GMSK调制与解调

1、GMSK调制与解调 专业：信号与信息处理 姓名：李其信 学号：201120952一基本原理二调制与解调三为什么引入GMSK调制技术？ MSK调制方式的突出优点是信号具有恒定的振幅及信号的功率谱密度在主瓣外衰减较快。然而，在一些通信场合（例如移动通信），对信号带外辐射功率的限制十分严格，比如，必须衰减70-80dB以上。MSK信号仍不能满足这样苛刻的要求。高斯最小频移键控（GMSK）方式就是针对上述要求提出的。一、基本原理 从原理上说,实现GMSK信号的方法很简单,只需在MSK调制器前置一个高斯滤波器,就可以产生GMSK信号，如图（1）所示输 入前 置滤 波 器MSK调 制 器输 出图（1） 这

2、种滤波作用是使基带方波的“棱角”加以圆滑，如图（2）所示。因此，GMSK信号的相位路径在MSK的基础上进一步得到平滑，相位图如图（3）所示，可见，它把MSK信号的行为路径的尖角平滑掉了。图（2）图（3）由图（1）中的高斯滤波器必须满足 （1）带宽窄并且锐截止； （2）较低的过脉冲响应； （3）保持输出脉冲面积对应于/2的相移。 其中： 条件(1)是为了抑制高频分量； 条件(2)是为了防止过大的瞬时频偏； 条件(3)是为了使得调制指数为0.5。高斯低通滤波器的频率特性为：冲击响应为：式中，是与高斯低通滤波器的3dB带宽B有关系的参数，他们之间的关系为： 即： 所以：exp)(22ffHG222e

3、xp)(taathGBB5887. 022ln2()1/ 2bHB22exp( 2) 1/2bB 当输入数据为码元宽度是Tb的矩形脉冲时,其通过HG(f) 的响应g(t)为式中，)2(2ln2)2(2ln2)(bbTtBQTtBQtg221( )2atQ ted BTb不同的g(t)曲线如图（4）所示,显然,随BTb的减小,g(t)越来越宽,最大幅度减小。当BTb =时,即是MSK信号,故可以说MSK是GMSK当BTb =的特例。除BTb =外,g(t ) 波形扩展到Tb外,对于数据序列判决会带来码间干扰 。10.503210123t / TsBTb0.10.20.30.40.50.751.0

4、g(t)图（4）GMSK信号的时域表达式为( )cos( )GMSKcStttcos()22tbcnbnbTtb gnTdT( )cos ( )cossin ( )sinGMSKccSttttt( )()22tbnbnbTtb gnTdT式中， 设信息数据an为1,，-1，-1，1,1,1，-1，GMSK的相位路径如图（5）所示 由图（4）可见， BTb越小，g(t)波形越宽，幅度越小；当BTb为有限值时，g(t)的宽度大于一个码元的宽度，即高斯滤波器引入了码间干扰，且BTb越小，码间串扰越严重。这种码间串扰使GMSK信号的相位路径得到平滑，同时也使得GMSK信号在一码元周期内的相位增量不像M

5、SK那样为/2或-/2，而是随着BTb的不同及输入序列的不同而不同。 前面已从原理上说明了产生GMSK的方法, 但这种方法的缺点是不易获得准确的中心频率和规定的频率偏移,硬件实现式(5-44)的hG(t) 也不容易。 GMSK的调制一般采取锁相环法和正交调制法。 （1）锁相环法 可以用如图（）所示的调制器产生GMSK信号，图中s(t)为矩形数字基带信号，其中“1”码和“0”码分别使载波信号发生/2和-/2的相移，产生B模式BPSK信号。锁相环对该B模式BPSK信号的相位跳变进行平滑，使得信号在码元转换时刻相位连续，而且无尖角，当锁相环的频率特性与高斯滤波器的频率特性相同时，锁相环的输出即为GM

6、SK信号。二、GMSK调制与解调图（5）（2）正交调制法GMSK信号产生的一种实用方法是波形存储正交调制法,其原理框图如图（5)所示。图5-21所示调制器可通过GMSK信号表示式说明。由GMSK信号的表达式可见，可用正交调制方法产生GMSK信号，但GMSK正交调制器比QPSK等信号的正交调制器更复杂一些。在QPSK等信号的正交调制中，两个正交支路的基带信号的电平在一个码元内是不变的。由于高斯滤波器的矩形脉冲响应g(t)存在码间串扰，所以上式中两个正交支路基带信号cos(t)及sin (t)在一个码元内是变化的，而且其变化规律还与其他码元有关。但是，尽管g(t)理论上是在-t范围内取值，但当|t|较大时，g(t)的幅度比较小，这样就可以用g(t)进行截断处理。( )cos ( )cossin ( )sinGMSKccSttttt（2）正交调制法GMSK信号产生的一种实用方法是波形存储正交调制法,其原理框图如图（5)所示。图5-21所示调制器可通过GMSK信号表示式说明。cos表D / ALPFcos(t)cosct地址产生器sin表D / ALPFsin(t)sinct放大器图（5）GMSK信号的表示式为( )()22tbnbnbTtb gn TdT ( )cos( )cos ( )cossin ( )sinGMSKcccSttttttt 这里,bn是输入数据； g(t)是高