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GMSK调制解调原理及仿真分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：四川师范大学成都学院专科毕业设计GMSK调制解调原理及仿真分析设计学生姓名刘俊岑学号2010208016所在系通信工程系专业名称计算机通信班级2009级计通班指导教师万载莲四川师范大学成都学院二○一二年五月GMSK调制解调原理及仿真分析设计学生：刘俊岑指导教师：万载莲内容摘要：随着现代通信技术的发展，许多优秀的调制技术应运而生,其中高斯最小频移键控（GMSK）技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信。
目前，很多通信标准都采用了GMSK技术，例如,GSM,DECT等。
本文首先介绍了MSK的一般原理以及MSK的调制解调方法，接着重点对GMSK的调制原理和调制方法进行了阐述，然后,研究了GMSK的差分解调方法并进行了比较，最后用Matlab软件进行仿真及结果分析。
关键词：高斯最小频移键控调制差分解调 MatlabAlarm circuit design， microcontroller-based security Abstract： Along with the development of the communication technology,the mobile communication technology has been developing rapidly.A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require,Gaussian Minimum frequency shift keying(GMSK）is one of the most outstanding technology in radio communication。
GMSK调制解调实验报告一．实验目的1.把握GMSK调制解调原理。
2.明白得GMSK的优缺点。
二．实验内容1.观看GMSK调制进程各信号波形。
2.观看GMSK解调进程各信号波形。
三．预备知识调制解调的大体原理。
调制解调模块的工作原理及电路说明。
四．实验器材1.移动通信原理实验箱。
数字双踪示波器。
五．实验原理调制原理GMSK调制方式，是在MSK调制器之前加入一个基带信号预处置滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无峻峭边沿和拐点，从而达到改善MSK信号频谱特性的目的。
基带的高斯低通滤波滑腻了MSK信号的相位曲线，因此稳固了信号的频率转变，这使得发射频谱上的旁瓣水平大大降低。
实现GMSK信号的调制，关键是设计一个性能良好的高斯低通滤波器，它必需具有如下特性：①有良好的窄带和尖锐的截止特性，以滤除基带信号中多余的高频成份。
②脉冲响应过冲量应尽可能小，避免已调波瞬时频偏过大。
③输出脉冲响应曲线的面积对应的相位为π/2，使调制系数为1/2。
以上要求是为了抑制高频分量、避免过量的瞬时频率偏移和知足相干检测所需要的。
图2-1描述出了GMSK 信号的功率谱密度。
图中，横坐标的归一化频率（()c s f f T -），纵坐标为谱密度，参变量s s B T 为高斯低通滤波器的归一化3dB 带宽s B 与码元长度s T 的乘积。
s s B T =∞的曲线是MSK 信号的功率谱密度，由图可见，GMSK 信号的频谱随着s s B T 值的减小变得紧凑起来。
需要说明的是，GMSK 信号频谱特性的改善是通过降低误比特率性能换来的。
前置滤波器的带宽越窄，输出功率谱就越紧凑，误比特率性能变得越差。
只是，当0.25s s B T =时，误比特率性能下降并非严峻。
-20-40-60-80-100-12000.5 1.0 1.5 2.0 2.5频谱密度（d B ）()c s f f T -归一化频率图2-1 GMSK 的功率谱密度在本实验中，不采纳硬件组成高斯低通滤波器进行调制的方式，而是将GMSK 的所有组合波形数据（高斯滤波后的）计算出来，然后将取得的数据输入EEPROM 中，最后通过数据（k I 、k Q ）进行寻址访问，掏出相应的GMSK 成形信号。
通信原理实验报告“GMSK调制器”系统实验“GMSK调制器”系统实验1.了解GMSK调制器工作原理，推导GMSK信号相位路径的计算公式，掌握GMSK 调制器数字化实现的原理。
2.掌握GMSK调制器数字化、实现地址逻辑的工作原理，用可编程器件实现地址逻辑的设计，设计仿真各点波形，并分析检验其时序逻辑关系。
3.了解GMSK相位路径的编程流程图，并用计算机编出相位路径的余弦及正弦表。
4.为了检验所编码表的正确性，可进一步利用计算机软件检验从上述码表得出的GMSK基带波形的眼图与理论计算是否一致，若二者一致，说明所编码表正确，于是可将码表写入EPROM中，并将EPROM片子插在GMSK调制器硬件实验板上。
