實(shí)驗(yàn)五--GMSK調(diào)制及相干解調(diào)實(shí)驗(yàn)

2024年3月30日發(fā)(作者：放燈)

實(shí)驗(yàn)五 GMSK調(diào)制及相干解調(diào)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解GMSK調(diào)制原理及特性

2、了解GMSK解調(diào)原理及特性

3、了解載波在相干及非相干時(shí)的解調(diào)特性

4、掌握MSK調(diào)制與GMSK調(diào)制的差異

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、觀(guān)察I、Q兩路基帶信號(hào)的特征及與輸入NRZ碼的關(guān)系。

2、觀(guān)察IQ調(diào)制解調(diào)過(guò)程中各信號(hào)變化。

3、觀(guān)察MSK調(diào)制及GMSK調(diào)制信號(hào)的區(qū)別。

4、觀(guān)察解調(diào)載波相干時(shí)和非相干時(shí)各信號(hào)的區(qū)別。

三、基本原理

1、GMSK調(diào)制原理

GMSK調(diào)制方式，是在MSK調(diào)制器之前加入一個(gè)基帶信號(hào)預(yù)處理濾波器，即高斯低通

濾波器，由于這種濾波器能將基帶信號(hào)變換成高斯脈沖信號(hào)，其包絡(luò)無(wú)陡峭邊沿和拐點(diǎn)，從

而到達(dá)改善MSK信號(hào)頻譜特性的目的。

實(shí)現(xiàn)GMSK信號(hào)的調(diào)制，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一個(gè)性能良好的高斯低通濾波器，它必須具有如

下特性：

①有良好的窄帶和尖銳的截止特性，以濾除基帶信號(hào)中多余的高頻成分。

②脈沖響應(yīng)過(guò)沖量應(yīng)盡量小，防止已調(diào)波瞬時(shí)頻偏過(guò)大。

③輸出脈沖響應(yīng)曲線(xiàn)的面積對(duì)應(yīng)的相位為π/2，使調(diào)制系數(shù)為1/2。

高斯低通濾波器的沖擊響應(yīng)為

h

?

t

?

?

?

exp

?

?

?

2

?

2

t

2

?

?

?

該濾波器對(duì)單個(gè)寬度為T(mén)

b

的矩形脈沖的響應(yīng)為

?2

?

B

b

?

T

b

g

?

t

?

?Q

?

?

t?

2

ln2

?

?

Q

?

t

?

?

?

?

2

B

b

ln2

?2

?

B

b

?

T

b

?

?

?Q

?

?

?

?

t?

2

ln2

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

1

2

?

t

exp

?

?

?

2

2

?

d

?

當(dāng)B

b

T

b

取不同值時(shí)，g(t)的波形如圖5-1所示

g(t)

1.0

B

b

T

b

＝?

0.7

0.4

0.3

0.6

0.8

0.4

0.20.25

0.2

t

-2T

b

-T

b

0T

b

2T

b

圖5-1 高斯濾波器的矩形脈沖響應(yīng)

GMSK的信號(hào)表達(dá)式為

?

?

?

S

?

t

?

?cos

?

?

c

t?

2T

s

?

?

?T

s

?

?

?

?

?

ag

?

?nT? d

?

?

?

n

?

s

?

?

?

??

?

2

?

?

?

?

?

?

t

GMSK的相位路徑如圖5-2所示。

圖5-2 GMSK的相位軌跡

從圖5-1和5-2可以看出，GMSK是通過(guò)引入可控的碼間干擾〔即部分響應(yīng)波形〕來(lái)到

達(dá)平滑相位路徑的目的，它消除了MSK相位路徑在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻的相位轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從圖中還

可以看出，GMSK信號(hào)在一碼元周期內(nèi)的相位增量，不像MSK那樣固定為±π/2，而是隨

著輸入序列的不同而不同。

由式〔5-4〕可得

S

?

t

?

?cos

?

?

?

c

t?

?

?

t

?

?

?

?cos

?

?

t

?

cos

?

c

t?sin

?

?

t

?

sin

?

c

t

式中

?

?

t

?

?

?T

s

?

?

?

ag

?

?nT?

?

ns

?

??

?

d

?

2T

s

?

??

?

2

??

?

?

?

?

kT

s

?

??

?

?

t

?

kT

s

?t?

?

k?1

?

T

s

t

?

盡管g(t)的理論是在－∞＜t＜＋∞范圍取值，但實(shí)際中需要對(duì)g(t)進(jìn)行截短，僅取

(2N+1)T

s

區(qū)間，這樣可以證明

?

?

t

?

在碼元變換時(shí)刻的取值

?

?

kT

s

?

是有限的。這樣我們就可

以事先制作

cos

?

?

t

?

和

sin

?

?

t

?

兩張表，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)讀出相應(yīng)的值，再進(jìn)行正交調(diào)制就可以

得到GMSK信號(hào)，如圖5-3所示

輸入數(shù)據(jù)

…

地

址

產(chǎn)

生

cos?

?

?

?

t

?

?

?

表

D/ALPF

×

cos

?

?

c

t

?

?

sin

?

?

c

t

?

…

象限計(jì)數(shù)器

y(t)

…

sin

?

?

?

?

t

?

?

?

表

D/ALPF

×

正交調(diào)制器

圖5-3波

形存儲(chǔ)正交調(diào)制法產(chǎn)生GMSK信號(hào)