基于Matlab的GMSK仿真.doc
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1、基于Matlab的基带GMSK的仿真研究摘要: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软件中的simulink进行仿真,结果表明GMSK具有包络恒定、相位连续、频道干扰小、误码率较低等优点。
2、关键词:高斯最小频移键控;调制;差分解调;Matlab;simulink1 系统的组成及设计原理GMSK系统主要由信号产生模块、信号调制模块、信道、信号解调模块、误码率计算模块组成。在图形观察方面还包含频谱仪、示波器和眼图绘制模块。本系统由信号产生模块产生一个二进制序列,再经过调制器进行调制,之后便将调制信号送入信道,经过解调器解调得到解调信号。为计算系统误码率,则在调制器后加一误码率计算模块,计算误码率。信道解调模块误码率计算模块频谱仪示波器调制模块信号产生模块图1.1 系统原理框图在设计中,选用贝努力二进制序列产生器来产生器(Bernoulli Binary Generator)产生一个二
3、进制序列,将序列送入GMSK基带调制器模块(GMSK Modulator Baseband)中得到已调信号,再将已调信号送入一个加性高斯白噪声信道,将信噪比设为一个变量,用于绘制信噪比误码率曲线。解调阶段则将通过加性高斯白噪声信道的信号输入GMSK基带解调器模块(GMSK Demodulator Baseband)中,其后接一误码率统计模块(Error Rate Calculation),且误码率统计模块另一输入端接至源信号处。而用示波器观察解调波形并与源信号波形进行比较。因为已调信号是一复合信号,所以要用complex to Magnitude-Angle 模块,再用示波器分别观察其幅度与相
4、角。另外还用频谱仪观察了已调信号的频谱。1.1GMSK调制调制原理图如图1.2,图中滤波器是高斯低通滤波器,它的输出直接对VCO进行调制,以保持已调包络恒定和相位连续。非归零数字序列高斯低通滤波器频率调制器(VCO)GMSK已调信号图1.2 GMSK调制原理图为了使输出频谱密集,前段滤波器必须具有以下待性:1.窄带和尖锐的截止特性,以抑制FM调制器输入信号中的高频分量;2.脉冲响应过冲量小,以防止FM调制器瞬时频偏过大;3.保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应丁pi2的相移。以使调制指数为12。前置滤波器以高斯型最能满足上述条件,这也是高斯滤波器最小移频键控(GMSK)的由来。1.2GMSK
5、解调GMSK本是MSK的一种,而MSK又是是FSK的一种,因此,GMSK检波也可以采用FSK检波器,即包络检波及同步检波。而GMSK还可以采用时延检波,但每种检波器的误码率不同。GMSK非相干解调原理图如图1.3,图中是采用FM鉴频器(斜率鉴频器或相位鉴频器)再加判别电路,实现GMSK数据的解调输出。带通滤波器限幅器鉴频器判决器数据GMSK信号图1.3 GMSK解调原理图如图1.4为GMSK调制解调系统的SimuLink仿真模型,整个系统主要包括五大模块:随机信号发生模块、GMSK调制模块、信道、GMSK解调模块、误码率统计模块。所选库模块如图1.4中所示。图1.4 系统SimuLink仿真模
6、型图2系统调试与结果分析2.1实验调试调试过程中主要通过MATLAB自带的Help功能来进行调试,在Help中查找所需函数的定义及形式和使用方法。通过报错信息找出相应的错误,翻阅相关资料,与同组人经过讨论后进行修改。在最终解决不了的情况下,请教老师,最终改正所有错误。设计模块、参数设置及程序代码编写完成后。先将高斯白噪声信道信噪比xSNR和GMSK解调模块的回溯长度参数设为常数,运行实验模型,观察示波器,发现没有出现基带与解调信号波形。先检查示波器参数,发现并无问题,编译SimuLink的.mdl文件时信号发生器报错,错误信息为:For integer inputs, the input va
7、lues must be in the range +/- (M-2i-1), i=0,1, ., (M/2)-1,检查GMSK调制模块参数input type与GMSK解调模块out put 参数均设置为integer,但实际上贝努力二进制序列产生器产生的是一个由0和1组成二进制序列,与integer产生冲突,将上述两参数就改为bit,再编译mdl文件,无错误显示。进而运行m文件,mdl文件界面弹出,说明无法执行mdl模型。检查程序,发现xSimulation Time在m文件中有设置,而此参数在SimuLink中的simulation/simulation parameters中已根据st
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