5.在通信实验板上，正确使用测试仪表观看各点波形：（1）用示波器观看GMSK基带信号眼图；（2）用逻辑分析仪观看地址逻辑电路各点波形及其时序关系；（3）用频谱仪观看GMSK调制器基带波形的功率谱。
6.按上述要求写出实验报告。
1、GMSK调制器工作原理及相位路径的计算MSK调制可以看成调制指数h=0.5的2FSK调制器，为了满足移动通信对发送信号功率谱的带外辐射要求，在其前面加了高斯滤波器，因而GMSK具有恒包络，连续相位的特点，其旁瓣衰减比MSK更快，频谱利用率更高。
产生GSMK信号的原理图如下：GMSK是恒包络连续相位调制信号，它的表达式如下：相位路径为其中，g(t)为BT=0.3高斯滤波器矩形脉冲响应，调制指数h=0.5，bn为双极性不归零码序列的第n个码元，bn为+1或-1。
高斯滤波器矩形脉冲响应为其中经计算，BTb=0.3的高斯滤波器的g(t)的积分面积为1/2，且满足以下条件所以，对于BT=0.3的高斯滤波器，取g(t)的截短长度为5T来计算GMSK 信号的相位∅(t)，就可达到足够精度。
由于g(t)在5T时间区间呢的积分面积为1/2，所以BT=0.3的GMSK相位路径计算大为化简。
在kT≤t ≤k+1T期间，BT=0.3的GMSK的相位为具体计算如下。
一、引言二、GMSK的工作原理目前，在移动通信系统中，GMSK调制式越来越引起人们的关注，这是由于GM-K调制方式具有较好的功率谱特性，其误特性能也较优越，特别是其具有较小的带辐射能量的特点，很适合于工作在VHFUHF频段的移动通信SCPC(每载波单信)系统。
本文就如何实现GMSK调制解调调制前高斯滤波的最小频移键控(GM-SK)的基本原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控(MSK)调制，如图1所示。
由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，因此其频谱特性优于MSK信号的频谱特性。
数据输入GMSK信号输出四、性能分析图4给出了FX489内部高斯滤波器的频率响应曲线。
图5给出了在BT一0.5和BT一。
.3时的传输眼图。
由图5可以看出，当BT一0.5时，传输眼图张开度较大;当BT一。
.3时，传输眼图的张开度较小。
图6给出了BT~0.5和BT一0.3时的GMSK信号的功率谱密度曲线。
从图6可看出，当BT值小(BT~0.3)时，GMSK信号的带外分量较少，高频分量衰减较快;当BT值大(BT一0.5)时，GMSK信号的带外分量增多，高频分量衰减较慢。
图7给出了利用FX489实现GMSK调制解调时，在BT一0.3和BT一0.5时的误比特率和S/N之间的关系曲线。
从图7中可看出，在相同误比特率的情况下，BT一0.3时所需的S/N比BT=。
.5时所需的S/N要高ZdB左右。
这可以从高斯滤波器输出的“拖尾”现象作出解释，BT值较小时，高斯滤波器输出滤形的拖尾现象较严重，相邻码元之间的相互影响较大，使得传输误比特率增高。
所以，BT 值的选择要综合考虑，既要兼顾传输时的误比特率，又要兼顾带外能量的辐射。
经调制后的已调波相位路径在MSK基础上进一步得到平滑。
GMSK调制器原理方框图如图1。
图1 GMSK调制器原理方框图为了使输出频谱密集,调制前LPF应当具有以下特性:(1)窄带和尖锐的截止;(2)脉冲响应过冲量小;(3)保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于π/2的相移。
通信原理gmsk实验报告通信原理实验报告实验题目：GMSK调制器指导老师：韩玉芬学院：信息与通信工程班级：2009211123班内序号：18姓名：曹流学号：09212285日期：2012-5-17“GMSK 调制器”系统实验g(t)；利用对g(t)的积分、求和函数算出相位φ(t)； 设计出f(t)的余弦和正弦表，固化在ROM 中；对ROM 表中的每一个样值进行10bit 量化，按照地址逻辑存放数据文件； 由{bn}取出sin 和cos 的离散值，利用计算机绘图程序得到基带波形输出；2.1 GMSK 调制器工作原理及相位路径的计算调制前高斯滤波的最小频移键控简称GMSK ，基本的工作原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控(MSK)调制(图1)。
由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，因此频谱特性优于MSK 信号的频谱特性。
GMSK 调制原理方框图如图所示。
信号输出GMSK 调制原理方框图高斯低通滤波器的传输函数为)exp()(22f a f H -=式中，a 是与高斯滤波器的3dB 带宽b B 有关的一个常数。
