移動通信系統(tǒng)中的GMSK調(diào)制模型4

1、300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第18卷黑龍江科技學(xué)院學(xué)報J(xinia I ofH e ilongjiiuig bistihite of Science & Technology文章編號：1671- 0118(2008)04 0299- 03移動通信系統(tǒng)中的OMSK調(diào)制模型黃玉琴，李金平，邊莉（黑龍江科技學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，哈爾濱150027）摘 要：為了論證高斯最小頻移鍵控（GMSK）信號在時域和頻域的相互關(guān)系，分析了（；M*信 號調(diào)制原理和濾波器傳遞函數(shù)建立了（NSK調(diào)制和解調(diào)模型。在RT= 0. 2. 0. 10.40+.對系統(tǒng) 誤碼率進(jìn)行仿真。結(jié)果表明：不同*卩值的信號調(diào)制性能

2、差別不大。隨著信噪比的增大.卩=0.3 與BT= 0.4的系統(tǒng)性能基本 F。當(dāng)BT= Q 3時，既可以使頻域帶寬很窄，時域持續(xù)時間適當(dāng)，又 使時域信號容易實(shí)現(xiàn)。該研究進(jìn)-步明確了高斯信號在時域、頻域間的關(guān)系，為調(diào)制解調(diào)技術(shù)的深 入研究奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：調(diào)制解調(diào)；GMSK; MATLAB仿真中圖分類號：刑925文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AM odeling GM SK modulation in mobile systanHUANG Yuqbi LI J inp hg BIAN Li(Collte ofEctiial & Lifiinatbn Eiigneeii 培 He ik)i)gjiaiig

3、List ill te of SckiKr & T(rluM)l>gy II ari)h 150027 Child)Abstract The attonpt to verify tie iitemehtbnship betv een OM SK sgnal ii the tine dan a ii and frequency(l(mah fi)n:es the analysis of lie priiciple玄 m(xlu lation and die tiuiisfer £111(11)0 of die filter and devebpi eiit of amod

4、el of themodulatim and demodulatbn ofGM SK signal The error rate is sinulated alBT 0. 2 0. 3 and 0 4 respectbely. The resu Ils tiat(1 iSiewnlBT values sh(*v a sin ilar |>erf<)niaiice U itli the SNR iicrease the |>erfi)ni aiice ofBT 0 3 is in ore or less die stine as iiat ofBT is 0. 4 The sy

5、sltni has a nainw band in frequency (ldnaiii and has propriety last tine ii tine whenBT is0 3 and makes it easier to carry()u t lie snaJ The study gkes a fuiilier def ii itioii of die relational )of Gaussiaii sgnal belveen (lie tin e and fiw|uen(!y(l(mai and lays f()un(lati)n for die fuiilier resear

6、ch on the m(xlulation and danodulation technologyKey words ukmIu latiin& dano(lulati(xx (Al SK; 1AT1AB sinu latkxi300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第18卷300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第18卷收稿日期：2008- 04-09仟者簡介： 英 丘歸u 1V70.>.女'山 缶.省、即舉 人.講艸碘 匕 斛究。山J: 4<妙通仁膽' 163© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing Ho

7、use. All rights reserved, （）引言信號的調(diào)制解調(diào)在通信系統(tǒng)中具有重耍作用, 它不僅可以將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成便于傳播的已調(diào)信 號，而且可以抑制噪聲干擾，提高信號的傳輸質(zhì)童。 因此,調(diào)制解調(diào)對系統(tǒng)的傳輸有效性和?？可兄鴺Ok的影響。移動通信環(huán)境的復(fù)朵性以及移動臺移 動導(dǎo)致電波傳播條件惡化，應(yīng)選擇抗干擾能力強(qiáng)、帶 外輻射小的調(diào)制方式。由于高斯最小頻移鍵控 （；m *）具有己調(diào)信號頻譜占用帶寬窄、相位連續(xù)、 邊緣滾降特件好等特點(diǎn)非常適介于非線性放大通 信系統(tǒng)I大I而在移動通信及卩.星通信系統(tǒng)中得到廣 泛地應(yīng)用。1 GMSK信號分析(M*調(diào)制方式的基本原理如圖1所示。該 調(diào)制方式的

8、關(guān)鍵是在M SK調(diào)制前加入高斯脈沖形 狀的低通濾波器。由于MSK信號是相位連續(xù)的 2FSK調(diào)制信號,經(jīng)高斯低通濾波器后，輸出信號相 位幅度連續(xù),信號旁瓣衰落得更快，所占帶寬更窄, 系統(tǒng)容最得以大幅度提烏。盡管該方式致使通信系 統(tǒng)引入了碼間干擾,但這種干擾是己知的，可以在解 調(diào)時通過一些運(yùn)算將其消除故不會降低系統(tǒng)性能。哄疊片噌警 T"両時h信號圖1 GISK調(diào)制原理Fig 1 GM 5K m (xluhtion p rh cip fe(f) = exp(- (of )2 )o(4)由式(1).(4)可見,高斯低通濾波器的特性主 耍由a與/決定，a與信號帶寬有關(guān)，/是比特持 續(xù)時間門旳倒

