GMSK调制与解调算法研究

长治学院

2017届学士学位毕业论文

GMSK调制与解调算法研究

学号: 13405513

姓名：李庆华

指导老师：张秀秀

专业：电子信息科学与技术

系别：电子信息与物理系

完成时间：2017年5月

独创性声明

本人郑重声明：所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。

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年月日

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年月日年月日

1绪论 (1)

1.1课题的研究背景及意义 (1)

1.2 GMSK 调制技术的国内外研究内容 (2)

1.3 论文主要研究内容 (2)

2 GMSK 调制解调的相关理论 (2)

GMSK调制与解调算法研究

专业：电子信息科学与技术姓名：李庆华学号：13405513

指导老师：张秀秀

摘要：早期提出的最小高斯频移键控（GMSK）的调制方式产生了连续的相位，它的包络稳定、旁瓣滚降快速、频谱紧密，对外辐射小等特点，因此GMSK调制解调技术在通信中成为一项非常有用的技术。它在GPRS移动通信系统、无线局域网和航天测控等方面有一定的成果。本文中以GMSK调制解调的一些知识原理作为研究基础，开始展开对GMSK调制解调技术的研究。

调制部分对传统GMSK正交调制方式做了初步介绍，主要是对基于波形存储的GMSK正交调制进行初步认识进而研究，结合相关文献内容以及Matlab/Simulink模块对GMSK性能进行仿真分析，在解调部分主要针对非相干解调中，其中的差分解调。关键词：高斯最小频移键控调制非相干解调限幅鉴频器差分解调

一绪论

1.1课题的研究背景及意义

为使信号与信道匹配之后可以高效的工作，调制就成为了实现这一特性的重要环节。我们日常生活的环境中使用的最多的就是数字调制，究其原因便是因为数字调制更加灵活，它的加密技术更易集成。因此，移动通信中模拟调制向数字调制的转变已经成为一种紧跟潮流的趋势。人们之前所接触过的频移键控，相位键控，振幅键控等数字调制技术都不能符合现在的通信要求。所以寻找一种更高性能，性价比更高的调制方式成为了当下研究的重要内容。

之前接触过MSK信号，我们了解到它的特点主要有包络恒定，而且其带外功率谱密度下降得较快[1]。为了得到更高效的调制方式，因此在MSK调制前先将脉冲经过高斯低通滤波器，最后产生的信号为GMSK信号，即高斯最小频移键控GMSK。[shu] 当下，人们处在一个信息飞速发展与爆炸的新时代，那么对频谱要求高，对外功率要小，抗干扰能力强等等也就有了高的标准。这样一来对调制信号就需要采用包络恒定而且允许采用非线性功率放大器。为此，在通信系统设计中，要在多种有效调制方式中找到一种高效的调制解调方式来满足上述要求。

1.2 GMSK 调制技术的国内外研究内容

这项技术在国外提出比较早，首先由日本国际电报电话公司发现。它是由MSK 信号通过高斯低通滤波器发展而来的一种更优越和高效的数字调制方法，因为GMSK 信号的功率效率和频谱效率都比较高，可以使得带外辐射功率减少，应该可以达到60-70dB的严格要求等多种优点。这种技术被应用在全球移动通信系统(GSM)、欧洲的带宽无线接入网以及国内通信分组无线服务技术(GPRS)等多个方面。由于GMSK调制解调这项技术有许多的优点，因此国内外好多专家开始对此展开大量探索与研究。

这种调制方式最早开始于国外，当中，布拉德福德大学的Jones A.E 和 Gardiner J. G. 就基于DDS的GMSK正交调制进行了研究,其中主要针对以下两类问题进行探索，正交调制法中两路信号幅度和相位不平衡；美国的Linz A 和 Hendrickson A 主要掌握了高斯滤波器响应的对称性这一特点，可以间接实现GMSK调制的方法，这种方法得到的包络恒定，运算也较为简单。以上的两种方法展现了由模拟调制向数字调制的进程，这样可以降低硬件成本，规避了复杂的滤波器的设计，这种调制方式的具体应用越来越符合大众的心意。

1.3 论文主要研究内容

本文首先主要阐述了GMSK调制与解调的基本原理和相关理论，通过建立GMSK 信号的仿真模型，重点对调制中基于波形存储的GMSK正交调制与解调中差分解调系统的实现进行了比较详细的研究。

主要工作：

1.研究了GMSK调制解调相关理论以及方案进行分析，对波形存储中GMSK进行正交调制，对非相干解调中差分解调重点介绍。

2.深入了解了Matlab/Simulink中的仿真模块，建立起所需要GMSK性能的模型，这样一来对这一技术有了更深入的掌握。

二 GMSK 调制解调的相关理论

2.1多速率信号处理

当前，数字移动通信中，多速率信号处理显得尤为重要，虽然带通采样定理降低了所需要的射频采样速率，但是为了是系统更加简单，让其更加方便灵活，所以

它的带宽应设计的稍微宽点。因为带宽是越宽越好。其中抽取和内插是其基本环节。

2.1.1 抽取

抽取就是进行抽样，主要针对的是原始信号，以更低的抽样率进行。为此考虑把抽取因子为M 的整数倍抽取过程，其中M 为大于1的正整数。在时域上是对原采样序列X(n)每隔1M 个点取一个来完成M 倍抽取，过程比较简单容易实现。但在频域上，过程十分复杂。可以先对原来的序列进行频谱的移动，然后进行M 倍展宽最后再进行叠加，这样就得到M 倍抽取后的频谱。如式2.1：

()()[]M i j M i M

j e X e Y /2101

∏-Ω-=Ω∑= （2.1）

以M=2被抽取频谱变化过程如下图所示

图2.1 原始信号的频谱