基于MATLAB的GMSK调制与解调课设报告
gmsk调制解调及仿真课程设计
gmsk调制解调及仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解GMSK调制的基本原理，掌握其数学表达式和调制过程。
2. 学生能够描述GMSK解调的原理，了解解调过程中的关键技术。
3. 学生能够了解GMSK调制解调在通信系统中的应用及其优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，使用相关软件或工具进行GMSK调制解调的仿真实验。
2. 学生能够分析仿真实验结果，识别并解决调制解调过程中出现的问题。
3. 学生能够通过课程学习，提高实际操作能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习GMSK调制解调，培养对通信工程的兴趣和热情，增强探索精神。
2. 学生能够认识到通信技术在现代社会中的重要性，增强国家使命感和社会责任感。
3. 学生在课程学习中，能够培养严谨、务实的学术态度，树立良好的价值观。
本课程针对高年级通信工程专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，使学生不仅掌握GMSK调制解调的理论知识，还能具备实际操作和团队协作能力，为将来从事通信工程领域工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容围绕GMSK调制解调技术展开，包括以下三个方面：1. GMSK调制原理：- 引导学生回顾数字调制的基本概念，理解GMSK调制作为一种相位连续的调制方式的优点。
- 介绍GMSK调制的数学表达式，分析调制过程中关键参数的影响。
- 指定教材相关章节，如数字通信原理第三章调制解调技术部分。
2. GMSK解调原理：- 详细讲解GMSK解调的基本过程，包括信号检测、载波恢复和判决等关键步骤。
- 分析解调过程中可能出现的误码原因，探讨提高解调性能的方法。
- 教学大纲中明确教材第四章数字信号解调部分。
3. GMSK调制解调仿真：- 结合实际案例，指导学生使用MATLAB等软件进行GMSK调制解调的仿真实验。
- 安排实验内容，包括搭建仿真模型、设置参数、运行实验和结果分析。
gmsk调制解调matlab
gmsk调制解调matlabGMSK调制解调Matlab（Gaussian Minimum Shift Keying）是一种用于数字通信系统中的调制和解调技术。
在本文中，我们将介绍GMSK调制解调的原理和如何使用Matlab进行实现。
第一步：理解GMSK调制原理作为一种调制技术，GMSK调制旨在将数字信号转换为连续的波形。
其基本原理是将数字信号的相位变化与高斯脉冲进行卷积，从而实现信号的平滑调制。
具体来说，GMSK调制使用高斯滤波器将数字信号的0和1之间的变化进行平滑。
这种平滑是通过改变信号相位的方式来实现的。
当输入为1时，相位将发生变化，而输入为0时相位将保持不变。
这种相位变化与高斯滤波器的频率响应有关，因此可以得到一个平滑的连续波形。
第二步：GMSK调制的实现步骤在Matlab中实现GMSK调制可以分为以下几个步骤：1. 生成基带信号：首先，需要生成一个基带信号，它是一个包含待调制数字信号的离散形式。
可以使用Matlab中的随机函数生成一串随机的二进制数字序列作为输入信号。
2. 高斯滤波器设计：接下来，需要设计一个高斯滤波器，它负责将输入信号进行平滑处理。
在Matlab中，可以使用fir1函数来设计一个低通滤波器，设置滤波器系数和截止频率。
3. 物理层调制：使用高斯滤波器对基带信号进行调制。
这可以通过将基带信号与高斯滤波器的响应进行卷积来实现。
在Matlab中，可以使用conv 函数进行卷积运算。
4. 添加载波：对调制后的信号添加载波。
载波频率可以根据具体需求设定。
在Matlab中，可以使用cos函数生成正弦波形，然后将其与调制后的信号相乘。
5. 发送信号：最后，生成的调制信号可以通过声卡连接到电脑的扬声器，或者通过其他通信设备发送。
第三步：GMSK解调的实现步骤GMSK解调的主要目标是将连续波形转换为数字信号，以便进行后续的数字信号处理。
在Matlab中实现GMSK解调可以按照以下步骤进行：1. 接收信号：首先，需要从通信设备中接收调制后的信号。
GMSK调制解调与实验结果
GMSK调制解调与实验结果⼀、实验⽬的1、掌握GMSK 调制解调原理。
2、理解GMSK 的优缺点。
⼆、实验内容1、观察GMSK 调制过程中各信号波形。
2、观察GMSK 解调过程中各信号波形。
三、预备知识1、GMSK 调制解调的基本原理。
2、GMSK 调制解调部分的⼯作原理及电路说明。
四、实验器材1、移动通信原理实验箱⼀台 2、20M 双踪⽰波器⼀台五、实验原理1、GMSK 调制原理GMSK 调制⽅式，是在MSK 调制器之前加⼊⼀个基带信号预处理滤波器，即⾼斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成⾼斯脉冲信号，其包络⽆陡峭边沿和拐点，从⽽达到改善MSK 信号频谱特性的⽬的。
基带的⾼斯低通滤波平滑了MSK 信号的相位曲线，因此稳定了信号的频率变化，这使得发射频谱上的旁瓣⽔平⼤⼤降低。
实现GMSK 信号的调制，关键是设计⼀个性能良好的⾼斯低通滤波器，它必须具有如下特性：①有良好的窄带和尖锐的截⽌特性，以滤除基带信号中多余的⾼频成分。
②脉冲响应过冲量应尽量⼩，防⽌已调波瞬时频偏过⼤。
③输出脉冲响应曲线的⾯积对应的相位为π/2，使调制系数为1/2。
以上要求是为了抑制⾼频分量、防⽌过量的瞬时频率偏移以及满⾜相⼲检测所需要的。
图2.2-1描述出了GMSK 信号的功率谱密度。
图中，横坐标的归⼀化频率（c f f -）S T ，纵坐标为谱密度，参变量S b T B 为⾼斯低通滤波器的归⼀化3dB 带宽b B 与码元长度S T 的乘积。
∞=S b T B 的曲线是MSK 信号的功率谱密度，由图可见，GMSK 信号的频谱随着S b T B 值的减⼩变得紧凑起来。
需要说明的是，GMSK 信号频谱特性的改善是通过降低误⽐特率性能换来的。
前置滤波器的带宽越窄，输出功率谱就越紧凑，误⽐特率性能变得越差。
不过，-20-40-60-80-100-12000.5 1.0 1.5 2.0 2.5频谱密度（d B ）Sc T f f )(-归⼀化频率图1－6 G M SK 信号的功率谱密度当25.0 S b T B 时，误⽐特率性能下降并不严重。
基于Matlab的模拟调制与解调实验报告
