK解调模块的回溯长度参数设为常数，吃饭运行实验模型，吃饭观察示波器，吃饭发现没有出现基带与解调信号波形。洗手先检查示波器参数，吃饭发现并无问题，吃饭编译SIMULINK的MDL文件时信号发生器报错，吃饭错误信息为BEEFFORINTEGERINPUTS,THEINPUTVALUESMUSTBEINTHERANGE/M2I1,I0,1,M/21，吃饭检查GMSK调制模块参数INPUTTYPE与GMSK解调模块OUTPUT参数均设置为INTEGER，吃饭但实际上贝努力二进制序列产生器产生的是一个由0和1组成二进制序列，吃饭与INTEGER产生冲突，吃饭将上述两参数就改为BIT，吃饭再编译MDL文件，吃饭无错误显示。洗手进而运行M文件，吃饭MDL文件界面弹出，吃饭说明无法执行MDL模型。洗手检查程序，吃饭发现XSIMULATIONTIME在M文件中有设置，吃饭而此参数在SIMULINK中的SIMULATION/SIMULATIONPARAMETERS中已根据STARTTIME和STOPTIME设定，吃饭删除M文件中的XSIMULATIONTIME10，吃饭再运行，吃饭观察示波器，吃饭示波器显示波形。洗手误码率曲线也能画出。洗手署名系统基本功能已经实现。洗手洗手在执行瑞丽信道模块时，吃饭多径道瑞丽信道模块报错，吃饭报错信息为BEEFEGALRATETRANSITIONFOUNDINVOLVINGBLOCKRUILI_ERROR/MULTIPATHRAYLEIGHFADINGCHANNEL/MULTIPATHFADINGCHANNEL/MULTIPLYWITHBACKPROPAGATION/SFUNCTIONATINPUTPORT1ARATETRANSITIONBLOCKMUSTBEINSERTEDBETWEENTHETWOBLOCKS；BEEF在资料上查找多径道瑞丽信道模块的参数，吃饭发现其SAMPLETIME参数必须设置为1/BITRATE/SAMPLEPERSYMBOL，吃饭前面二进制序列发生器的SAMPLETIME为1/1000，吃饭而多径道瑞丽信道模块SAMPLEPERSYMBOL参数为1，吃饭故多径道瑞丽信道模块的SAMPLETIME参数应为1/1000。洗手改正后，吃饭运行文件，吃饭无错。洗手洗手各调制信号观察时，吃饭频谱仪显示的图形都与理论频谱形状相差很大，吃饭尤其GMSK的频谱，吃饭都没有出现主瓣与旁瓣的明显区分，吃饭重新修改频谱仪的参数，吃饭将AMPLITUDESCALING参数由DB改为MAGNITUDE，吃饭情况就好很多了。洗手但是无论怎样改变，吃饭都不能得到理想的状态，吃饭估计是其他模块的一些参数对频谱仪的图形观察有影响。洗手洗手最后执行总的文件，吃饭各模块都能顺利执行，吃饭说明软件调试基本完成。洗手洗手4结果分析洗手421GMSK调制与解调波形洗手YIXERRORRATE1返回11洗手图41GMSK调制信号幅度和相角波形洗手洗手由于调制信号时一个复合信号，吃饭不能直接由示波器观察，吃饭通过一COMPLEXTOMAGNITUDEANGLE模块将调制信号分为幅度和相角两个变量来观察。洗手通过幅度的波形（上）和相角波形（下）验证了GMSK的幅度不变，吃饭由相角波形来看，吃饭相角连续，吃饭与理论符合。洗手所以图形基本正确。洗手洗手洗手洗手图42GMSK基带信号与解调信号洗手由图42中基带信号（上）与解调信号波形（下）比较可得，吃饭其由起始码元到最后一个码元，吃饭发现调制信号波形从第四个码元开始与基带信号完全符合，吃饭说明系统的调制性能较好，吃饭基本实现了解调的目的将调制信号还原为基带信12号。洗手洗手洗手洗手图43BT03的GMSK调制信号频谱洗手洗手洗手图44GMSK等理论调制频谱洗手对比图43和图44，吃饭实验所得频谱图的主瓣与理论频谱近似，吃饭只是顶端稍显尖锐，吃饭不够圆滑，吃饭可能的频谱仪的参数或去其他模块参数设置不恰当。洗手洗手13洗手图45BT09的GMSK调制信号频谱洗手比较图43和图45中频谱，吃饭发现BT03与BT09得GMSK调制频谱，吃饭并无明显差异，吃饭与GMSK调制信号的频谱随着BT的减小而变得紧凑起来的理论结果不符合，吃饭从而验证可能是系统的某些参数设置不太合理，吃饭导致得不到正确的结果。