GMSK调制与解调学习记录

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GMSK调制

1.GMSK调制原理

GMSK(高斯最小频移键控)信号是在MSK(最小频移键控)信号的基础上得到的。而MSK信号本质上为连续相位调制(CPM)信号,是一种特殊的连续相位的频移键控 (CPFSK)。其最大频移为比特速率的1/4,即MSK是调制系数为0.5的连续相位的FSK。在FSK调制方式中,根据原始的信息序列,相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间,其相位通常是不连续的。MSK是对FSK信号作某种改进,使其相位始终保持连续不变的一种调制。
对一组发射序列进行MSK调制仿真。得到仿真结果如图所示:
gmsk,fpga开发,信息与通信,1024程序员节
可以看到,GMSK调制实际上是根据输入信号是1还是0,来对相位进行相加还是相减操作。
GMSK的FPGA实现也可以根据这一特点进行。

2.GMSK调制的FPGA实现

GMSK调制采用DDS实现。DDS为直接数字频率合成器,可以根据不同相位直接产生不同频率、不同波形的信号。
DDS的相位控制分为两部分:相位增量(phase increment)和相位偏(phase offset)。相位增量可以控制产生信号的频率,相位偏移则控制信号在每一时刻的初始相位。
在GMSK调制实现方案中,相位增量和相位偏移通过外部输入控制字来控制。输入不同的相位增量可以更改信号的载波频率;而相位偏移则是来控制产生GMSK信号。相位增量由希望产生的载波频率计算得到,相位偏移可以按照GMSK调制的规律由matlab计算得到,然后存入RAM,直接从RAM中读取给DDS。
综上所述,只需按照输入的待调制序列,控制相位偏移,并且根据载波频率控制相位增量,将相位偏移和相位增量输入到DDS,即可得到GMSK调制后的信号。
载波频率为0时,得到基带GMSK调制信号:
gmsk,fpga开发,信息与通信,1024程序员节

载波频率为10MHz,得到GMSK调制信号:
gmsk,fpga开发,信息与通信,1024程序员节

根据GMSK的带载波调制波形图也能够看出GMSK信号的本质:GMSK本质上为频率调制,两个频率为f+f1和f-f1,其中f为载波频率。

GMSK解调

1.非相干解调

由于GMSK信号的相位是随着输入为1或0变化的,所以可以通过鉴频的方式进行解调:若当前符号相比前一符号相位是增加的,则解调为1;若当前符号相比前一符号相位是减少的,则解调为0.
事实上,当前符号相比前一符号相位增加,意味着频率为正;而当前符号相比前一符号相位减少,意味着频率为负。

2.相干解调

相干解调有很多种方法。下面介绍一种延时相干解调方法。
考虑相邻的两个码元𝛼1和𝛼2。若初始时刻调制相位为0,则在第二个码元的结束时刻t=2Ts时,调制相位的取值为0,𝜋或−𝜋。而在这两个码元的持续时间2Ts内,随着两个码元的取值不同,输出信号的幅值变化如图所示:
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可以发现,当第一个码元𝛼1取值为1时,在两个码元的持续时间内,输出信号的幅值除了在起止时刻为零,在其他时刻始终为正。而当𝛼1取值为-1时,输出信号的幅值正好相反,只在起止时刻为零,在其他时刻始终为负。
所以,可以通过判定在两个码元持续时间内,输出信号的幅值为正或负,来判定第一个码元是1还是-1。

总结

以上对GMSK调制和解调的学习和理解进行了简要记录。理论分析部分和具体实现代码没有写,包括GMSK相干解调还有一些实践中常用的方案,感兴趣的朋友可以和我继续探讨~文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-770802.html

到了这里,关于GMSK调制与解调学习记录的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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