GMSK调制解调原理
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gmsk调制解调matlab -回复题目:GMSK调制解调在MATLAB中的实现与应用引言:GMSK调制解调(Gaussian Minimum Shift Keying)是一种具有高效带宽利用率和抗多径衰落干扰能力的调制解调技术。
它在通信系统中有广泛应用,如蜂窝移动通信系统、无线局域网(WLAN)以及蓝牙技术等。
本文将介绍GMSK调制解调的原理,并通过MATLAB来实现和仿真。
一、GMSK调制原理GMSK调制是一种连续相位调制技术,其基本原理是将离散数据序列通过Gaussian型滤波器进行平滑处理,再通过一连串的正弦函数进行相位调制。
GMSK调制过程中,利用数据的位置变化来改变相位,从而实现数据的调制。
其优点是频谱带宽窄,具有抗多径衰落的能力。
二、GMSK调制过程1. 生成数据序列:在MATLAB中,可以通过使用randi函数生成随机的数字序列作为GMSK调制的输入。
例如,可以使用以下代码生成长度为N的二进制随机序列:MATLABdata = randi([0,1],1,N);2. GMSK调制:GMSK调制可以通过将原始数据序列转换为相位差的形式来实现:MATLABphase_diff = diff(data); 计算相邻数据间的差值g = exp(j*phase_diff*pi/2); 对差值进行相位调制其中,j表示虚数单位,pi/2用于将相位差转换为弧度表示。
3. I/Q信号生成:GMSK调制生成的信号是复数信号,包括实部和虚部。
通过将实部和虚部分别与正弦和余弦函数相乘,可以生成I/Q信号:MATLABI = real(g);Q = imag(g);其中,I表示实部,Q表示虚部。
4. 滤波:GMSK调制的输出信号需要通过高斯型滤波器进行滤波,以平滑信号的相位变化。
MATLAB提供了fir1函数用于设计滤波器:MATLABfc = 0.25; 滤波器截止频率filter_order = 128; 滤波器阶数filter_coeff = fir1(filter_order, fc);filtered_I = conv(I, filter_coeff);filtered_Q = conv(Q, filter_coeff);这里选取截止频率为0.25,滤波器阶数为128,使用fir1函数设计FIR 滤波器,并对I/Q信号进行滤波操作。
gmsk调制原理
GSM 使用一种称作0.3GMSK(高斯最小频移键控)的数字调制方式。
0.3 表示高斯滤波器带宽与比特率之比。
GMSK 是一种特殊的数字FM 调制方式:给RF 载波频率加上或者减去67.708KHz 表示1和0。
使用两个频率表示1 和0 的调制技术记作FSK(频移键控)。
在GSM 中,数据速率选为270.833kbit/sec,正好是RF 频率偏移的 4 倍,这样作可以把调制频谱降到最低并提高信道效率。
比特率正好是频率偏移 4 倍的FSK 调制称作MSK(最小频移键控)。
在GSM 中,使用高斯预调制滤波器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。
0.3GMSK 不是相位调制(也就是说不是像QPSK 那样由绝对相位状态携带信息)。
它是由频率的偏移,或者说是相位的变化携带信息。
GMSK 可以通过I/Q 图表示。
如果没有高斯滤波器,当传送一连串恒定的1时,MSK 信号将保持在高于载波中心频率67.708KHz 的状态。
如果将载波中心频率作为固定相位基准,67.708KHz 的信号将导致相位的稳步增加。
相位将以67.708次/秒的速率进行360 度旋转。
在一个比特周期内(1/270.833KHz),相位将在I/Q 图中移动四分之一圆周、即90 度的位置。
数据 1 可以看作相位增加90 度。
两个 1 使相位增加180 度,三个 1 是270 度,依此类推。
数据0 表示在相反方向上相同的相位变化。
实际的相位轨迹是被严格地控制的。
GSM 无线系统需要使用数字滤波器和I/Q 或数字FM 调制器精确地生成正确的相位轨迹。
GSM 规范允许实际轨迹与理想轨迹之间存在均方根(rms)值不超过 5 度、峰值不超过20 度的偏差1.射频电路射频电路单元一般分成三部分:接收电路、发射电路、频率合成电路。
合路器的作用是将信号手机的收信和发信组合到一根天线上。
