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，NRF2401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：

T

1 |t|<b

1. 定义矩形脉冲函数 rect(t) 2

0 others

tt2. 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) T

b

g(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( kbT

k 0

Tb

2

)

4. 序列通过高斯低通滤波器后得到

TbT

r(t) d(t)*h(t) akrect(t kTb )*h(t) akg(t kTb b)

22k 0k 0

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。

5. 积分得到相位

Tb

(t) akg( kTb )d 2*Tb k2

系数是保证相位的最大变化限制在

t

2

6. 进一步求的NTb t (N 1)Tb相位

Tb

(t) ag(t kT )d L kb

2*Tbk N 2(n 22*2*Tb2)Tb

k N 2

t

L ak L取模4

k 0

N 3

分别对相位函数求余弦，正弦值，分为I路，Q路，然后通过载波分别调制。最

后得到GMSK信号为：

高斯低通滤波器的矩形脉冲时域系数波形：（40阶）g(t)

g(t)在5个周期内的积分

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。

3. GMSK解调

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。

目前GMSK信号解调的研究重点在非相干解调上， (1)关于相干调的技术已经非常成熟;(2)非相干解调技术相对于相干解调器有着明显的价格势;(3)非相干解调中的差分解调有着结构简单，潜在稳定，不需要载波恢复时。GMSK信号的相干解调常采用差分解调算法，非相干差分解调是利用接收号及其时延信号进行解调，差分解调又分为1比特解调、2比特解调和N比特调。GMSK解调常采用1比特解调和2比特解调

采用1比特差分检测算法的GMSK信号解调框图如图：

BPF（带通滤波器）的输出信号为:

s(t) cos[wct (t)]

图中相乘器出来的数据为

cos[wct (t)]*sin[wc(t Tb) (t Tb)]

经LPF（低通滤波器）后输出信号为

Y(t) sin(wcTb (Tb))

(Tb) (t) (t Tb)

当wcTb

2 k时(k为整数):

Y(t) sin( (Tb))

Y(t) 0 +1 Y(t) 0 -1

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。

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。

4. DSP实现GMSK调制解调 思路：查表法以及在线计算

NTb t (N 1)Tb时

t

(t)

N 3k 0

2*Tb

k N 2k N 2

ak

(n 2)Tb

g(t kTb

Tb )d L 22*2*Tb

L ak L取模4

计算所有32种情况对应的相位变化即00000-11111对应的一个符号周期的相位变化

Columns 1 through 12

-1.0312 -0.0324 -0.1762 0.8226 -0.8252 0.1736 0.0298 1.0286 -1.0286 -0.0298 -0.1736 0.8252 -1.0938 -0.0942 -0.1908 0.8088 -0.8144 0.1852 0.0886 1.0882 -1.0882 -0.0886 -0.1852 0.8144 -1.1563 -0.1565 -0.2179 0.7819 -0.7931 0.2067 0.1453 1.1451 -1.1451 -0.1453 -0.2067 0.7931 -1.2188 -0.2188 -0.2558 0.7442 -0.7652 0.2348 0.1978 1.1978 -1.1978 -0.1978 -0.2348 0.7652 -1.2812 -0.2812 -0.3022 0.6978 -0.7348 0.2652 0.2442 1.2442 -1.2442 -0.2442 -0.2652 0.7348 -1.3437 -0.3437 -0.3549 0.6451 -0.7069 0.2931 0.2819 1.2819 -1.2821 -0.2821 -0.2933 0.7067 -1.4062 -0.4062 -0.4118 0.5882 -0.6856 0.3144 0.3088 1.3088 -1.3092 -0.3092 -0.3148 0.6852 -1.4688 -0.4688 -0.4714 0.5286 -0.6748 0.3252 0.3226 1.3226 -1.3238 -0.3238 -0.3264 0.6736

Columns 13 through 24

-0.8226 0.1762 0.0324 1.0312 -1.0312 -0.0324 -0.1762 0.8226 -0.8252 0.1736 0.0298 1.0286 -0.8088 0.1908 0.0942 1.0938 -1.0938 -0.0942 -0.1908 0.8088 -0.8144 0.1852 0.0886 1.0882 -0.7819 0.2179 0.1565 1.1563 -1.1563 -0.1565 -0.2179 0.7819 -0.7931 0.2067 0.1453 1.1451

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。

-0.7442 0.2558 0.2188 1.2188 -1.2188 -0.2188 -0.2558 0.7442 -0.7652 0.2348 0.1978 1.1978 -0.6978 0.3022 0.2812 1.2812 -1.2812 -0.2812 -0.3022 0.6978 -0.7348 0.2652 0.2442 1.2442 -0.6453 0.3547 0.3435 1.3435 -1.3435 -0.3435 -0.3547 0.6453 -0.7067 0.2933 0.2821 1.2821 -0.5886 0.4114 0.4058 1.4058 -1.4058 -0.4058 …… 此处隐藏：2547字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……