GMSK调制解调的数字实现

维普资讯 http://

2 02年 0

1 2月

装备指挥技术学院学报J u n 1 ft eAc d m y o up n m ma d& Te hn lg o r a h a e fEq ime tCo o n c oo y

D e e ber 2 cm 002

第1卷第6 3期

Vo I 3 No 6 l1 .

GM S调制解调的数字实现方法 K郝建华江修富许斌(备指挥技术学院测量控制系，北京 1 1 1 )装 0 4 6

摘

要：分析了高斯滤波最小频移键控 ( GMS调制解调存在的问题， K)研

究了其原理与特点；详细阐述了其在移动通信中的数字实现方法；给出了用 F GA P 实现的框图和 GMS数字解调方法， K以及调制解调过程中各部分的实际仿真波形。关键词：GMS K;移动通信；数字； P F GA文章编号：C 13 8/ ( 0 2 0—0 10 N1 - 9 7 G3 2 0 ) 60 9—3式中： a是与滤波器带宽 B有关的参数： B一 a

中图分类号：TN 9 9 3 1 .文献标识码：A

GMS调制方式[能满足移动通信环境下 K 1 对邻道干扰的严格要求，其良好的性能而被泛以欧数字蜂窝移动通信系统 ( M )采用。调制 GS所器输出已调波频谱由前置高斯滤波器的特性控制，因此实现 GMS调制的关键是高斯低通滤波 K器的设计。为了使输出频谱密集，斯滤波器必高须具备以下特性：窄带和尖锐的截止特性，①以抑制 F调制器输入信号中的高频分量；脉冲 M②响应过冲量小，防止瞬时频偏过大；保持滤以③波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于兀 2的相/

√ ≈ 8;为3B宽如输为专n o 87B 带。果入 2 5 d d双极性非归零矩形脉冲数据序列：

(一∑口 ( T)口一 ￡ ) t 6 土1 b—n其中：() 6一

去。1孚 T为元期 4t;6码周≤ l。

【 ohr 0 te 则高斯滤波器的输出为

移，调制指数为 12使/。然而用硬件直接数字实现 GMS调制比较复杂，有一定的局限性。本 K也

x￡一 ( *￡=∑口gt T) ( z (

) ) ) (—n 6式中： ()高斯滤波器的矩形脉冲响应： g￡为.

文介绍.具有数字基带波形发生器的正交调制一种器，频率路径查表作相位累加的 GMS数字调用 K制方法，硬件比较易于实现，能适应数字化、用也 集成化和软件无线电[要求。 2

)一

)*

)一

b (

(一 rd￡ )r

GMS调制信号表达式的推导： K 把 X()于压控振荡器，调频后的 GMS￡加经 K信号为 S MK￡ G s ()一 Ac s￣t o E + ()￡] Ac s ()o c t Asn () s ct o[￡ c s,— c i[￡] i c n,附加的相位函数 ()[￡为 3 1

1 GM S调制的基本原理 KGMS调制原理如图 1示： K所m

盈

受

()一 K0。 r d￡ L。X( ) r—

图 1 GM S调制器的原理框图 K

K∑口。 (—n d一。 。 v T)r g兀-

高斯滤波器的传输函数和冲激响应分别为H(,)= e p - a ); x(

￣a L -.

一

r

GMS K调制信号为C S￣ t+ ( ) O ( ￡ )一 c s t c s J o￣( ) o o t— sn t s n￣ c i￣( ) i o t

)一 e p一 x[( a a

;

可见，现时可采用正交相位调制，中基带实其收稿日期：2 0— 7 0 0 20— 8

作者简介；郝建华 ( 9 3)男，师，士 17一，讲硕

GMSK调制解调的数字实现

维普资讯 http://

9 2

装备指挥技术学院学报

20 0 2年

信号： ()一 Ac s () Q()一一 As[ ()￡ o[￡],￡ i - t] n￣

响应 g￡有关， g￡只能取其截短函数。也就 ()而 ()

是说， g()截短长度 K确定后，要把在码在￡和只元周期内的全部组合波形值或频率路径算出来，并存入 ROM中，后输入数据进行寻址访问，然取

2 GM S调制器的数字实现 K2 1 GMS调制器正交调制原理 . K

出相应的预调制波形。数字正交调制器原理如图2所示：

附加相位函数 ( )输入数据和系统冲击￡与

号

】

图 2 GMS调制器正交调制原理框图 K

2 2相位或频率路径计算 .