在GSM系统中,由于收发不在同一时隙,因此手机可以省去用于隔离收发的双工器,而只需使用简单的收发合路器就可以将发信、收信信号组合到一根天线上而不会互相干扰。
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调制原理
GMSK调制原理GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)是一种用于数字通信系统中的调制技术。
它是一种连续调制技术,为了实现高效的频谱利用和抗干扰能力,广泛应用于许多无线通信系统中,如蓝牙、GSM和DECT等。
1.调制信号生成:GMSK调制采用连续相位调制(CPM)技术,它可以由两个或多个离散调制符号产生连续调制信号。
调制信号根据传输数据比特序列改变频率来实现信息的传输。
具体来说,每个比特以连续比特周期的形式表示,其中1表示正频率变化,0表示负频率变化。
通过改变每个调制符号的相位,可以实现频率的变化。
2.高斯滚降滤波器:GMSK调制使用高斯滚降滤波器来平滑调制信号的频率变化。
滤波器的作用是在频率变化过程中限制每个符号之间的跳变,从而减小频带外功率。
该滤波器具有高斯脉冲响应,并可以通过控制其带宽参数来实现不同调制索引的GMSK调制。
3.频率移位调制器:高斯滚降滤波器的输出信号被输入到频率移位调制器中,将其转换为连续的调制波形。
频移调制器是一个乘法器,将调制信号乘以载波信号,并产生输出信号作为调制波形。
通过改变乘法器的相位和幅度,可以实现频率的变化。
4.色散抵消:GMSK调制信号在传输过程中会受到色散效应的影响,导致信号形状发生变化并引起符号间串扰。
为了抵消色散效应,可以在发射端和接收端使用相同的高斯滚降滤波器。
这样,在接收端通过与发送端滤波器匹配的滤波器对接收信号进行滤波,可以消除色散引起的形状变化和串扰。
5.解调:在接收端,GMSK信号经过匹配滤波器滤波后,进入解调器进行解调。
解调器采用非相干解调技术,根据信号的包络检测调制信号的频率变化,并将其转换回数字数据比特序列。
总结:GMSK调制利用高斯滚降滤波器和频率移位调制器将数字信号转换为连续的调制信号。
通过改变每个调制符号的相位来实现频率的变化,并通过高斯滚降滤波器平滑频率变化,以提高频谱利用和抗干扰能力。
GMSK调制在无线通信系统中得到广泛应用,其优点包括较低的误码率、高效的频谱利用和良好的抗多径干扰能力。
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。
GMSK调制解调原理和应用
GMSK调制与解调技术(电子与通信工程陈斌2011282120194)GMSK简介GMSK调制技术是在MSK基础上经过改进得到的,MSK(Minimum Frequency Shift Keying,最小频移键控)是二进制连续相位FSK(Frequency Shift Keying,频移键控)的一种改进形式。
在FSK方式中,每一码元的频率不变或者跳变一个固定值,在两个相邻的频率跳变码元信号之间,其相位通常是不连续的。
MSK就是FSK信号的相位始终保持连续变化的调制方式。
采用高斯滤波器制作前基带滤波器,将基带信号成型为高斯脉冲,在进行MSK调制,称为GMSK 调制。
GMSK特点:()t f-f c图1从图中可看出,MSK调制方式具有恒定的振幅,信号功率频谱在主瓣以外衰减较快。
MSK信号的功率更加紧凑,占用的带宽窄,抗干扰性强,是适合在窄带信道传输的一种调制方式。
在移动通信系统中,对信号带外辐射功率的限制十分严格,比如衰减要求在70~80dB以上。
MSK信号不能满足这样的苛刻要求,而高斯最小频移键控(GMSK)往往可以满足要求。
GMSK 调制GMSK 调制的一般原理MSK 调制是调制指数为0.5的二进制调频,其基带信号为矩形波形。
为了压缩MSK 信号的功率,可在MSK 调制前加入高斯低通滤波器,称为预调制滤波器。
对矩形进行滤波后,得到一种新型的基带波形,使其本身和尽可能高阶的导数连续,从而得到较好的频谱特性。
GMSK 调制原理方框图如下所示。
输出 为了有效地抑制MSK 的带外辐射并保证进过预调制滤波后的已调信号能采用简单的MSK 相干检测电路,预调制滤波器必须具有以下特性:1.带宽窄并且具有陡峭的截止特性;2.冲击响应的过冲较小;3.滤波器输出脉冲面积为一常量,该常量对应的一个码元内的载波相移为2π。
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是为了使调制指数为0.5.高斯低通滤波器的传输函数为()⎪⎭⎫ ⎝⎛=-fa f H 22exp (1.1)式中,a 是与高斯滤波器的3dB 带快b B 有关的一个常数。