由3dB 带宽定义有21)(2=b B H即1222)2exp(-=-b B a所以5887.02ln 21≈=b aB 由此可见，改变b B a ,将随之改变。
滤波器的冲激响应为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2exp )(t a a t h ππ由式看出，)(t h 不是时限的，但它随2t 按指数规律迅速下降，所以可近似认为它的宽度是有限的。
由于它的非时限性，相邻脉冲会产生重叠。
如果输入为双极性不归零矩形脉冲序列)(t s ：∑±=-=nn b n a nT t b a t s 1),()(式中， ⎪⎩⎪⎨⎧≤≤=其他，，0201)(b bT tT t b 其中，b T 为码元间隔。
高斯预调制滤波器的输出为∑-=*=nb n nT t g a t h t s t x )()()()(式中，)(t g 为高斯预调制滤波器的脉冲响应：⎰⎰+-+-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-==*=2/2/22/2/exp 1)(1)()()(b b b b b b b b T T T T bT T T T bd a a T d h T T h t b t g τπτπττ当取不同值时，高斯滤波器的矩形脉冲响应g(t)如下图所示。
gmsk实验总结-回复GMSK实验总结1. 引言GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）是一种调制技术，常用于无线通信系统中，特别是在蜂窝移动通信系统中。
本篇文章将对进行了GMSK实验的过程进行总结，包括相关背景知识、实验目的、实验方法、实验结果和分析。
2. 背景知识2.1 无线通信系统无线通信系统是现代通信的重要组成部分，通过无线信道实现信息的传输。
其中的调制技术决定了信号在无线信道中的传输方式和效果。
2.2 GMSK调制技术GMSK是一种相位调制技术，通过改变相位来传输数字信息。
它具有带宽效率高、抗多路径衰落能力强等优点，因此在蜂窝移动通信系统中得到广泛应用。
3. 实验目的本次实验的目的是通过实验验证GMSK调制技术的性能，并观察不同信噪比下的调制结果。
4. 实验方法4.1 实验设备和软件本次实验使用了一个信号源、一个高频锁相环调频器、一个匹配滤波器、一个低通滤波器和一个数字示波器。
使用MATLAB软件进行信号处理和分析。
4.2 实验步骤4.2.1 设置信号源将信号源设置为发送一串数字信息，用以模拟原始数字数据。
4.2.2 GMSK信号的产生使用高频锁相环调频器对原始数字数据进行GMSK调制。
调整合适的参数，如调制指数、载波频率等。
4.2.3 匹配滤波将调制后的信号通过匹配滤波器，以滤除高频分量和噪声。
4.2.4 低通滤波经过匹配滤波器后的信号仍包含很多高频成分，需要通过低通滤波器进一步滤除。
4.2.5 信号展示和分析将滤波后的信号通过数字示波器进行展示和分析，获得GMSK调制后信号的波形、频谱等特性。
5. 实验结果和分析通过实验获得了GMSK调制后的信号波形和频谱图。
观察到在经过匹配滤波器和低通滤波器后，信号的频谱逐渐变窄，滤除了大部分高频成分和噪声。
同时，通过调整信噪比，观察到在较高信噪比下，调制后的信号波形更加平滑，噪声干扰较小。
6. 结束语通过本次GMSK实验，我们进一步了解了GMSK调制技术的性能和特点。
电子信息工程系实验报告课程名称：移动通信技术成绩：实验项目名称：GMSK调制解调实验实验时间：2012.10.22指导教师（签名）：班级：通信091 姓名：Jxairy 学号：910705131实验目的:1、掌握GMSK调制解调原理。
2、理解GMSK的优缺点。
实验设备:1、移动通信实验原理实验箱一台2、20M双踪示波器一台实验内容:1、观察GMSK调制过程中各信号波形。
2、观察GMSK解调过程中各信号波形。
实验原理：1、GMSK调制原理GMSK调制方式，是在MSK调制器之前加入一个基带信号预处理滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无陡峭边沿和拐点，从而达到改善MSK信号频谱特性的目的。
本实验是将GMSK的所有组合波形数据计算出来，然后得到的数据输入EEPOM中，最后通过数据（Ik、Qk）进行寻址访问，取出相应的GMSK成形信号。
在GMSK调制中，成形信号取出原理为：由于成形信号有八种波形选择，因此当前数据取出的成形信号不仅与它的前一位数据有关，也与它的后一位数据有关。
所以只要知道前一数据用的波形是A类还是B 类，然后通过连续三个数据之间相同或不同的关系就可确定当前数据的波形。
例如假设前一位数据用的是A类波形，如果当前的数据与前一位数据不相同就采用波形2或波形3，当前数据与下一位数据相同，则可确定当前数据用波形2。
2、GMSK解调原理GMSK信号的解调与FSK信号相似，可以采用相干解调，也可以采用非相干解调方式。
本实验模块中采用一种相干解调的方式。
