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GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析

更新时间:2024-03-30 00:21:31 阅读: 评论:0

2024年3月30日发(作者:举例子说明方法的作用)

GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析

67 

第34卷第2期 

《新疆师范大学学报》(自然科学版) 

Vo1.34.No.2 

2015年6月 

Journal of Xinjiang Normal University 

Jun.2015 

(Natural Sciences Edition) 

GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析 

赵忠华 . 杨晓梅 

(1.新疆师范大学物理与电子工程学院,新疆乌鲁木齐830054;2.新疆财经大学计算机科学与工程学院,新疆乌鲁木齐830012) 

摘 要:高斯滤波最小频移键控(GMSK)是一种典型的连续相位调制方式,具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特 

点,可有效降低邻道干扰,提高非线性功率放大器的功率,因此在数字移动通信中得到了广泛使用。本文通过在Matlab中的Simu- 

link建立仿真模型进行仿真研究。并通过观察GMSK系统调制、解调信号的波形和误比特率曲线,从而分析GMSK系统的抗噪声 

性能。 

关键词:GMSK:误比特率;simulink仿真 

中图分类号:TP393 文献标识码: A 文章编号: 1008.9659(2015)02.067.06 

在实际的通信系统中.通常规模比较大,要进行系统试验与研究是比较困难的ll J。仿真设计技术由于 

其具有的经济性、灵活性和可靠性而得到越来越广泛的应用。设计人员可以通过建模和仿真来衡量设计方 

案的可行性,并从中选择合理的设置参数和系统配置,继而进行实际的实施。其中Simulink是Mathworks公 

司推出的基于Matlab平台的仿真环境,目前已被越来越多的工程技术人员及科研人员所青睐,它采用搭建 

积木式的建模仿真方式既简单又直观,并且在很多领域得到了广泛的应用。 

高斯滤波最小频移键控(Gaussian Filtered Minimum Shin Keying)是在MSK(最小频移键控)调制器之前 

插入高斯低通预调制滤波器[ ,使其具有包络恒定、带宽较窄和能进行相干解调的优点,并能够有效提高数 

字移动通信的频谱利用率和通信质量。文章通过Simulink对GMSK系统进行仿真分析其抗干扰能力。 

1 GMSK调制解调系统 

GMSK系统主要由信号产生、调制、信道、解调、误码率计算五个模块组成 ,其原理框图如图1所示。 

同时为了便于图形观察还增加了示波器、眼图和频谱绘制模块。为了计算系统误码率,增加了误码率计算 

模块。 

图1 GMSK调制与解调系统原理框图 

1.1 GMSK调制原理 

GMSK调制原理图如图2所示.图中滤波器为高斯低通滤波器,它的输出直接送人vco(压控振荡器) 

[收稿日期]2015一o4一l3 

[基金项目]新疆师范大学优秀青年教师科研启动基金(XJNU201317) 

[作者简介]赵忠华(1974一),女,山东宁津县人,硕士,讲师,主要从事通信和信号处理方面的研究。 

新疆师范大学学报(自然科学版) 2015正 

进行调制。以保证GMSK的已调波具有恒定包络和连续相位。 

CMSK 

已调信号 

图2 GMSK调制原理图 

高斯滤波器的传输函数表示为:日(. =exp(一 ) (1) 

其中O/是与滤波器 (3分贝带宽)有关的一个系数。B 可以由以下公式计算: 

{I 

exp(一2Or2 =÷ 

可得: Bh—O.5887 

fH2(B 

(2) 

1.2 GMSK解调原理 

GMSK可以采用包络检波及同步检波。GMSK还可以采用时延检波进行解调,但各种检波器的误码率 

不同【引。 

GMSK的非相干解调原理图如图3所示,解调电路采用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。 

解调信号 

本实验模块采用相干解调的方式 ]。若已调信号为: 

SMSK(£)=l ̄cos( 71" )c。s∞ + n( ‘)si f (3) 

将该信号进行正交解调可得到: 

路为:l Ikcos‘ 77" f+Qksil1‘ 7"f)sin COSW ̄t 

: cos( )+ 1 I 

s 

J(2 + 7/")t l+ 1 I sl(2 一 )t l 

一 

… + ) I+ 1 os 一 ) (4) 

路为:J厶c。s( )c… in‘ 7/" in sinwct 

= in( )+ 1 

。s

I(2 + ) I+ 1 I nl(2 一 ) l 

Q n + ) I+ 1 sin 一 77") (5) 

将高频分量(2w + 

z 1 s 

)和(2w 一 7

厶s1

7")滤掉

  