GMSK调制原理
GMSK调制原理GMSK(Gaussian minimum shift keying)调制是一种数字调制技术,常用于无线通信中的低速数据传输。
GMSK调制在频谱效率和误码率性能之间取得了很好的平衡,因此被广泛用于蜂窝通信、蓝牙以及无线局域网等应用中。
在符号映射步骤中,输入二进制数据流将被分为一系列的符号,每个符号代表一定数量的二进制位。
符号映射通常通过二进制相干调制(BPSK)来实现,其中二进制位0对应于负频偏,二进制位1对应于正频偏。
在符号调制步骤中,将上述符号经过Gaussian滤波器进行调制。
Gaussian滤波器的输出信号被送入相移键控(PSK)调制器中。
相移键控调制是一种调制方式,通过调整信号的相位来表示不同的符号。
GMSK调制的一个重要特征是,每个符号之间的相位变化幅度非常小,这使得GMSK调制在传输过程中对带宽的要求更低。
这是因为相位变化幅度越小,信号的频偏也越小,从而减小了信号在频谱中的占用。
这种特性使得GMSK调制非常适合于低速数据传输。
GMSK调制的频谱特性也是其优势之一、由于使用了Gaussian滤波器,GMSK调制的频谱主瓣非常尖锐,并且在主瓣之外的伪谱分布非常低。
这意味着GMSK调制的功率谱分布非常紧凑,减少了信号在频谱上的泄漏,降低了干扰和噪声的影响。
GMSK调制在通信系统中的应用非常广泛。
例如,在GSM系统(全球移动通信系统)中,GMSK调制被用于语音和数据的传输。
此外,GMSK调制还被广泛应用于蓝牙和Wi-Fi等无线通信技术中,用于实现低速数据传输。
总结起来,GMSK调制是一种适用于低速数据传输的数字调制技术。
其调制原理基于Gaussian滤波器和相移键控调制器,具有带宽效率高、抗干扰能力强和频谱紧凑等特点。
GMSK调制在无线通信中得到广泛应用,极大地推动了移动通信和无线网络领域的发展。
GMSK调制与解调
SGMSK (t ) cos (t )cos ct sin (t )sin ct
式中,
(t )
2T b
t
[ bn g ( nTb
n
Tb )]d 2
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MSK那样为π/2或-π/2,而是 随着BTb的不同及输入序列的不同而不同。
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π/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:
H G ( f ) exp{ 2 f 2 }
(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 ct cos[· ] 表 D/A LPF cos(t) + ∑ - s in[· ] 表 D/A LPF s in(t) s in ct 放大器
二、GMSK调制与解调
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π/2和-π/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 GMSK信号。
gmsk调制相位
gmsk调制相位(实用版)目录1.GMSK 调制简介2.GMSK 调制原理3.GMSK 调制特点4.GMSK 调制应用正文1.GMSK 调制简介GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)调制,即高斯最小频移键控,是一种数字调制技术。
它广泛应用于数字通信系统中,尤其是在无线通信和卫星通信领域。
GMSK 调制技术具有良好的抗干扰性能和较低的误码率,是许多现代通信系统所青睐的选择。
2.GMSK 调制原理GMSK 调制是根据高斯最小频移原理设计的。
其基本原理是在二进制数据信号的基础上,通过一个高斯滤波器进行频谱整形。
具体过程如下:首先,将输入的二进制数据信号(0 或 1)转换为二进制相位信号,即 0 表示 0 度相位,1 表示 180 度相位。
然后,将二进制相位信号通过高斯滤波器进行频谱整形。
整形后的信号具有高斯分布特性,其频谱主要集中在 0 附近,形成最小频移。
最后,将整形后的信号进行载波调制,得到 GMSK 调制信号。