基于Matlab的模拟调制与解调（开放实验）一、实验目的（一）了解AM、DSB和SSB 三种模拟调制与解调的基本原理（二）掌握使用Matlab进行AM调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行AM调制2、学会运用MATLAB对AM调制信号进行相干解调3、学会运用MATLAB对AM调制信号进行非相干解调（包络检波）（三）掌握使用Matlab进行DSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行DSB调制2、学会运用MATLAB对DSB调制信号进行相干解调（四）掌握使用Matlab进行SSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行上边带和下边带调制2、学会运用MATLAB对SSB调制信号进行相干解调二、实验环境MatlabR2020a三、实验原理（一）滤波法幅度调制（线性调制）（二）常规调幅（AM）1、AM表达式2、AM波形和频谱3、调幅系数m（三）抑制载波双边带调制（DSB-SC）1、DSB表达式2、DSB波形和频谱（四）单边带调制（SSB）（五）相关解调与包络检波四、实验过程（一）熟悉相关内容原理 （二）完成作业已知基带信号()()()sin 10sin 30m t t t ππ=+，载波为()()cos 2000c t t π= 1、对该基带信号进行AM 调制解调（1）写出AM 信号表达式，编写Matlab 代码实现对基带进行进行AM 调制，并分别作出3种调幅系数（1,1,1m m m >=<）下的AM 信号的时域波形和幅度频谱图。
代码 基带信号fs = 10000; % 采样频率 Ts = 1/fs; % 采样时间间隔t = 0:Ts:1-Ts; % 时间向量m = sin(10*pi*t) + sin(30*pi*t); % 基带信号载波信号fc = 1000; % 载波频率c = cos(2*pi*fc*t); % 载波信号AM调制Ka = [1, 0.5, 2]; % 调制系数m_AM = zeros(length(Ka), length(t)); % 存储AM调制信号相干解调信号r = zeros(length(Ka), length(t));绘制AM调制信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)m_AM(i, :) = (1 + Ka(i)*m).*c; % AM调制信号subplot(3, 2, i);plot(t, m_AM(i, :));title(['AM调制信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');ylim([-2, 2]);subplot(3, 2, i+3);f = (-fs/2):fs/length(m_AM(i, :)):(fs/2)-fs/length(m_AM(i, :));M_AM = fftshift(abs(fft(m_AM(i, :))));plot(f, M_AM);title(['AM调制信号的幅度频谱图(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('频率');ylabel('幅度');r(i, :) = m_AM(i, :) .* c; % 相干解调信号end绘制相干解调信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)subplot(length(Ka), 1, i);plot(t, r(i, :));title(['相干解调信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');end图像（2）编写Matlab代码实现对AM调制信号的相干解调，并作出图形。
基于MATLAB的GMSK调制与解调课设报告
基于Matlab的GMSK调制与解调1.课程设计目的（1）加深对GMSK基本理论知识的理解。
（2）培养独立开展科研的能力和编程能力。
（3）通过SIMULINK对BT=0.3的GMSK调制系统进行仿真。
2.课程设计要求（1）观察基带信号和解调信号波形。
（2）观察已调信号频谱图。
（3）分析调制性能和BT参数的关系。
3.相关知识3.1GMSK调制调制原理图如图2.2，图中滤波器是高斯低通滤波器，它的输出直接对VCO 进行调制，以保持已调包络恒定和相位连续。
图3.1 GMSK调制原理图为了使输出频谱密集，前段滤波器必须具有以下待性：1.窄带和尖锐的截止特性，以抑制FM调制器输入信号中的高频分量；2.脉冲响应过冲量小，以防止FM调制器瞬时频偏过大；3.保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应丁pi／2的相移。
以使调制指数为1／2。
前置滤波器以高斯型最能满足上述条件，这也是高斯滤波器最小移频键控(GMSK)的由来。
3.2GMSK 解调GMSK本是MSK 的一种，而MSK 又是是FSK 的一种，因此，GMSK 检波也可以采用FSK 检波器，即包络检波及同步检波。
而GMSK 还可以采用时延检波，但每种检波器的误码率不同。
GMSK 非相干解调原理图如图2.3，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，实现GMSK 数据的解调输出。
图3.2 GMSK 解调原理图4.课程设计分析 4.1信号发生模块因为GMSK 信号只需满足非归零数字信号即可，本设计中选用（Bernoulli Binary Generator ）来产生一个二进制序列作为输入信号。
图4.1 GMSK 信号产生器该模块的参数设计这只主要包括以下几个。
其中probability of a zero 设置为0.5表示产生的二进制序列中0出现的概率为0.5；Initial seed 为61表示随机数种子为61；sample time 为1/1000表示抽样时间即每个符号的持续时为0.001s 。
基于matlab的GMSK综合实训
摘要随着现代通信技术的发展，移动通信技术得到快速发展， GMSK（高斯滤波最小频移键控）技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的频谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信。
