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GMSK调制解调报告

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GMSK调制解调的实现

l979年由日本国际电报电话公司提出的GMSK调制方式．有较好的功率频谱特性，较优的误码性能，特别是带外辐射小，很适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统，越来越引起人们的关注。GMSK调制方式的理论研究已较成熟．实际应用却还不多，主要是由于高斯滤波器的设计和制作在工程上还有一定的困难。

GMSK调制方式的工作原理及特点

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（16kbps）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的解调方式与MSK一致。

下面主要介绍的是MSK的调制解调

一．调制部分：

MSK是二进制连续相位调制（CPFSK）的一种改进形式。在FSK方式中，每个码元的频率不变，在2个相邻的频率码元信号之间，其相位通常是不连续的。而MSK就是使FSK信号的相位始终保持连续变化的调制方式，其调制指数是0.5。二进制MSK型号的表达式如下：

式中：为载波角频率；为码元宽度；为第K个码元中的信息，其取值为；为第K个码元的相位常数，其取值为0或π，它在时间中保持不变。

MSK是正交调制方式，其MSK信号可以看成由二条彼此正交的载波分别调制后合成的。因此MSK信号的表达式可以展开成以下形式：

其中：

上式中:等号后第一项为同相分量（I分量）；第二项为正交分量（Q分量）；和为加权函数；为同相分量的等效数据，为正交分量的等效数据，它们都与原始输入数据有确定的关系。令，，带入上式可以得到

由上式可以得到MSK调制器的原理框图:

二．解制部分：

MSK解调部分也分为二条支路分别解调。I支路乘上，再通过低通滤波得到cos(())cos()cos2kksttT（1） ； Q支路乘上，再通过低通滤波得到sin(())sin()cos2kkksttaT（2）；

解调原理图如下：

下面是判决过程：首先根据cos(())cos()cos2kksttT（1），sin(())sin()cos2kkksttaT（2）两个式子在不同码元内的值，可以解到一个抽样判决 振荡f=fc

90°

低通 低通

带通 带通

相移振荡f=fc 振荡f=πt/2Ts

相移判决表，这个判决表是按码元顺序排列的，以4为周期，即第k个码元与第k+4个码元的判决规则是一致的。根据这个判决表就可以得到每个码元的值。具体的判决表如表：

PC(k)>0

PS(k)>0

PC(k)<0

PS(k)>0 PC(k)<0

PS(k)<0 PC(k)>0

PS(k)<0

第4n+1码元 -1 1 -1 1

第4n+2码元 1 -1 1 -1

第4n+3码元 -1 1 -1 1

第4n+4码元 1 -1 1 -1

表格中：PC(k) =cos(())cos()cos2kksttT，PS(k)=sin(())sin()cos2kkksttaT，n≧0的整数。

三．Matlab仿真部分

主要用Matlab对MSK的调制与解调进行了仿真。码元速率fs=19200,载波fc=16000,每个码元采样5个点。并且比较了FSK与MSK调制，在时域和频域的不同特性，得出了以下结论，MSK调制使得码元变化时的相位没有突变，从而在频谱上，主瓣比较窄，能量集中，带外辐射小，不会出现高频分量。

下面是一些仿真图

图一：基带信号波形及其频谱特性

图二：MSK调制中，正交支路与同相支路的波形

图三：经过MSK调制后的波形和频谱，并且与FSK调制进行了比较

图四：MSK信号解调时，正交支路在解调滤波前后的波形

图五：MSK信号解调时，同相支路在解调滤波前后的波形 图一

图二

图三

图四

图五

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GMSK调制解调原理及仿真

GMSK调制解调原理及仿真

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：

d(t)

r(t)=h(t)*d(t)