3.GMSK 调制特点GMSK 调制技术具有以下特点:(1)抗干扰性能好:由于其频谱主要集中在 0 附近,具有较高的信噪比,因此具有较好的抗干扰性能。
(2)误码率低:GMSK 调制信号的频谱形状接近理想状态,信号传输过程中的失真较小,因此误码率较低。
(3)频谱效率高:GMSK 调制技术的频谱分布紧凑,频谱利用率高,有利于提高通信系统的传输速率。
4.GMSK 调制应用GMSK 调制技术在数字通信系统中具有广泛的应用,尤其在无线通信和卫星通信领域。
例如,在 GSM(全球移动通信系统)中,GMSK 调制被用于信道编码与解码;在卫星通信系统中,GMSK 调制技术也被广泛应用于信号传输和调制解调。
GMSK调制解调技术研究
GMSK调制解调技术研究GMSK调制解调技术研究一、引言GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)调制解调技术是一种数字调制解调技术,广泛应用于无线通信系统中。
在移动通信领域尤为重要。
本文将对GMSK调制解调技术进行研究,探讨其原理、特点、应用以及挑战。
二、GMSK调制原理GMSK调制基于高斯脉冲形状以及频率偏移关键特性,采用连续相位调制的方式实现。
其调制原理主要基于相位连续性和频率连续性。
1. 相位连续性:GMSK中相邻符号的相位差被限制在±π/2以内,保证相位的连续性。
相位连续性降低了调制信号对信道的调制失真,提高了信号传输质量。
同时,相位连续性使得信号中的信息能够被频率偏移编码。
2. 频率连续性:GMSK中每个符号的频率偏移与前一个符号的相位差之间存在一一对应关系。
采用高斯滤波器来平滑频率偏移,使得频谱显得更加平滑。
相邻符号频率偏移的平滑过渡减小了谱敏感度,提高了抗干扰性能。
三、GMSK调制特点GMSK调制具有以下特点:1. 带宽效率高:GMSK调制技术在给定带宽下,可以传输更多的信息,提高频谱利用率。
这使得其在无线通信系统中被广泛采用,特别适用于功率受限的系统。
2. 低发送功率:由于GMSK调制信号的波形较为平滑,信号的峰值功率较低。
相对于其他调制技术,GMSK调制能够在满足通信要求的同时降低发送功率。
3. 抗多径衰落性能好:由于采用高斯滤波器进行频率平滑,GMSK调制信号对多径传输具有较好的抗干扰能力。
这使得GMSK调制在无线通信系统中能够有效抵抗多径衰落带来的干扰。
4. 复杂度低:GMSK调制技术相对于其他调制技术,其调制解调过程较为简单,硬件复杂度相对较低。
这使得其在实际应用中更加便利。
四、GMSK调制解调应用GMSK调制解调技术广泛应用于各种无线通信系统,包括移动通信、蓝牙通信、无线局域网等。
1. 移动通信:GSM网络中采用了GMSK调制方式。
gmsk调制解调原理
gmsk调制解调原理
GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)是一种常用于数字通信中的调制技术,其核心原理是将数字信号转换成正弦波形式的载波信号,通过改变载波频率,将数字信息嵌入到载波中,实现信息传输。
GMSK调制的原理如下:
1. 将数字信号进行带通滤波,去掉高频和低频成分。
2. 将数字信号进行差分编码,将相邻两个二进制数取异或值,并将结果转化为正弦波形式的基带信号。
3. 通过高斯滤波器对基带信号进行滤波,使其变为具有带限性质的信号,并将其频谱中的高频部分抑制到极小,从而保证调制信号的带宽和信噪比。
4. 将带有信息的基带信号与载波信号相乘,得到调制信号。
GMSK解调的原理如下:
1. 接收信号经过低噪声放大器和混频器得到中频信号。
2. 将中频信号经过带通滤波器,滤掉多余干扰信号。
3. 将滤波后的信号进行解调,得到基带信号。
4. 对基带信号进行差分解码,得到数字信号。
总之,GMSK调制和解调均是将数字信息通过调制技术嵌入到正弦波载波中进行传输和解码的过程。
GMSK的工作原理及其性能介绍
一、引言二、GMSK的工作原理目前,在移动通信系统中,GMSK调制式越来越引起人们的关注,这是由于GM-K调制方式具有较好的功率谱特性,其误特性能也较优越,特别是其具有较小的带辐射能量的特点,很适合于工作在VHFUHF频段的移动通信SCPC(每载波单信)系统。
本文就如何实现GMSK调制解调调制前高斯滤波的最小频移键控(GM-SK)的基本原理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(MSK)调制,如图1所示。
由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿,亦无拐点,因此其频谱特性优于MSK信号的频谱特性。