9、數(shù)。故高斯低通濾波器的特性由B T決定。由式(4丿可知，對于給定的卩值，增加頻域 帶寬可減少碼間干擾即對于給定的信息速率可以 通過增加信號的傳輸帶寬來減少碼間干擾。高斯信號的時域和頻域仿真如圖2所示。圖2 表嘰旳值越小,高斯信號時域上的時延就越長,在 頻域所占的帶寬就越小。亦即較小的 處值雖然頻 域帶寬減小,頻譜利用率得以提高，但是犧牲了時域 信號的時延引入了碼間干擾。同理,幻值越尢引 入的碼間干擾也越少，但調(diào)制后的CMSK信號占用了 較大的信號帶寬。因此，目前移動通信系統(tǒng)采用 BT=Q尸的高斯低通濾波器調(diào)制和解調(diào)信號。既 可以減小信號所占帶寬，乂可以避免時域上引入過多 的碼間干擾而增加解調(diào)時

10、的計算難度和復(fù)雜性。300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第18卷300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第18卷2濾波器的傳遞函數(shù)島斯低通濾波器的傳遞前數(shù)即高斯信號的時 域和頻域特性。高斯低通濾波信號的時域沖激響應(yīng)信號可表示為其中.a是與半功率帶寬有關(guān)的參數(shù).7b?2 0. 588 7(1丿(2)-0.6-0.4-0.200.20.40.6由式(1八(2丿,對人(/丿傅里葉變換，得到高斯低通 信號的功率譜：HM)=帶入入(t)得:寸 exp(-dt =ai+ 阿 dt = or ' J J圖2高斯信號時域和頻域波形Fig 2 Gauss thie and frequency danah s|>iial晉彳一

11、審+洌7+ (盯_ (浮打dt =exp (a/7)(k3調(diào)制和解調(diào)建模300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第18卷高斯低通濾波器可以通過FR濾波器實(shí)現(xiàn)，濾波(3丿 式(3丿中，因式expf- (Of )2)對于積分變量來說是常數(shù)項，因此.可根據(jù)積分f »器的相關(guān)系數(shù)可以由高斯時域脈沖信號計算得到，簡 化了所需的參數(shù)變最。設(shè)計濾波器時相關(guān)系數(shù)的計 算均需歸一化處理，為此建立簡單的GMSK調(diào)制模變綁鵝酬砂號端麟蘇nic Publis購期嘶艇酈統(tǒng)中載波頻率通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)第4期黃玉琴，等:移動通信系統(tǒng)中的CM*調(diào)制模型301高丁雖高信號頻率故由奈奎斯特抽樣泄理可知.為催匕 pt- n dlt Jc勒丄&am

12、p;立KinVUhti er估血 n 2第4期黃玉琴，等:移動通信系統(tǒng)中的CM*調(diào)制模型301圖4 OMSK的自相關(guān)解調(diào)橫型Fig. 4 Model of GMSK self-related demodulation圖5 GMSK的羣分解調(diào)模型Fig. 5 Model of GMSK difTerence demodulation圖6系統(tǒng)溟碼率仿真曲線Fig. 6 Simulation curves of bit errorrater正確恢復(fù)信號仿真抽樣頻率應(yīng)至少為載波頻率最 大值的2倍。同時，為了加快仿真速度，使用基帶信 號代替通帶信號，可以實(shí)現(xiàn)同樣的仿真效果。圖3 GMSK的調(diào)制模型Fig

13、 3 Model of （IV1 * modulatbn圖3中示波器1顯示時域上輸入的二進(jìn)制不歸 零碼（NI"）信號和經(jīng)高斯低通濾波器后的輸出信 號。示波器2顯示同相與世交鳥斯調(diào)制信號的分 Mo對于“丁二（13的GMSK信號，可以截取5個碼 長計算GMSK信號的相位t）,得到cos0（ /）和 sn 0（/）,離散化后制成表，心放丁數(shù)據(jù)庫。由隨機(jī) 數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成地址，從數(shù)據(jù)庫電取出 基帶信號離散值，形成的正交與同相信號介成復(fù)數(shù) 信號，成為調(diào)制的（；MSK信號。其幅度和相位一方 而顯示了調(diào)制器輸出信號的相位變化與高斯低通信 號脈沖形狀的一致性另一方而反映出調(diào)制器的輸 出信號幅

