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標題: 基于MATLAB的GMSK仿真分析-移動通信系統三級項目報告 [打印本頁]

作者: HJJhan 時間: 2017-12-27 08:18
標題: 基于MATLAB的GMSK仿真分析-移動通信系統三級項目報告

移動通信系統三級項目報告

Mobile Communication System Project Design Report

項目名稱：基于MATLAB的GMSK仿真分析

指導教師：肖麗萍

1 摘要：

2 GSMK的基本介紹

3 GMSK的原理分析

3.1 GMSK調制的基本原理

3.2 GMSK信號的調制

3.3 限幅鑒頻器解調

3.4 非相干差分解調

4 GMSK的MATLAB仿真

5 參考文獻

基于MATLAB的GMSK仿真分析

1 摘要：

GMSK 由于具有優良的頻譜效率和功率效率，因而作為一種主要的現代調制技術被廣泛地應用于多種現行的無線標準之中。主要介紹數字調制技術 GMSK 的調制解調原理和 MATLAB 仿真。介紹了 GMSK 的發展和主要應用，并分別介紹了GMSK 的調制和解調方法。最后利用 MATLAB 進行了 GMSK 系統仿真和性能分析。

關鍵詞： GMSK 基本原理應用 MATLAB 仿真

2 GSMK的基本介紹

GMSK是高斯濾波最小頻移鍵控的簡稱，由于具有優良的頻譜效率和功率效率等特性，因而作為一種主要的調制技術被廣泛地應用于多種現行的無線標準之中(GSM, DECT, CDPD )。

GMSK 調制技術是從 MSK調制的基礎上發展起來的一種數字調制方式，其特點是在數據流送交頻率調制器前先通過一個高斯濾波器（預調制濾波器）進行預調制濾波。

GMSK的由于數字信號在調制前進行了高斯預調制濾波，調制信號在交越零點不但相位連續，而且平滑過濾，因此 GSMK 調制的信號頻譜緊湊、誤碼特性好，在數字移動通信中得到了廣泛使用，如現在廣泛使用的 GSM移動通信體制就是使用 GMSK 調制方式。

3 GMSK的原理分析3.1 GMSK調制的基本原理

GMSK調制的基本原理是將基帶信號先經過高斯濾波器成形，再進行最小頻移鍵控(MSK)調制。

3.2 GMSK信號的調制

實現GMSK信號的調制，關鍵是設計一個性能良好的高斯低通濾波器，它必須具有如下特性：

①有良好的窄帶和尖銳的截止特性，以濾除基帶信號中多余的高頻成分。

②脈沖響應過沖量應盡量小，防止已調波瞬時頻偏過大。

③輸出脈沖響應曲線的面積對應的相位為π/2，使調制系數為1/2。

以上要求是為了抑制高頻分量、防止過量的瞬時頻率偏移以及滿足相干檢測所需要的。

高斯低通濾波器的沖激響應：

式中，為高斯濾波器的3dB帶寬

該濾波器對單個寬度為Tb的矩形脈沖的響應為：

exp

當Bb Tb取不同值時，g(t)的波形為：

GMSK的信號表達式為

GMSK的信號相位軌跡為

通過比較前面兩個圖和分析我們可以下定性的結論：

基帶的脈沖形成技術平滑了 M SK 信號的相位曲線，因此穩定了信號的頻譜變化，這將使得發射頻譜上的旁瓣高度大大降低。GMSK 是通過引入可控的碼間干擾（即部分響應波形）來達到平滑相位路徑的目的，它消除了 MSK 相位路徑在碼元轉換時刻的相位轉折點。從圖中還可以看出，GMSK 信號在一個碼元周期內的相位增量，不像 MSK 那樣固定為±π/2，而是隨著輸入序列的不同而不同。

進一步地，我們可以將GMSK信號寫作：

因此，同MSK信號類似，GMSK信號也可以采用正交平衡式調制器進行調制。

3.3 限幅鑒頻器解調

GMSK信號的解調可以用與MSK一樣的正交相干解調電路。在相干解調中最為重要的是相干載波的提取，這在移動通信中的環境中是比較困難的，因而通常采用差分解調和鑒頻器解調等非相干解調。

限幅鑒頻器，顧名思義由兩個部分組成：限幅器，用來恢復受到噪聲和干擾影響的接收信號的恒包絡的特性；鑒頻器，用來將相位調制轉化為幅度調制，以供隨后的包絡檢測。鑒頻器之后通常跟隨一個低通濾波器，例如一個積分濾波器。信號通過低通濾波器之后進入判決器判決。

3.4 非相干差分解調

非相干差分解調，利用接收信號以及其時延信號進行解調。原理圖如圖所示：其中 C 代表一個復常數（當延時為 T 時，C=-j）。

4 GMSK的MATLAB仿真

根據上面的原理部分知道了 GMSK 的工作過程，在 MSK 前面增加一個高斯低通濾波器然后在經過 I，Q 信道最后形成 GMSK 信號。首先產生輸入信號，這里選擇方波，利用MATLAB 的函數產生方波脈沖，同時對方波的頻譜進行仿真。其次產生一個高斯低通濾波器，并使方波脈沖通過該濾波器。使該輸出信號通過模擬 I，Q 信道，產生 GMSK 信號。這里選擇 BT=0.25，調制指數為 0.5。

GMSK 信號通過高斯信道后在接收端進行相干解調，分別得到 I，Q 支路解調信號，抽樣判決之后進行并串轉換得到譯碼數據，并可以計算誤比特率。

原始數據生成（基帶信號）

設 0,1 等概產生，數據速率為 256kbits/s。