数据输入GMSK信号输出四、性能分析图4给出了FX489内部高斯滤波器的频率响应曲线。
图5给出了在BT一0.5和BT一。
.3时的传输眼图。
由图5可以看出,当BT一0.5时,传输眼图张开度较大;当BT一。
.3时,传输眼图的张开度较小。
图6给出了BT~0.5和BT一0.3时的GMSK信号的功率谱密度曲线。
从图6可看出,当BT值小(BT~0.3)时,GMSK信号的带外分量较少,高频分量衰减较快;当BT值大(BT一0.5)时,GMSK信号的带外分量增多,高频分量衰减较慢。
图7给出了利用FX489实现GMSK调制解调时,在BT一0.3和BT一0.5时的误比特率和S/N之间的关系曲线。
从图7中可看出,在相同误比特率的情况下,BT一0.3时所需的S/N比BT=。
.5时所需的S/N要高ZdB左右。
这可以从高斯滤波器输出的“拖尾”现象作出解释,BT值较小时,高斯滤波器输出滤形的拖尾现象较严重,相邻码元之间的相互影响较大,使得传输误比特率增高。
所以,BT 值的选择要综合考虑,既要兼顾传输时的误比特率,又要兼顾带外能量的辐射。
经调制后的已调波相位路径在MSK基础上进一步得到平滑。
GMSK调制器原理方框图如图1。
图1 GMSK调制器原理方框图为了使输出频谱密集,调制前LPF应当具有以下特性:(1)窄带和尖锐的截止;(2)脉冲响应过冲量小;(3)保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于π/2的相移。
GMSK调制解调原理及仿真
GMSK调制解调原理及仿真GMSK(Gaussian filtered MSK)调制具有优良的功率谱特性:功率谱旁瓣快衰减快,在对信号频带严格限制的各种数字通信领域中得到广泛的应用。
1. 为什么采用GMSK调制方式子网选择nrf2401射频芯片采用的通信调制方式就是GMSK,GMSK(Gaussian filtered MSK)调制具有优良的功率谱特性:功率谱旁瓣快衰减快,在对信号频带严格限制的各种数字通信领域中得到广泛的应用。
为了躲避干扰,我们需要采取跳频策略,*****工作在2.4G的免费频段,将2.4G-2.4835Ghz 划分为125个信道(而zigbee只划分为16个信道),nrf2401划分的信道多,必然信道带宽就小。
为了防止信道之间的干扰,我们采取GMSK的调制解调方式。
2. GMSK的调制原理传统调制方法:GMSK正交调制调制原理图NRZ编码将1对应1,将0对应-1,得到信号的d(t),d(t)经过高斯低通滤波器和高斯低通滤波器的单位冲击响应卷积得到r(t)=h(t)*d(t) ,然后进入积分器进行积分得到相位函数:GMSK(Gaussian filtered MSK)调制具有优良的功率谱特性:功率谱旁瓣快衰减快,在对信号频带严格限制的各种数字通信领域中得到广泛的应用。
高斯低通滤波器特性:带宽窄而带外截止尖锐,以抑制不需要的高频分量,脉冲响应的冲量较小,防止调制器产生不必要的瞬时偏移。
求解过程:T1 |t|b1. 定义矩形脉冲函数rect(t) 20 otherstt2. 高斯滤波器的矩形脉冲响应g(t) h(t)*rec( )高斯滤波器的冲击响应计算得到g(t) Tbg(t)数据在有限个周期内有效,一般取5个周期3. 输入序列的表示d(t) akrectt( kbTk 0Tb2)4. 序列通过高斯低通滤波器后得到TbTr(t) d(t)*h(t) akrect(t kTb )*h(t) akg(t kTb b)22k 0k 0GMSK(Gaussian filtered MSK)调制具有优良的功率谱特性:功率谱旁瓣快衰减快,在对信号频带严格限制的各种数字通信领域中得到广泛的应用。
细注释的matlab gmsk调制解调原 理仿真源码
细注释的matlab gmsk调制解调原理仿真源码GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) 是一种常用的调制解调技术,主要应用于数字通信系统中。
它采用高斯滤波器来平滑信号的频率转移,并且具有较低的带宽。
本文将介绍GMSK调制解调的原理,并给出MATLAB仿真源码。
GMSK调制的原理是将数字信号转换为连续相位频移键控信号,并通过高斯滤波器实现平滑转移。
具体步骤如下:1. 将数字信号进行差分编码,即将连续的比特流进行差分运算,得到符号流。
2. 将符号流进行高斯滤波,生成平滑的频率转移曲线。