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：

1. 定义矩形脉冲函数 1 |t|<()20 othersbTrectt

2. 高斯滤波器的矩形脉冲响应 ()()*()gthtrectt

高斯滤波器的冲击响应

计算得到

()bgtT

()gt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

0()(T)2bkbkTdtarecttk

4. 序列通过高斯低通滤波器后得到

00()()*()(T)*()(T)22bbkbkbkkTTrtdthtarecttkhtagtk 5. 积分得到相位

()(T)2*2tbkbkbTtagkdT

系数是保证相位的最大变化限制在2

gmsk调制解调matlab -回复

gmsk调制解调matlab -回复

gmsk调制解调matlab -回复

题目：GMSK调制解调在MATLAB中的实现与应用

引言：

GMSK调制解调（Gaussian Minimum Shift Keying）是一种具有高效带宽利用率和抗多径衰落干扰能力的调制解调技术。它在通信系统中有广泛应用，如蜂窝移动通信系统、无线局域网（WLAN）以及蓝牙技术等。本文将介绍GMSK调制解调的原理，并通过MATLAB来实现和仿真。

一、GMSK调制原理

GMSK调制是一种连续相位调制技术，其基本原理是将离散数据序列通过Gaussian型滤波器进行平滑处理，再通过一连串的正弦函数进行相位调制。GMSK调制过程中，利用数据的位置变化来改变相位，从而实现数据的调制。其优点是频谱带宽窄，具有抗多径衰落的能力。

二、GMSK调制过程

1. 生成数据序列：

在MATLAB中，可以通过使用randi函数生成随机的数字序列作为GMSK调制的输入。例如，可以使用以下代码生成长度为N的二进制随机序列：

MATLAB data = randi([0,1],1,N);

2. GMSK调制：

GMSK调制可以通过将原始数据序列转换为相位差的形式来实现：

MATLAB

phase_diff = diff(data); 计算相邻数据间的差值

g = exp(j*phase_diff*pi/2); 对差值进行相位调制

其中，j表示虚数单位，pi/2用于将相位差转换为弧度表示。

3. I/Q信号生成：

GMSK调制生成的信号是复数信号，包括实部和虚部。通过将实部和虚部分别与正弦和余弦函数相乘，可以生成I/Q信号：

MATLAB

I = real(g);

Q = imag(g);

其中，I表示实部，Q表示虚部。

4. 滤波：

GMSK调制的输出信号需要通过高斯型滤波器进行滤波，以平滑信号的相位变化。MATLAB提供了fir1函数用于设计滤波器：

GMSK调制解调与实验结果

GMSK调制解调与实验结果

GMSK调制解调与实验结果

⼀、实验⽬的1、掌握GMSK 调制解调原理。

2、理解GMSK 的优缺点。

⼆、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。

三、预备知识1、GMSK 调制解调的基本原理。

2、GMSK 调制解调部分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

⼀台 2、20M 双踪⽰波器

⼀台

五、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。基带的⾼斯低通滤波平滑了MSK信号的相位曲线，因此稳定了信号的频率变化，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，它必须具有如下特性： 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分。 ②脉冲响应过冲量应尽量⼩，防⽌已调波瞬

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、防⽌过量的

瞬时频率偏移以及满⾜相⼲检测所需要的。

图2.2-1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 f f -）S T ，

纵坐标为谱密度，参变量S b T B 为⾼斯低通滤波器的归⼀化3dB 带宽b B 与码元长度S T 的乘

积。∞=S b T B 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 b T B 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。不过，-20

-40

-60-80

-100

-120

00.5 1.0 1.5 2.0 2.5

频谱密度（d B ）S

c T f f )(-归⼀化频率图1－6 G M SK 信号的功率谱密度

本科毕业设计GMSK调制与解调算法设计

本科毕业设计GMSK调制与解调算法设计

GMSK调制与解调算法研究

摘要：随着现代通信技术的发展，移动通信技术得到快速发展，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，接着对GMSK的调制原理和几种调制方法进行了阐述，然后，重点研究了GMSK的几种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；Matlab

The study of GMSK modulation and demodulation algorithm

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. It is especially used in radio and

satellite communication for its nice spectrum characteristic and

anti-jamming capability. At present , many communication system has