目前，很多通信标准都采用了GMSK技术，例如:GSM，DECT等。
本文详细的阐明GMSK的自身特性，基本原理及其应用范围等以及跟其联系紧密的MSK GSM 也进行了详细的阐述。
我们引入MSK与其做对比，观察两者在相同条件下的误码率和功率谱密度，以及改变BT值来观察GMSK的误码性能。
通过这一系列的数据图像的对比，发现GMSK的优缺点，进而更好了解移动通信。
该课程设计使用的平台为MATLAB，通过这次课程设计熟悉MATLAB中M文件的使用方法，并在掌握GMSK调制解调原理的基础上，编写出GMSK调制解调程序。
绘制出GMSK信号解调前后在时域波形，并观察解调前后波形有何变化以加深对GMSK信号调制解调原理的理解。
关键词：GMSK 误码率 GSM BT值目录1. 绪论 (3)1.1 课程设计意义 (3)1.2 课程设计目的 (3)1.3 课程设计平台 (4)1.4课程设计结构 (4)2. MSK、GMS和GMSK系统 (5)2.1 概述 (5)2.2 MSK(最小频移键控) (5)2.2.1 MSK简介 (5)2.2.2 MSK的基本原理 (6)2.2.3 MSK信号的调制 (7)2.2.4 MSK信号的解调 (8)2.2.5 MSK的特性分析 (8)2.3 GSM（全球移动通信系统） (8)2.3.1 GSM简介 (9)2.3.2 GSM的基本原理 (9)2.4 GMSK (高斯最小频移键控） (10)2.4.1 GMSK简介 (10)2.4.2 GMSK的国内外状况研究 (11)2.4.3 GMSK的基本原理 (12)2.4.4 GMSK的调制原理 (12)2.4.5 GMSK的解调原理 (15)2.4.6 高斯低通滤波器 (17)2.4.7 GMSK性能分析 (18)3. GMSK系统的设计与实现 (19)3.1仿真结果预测 (19)3.2仿真预测结果的意义 (19)3.3 GMSK的调制解调设计 (19)3.3.1 调制设计 (19)3.3.2 解调设计 (20)3.4 GMSK的Matlab程序、仿真和分析结果 (21)3.4.1 仿真程序源代码 (21)3.4.2 仿真结果及分析 (26)3.4.3 BT值对GMSK信号的影响 (32)结束语 (33)参考文献 (34)附录 (35)1. 绪论通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。
GMSK调制解调报告
GMSK调制解调的实现l979年由日本国际电报电话公司提出的GMSK调制方式．有较好的功率频谱特性，较优的误码性能，特别是带外辐射小，很适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统，越来越引起人们的关注。
GMSK调制方式的理论研究已较成熟．实际应用却还不多，主要是由于高斯滤波器的设计和制作在工程上还有一定的困难。
GMSK调制方式的工作原理及特点调制前高斯滤波的最小频移键控简称GMSK，基本的工作原理是将基带信号（16kbps）先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控(MSK)调制(图1)。
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。
GMSK的解调方式与MSK一致。
下面主要介绍的是MSK的调制解调一．调制部分：MSK是二进制连续相位调制（CPFSK）的一种改进形式。
在FSK方式中，每个码元的频率不变，在2个相邻的频率码元信号之间，其相位通常是不连续的。
而MSK就是使FSK信号的相位始终保持连续变化的调制方式，其调制指数是0.5。
二进制MSK型号的表达式如下：式中：为载波角频率；为码元宽度；为第K个码元中的信息，其取值为；为第K个码元的相位常数，其取值为0或π，它在时间中保持不变。
MSK是正交调制方式，其MSK信号可以看成由二条彼此正交的载波分别调制后合成的。
因此MSK信号的表达式可以展开成以下形式：其中：上式中:等号后第一项为同相分量（I分量）；第二项为正交分量（Q分量）；和为加权函数；为同相分量的等效数据，为正交分量的等效数据，它们都与原始输入数据有确定的关系。
令，，带入上式可以得到由上式可以得到MSK调制器的原理框图:二．解制部分：MSK 解调部分也分为二条支路分别解调。
I 支路乘上，再通过低通滤波得到cos(())cos()cos 2k kstt T πθϕ=（1） ； Q 支路乘上，再通过低通滤波得到sin(())sin()cos 2k k kstt a T πθϕ-=-（2）；解调原理图如下：下面是判决过程：首先根据cos(())cos()cos 2k kstt T πθϕ=（1），sin(())sin()cos 2k k kstt a T πθϕ-=-（2）两个式子在不同码元内的值，可以解到一个判决表，这个判决表是按码元顺序排列的，以4为周期，即第k 个码元与第k+4个码元的判决规则是一致的。
GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析
GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析赵忠华;杨晓梅【摘要】Gaussian Minimum Shift Keying ( GMSK) is a typical continuous phase modulation with constant envelope, with the characteristics of compact spectrum and strong anti-interference. GMSK can effectively reduce the adjacent channel interference and improve the non-linear power amplifier, so it has been widely used in digital mobile communications. In this paper, a simulation model is made with Simulink in Matlab. And the anti-noise performance of GMSK system is analyzed by observing the waveform of the GMSK system modulation, demodulation signal, and bit error rate curve.%高斯滤波最小频移键控（ GMSK）是一种典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提高非线性功率放大器的功率，因此在数字移动通信中得到了广泛使用。