然后对低频分量 1z c 。s( )五s1  和寺 s己 in( 2Ts )进行采 

样即可还原成lk、Q 两路信号。 

将GMSK信号进行正交解调后,并通过低通滤波器得到基带信号,对此基带信号进行判决比较,再经过 

CPLD的数字处理。就可以得到NRZ码。 

2 GMSK系统的功能模块设计 

2.1信号发生模块 

GMSK的基带信号要求是非归零序列.因此选用随机数产生模块(Rand。m Intege G。nerator).用它来产 

第2期 赵忠华等 GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析 69 

生一个二进制序列作为输入信号 ,如图4所示。 

Random Integer 

Generator 

图4 GMSK信号产生器 一 

在该模块的参数设置中,M—ary number(随机整数范围),其值设为2;Initial seed(随机整数的种子)将 

其设为37;Sample time(码元周期),设其值为1/1000。 

2.2调制与解调模块 

图5 GMSK调制解调模块 

GMSK的调制解调模块如图5所示,GMSK Modulator Baseband为GMSK调制模块[6]。其中input type参 

数设为Bit,表示其输人信号为二进制信号。BT product表示带宽和码元宽度的乘积,设为0.3。Plush length 

(脉冲长度),设为4。Symbol prehistory(仿真开始前的输人符号)设其值为l。Phase offset(初始相位)设为 

0。Sample per symbol表示每一个输人数据在GMSK调制器中产生的输出信号的抽样点数,设为1。 

AWGN Channel为加性高斯白噪声信道模块。其中高斯白噪声信道的Mode参数设为Signal to noise 

ratio(SNR),表示信道模块是根据SNR(信噪比)来确定高斯白噪声的功率,这时需要确定两个参数:信噪比 

和周期。将SNR参数设为一个变量xSNR可以在m文件中编程,用来计算不同信噪比下的误码率。 

GMSK Demodulator Baseband是GMSK解调模块 ]。其前六项参数与GMSK调制器相同,并设同样的 

值。将参数回溯长度Traceback Length设为变量Tracebacklength.可以在m文件中通过改变其值。来观察回 

溯长度对调制性能的影响。 

2.3误码率计算模块 

Error Rate 

Calculation 

图6误码率计算模块 

图6为误码率计算模块。其中将参数Receive delay(接收端时延)设置为Tracebacklength+1,即接收到 

的数据滞后发送的数据TracebackLength+1l8]。Computation delay(计算时延)设为0。Computation mode(计 

算模式)设置为Entire frame(帧计算模块)。Output data(输出数据)设为workspace。Variable name(变量 

名)设置从m文件中返回的参数名称,设为xErrorRate。 

2.4波形观察模块 

2.4.1 GMSK已调信号的观察模块 

I-。¨。I -.-_L。 Ll -J 

、一JllI -L 

::I , 

图7 GMSK已调信号观察模块 

72 新疆师范大学学报(自然科学版) 2015拄 

[5]韩利竹,王华.MATLAB电子仿真与应用[M].北京:国防工业出版社,2003:125-128. 

[6]李贺冰.Simulink通信仿真教程[M].北京:国防工业出版社,2006:25-29. 

[7]邓华.MATLAB通信仿真及应用实例详解[M].北京:人民邮电出版社,2003:79-85. 

[8]刘学勇.详解Maflab/Simulink通信系统建模与仿真实例[M].北京:电子工业出版社,2011:96-124 

[9]吴惠,刘江涛,陈建兵.基于云计算平台的RAID虚拟实验设计与实现[J].云南师范大学学报(自然科学版),2014,34(2) 

GMSK Modulation and Demodulation of the MATLAB Simulation 

and Analysis of Bit Error Rate 

ZHAO Zhong-hua ̄,YANG Xiao-mei 

(1.College ofPhysics and Electronic Engineering,Xinjiang Normal University,Urumqi,Xinji ̄ng,830054,China; 

2.Computer Science and Engineering College,Xinjiang University of Fiance and Ecnonomics, 

Urunuti,Xinji ̄ng,83O012,China) 

Abstract:Gaussian Minimum Shitf Keying(GMSK)is a typical continuous phase modulation with constant 

envelope,with the characteristics of compact spectrum and strong anti—interference.GMSK can effectively reduce 

the adjacent channel interference and improve the non—linear power amplifier,SO it has been widely used in digital 

mobile communications.In this paper,a simulation model is made with Simulink in Matlab.And the anti-noise 

performance of GMSK system is analyzed by observing the wavefornl of the GMSK system modulation,demodulation 

signal,and bit elTOF rate curve. 

Key words:GMSK;The bit error rate;Simulink simulation 

GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析

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标签:解调   信号   模块   调制
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