3. 将频率转移曲线进行相位调制,得到连续相位频移键控信号。
GMSK解调的原理是将接收到的连续相位频移键控信号还原为数字信号。
具体步骤如下:1. 将接收到的信号进行频率解调,得到频率转移曲线。
2. 将频率转移曲线进行低通滤波,去除高频噪声。
3. 将滤波后的信号进行差分解码,得到解调后的数字信号。
下面给出MATLAB的GMSK调制解调的仿真源码:```MATLAB% GMSK调制解调仿真源码clear;clc;% 参数设置fs = 100e3; % 采样率T = 1/fs; % 采样周期Ts = 1e-3; % 符号周期fc = 10e3; % 载波频率BT = 0.3; % 带宽-符号时间积N = Ts/T; % 每个符号的采样点数M = 2; % 每个符号的比特数% 生成符号序列bits = randi([0 M-1], 1, 100); % 随机生成100个比特 symbols = bi2de(reshape(bits, M, length(bits)/M).', 'left-msb'); % 按照每M个比特组成一个符号% GMSK调制t = (0:T:(N*Ts)-T); % 时间序列s = gmskmod(symbols, fc, fs, BT, 'gray'); % GMSK调制 % GMSK解调r = gmskdemod(s, fc, fs, BT, 'gray'); % GMSK解调r_symbols = reshape(de2bi(r, M, 'left-msb').', 1, length(bits)); % 解调得到的比特流% BER计算num_errors = sum(bits ~= r_symbols);BER = num_errors / length(bits);% 结果显示fprintf('比特误码率(BER): %f', BER);```上述源码中,首先设置了相关的参数,比如采样率、符号周期等。
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 SGMSK (t ) cos (t )cos ct sin (t )sin ct
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cosƟ(t)及sin Ɵ(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。
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调制器输出这种滤波作用是使基带方波的棱角加以圆滑如图2所示
GMSK调制与解调
专业:信号与信息处理 姓名:李其信 学号:201120952
一 二
• 基本原理
• 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。
地 址 产 生 器
图(5)
GMSK信号的表示式为
SGMSK (t ) cos[ct (t )] cos (t )cos ct sin (t )sin ct
实验五--GMSK调制及相干解调实验
实验五 GMSK 调制及相干解调实验一、实验目的1、了解GMSK 调制原理及特性2、了解GMSK 解调原理及特性3、了解载波在相干及非相干时的解调特性4、掌握MSK 调制与GMSK 调制的差别二、实验容1、观察I 、Q 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。
2、观察IQ 调制解调过程中各信号变化。
3、观察MSK 调制及GMSK 调制信号的区别。
4、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。
三、基本原理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。
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。
高斯低通滤波器的冲击响应为()()222h t t πα-b α 该滤波器对单个宽度为T b 的矩形脉冲的响应为 ()22bb T T g t Q t Q t ⎤⎤⎫⎫=--+⎥⎥⎪⎪⎭⎭⎦⎦()()22tQ t d ττ∞=-⎰当B b T b 取不同值时,g(t)的波形如图5-1所示0T b 2T b-T b -2T b t图5-1 高斯滤波器的矩形脉冲响应GMSK 的信号表达式为()cos 22ts c n s s T S t t a g nT d T πωττ-∞⎧⎫⎡⎤⎛⎫⎪⎪=+--⎨⎬⎢⎥ ⎪⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎩⎭∑⎰ GMSK 的相位路径如图5-2所示。