本文通过在Matlab中的Simu⁃link建立仿真模型进行仿真研究。
并通过观察GMSK系统调制、解调信号的波形和误比特率曲线，从而分析GMSK系统的抗噪声性能。
【期刊名称】《新疆师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】6页(P67-72)【关键词】GMSK;误比特率;Simulink仿真【作者】赵忠华;杨晓梅【作者单位】新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆乌鲁木齐830054;新疆财经大学计算机科学与工程学院，新疆乌鲁木齐830012【正文语种】中文【中图分类】TP393在实际的通信系统中，通常规模比较大，要进行系统试验与研究是比较困难的［1］。
gmsk调制解调matlab如何实现_两种gmsk调制解调方式的实现
gmsk调制解调matlab如何实现_两种gmsk调制解调方式的实现
一、连续相位调制原理
1、CPM信号模型
CPMC信号的实数域数学表达式：
上式中，A表示符号能量，fc表示载波频率，I为发送的码元数据
T表示码元周期，承载了待发送的码元信息，表示CPM基带信号的时变相位函数，为信号的初始相位。
与PSK信号基带相位取有限的离散值不同，CPM基带信号的相位是时间的连续函数。
下面给出CPM信号的连续相位函数的表达式：
上式中，h为CPM信号的调制指数，它决定了每个符号周期内CPM信号的相位变化量。
调制指数h越大，一个符号周期内相位的变化越大，时域和频域上越容易区分：q（t）称为相位成形脉冲函数，由一个持续时间有限的脉冲函数g（t）积分得到：
所以脉冲函数g（t）也称为频率成形脉冲。
频率脉冲函数g（t）仅在区间［0，LT］有非零值，其中L称为关联长度，且频率脉冲函数g（t）具有一下特点：
因此，相位成形脉冲函数q（t）满足以下关系：
由上面各式可得，调制指数h、频率成形脉冲函数g（t）、关联长度L和基带符号的进制数M，共同决定了CPM基带信号的相位随时间变化的规律，选择不同的调制指数可以得到不同的连续相位调制信号，并且这一大类CPM信号具有相似的性质。
从式（2.4）的积分形式可以看出，相位成形脉冲函数q（t）是时间的连续函数，这保证了CPM基带信号。
基于MATLAB的GMSK仿真系统设计(通信原理三级项目)
02 Matlab仿真环境搭建
Matlab软件介绍
01
MATLAB是MathWorks公司 开发的一款商业数学软件，主 要用于算法开发、数据可视化 、数据分析以及数值计算等。
02
MATLAB具有丰富的库函数和 工具箱，支持多种编程语言和 开发环境，广泛应用于工程、 科研、教育等领域。
03
MATLAB具有友好的用户界面 和可视化工具，使得用户可以 轻松地进行数据分析和处理。
基于Matlab的GMSK仿真系统设 计
contents
目录
• GMSK调制原理介绍 • Matlab仿真环境搭建 • GMSK调制信号的生成与处理 • 仿真结果展示与性能分析 • 结论与展望
Gaussian Minimum Shift Keying）是一种数字调制方式，通过高 斯滤波器的脉冲整形实现。
随着数字通信技术的发展，GMSK作为一种高效的调制方式，在移动通信中得到了广泛应用。本项目旨在设计一个基 于Matlab的GMSK仿真系统，以深入研究和理解GMSK的性能。
研究方法与过程
通过Matlab编程，实现了GMSK调制和解调的仿真。过程中考虑了多种信道条件，包括多径、多普勒频移等。同时 ，也进行了误码率性能分析。
仿真系统的硬件和软件需求
硬件需求
仿真系统的硬件需求取决于具体的仿真规模和计算复杂度。一般来说，需要一台性能较高的计算机，包括足够的 内存、存储空间和计算能力。
软件需求
除了MATLAB软件本身，还需要一些相关的工具箱和插件，例如通信系统仿真工具箱（Communications System Toolbox）和信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）等。
运行仿真实验
GMSK调制解调实验
电子信息工程系实验报告课程名称：移动通信技术成绩：实验项目名称：GMSK调制解调实验实验时间：2012.10.22指导教师（签名）：班级：通信091 姓名：Jxairy 学号：910705131实验目的:1、掌握GMSK调制解调原理。
2、理解GMSK的优缺点。
实验设备:1、移动通信实验原理实验箱一台2、20M双踪示波器一台实验内容:1、观察GMSK调制过程中各信号波形。
2、观察GMSK解调过程中各信号波形。
实验原理：1、GMSK调制原理GMSK调制方式，是在MSK调制器之前加入一个基带信号预处理滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无陡峭边沿和拐点，从而达到改善MSK信号频谱特性的目的。
本实验是将GMSK的所有组合波形数据计算出来，然后得到的数据输入EEPOM中，最后通过数据（Ik、Qk）进行寻址访问，取出相应的GMSK成形信号。
在GMSK调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号有八种波形选择，因此当前数据取出的成形信号不仅与它的前一位数据有关，也与它的后一位数据有关。
所以只要知道前一数据用的波形是A类还是B 类，然后通过连续三个数据之间相同或不同的关系就可确定当前数据的波形。
例如假设前一位数据用的是A类波形，如果当前的数据与前一位数据不相同就采用波形2或波形3，当前数据与下一位数据相同，则可确定当前数据用波形2。
2、GMSK解调原理GMSK信号的解调与FSK信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。
本实验模块中采用一种相干解调的方式。
图1 GMSK解调原理框图将得到的MSK 调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号，并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据，再将此数据经过CPLD 的数字处理，就可解调得到NRZ 码。
在实际系统中，相干载波是通过载波同步获取的，相干载波的频率和相位只有和调制端载波相同时，才能完成相干解调。