相位累加在数字实现时，过频率的积分来通

1 )计算 8种 ( 3比特截短 )位路径的变化相

实现。具体计算为如图 3所示：

,

值； 2 )以连续 3位为全 1或全 0时相位增加或减少兀 2为基准，算积分项的比例系数；/计3 )通过计算相邻 2采样点间相位的变化，决

定频率路径中 8种情况下 8个采样点的频率值，作为数字实现时的频率表。 2 3高斯滤波基带调制信号的实现 . GMS正交数字调制在硬件上可用 F GA K P 实现，图 4所示。图中的 F如 0为所加的固定频

偏， P0为相位补偿值，证 J Q两路的平衡。保、

图 3频率途径

图 4基带正交数字调制信号的 F G实现原理 P A

其中一个码元内相位的变化量为

3 GMS解调器的数字实现 K数字解调器的实现如图 5所示：

△ (是)一 (是)一 (七一 1 )

由于在一个码元内采样的点数为 8 1~ 6点， 现取 8点，每相邻 2点间的相位变化量计算为则sn gi= (一 1 Q ( )一 ( ) Q (一 1 i Aq() i ) i )

由于△ ≤ n 1,有 sn i i≈△ ,△ ()/ 6则 iA () ()而 ()映了调制的基带信号。反图 5 GMS数字解调器的实现 K

GM S数字解调时可采用正交相干解调。 K 由接收机前端来的 C S￣t O (+ ()信号分别与相￡)干载波 c s￣ o m t和 sn,相乘，低通滤波后得到 i￣ t a经

4结论 GMS调制解调数字实现的仿真波形如图 6 K所示：

基带信号 c s t和 sng t,后作相位计算。 o￣( ) iq )然 (

图中， n为输入的双极性非归零基带数据波 ()

GMSK调制解调的数字实现

维普资讯 http://

第 6期

郝建华，:等 GMS调制解调的数字实现方法 K

9 3

1

0

1 1

0

1 1

0

1 1

0

1 1

0

●

-

_

●

l

-

—一’

-

一

J…’

一’

一’’

^…

一

一’

一’

-’

^’

‘’

一’

一’

‘

J

t

I

●

_

●

0

2 0

4 0

∞

8 0

10 0

10 2

10 4

1 ∞

10 8

图 6 GM S调制解调仿真结果图 K

形；6为基带数据经高斯滤波后波形， ()即用频率路径查表并作相位累加后的 J波形； c为载波路 ()调制后的 GMS调制波形； ) GMS调制信 K (为 K号经接收机下变频后的波形； e为经低通后波 ()

参[]曹志刚 1,

考

文

献

钱亚生 .现代通信原理[] M .北京：清华大学出版

社，92 19.

形； )相位计算后波形△ ; g为对△ (为 () ( ) ()低通后的数据波形。可见， ( )输入的双极△ i与

[]杨小牛， 2楼才义.软件无线电原理与应用[]北京： M.电子工业出版社， o 0

性归基数波相，位步可 非零带据形同力同 恢Ⅱ复原始基带数据。

言

乐代字制术 1京人邮‘数调技m北‘电现民

Th D i t e gi alReal i g M et od ofGM SK od a i d Dem o l i in z h M ul ton an du atonH A O n h a J A NG u f XU n Ja - u i I Xi-u Bi( p rme t f a kn n o to, eAc d my o q ime tC mma d& Te h oo y e i g 1 1 1 i a De a t n c i g a d C n r l Th a e f up n o o Tr E n c n l g,B in 0 4 6Ch n ) j

Abs r ct ta￣T h s i pa r na y e he pr pe a l z s t obl m s, prnc p e a pr e t e o e i i l nd op r y of Pr m dul ton a i Ga sa us i n fle e M SK . The pa r p e e s t gia e lzng w a n h o k a a oft it r d— pe r s nt he di t lr a ii y a d t e bl c di gr m he GM S di t l K gia de o m dul ton a he e ul to lwa odu a i n a m o a i nd t m a i na ve ofm l to nd de dul ton ai Key wor

ds:G M SK;m obie c l omm u c ton;d gia;FPGA ni a i i tl.

(任编校：鸿吉)责傅