图5-2 GMSK 的相位轨迹从图5-1和5-2可以看出,GMSK 是通过引入可控的码间干扰(即部分响应波形)来达到平滑相位路径的目的,它消除了MSK 相位路径在码元转换时刻的相位转折点。
现代数字调制技术——GMSK
现代数字调制技术之DMSK一、技术背景GMSK(GaussianFilteredMinimumShiftKeying)即高斯滤波最小频移键控,其是在MSK调制技术的基础上经过改进得到的。
MSK信号具有包络恒定、带外功率谱密度下降快等优点,但其在某些特定的场合时则表现出较明显的不足。
如在移动通信中对信号所占带宽和带外衰减速度的要求很高,若使用MSK信号则会产生邻道干扰的情况。
而目前移动通信的使用非常普遍,如GSM(Global System for Mobile communications)在全球被广泛使用,其采用的调制方式就是GMSK。
二、调制原理GMSK调制的原理用一句话总结就是: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的一种调制方式。
因此在说明GMSK原理之前,要先说一下MSK的调制原理。
1、MSK调制原理MSK是2FSK的改进,它是二进制连续相位频移键控的一种特殊情况,它具有正交信号的最小频差,在相邻符号交界处相位保持连续。
在一个码元时间T内,这类连续相位FSK(CPFSK)可表示为b(1)当为时间的连续函数时,已调波相位在所有时间上是连续的。
若传0码时载频为,传1码时载频为,它们相对于未调载波的偏移为,上式又可写为(2)其中(3)(4)比较式(1)和式(2)可以看出,在一个码元时间内,相角(5)式中,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(为整数)时,就认为它是正交的。
为了提高频带利用率,要小,当=1时,达最小值,有(6)或者(7)称为调制指数。
由式(7)得,频偏(8)频差(9)它等于码元速率l/T b 之半,这是正交信号的最小频差。
CPFSK 的这种特殊选择称为最小频移键控(MSK )。
由式(6)得(10)将其代人式(5),得(11) 为了方便,假定=0,则式(11)变为(12)将t=T b 代人式(11),该式可写为(12)当t>0时,在几个连续码元时间内,由式(12)可得出图1所示的变化曲线。
GMSK调制原理
一.引言为了适应无线信道的特性,由该调制方式所产生的已调波应具有以下两个特点:第一,包络恒定或包络起伏很小。
第二,具有最小功率谱占用率。
高斯最小频移键控(GMSK)调制方式正好具有上述特性。
GMSK调制使在给定的带宽和射频信道条件下数据吞吐量最大。
GMSK是当前现代数字调制技术领域研究的一个热点。
二.GMSK原理和性能特点采用高斯滤波器作调制前基带滤波器,将基带信号成型为高斯脉冲,再进行MSK调制,这种调制方式称为GMSK。
由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿,亦无拐点,经调制后的已调波在MSK的基础上进一步得到平滑其相位路径如图1所示。
因此它的频谱特性优于MSK,但误比特率性能不如MSK(1)。
图1 GMSK平滑相位路径图2 GMSK功率普密度与BT值得关系一般的二进制部分响应连续相位调制的表达式为(1)这里f0是载波频率,复基带信号可表示为,其中承载信息的相位为(2)是输入比特的能量,是独立的信息码元,其取值为{1,-1},且等概率。
h是调制指数,在此h=0.5,T是码元间隔。
(3)g(t)是平滑滤波器的脉冲响应,P(t)是它的成型函数。
对于GMSK,g(t)是持续有限长的高斯函数,在实际应用中通常将g(t)截短,比如在GMSKL中,g(t)滤波函数在[0,LT]上的表示式为(4)这里,,,且当BT=0.3,从功率谱的角度讲,我们可以取L=3。
对于BT=0.25,我们可以取L=4。
调制之后,GMSK信号的表达式(5)式中(6)这里,a是输入数据。
为了便于接收端的判决,通常在调制之前对码元要先进行一次差分编码,对于2bit差分检测差分编码的规则为通过计算机仿真及硬件测试我们看到,图3为GMSK信号相位示意图,图4为调制后GMSK信号的功率谱。