由于载波同步不是本实验的研究内容，因此在本模块中的相干载波是直接从调制端引入，因此解调器中的载波与调制器中的载波同频同相。
GMSK技术原理与MATLAB仿真报告
一、引言
高斯滤波最小频移键控（ Gaussian Filtered Minimum Shift Keying GMSK）由于具有优良的频谱效率和功率效率等特性，因而作为一种主要的 调制技术被广泛地应用于多种现行 的无线标准之中 (GSM, DECT, CDPD )。GMSK 调制技术是从 MSK （ Minimum Shift Keying ）调制的基础上发 展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前先通过 一个 Gauss 滤波器（预调制滤波器）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。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，而且平滑过滤，因此 GSMK 调制的信号频谱紧 凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如现在广泛使用的 G SM（ Global System for Mobile communication）移动通信体制就是使用 G MSK 调制方式。本文首先介绍了 GMSK 的应用背景和研究现状，然后分析 了 GMSK 的调制以及解调原理，最后利用 MATLAB 进行了系统仿真和性 能分析。
3.2 GMSK信号的调制和解调
3.2.1 GMSK调制器的实现方案及其比较
直接数字调频方案
该方案利用脉冲形成后的基带信号直接对压控振荡器VOC进行调频。该方 案十分简单，并且在多种模拟和数字系统中采用。例如蜂窝数字分组数据系统 (CDPD)和全球通(GSM)[4]。可是该方案不易于集成。而且为了保持中心频率在动 态范围内，就必须要求VOC有着较高的线性度和灵敏度。类似的方案还有环路 型调制器（见图4） 。 2 BPSK保证每个码元得相位变化为 2 ，利用锁相环对相 位进行平滑。可是如何设计PLL的传输函数，从而满足功率谱特性的需要是一件 很困难的事情。
实验一 基于matlab的GMSK综合实训
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 b 内，信号可表示为S(t)=ACOS [ωc t +θ(t)] （1）当θ(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ω1，传1码时载频为ω2，它们相对于未调载频ωc 的偏移为ω∆，则式（1）又可写为S(t)=ACOS [ωc t +∆±t ωθ(0)] （2）比较式（1）和式（2）可以看出，在一个码元时间内，相角θ(t)为时间的线性函数，即θ(t)= +∆±t ωθ(0) （3）式中，θ(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2ω∆T b =nπ（n 为整数）时，就认为它是正交的。
为了提高频带利用率，ω∆要小，当n=1时，ω∆达到最小值，这时有ω∆T b =2π （4）2∆f T b =h =21 （5） 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。
gmsk课程设计
gmsk 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解GMSK（高斯最小频移键控）的基本概念，掌握其在数字通信中的应用。
2. 学生能够描述GMSK调制解调过程，了解其与其他调制方式的区别。
3. 学生能够运用GMSK相关原理，分析并解决实际问题。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行GMSK调制解调实验，提高实践操作能力。
2. 学生能够通过合作学习，培养团队协作能力和问题解决能力。
3. 学生能够运用数学工具，对GMSK信号进行分析和计算。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习GMSK，培养对通信工程领域的兴趣，增强探索精神。
2. 学生在学习过程中，学会尊重事实，树立正确的科学态度。
3. 学生通过团队合作，培养沟通能力和团队意识，提高社会责任感。
课程性质：本课程为通信原理与实践课程，旨在帮助学生掌握GMSK调制解调技术，提高实践操作能力。
学生特点：学生具备一定的电子通信基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的知识运用能力和问题解决能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. GMSK基本概念：介绍GMSK的定义、特点及其在数字通信系统中的应用。
- 教材章节：第二章第四节“GMSK调制技术”- 内容列举：GMSK调制原理、信号波形、相位路径特性。
2. GMSK调制解调过程：分析GMSK调制解调的工作原理，对比其他调制方式。
- 教材章节：第二章第五节“GMSK调制解调器”- 内容列举：GMSK调制方法、解调方法、性能优势。
3. GMSK相关原理：讲解GMSK信号的功率谱、带宽、误码率等性能指标。
- 教材章节：第二章第六节“GMSK信号的功率谱与性能分析”- 内容列举：GMSK信号的功率谱、带宽、误码率分析。
4. GMSK应用案例分析：分析GMSK在实际通信系统中的应用案例，如GSM 系统。
GMSK调制解调系统设计
XXXX大学毕业设计GMSK调制解调系统学生姓名学号所在系专业名称班级指导教师XXXX大学二○一○年五月GMSK调制解调系统内容摘要：目前在数字通信系统中，全数字接收机得到了广泛应用。
用数字化方法设计通信系统中的调制解调技术是现代通信中的一个重要技术。
根据信道特点的不同选择合适高效的调制解调方式对通信系统的性能非常重要。
最小高斯频移键控(GMSK)是一种典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提高非线性功率放大器的功率，已在移动通信（如GSM系统）、航天测控等场合得到了广泛应用。
本文重点研究GMSK调制解调的实现过程，以便更广泛地使用GMSK 调制解调技术。
