实验五--GMSK调制及相干解调实验

2024年3月30日发(作者：放灯)

实验五 GMSK调制及相干解调实验

一、实验目的

1、了解GMSK调制原理及特性

2、了解GMSK解调原理及特性

3、了解载波在相干及非相干时的解调特性

4、掌握MSK调制与GMSK调制的差异

二、实验内容

1、观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。

2、观察IQ调制解调过程中各信号变化。

3、观察MSK调制及GMSK调制信号的区别。

4、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。

三、基本原理

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

而到达改善MSK信号频谱特性的目的。

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。

高斯低通滤波器的冲击响应为

h



t







exp







2



2

t

2







该滤波器对单个宽度为T

b

的矩形脉冲的响应为

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



当B

b

T

b

取不同值时，g(t)的波形如图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

图5-1 高斯滤波器的矩形脉冲响应

GMSK的信号表达式为







S



t



cos





c

t

2T

s





T

s











ag



nT d







n



s











2













t

GMSK的相位路径如图5-2所示。

图5-2 GMSK的相位轨迹

从图5-1和5-2可以看出，GMSK是通过引入可控的码间干扰〔即部分响应波形〕来到

达平滑相位路径的目的，它消除了MSK相位路径在码元转换时刻的相位转折点。从图中还

可以看出，GMSK信号在一码元周期内的相位增量，不像MSK那样固定为±π/2，而是随

着输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



尽管g(t)的理论是在－∞＜t＜＋∞范围取值，但实际中需要对g(t)进行截短，仅取

(2N+1)T

s

区间，这样可以证明





t



在码元变换时刻的取值





kT

s



是有限的。这样我们就可

以事先制作

cos





t



和

sin





t



两张表，根据输入数据读出相应的值，再进行正交调制就可以

得到GMSK信号，如图5-3所示

输入数据

…

地

址

产

生

cos







t







表

D/ALPF

×

cos





c

t





sin





c

t



…

象限计数器

y(t)

…

sin









t







表

D/ALPF

×

正交调制器

图5-3波

形存储正交调制法产生GMSK信号