GMSK调制与非相干数字解调

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调制的差别 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，从而达到改善MSK信号频谱特性的目的。基带的高斯低通滤波平滑了MSK信号 的相位曲线， 因此稳定了信号的频率变化，这使得发射频谱上的旁瓣水平大大降低。 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。 以上要求是为了抑制高频分量、防止过量的瞬时频率偏移以及满足相干检测所需要的。 高斯低通滤波器的冲击响应为 式中，Bb为高斯滤波器的3dB带宽。 该滤波器对单个宽度为Tb的矩形脉冲的响应为 当BbTb取不同值时，g(t)的波形如图5-1所示 图5-1高斯滤波器的矩形脉冲响应 GMSK的信号表达式为 GMSK的相位路径如图5-2所示。 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）来达 到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±\u960X/2，而是随着输入序列的不同而不同。 由式（5-4）可得 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)Ts区间，这样可以证明在码元变换时刻的取值( )θθ( )s是有限的。这样我们就可以 事先制作Cosθ（t）和Sinθ（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 图5-4描述出了GMSK信号的功率谱密度。图中，横坐标的归一化频率（（f—fc）Ts）， 纵坐标为谱密度，参变量BsTs为高斯低通滤波器的归一化3dB带宽Bs与码元长度Ts的乘积。 BsTs= ∞的曲线是MSK信号的功率谱密度，由图...