关键词：高斯最小频移键控差分解调正交调制GMSK modulation and demodulation systemAbstract: Present in digital communication systems, digital receivers have been widely used. Designed with a digital modem communication system technology is an important modern communications technology. Different characteristics according to the channel select the appropriate modem and efficient way of communication system performance is very important. Gaussian minimum shift keying (GMSK) is a typical continuous phase modulation with constant envelope, compact spectrum, the characteristics of strong anti-interference, can effectively reduce the adjacent channel interference, improve the non-linear power amplifier , has been in the mobile communications(such as the GSM system),space tracking Telemeter-ing and command is widely used such occasions. This paper focuses on GMSK modulation and demodulation of the implementation process to more widespread use of GMSK modulation and demodulation technology.Keywords: Gaussian Minimum Shift Keying differential demodulation quadrature modulation目录前言 (1)（一）研究背景 (1)（二）设计目的 (2)（三）工作任务 (2)一、数字调制方式原理 (3)（一）QPSK调制 (3)（二）OQPSK调制 (4)（三）最小频移键控MSK (5)1. MSK概述 (5)2. MSK调制解调原理 (8)（四）高斯滤波最小频移键控GMSK (10)1. GMSK概述 (10)2. GMSK调制解调原理 (11)二、基于Matlab的数字调制解调实现 (14)（一）Matlab简介 (15)（二）GMSK调制性能与MSK调制的性能比较 (15)1. 仿真建模 (15)2. 仿真测试 (16)三、总结 (21)四、致谢 (21)参考文献 (22)GMSK调制解调系统前言（一）研究背景19世纪开始发展电通信以来，通信技术的发展速度很快，特别是在本世纪50年代以后发展更为迅速，其快速发展的基础一方面是元器件技术的进步，另一方面则是当代在通信理论上的研究成果。
gmsk系统仿真与分析课程设计
gmsk系统仿真与分析课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解GMSK调制解调系统的基本原理，掌握其数学模型与信号特性。
2. 使学生掌握GMSK系统仿真的流程与方法，能够运用相关软件工具进行仿真实验。
3. 帮助学生掌握GMSK系统性能分析的关键指标，如误码率、频谱效率等。
技能目标：1. 培养学生运用GMSK调制技术进行通信系统设计的能力，能够根据实际需求选择合适的参数。
2. 培养学生通过软件仿真，分析GMSK系统性能，并针对问题提出优化方案的能力。
3. 提高学生团队协作能力，学会在项目中进行有效沟通与分工合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信工程领域的兴趣，激发他们探索新技术、新方法的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验结果进行问题分析。
3. 引导学生关注通信技术在现实生活中的应用，认识到科技发展对社会的贡献，增强社会责任感。
本课程针对高年级通信工程及相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，使学生能够掌握GMSK系统的基本原理和仿真方法，具备一定的通信系统设计与分析能力，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. GMSK调制原理：讲解GMSK调制的基本概念、数学模型及信号波形特性，结合教材第二章相关内容，阐述GMSK调制在通信系统中的应用优势。
2. GMSK调制解调技术：分析GMSK调制解调器的结构、工作原理及关键参数设计，以教材第三章为参考，通过实例讲解调制解调过程中各模块的功能和相互关系。
3. GMSK系统仿真方法：介绍GMSK系统仿真的基本流程、软件工具及操作方法，依据教材第四章内容，让学生掌握仿真实验的步骤和技巧。
4. GMSK系统性能分析：讲解GMSK系统性能指标（如误码率、频谱效率等），参考教材第五章，分析不同参数对系统性能的影响，并探讨优化策略。
5. 实践操作与案例分析：组织学生进行GMSK系统仿真实验，结合教材内容，针对实际案例进行分析，提高学生解决实际问题的能力。
本科毕业设计GMSK调制与解调算法设计
GMSK调制与解调算法研究摘要：随着现代通信技术的发展，移动通信技术得到快速发展，许多优秀的调制技术应运而生，其中高斯最小频移键控（GMSK）技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信，目前，很多通信标准都采用了GMSK技术，例如，GSM，DECT 等。
本文首先介绍了MSK的一般原理，接着对GMSK的调制原理和几种调制方法进行了阐述，然后，重点研究了GMSK的几种差分解调方法并进行了比较，最后用Matlab软件进行仿真及结果分析。
