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实验一 基于matlab的GMSK综合实训.docx
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实验一 基于matlab的GMSK综合实训
一、实验目的
1.熟练掌握 GMSK,MSK 信号的调制解调基本原理
2.熟悉并熟练掌握 MATLAB的编程技术
3 能采用 MATLAB 实现对 GMSK,MSK 调制解调的原理性仿真,给出
GMSK 编码,调制,以及接收端进行解调的详细过程及分析,以此来更
深入理解 GMSK 的调制解调过程
4. GMSK 调制是在 MSK(最小频移键控)调制器之前插入高斯低通预调制滤
波器这样一种调制方式,其中 BT 值作为设计高斯滤波器的一个主要参数,
对 GMSK 系统以及提高数字移动通信的频谱利用率和通信质量有重大意
义。任意设置几个 BT 值(不少于四个),观察运行结果并给出相应分析
二、实验平台
Matlab
三、实验原理
1. MSK 的基本原理
在一个码元时间 T 内,信号可表示为
b
S(t)=ACOS[ t+ (t)]
(1)
c
当 (t)为时间连续函数时,已调波在所有时间上是连续的。若传 0 码时载频为 ,
1
传 1 码时载频为 ,它们相对于未调载频 c 的偏移为 ,则式(1)又可写
2
为
S(t)=ACOS[ t (0)]
(2)
t
c
比较式(1)和式(2)可以看出,在一个码元时间内,相角 (t)为时间的线
性函数,即
(t)= (0)
(3)
t
式中, (0)为初相角,取决于过去码元调制的结果。它的选择要防止相位的任何
不连续性。
对于 FSK 信号,当 2 T =nπ(n 为整数)时,就认为它是正交的。为了提
b
高频带利用率, 要小,当 n=1 时, 达到最小值,这时有
T
b
=
(4)
2
1
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1
2
2 T =
(5)
f
h
b
其中,h 称为调制指数。由式(5)看出,频偏 f =1(/ 4Tb);频 差 2 f =1(/ 2Tb),
它等于码元速率的一半,这是最小频差。所谓的最小频移键控(MSK),正是取
调制指数 h=0.5,在满足信号正交的条件下,使频移 f 最小。
1.1 MSK 信号的调制
MSK 信号可以用两个正交的分量表示,其产生方框图如图 1 所示:
p cos(t / 2T)
k
cos( / 2 ) cos
p
t
T
p
k
k
cos(t / 2T)
s
b
f
MSK
s
信号
/2
sin(t /2T)
s
q
q sin(t / 2T)
sin( t / 2T ) sin w t
k
q
k
k
s
图 1 MSK 调制原理图
1.2 MSK 信号的解调
由于 MSK 信号是最小二进制 FSK 信号,所以它可以采用解调 FSK 信号的相
干法和非相干法解调。
2
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[2iT,(2i+1
载波提
cos w t
解
调
输
出
s
-
积分判
抽 样 保
[(2i-1)T,(2i+1)T]
图 2 MSK 解调原理图
2. GMSK 基本原理
GMSK 基本的工作原理简单的说就是将基带信号先经过高斯滤波器成
形,再进行最小频移键控。 GMSK 调制原理框如图 3 所示:
数 据
高 斯 滤 波
MSK 调 制
GMSK 信号
图 3 GMSK 调制原理框图
由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿,亦无拐点,因此频谱特性优于
MSK信号的频谱特性。双极性码元通过高斯滤波器产生拖尾现象,所以相邻
脉冲之间有重迭。对应某一码元, GMSK信号的频偏不仅和该码元有关,而
且和相邻码元有关。也就是说在不同的码流图案下,相同码元 (比如同为 “+1”
或“-1”)的频偏是不同的。 相邻码元之间的相互影响程度和高斯滤波器的参数
有关,也就是说和高斯滤波器的 3带宽B有关。通常将高斯滤波器的 3DB带宽B
和输入码元宽度 T的乘积BT值作为设计高斯滤波器的一个主要参数。 BT值越
小,相邻码元之间的相互影响越大。理论分析和计算机模拟结果表明。 BT值
越小,GMSK信号功率频谱密度的高额分量衰减越快。主瓣越小,信号所占
用的频带越窄,带外能量的辐射越小,邻道干扰也越小。
2.1 GMSK 的调制原理
MSK是在MSK调制的基础上发展起来的一种数字调制方式,其特点:
先通过一个 Gauss 滤波器将数据先送入一个 Gauss 滤波器进行预调制滤波, 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。再进行最小频移键控调制,由于数字信号在调
制前进行了 Gauss 预调制滤波,调制信号在交越零点不但相位连续,而且平
3
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