洗手洗手洗手图56MSK调制信号频谱洗手比较图43和图45，吃饭发现GMSK的旁瓣衰减比MSK明显，吃饭也充分说明了GMSK频谱特性较MSK更好。洗手洗手422GMSK调制信号眼图洗手14洗手图47BT01洗手分析BEEF由图中混乱的线条可知，吃饭BT01时，吃饭眼图“眼睛”睁开很小，吃饭失真严重，吃饭系统码间串扰较大。洗手洗手洗手图48BT03洗手分析BEEF由图中混乱的线条可知，吃饭BT03时，吃饭眼图“眼睛”睁开比图58中大，吃饭但存在过零点失真，吃饭仍然存在码间串扰，吃饭但比BT01时好得多。洗手洗手15洗手图49BT09洗手分析BEEF与图47，吃饭48相比较，吃饭图49中眼图最为清晰，吃饭眼睛睁开程度也较大，吃饭且眼图端正，吃饭说明码间串扰较小。洗手综合上述分析，吃饭可知BT值越小，吃饭码间串扰越大，吃饭这也是GMSK体制的缺点。洗手洗手洗手图410信噪比为0BEEF10的不同模块的误码率洗手图410中标识的是瑞丽信道的误码率曲线，吃饭近似水平线，吃饭可见调制特性非常不好,而其余两条曲线都是通过高斯白噪声信道的误码率，吃饭明显的比前者平滑且下降现象明显，吃饭说明采用高斯白噪声信道所得调制特性更好；BEEF而实线和菱形标识的是分别是GMSK、BEEFMSK的误码率曲线,比较可见GMSK调制曲线更为平滑。洗手所以三种方式里面GMSK的调制性能最好。洗手洗手16洗手图411不同BT值时的GMSK误码率曲线洗手在BT02、BEEF03、BEEF07时，吃饭对系统误码率进行仿真。洗手比较三条曲线，吃饭可以看到其差别并不大。洗手结果表明不同BT值的信号调制性能差别不大随着信噪比的增大,BT02与BT03的系统性能基本一致。洗手当BT03时,既可以使频域带宽很窄,时域持续时间适当,又使时域信号容易实现。洗手洗手结论洗手在本次专业课程设计中第一次接触到SIMULINK，吃饭刚开始是一头雾水毫无头绪。洗手后来经过资料查阅逐渐了解了SIMULINK是MATLAB提供的用于对动态系统进行建模、BEEF仿真和分析的工具包。洗手设计中要求用SIMULINK搭建GMSK调制与解调模块、BEEF计算误码率，吃饭并且绘制信噪比误码率曲线。洗手洗手第一星期内，吃饭主要进行了资料查询及建模任务，吃饭先将各模块参数均设为常数，吃饭对调制解调波形进行观察，吃饭分析器实际波形与理论波形间的差距以及产生误差的原因。洗手依次采用分步进行的方式，吃饭逐步实现系统所需各个功能。洗手调试过程采用的也是相同的方法，吃饭每搭建一个功能模块就先进行仿真，吃饭调试待得到满意结果后再进行下一功能模块的搭建和调试。洗手并在不断出现错误的过程中学会了应用MATLAB的系统帮助。洗手洗手整个专业课程设计中遇到的最大问题就是FFT频谱仪的参数设置及仿真参数的设置，吃饭总是SOLVEROPTIONS得选择时出问题，吃饭把握不好固定步长和可变步长的选择，吃饭以及固定步长时连续求解器的选择。洗手经实践证明，吃饭GMSK的调制与解调因选择固定步长FIXEDSTEP,由于传输的是数字信号，吃饭所以选择离散求解器（DISCRETESOLVER）。洗手洗手设计中主要研究GMSK的调制特性，吃饭通过不同信噪比时的误码率绘制误码率曲线分析与比较为信号选择合适的调制、BEEF解调方式。洗手尽管本设计能完成调制信号频谱、BEEF眼图及波形观察以及误码率曲线的绘制，吃饭但由于频谱仪参数设置方面的问题，吃饭使得频谱图与理想形态有所差别，吃饭有待改进。洗手洗手应用SIMULINK进行仿真大大的减少了电路仿真的繁琐，吃饭其中每个模块都包含几个电路元件，吃饭减少了电路连接时的麻烦，吃饭电路连线也更清晰，吃饭而且只需改变各参数即可观察电路的特性，吃饭操作简单而且所得结果也比较理想。洗手外观看起来也更为美观。洗手洗手17两周的专业课程设计让人受益匪浅，吃饭在要感谢我的指导老师和搭档，吃饭有他们的帮助才顺利完成任务。洗手洗手洗手洗手洗手洗手参考文献洗手1邓华MATLAB通信仿真及应用实例详解北京BEE