关键词：高斯最小频移键控；调制；差分解调；MatlabThe study of GMSK modulation and demodulation algorithmAbstract：Along with the development of the communication technology, the mobile communication technology has been developing rapidly. A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require, Gaussian Minimum frequency shift keying（GMSK）is one of the most outstanding technology in radio communication. It is especially used in radio and satellite communication for its nice spectrum characteristic and anti-jamming capability. At present , many communication system has employed the GMSK, for instance, the GSM, DECT. In this paper , the MSK which is the base of GMSK was introduced firstly, and then the modulation principle and methods of GMSK was analyzed, and the several differentially demodulation methods of GMSK was studied and compared emphatically, Finally using Matlab software simulate and results analysis.KeyWords：Gaussian Minimum Shift Keying；Modulation；Differential Demodulation；Matlab目录第一章绪论 ...................................... 错误！未定义书签。
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基于Matlab的GMSK调制与解调1.课程设计目的（1）加深对GMSK基本理论知识的理解。
（2）培养独立开展科研的能力和编程能力。
（3）通过SIMULINK对BT=0.3的GMSK调制系统进行仿真。
2.课程设计要求（1）观察基带信号和解调信号波形。
（2）观察已调信号频谱图。
（3）分析调制性能和BT参数的关系。
3.相关知识3.1GMSK调制调制原理图如图2.2，图中滤波器是高斯低通滤波器，它的输出直接对VCO 进行调制，以保持已调包络恒定和相位连续。
非归零数字序高斯低通滤波器频率调制器（VCO）GMSK已调信号图3.1GMSK调制原理图为了使输出频谱密集，前段滤波器必须具有以下待性：1.窄带和尖锐的截止特性，以抑制FM调制器输入信号中的高频分量；2.脉冲响应过冲量小，以防止FM调制器瞬时频偏过大；3.保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应丁pi／2的相移。
以使调制指数为1／2。
前置滤波器以高斯型最能满足上述条件，这也是高斯滤波器最小移频键控(GMSK)的由来。
GMSK 信号数据3.2GMSK 解调GMSK 本是MSK 的一种，而MSK 又是是FSK 的一种，因此，GMSK 检波也可以采用FSK 检波器，即包络检波及同步检波。
而GMSK 还可以采用时延检波，但每种检波器的误码率不同。
GMSK 非相干解调原理图如图2.3，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，实现GMSK 数据的解调输出。
图3.2GMSK 解调原理图4.课程设计分析4.1信号发生模块因为GMSK 信号只需满足非归零数字信号即可，本设计中选用（Bernoulli Binary Generator）来产生一个二进制序列作为输入信号。
图4.1GMSK 信号产生器该模块的参数设计这只主要包括以下几个。
其中probability of a zero 设置为0.5表示产生的二进制序列中0出现的概率为0.5；Initial seed 为61表示随机数种子为61；sample time 为1/1000表示抽样时间即每个符号的持续时为0.001s。
当仿真时间固定时，可以通过改变sample time 参数来改变码元个数。
例如仿真时间为10s，若sample time 为1/1000，则码元个数为10000。
带通滤波器限幅器判决器鉴频器GMSK 信号输出4.2调制解调模块GMSK信号图4.2GMSK调制解调模块GMSK Modulator Baseband为GMSK基带调制模块，其input type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）。
BT product为0.3表示带宽和码元宽度的乘积。
其中B是高斯低通滤波器的归一化3dB带宽，T是码元长度。
当B·T=∞时，GMSK调制信号就变成MSK调制信号。
BT=0.3是GSM采用的调制方式。
Plush length则是脉冲长度即GMSK调制器中高斯低通滤波器的周期，设为4。
Symbol prehistory表示GMSK调制器在仿真开始前的输入符号，设为1。
Phase offset设为0，表示GMSK基带调制信号的初始相位为0。
Sample per symbol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。
AWGN Channel为加性高斯白噪声模块，高斯白噪声信道的Mode参数（操作模式）设置为Signal to noise(SNR),表示信道模块是根据信噪比SNR确定高斯白噪声的功率，这时需要确定两个参数：信噪比和周期。
而将SNR参数设为一个变量xSNR是为了在m文件中编程，计算不同信噪比下的误码率，改变SNR即改变信道信噪比。
GMSK Demodulator Baseband是GMSK基带解调器。
其前六项参数与GMSK 调制器相同，并设置的值也相同。
最后一项为回溯长度Traceback Length,设为变量Tracebacklength，在m文件通过改变其值，可以观察回溯长度对调制性能的影响。
4.3误码率计算模块图4.3误码率计算模块Receive dely(接收端时延)设置为回溯长度加一，表示接收端输入的数据滞后发送端数据TracebackLength+1个输入数据；Computation delay(计算时延)设为0，表示错误率统计模块不忽略最初的任何输入数据。
