基于MATLAB的GMSK调制解调实验

本科课程设计说明书

题目：基于Matlab的GMSK调制与解调

院（部）：信息与电气工程学院

专业：通信工程

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目录

摘要 (Ⅱ)

第1章绪论 (1)

第2章 GMSK调制与解调系统 (2)

2.1 GMSK系统的介绍 (2)

2.2 GMSK系统的设计原理 (2)

2.2.1 GMSK调制原理 (3)

2.2.2 GMSK解调原理 (4)

第3章 GMSK系统功能模块设计与结果分析 (5)

3.1 GMSK系统的功能模块设计 (5)

3.1.1 信号发生模块 (5)

3.1.2 调制与解调模块 (7)

3.1.3 误码率计算模块 (9)

3.1.4 波形观察模块 (10)

3.2 GMSK系统结果分析 (15)

3.2.1 GMSK调制与解调波形 (15)

3.2.2 GMSK调制信号眼图 (17)

第4章结论 (19)

参考文献 (20)

附录一：程序

附录二：建模图

摘要

高斯滤波最小频移键控（GMSK）系统的特点是在MSK(最小移频键控)调制器之前插入高斯低通预调制滤波器进行预调制滤波，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GSM（Global System for Mobile communication）移动通信体制就是使用GMSK 调制方式。

本文主要在瑞利信道下，通过在Matlab中的Simulink建立仿真模型进行仿真研究。并通过观察GMSK系统调制、解调信号的的波形、频谱图、眼图和误码率曲线，从而验证GMSK系统较为良好的性能。

关键词：GMSK，瑞利信道，SimuLink仿真，误码率曲线

第1章设计要求

1.1 设计内容：

学习GMSK系统的传输原理，并使用Simulink搭建GMSK系统的调制与解调模块，利用高斯信道模块来模拟信号传输仿真，用示波器观察各点波形，通过与理论波形的对比，验证电路的正确性。

1.2 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。

第2章 GMSK调制与解调系统

2.1 GMSK系统的介绍

高斯滤波最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying - GMSK）调制技术是从MSK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GSM（Global System for Mobile communication）移动通信体制就是使用GMSK 调制方式。

2.2 GMSK系统的设计原理

GMSK系统主要由信号产生模块、信号调制模块、信道、信号解调模块、误码率计算模块组成[1]。在图形观察方面还包含频谱仪、示波器和眼图绘制模块。本系统由信号产生模块产生一个二进制序列，再经过调制器进行调制，之后便将调制信号送入信道，经过解调器解调得到解调信号。为计算系统误码率，则在调制器后加一误码率计算模块，计算误码率。GMSK系统原理框图如图2.1所示：

图2.1 GMSK调制与解调系统原理框图

在设计中，选用贝努力二进制序列产生器来产生器（Bernoulli Binary Generator）产生一个二进制序列，将序列送入GMSK基带调制器模块（GMSK Modulator Baseband）中得到已调信号，再将已调信号送入一个加性高斯白噪声信道，将信噪比设为一个变量，用于绘制信噪比——误码率曲线。解调阶段则将通过加性高斯白噪声信道的信号输入GMSK基带解调器模块（GMSK Demodulator Baseband）中，其后接一个误码率统计模块（Error Rate Calculation），且误码率统计模块另一输入端接至源信号处。而用示波器观察解调波形并与源信号波形进行比较。因为已调信号是一复合信号，所以要用complex to Magnitude-Angle模块，再用示波器分别观察其幅度与相角。另外还用频谱仪观察了已调信号的频谱。

2.2.1 GMSK调制原理

调制原理图如图2.2所示，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。

已调信号

图2.2 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[2]：

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。

2.2.2 GMSK解调原理

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。

GMSK

数据图2.3 GMSK解调原理图

如图2.4为GMSK调制解调系统的SimuLink仿真模型，整个系统主要包括五大模块：随机信号发生模块、GMSK调制模块、信道、GMSK解调模块、误码率统计模块。

所选库模块模型如图2.4中所示。