图1 GMSK解调原理框图将得到的MSK 调制信号正交解调，通过低通滤波器得到基带成形信号，并对由此得到的基带信号的波形进行电平比较得到数据，再将此数据经过CPLD 的数字处理，就可解调得到NRZ 码。
在实际系统中，相干载波是通过载波同步获取的，相干载波的频率和相位只有和调制端载波相同时，才能完成相干解调。
由于载波同步不是本实验的研究内容，因此在本模块中的相干载波是直接从调制端引入，因此解调器中的载波与调制器中的载波同频同相。
实验二MSK、GMSK调制及相干解调实验实验目的：1.掌握MSK调制、相干解调原理及特性；2.了解MSK调制与GMSK调制的差别。
实验内容：1.编写MATLAB程序仿真MSK调制及相干解调；2.观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系；3.观察I、Q调制解调过程中信号的变化；4.对程序做修改，进行GMSK调制及解调仿真；5.分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。
仿真代码：clear allclcglobal dt df t f Nclose allpi=3.1415926;fc=5;N=2^8;L=8;M=N/L;Rb=2;Tb=1/Rb;dt=Tb/L;df=1/(dt*N);T=N*dt;B=N*df/2;t=[-T/2+dt/2:dt:T/2];f=[-B+df/2:df:B];EP=zeros(size(f));EPg=zeros(size(f));for ii=1:10;for j=1:50;b=sign(randn(1,M));for i=1:L,s(i+[0:M-1]*L)=b;endP=t2f(s);P=P.*conj(P)/T;EP=(EP*(j-1)+P)/j;endPs=10*log10(EP+eps);Bb=Tb/0.3;alpha=sqrt(logm(2)/2/Bb^2);H=exp(-alpha^2*f.^2);a(1)=b(1);for i=M:-1:2,a(i)=b(i)*b(i-1);endfor i=1:L,sa(i+[0:M-1]*L)=a;endsend=real(f2t(t2f(s).*H));It=zeros(size(t));for k=0:2*L:N-1;kk=1:2:2*L;kkk=1:L;It(k+kk)=send(k+kkk+L);It(k+kk+1)=send(k+kkk+L);endfor k=N:-1:L+1,It(k)=It(k-L);endQt=zeros(size(t));for k=0:2*L:N-1;kk=1:2:2*L;kkk=1:L;Qt(k+kk)=send(k+kkk);Qt(k+kk+1)=send(k+kkk);endsubplot(2,1,1);stem(b);title('原始');%x = input('xxx');%IttItt=It.*cos(pi*t/2/Tb);%QttQtt=Qt.*sin(pi*t/2/Tb);%GMSK 时域波形gmsk=Itt.*cos(2*pi*fc*t)-Qtt.*sin(2*pi*fc*t); %GMSK 功率谱PP=t2f(gmsk);Pa=PP.*conj(PP)/T;EPg=(EPg*(ii-1)+Pa)/ii;endPgmsk=10*log10(EPg+eps);%接收端r=gmsk;%接收端的低通滤波器，带宽为RbLPF=zeros(size(f));ai=(B-Rb)/2/B*size(f);aj=(B+Rb)/2/B*size(f);for k=(ai(1,2):aj(1,2)),LPF(k)=1;end%接收端上支路LPF的输出，与Itt相似（图九）RI=r.*cos(2*pi*fc*t);RI=real(f2t(t2f(RI).*LPF));RQ=-r.*sin(2*pi*fc*t);RQ=real(f2t(t2f(RQ).*LPF));%取样RIt=RI(2*L:2*L:N);RQt=RQ(L:2*L:N);%码型串并转换Rt=zeros(1,M);Rt(2:2:M)=RIt(1:M/2);Rt(1:2:M-1)=RQt(1:M/2);%判决Rt=sign(Rt);clear j;d(1)=j;for i=2:M,d(i)=d(i-1).*j;ende=Rt.*d;for i=1:2:M,e(i)=imag(e(i));endf=b-e;for i=1:L,sy(i+[0:M-1]*L)=e;endsubplot(2,1,2);stem(sy);f2tfunction x=f2t(X)global dt df t f T NX=[X(N/2+1:N),X(1:N/2)];x=ifft(X)/dt;t2ffunction X=t2f(x)global dt N t f TH=fft(x);X=[H(N/2+1:N),H(1:N/2)]*dt;。