Computation mode(计算模式)设置为Entire frame(帧计算模块)，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。
Output data(输出数据)设为workspace，表示竟统计数据输出到工作区。
Variable name (变量名)则是设置m 文件中要返回的参数的名称，设为xErrorRate。
4.4波形观察模块4.4.1调制、解调信号观察模块因为GMSK 调制信号是一个复合信号，所以只用示波器（Scope）无法观察到调制波形，所以在调制信号和示波器间加一转换模块Complex to magnitude-angle 将调制信号分别在幅度和相角两方面来观察。
图4.4调制信号观察模块将Complex to magnitude-angleoutput 的output 参数设为magnitude and angle,表示同时输出调制信号的幅度和相角。
示波器scope1的number of axes 为2表明有纵坐标个数为2；time range 表示时间轴的显示范围，设为auto,表示时间轴的显示范围为整个仿真时间段。
Tick Tabels 设为bottom axis only 时，只显示各个纵坐标以及最下面的横坐标的标签。
基带信号GMSK 解调信号GMSK 调制信号图4.5解调信号观察模块4.4.2调制信号频谱观察模块图4.6GMSK调制信号频谱观察模块设置了坐标Y的范围为0到7，X的范围为[-F S,F S]，Amplitude scaling表示幅度计算，选择一般模式即以V为单位进行计算。
但Y坐标标记Y-axis title设为magnitude，dB转换为dB形式。
4.4.3眼图观察模块图4.7GMSK调制信号眼图观察模块Offset(sample)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。
Symbols per trace表示每径符号数，每条曲线即成为一个“径”。
Traces displayed则是要显示的径数。
New traces per display是每次重新显示的径的数目。
在系统中要求通过m文件编程绘制误码率曲线。
其程序流程图如图3.8：开始X=0:10;xTracebackLength=4;Y=x图4.8程序流程图5.仿真5.1MATLAB仿真模型图图5.1系统SimuLink 仿真模型图i=1:length(x)执行SimuLink 仿真模型Y(i)=xErrorRate(1)返回5.2程序%gmsk误码率x=0:10;y=x;TracebackLength=7;%回溯长度for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('gmsk_error');y(i)=xErrorRate(1);%获取误码率endsemilogy(x,y,'r');grid on;%加网格hold on;%保留当前图形%msk误码率x=0:10;y=x;TracebackLength=4;for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('msk_error');y(i)=xErrorRate(1);endsemilogy(x,y,'bd');%bd表示蓝色的菱形grid on;hold on;%瑞丽信道误码率x=0:10;y=x;TracebackLength=4;for i=1:length(x)xSNR=x(i);sim('ruili_error');y(i)=xErrorRate(1);endsemilogy(x,y,'*');%用*绘制误码率曲线grid on;xlabel('高斯信道中的信噪比/dB');ylabel('误码率');%曲线标识legend('gmsk误码率曲线','msk误码率曲线','*瑞丽信道误码率曲线');6.结果分析6.1GMSK调制与解调波形:图6.1GMSK调制信号幅度和相角波形由于调制信号时一个复合信号，不能直接由示波器观察，通过一complex to magnitude-angle模块将调制信号分为幅度和相角两个变量来观察。
通过幅度的波形（上）和相角波形（下）验证了GMSK的幅度不变，由相角波形来看，相角连续，与理论符合。
所以图形基本正确。
图6.2GMSK基带信号与解调信号由图6.2中基带信号（上）与解调信号波形（下）比较可得，其由起始码元到最后一个码元，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，说明系统的调制性能较好，基本实现了解调的目的——将调制信号还原为基带信号。
图6.3BT=0.3的GMSK调制信号频谱图6.4GMSK等理论调制频谱对比图6.3和图6.4，实验所得频谱图的主瓣与理论频谱近似，只是顶端稍显尖锐，不够圆滑，可能的频谱仪的参数或去其他模块参数设置不恰当。
图6.5BT=0.9的GMSK调制信号频谱比较图6.3和图6.5中频谱，发现BT=0.3与BT=0.9得GMSK调制频谱，并无明显差异，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，从而验证可能是系统的某些参数设置不太合理，导致得不到正确的结果。
图6.6MSK调制信号频谱比较图6.3和图6.5，发现GMSK的旁瓣衰减比MSK明显，也充分说明了GMSK 频谱特性较MSK更好。
6.2GMSK调制信号眼图图6.7BT=0.1分析：由图中混乱的线条可知，BT=0.1时，眼图“眼睛”睁开很小，失真严重，系统码间串扰较大。
图6.8BT=0.3分析：由图中混乱的线条可知，BT=0.3时，眼图“眼睛”睁开比图6.8中大，但存在过零点失真，仍然存在码间串扰，但比BT=0.1时好得多。
图6.9BT=0.9分析：与图6.7，6.8相比较，图6.9中眼图最为清晰，眼睛睁开程度也较大，且眼图端正，说明码间串扰较小。
综合上述分析，可知BT值越小，码间串扰越大，这也是GMSK体制的缺点。
图6.10信噪比为0：10的不同模块的误码率图6.10中*标识的是瑞丽信道的误码率曲线，近似水平线，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，明显的比前者平滑且下降现象明显，说明采用高斯白噪声信道所得调制特性更好；而实线和菱形标识的是分别是GMSK、MSK的误码率曲线,比较可见GMSK调制曲线更为平滑。