GFSK的调制解调原理

1、GFSK的调制和解调原理高斯频移键控GFSK(GaussfrequencyShiftKeying),是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，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。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源丁FSK(Frequency-shiftkeying)。但FSK带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由丁数字信号在调制前进行了Gauss预调制滤波，因此GFSK调制的

2、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用高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量。GFSK调制1、直接调布上将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由丁通常调制信号都是加在PLL频率合成器的VCO上图一，其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏或相偏较小。因此，为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。调制信号ui载波信号1uc鉴频器PD环路低通滤波器LFJ压控振荡器VCO调频信号uo主分频器图一两点调制：调制

3、信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL的VCO端,另一部分则加在PLL的主分频器一端基丁PLL技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用丁降低基准频率，另一个则用丁对VCO进行分频。由丁主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样，所产生的复合GFSK信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量，不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了GFSK调制指数控制的难度。2、正交调制正交调制则是一种间接调制的方法。该方法将数字信号进行高斯低通滤波并作适当的相位积分运算后，分成同相和正交两部分分别对载波的同相和正交分量相乘,再合成GFSK信号。相对而言，这种方法物

4、理概念活晰，也防止了直接调制时信号频谱特性的损害。另一方面，GFSK参数控制可以在一个带有标定因子的高斯滤波器中实现，而不受后续调频电路的影响，因而参数的控制要简单一些。正因为如此,GFSK正交调制解调器的基带信号处理特别适合丁用数字方法实现。akcoder2兀hb(t)COS(Wct)sin(Wct)GFSK的调制框图/t2、exp(尸2)高斯预调制滤波器的冲击响应函数为：h(t)一,b2Tb其中，器2'B是高斯滤波器的3dB带宽，Tb是输入的一个码元宽度。BTb为系统的重要指标，说明了滤波器的3dB带宽与码元速率的关系，如BTb=0.5表示滤波器的3dB带宽是码元速率的0.5倍。高

5、斯滤波器的矩形脉冲响应为：s(t)h(t)r(t)其中，r(t)1，|t|土0,其他则s(t)Q2B(tTb)Q2B(tTb)ln22，ln2272公式中Q(t)1edt2双极性NRZ序列可以表示为b(t)ak(tkT),序列b(t)通过高斯低通滤波器后的函数为c(t)b(t)*s(t)，再乘以2h后，进入积分器，得到相位函数(t),(t)可表示为：(t)an(nTb)d,h为调制指数，当h=0.5时，调频信2T号的相位连续，此调制为GMSK调制。GFSK的信号可以表示成：tsGfsk(t)cosct一an(nTb)d2Tbcosct(t)cos(t)cosctsin(t)sinctI(t)c

6、osctQ(t)sinct(t)由输入码元数据a。确定，将两路携带基带信号的cos和sin(t)分别与正交的载波相乘再相加就得到了GFSK的信号。下面就调制指数h=0.5的GMSK进行详述，假设高斯低通滤波器的3dB带宽B=1000,Tb=1/2000,则BL=0.5。由丁s(t)的是无穷大，物理上不能实现，因此在实际系统中需要对s(t)进行截短或近似，根据B的值，要保证一个信号码元T1通过滤波器后，它的相位改变/2,需要选择合适的k满足等式Tks(t)dt-c对丁BL=0.5,截短后的响应为-Tb到Tb关丁原点对称，如下列图：ak=1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,

7、1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,.当数据通过滤波器，由丁存在ISI(intersymbolinterference),在同一时刻不止一位通过滤波器，对BL=0.5,当第一位通过一半时，第二位开始进入了，第三位在第一位离开后进入。其高斯脉冲如下列图：这些脉冲都叠加后得到的函数如下:fl.J020.OOE0.008C010OH得到了携带基带信号的相位函数（t）,分别取余弦和正弦值就得到了同相和正交分量。同相I(t)cos(t):正交Q(t)sin(t):I(t)和Q(t)分别经过载波wc调制再相加最终得到了GMSK信号小I(t)cosctQ(t)sinct(hHiuii

8、iHiinnniiH|IGFSK解调GFSK的解调方式可以分为相干解调和非相干解调两种，是否需要载波相位恢复是两者的关键区别。其中相干解调需要恢复载波相位。但是，在移动或是室内的无线应用中，相干解调的方式受到无线信道多径特性的影响严重，会出现较高的误码门限。而非相干解调方式具有更简单的硬件结构，且有更低的误码门限。尽管高斯滤波器减小了发送GFSK信号对带宽的需求，但是以接收端得到符号问干扰为代价的。设xtxkg(tkT)由式可知x(kT)与x(k)相关,x(t)是x(t)的码问干扰，其基带的同向和正交分量可分别表小为tI(t)cos(2hx()d0)tQ(t)sin(2hx()d0)在输出端可

9、以通过xnx(t)|tnT(tan1Q(-)xkg(nTkT)2hdtI(t)来获得x(n)o传统的GFSK解调器设计是利用两个微分器来实现，也可以用两个延时单元来取代微分器格！-1毛山抽样工酷J|坪尸判决器4)LJ成>A低通滤波器1延返f低通滤波器sin(2<0GFSK相干差分解调示意图钱BPF*延邪lbL*h/2相序LPF抽样判决一J1出“TTI)IGFSK非相干差分解调示意图BPF的输出信号为s(t)R(t)coswct(t)其中，R(t)是时变包络，wc为载波频率，(t)为附加相位函数，相乘器的输出为R(t)coswct(t)?R(tTb)sinwc(tTb)(tTb)经LPF后输出为1Y(t)-R(t)R(tTb)sinwcTb(Tb)2其中(Tb)(t)(tT