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编制部门:通信工程系 编制人:杨巧莲 编制日期:2006.2 项目编号 Item No. 10
项目名称 Item
调制解调
训练对象 Class 大3通信专业学生 学时 Time
3 课程名称 Course 移动通信
教 材 Textbook
移动通信技术
目的 Objective
1、了解正交调制与解调的基本原理。
2、了解GMSK 调制与解调的基本原理及它们在GSM 数字蜂窝移动通信中的应用。
3、熟悉GSM 移动通信实验箱基本操作。
内容(方法、步骤、要求或考核标准及所需工具、材料、设备等)
一、训设备与工具:
频谱仪(选配)
数字存储式示波器(60MHz 以上) GSM 移动通信系统实验箱
二、实验原理
1、 正交调制与解调的基本原理
所谓正交调制就是将基带信号通过正交调制器调制到高频载波上的过程。
正交调制是通过同相调制分量与正交调制分量分别与载波fc 的同相分量Cos(2∏fct)和正交分量—Sin(2∏fct)进行混频,再相加得到调制波,完成将基带调制到载波的过程。
如图1所示
所谓正交解调就是将接收信号通过正交解调器解调出同相和正交基带波形的过程。
如图2所示
Xs (t ) Cos (2πf c t )
调制波
Ys (t )
—Sin (2πf c t )
图1 正交调制器
X (t ) 同相分量I
Cos ωc t Xs (t )
S(t)
-Sin ωc t 正交分量Φ
Y (t )
Ys (t )
深 圳 职 业 技 术 学 院
Shenzhen Polytechnic
实 训(验)项 目 单
Training Item
LPF 90度移相 ~
测得的频谱有何区别?
(4)也可在“07号”界面中,将“旋钮”设置为“标记”,按“返回”键进入“06号”界面,按“开始”
键进行频谱测量,这时可通过旋转旋转编码器使光标在频谱曲线上滑动,同时左边实时显示光标所在处的频谱幅值,还可在“07号”界面中设置“标记”为“粗调”或“细调”来调节光标的步进大小,“粗调”光标步进为6kHz,“细调”光标步进为1kHz。
3、观察经GMSK调制后的同相、正交分量和差分分量
(1)观察同相和正交分量
用双踪示波器同时观察发射信号经GMSK调制后的同相分量和正交分量。
测试点:对比IP_TX和QP_TX;对比IN-TX和QN-TX
测试方法:使GMS实验箱处于同步工作模式,用示波器探头同时测IP_TX和QP_TX,画出波
形示意图。
另外使用示波器单踪,X-Y方式来观察IP_TX和QP_TX的相位差,90度﹑270度
的相位关系的李沙育图理论上是圆形,180度的李沙育图理论上是斜线。
IN-TX和QN-TX的测试同上。
(2)观察经差分电路后的差分分量
同相分量分量形成的差分信号分别为IP-TX和IN-TX,正交分量形成的差分信号分别为QP-TX
和QN-TX,观察它们的波形和相位差。
4、观察接收信号经正交解调后同相和正交分量
(1)用双踪示波器同时观察接收信号正交解调后同相分量和正交分量。
测试点:I_RX和Q_RX
测试方法:使手机入网,并使手机与GSM实验箱之间处于通话状态,用示波器探头同时测I_RX
和Q_RX两个测试点。
比较接收的模拟信号与第三步中测试的发射模拟信号波形有何不同?
四、实训报告
1、记录每一步实验所观测到的波形图,并作好相应的比照分析,阐述其中的原理。
2、深刻体会GSM调制与解调的基本过程,作图解释。
五、评分方法
1.操作是否符合规范(40分)
2.结果是否正确(30分)
3.分析是否准确(30分)
评 语
Comment
教师签字 日期
成绩 Score
学时 Time 35 姓 名 Name 学号 Student No.
班级 Class
组别 Group
项目编号 Item No. 10
项目名称 Item 调制解调实验 课程名称 Course
移动通信
教材 Textbook
移动通信技术
实训(实验)报告:
1. 记录每一步实验所观测到的波形图,并加以说明。
2.为什么在实验过程中我们无法看到稳定的同相与正交调制信号,而看到的是眼图?说明用李萨如图形观察两个同频信号相位差的原理。
深 圳 职 业 技 术 学 院
Shenzhen Polytechnic
实 训(验)项 目 报 告
Training Item Report
3、画出接收信号的正交分量或者同相分量的波形示意图,说明为什么波形是非连续的。
4、说明GSM所选调制的特点。