14、度是連續(xù)的、變化是微小的,可以用非線性 高效功率放大器來實(shí)現(xiàn)GMSK信號的解調(diào)。QI*信號的解調(diào)有兩種方式"T。其一，H 相關(guān)解調(diào)。原始載波的相位和時間信息在接收端 與接收到的信號相乘經(jīng)低通濾波器后的信號就是 解調(diào)信號。其二，差分解調(diào)。通過觀察解調(diào)器輸入 信號的相位偏移確定解調(diào)信號。容易證明，在一個 比特持續(xù)時間內(nèi)，（；ISK信號的相位偏移是H/2相 位偏移的極性由輸入信號值決定。根據(jù)兩種解調(diào)方式，分別設(shè)計解調(diào)模型，圖4為 QI*皋帶信號的相關(guān)解調(diào)器。圖5是某帶信號 的Q1*差分解調(diào)模型。根據(jù)調(diào)制與解調(diào)模型，對BT= （11 0. 1 （1 4時的 系統(tǒng)誤碼率仿真件如圖6所示。由圖6

15、可見，在信 噪比（SNR丿較低時.不同刖值的信號調(diào)制性能差別 不大。隨著信噪比的增尢BT= 0. 3與BT= 0. 4的系 統(tǒng)性能基木一致。結(jié)合圖2 3可知選擇BT=0.3作4結(jié)束語對（NSK信號數(shù)字化處理后，運(yùn)用MATIAB軟 件建立GMSK的調(diào)制與解調(diào)模型，充分體現(xiàn)/ GMSK 調(diào)制信號在不同*卩值時，時域、頻域信號的變化規(guī)律 和相互的影響。利用（；MSK調(diào)制和解調(diào)模熨平臺，可 以進(jìn)行無線通信系統(tǒng)信號的傳輸質(zhì)最分析。該研究 為4（；移動通信信號的調(diào)制與解調(diào)提供廣前提。參考文獻(xiàn)：I I周炯磐.龐沁華.通信原理M. 2版.北京：北京郵電大學(xué)出版社,20062 T 陽，韋志桶.高斯最小頻移犍控的

16、實(shí)現(xiàn)方法研究和仿真J* 無線電工程,2006 36（3）: 32- 34第4期黃玉琴，等:移動通信系統(tǒng)中的CM*調(diào)制模型301（下轉(zhuǎn)第305頁）為烏斯調(diào)制參既可保證頻域帶寬較窄，時域持續(xù)時凰稠鳥鍥縮霸盪需際輛峻鬲繃覽Wishing House. All rights resented.第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開關(guān)電源305由圖5可見，A、D波形相同，還沒有移相變化, 片空比皋本上為5(o為驗(yàn)證諧振元器件取值的 合理性，負(fù)載1 2(X) W ( 3(%滿載)時電壓和原邊電 流波形如圖6所示。圖6變壓器前端電壓和電流Fig 6 Transfomief s prmaiy voItage a

17、nd current由圖6可見，當(dāng)電床為零時，電流波形中存 在電流跌落現(xiàn)彖，表明諧振電感在續(xù)流。之后電 流波形迅速反向增大，表明開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電斥 變換。3結(jié)束語重點(diǎn)分析和設(shè)計了 ZVS全橋移相軟開關(guān)的關(guān) 鍵部分,提出了 ZVS全橋移和軟開關(guān)電源的諧振電 感和諧振電容的一種計算方法。在試制的4陽全 橋移和ZVS軟開關(guān)電源樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了理 論設(shè)計的合理性及可行性。參考文獻(xiàn)：11阮豹波，嚴(yán)仰光脈寬調(diào)制DC /DC全橋變換器的軟開關(guān)技術(shù) 1.北京：科學(xué)出版社，2003.2楊旭.王兆安.移相全橋零電壓軟開關(guān)電路諧振過程的研 究J.電力電子技術(shù).1998 (3): 22- 253林IRK.現(xiàn)代電

18、力電子電路M浙江：浙江大學(xué)出版社, 2002|4飯新波.采用輔助振網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)的移柑控制橋式 變換器I).南京：南京航空航大大學(xué)，1的& 77- %15張永鋒,王兆安.12 2移相全橋變換器的設(shè)計J.電力電 子技術(shù).2006 (4): 50- 52(編輯吳維華)第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開關(guān)電源305第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開關(guān)電源305(上接第301頁)第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開關(guān)電源305第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開關(guān)電源3053荀建兵.GJM移動通信基站的仿真審究D.阜新:遼寧工程 技術(shù)大學(xué)，3D()d| 4| BAUER J SISI1 L G M <xlelhg of CA1SK (wi