通信工程师GMSK系统的调制解调原理

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2．GMSK系统的调制解调原理
2．1 GMSK基本原理及调制
GMSK基本原理是基带信号先经过调制前高斯滤波器成形,再进行MSK调制。最小频移键控(MSK)是一种二进制数字调频,它的调制系数为0.5。MSK具有以下优点:恒定的包络、相对稳定的窄带、具有相干检测能力。MSK可以有频率调制FM直接产生。然而它不能严格满足对于SCPC移动无线电的带外辐射的要求。在1979年日本国际电报电话公司电气通信实验室提出了调制前高斯滤波的MSK,也就是GMSK。在MSK前加一高斯低通滤波器,由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿,也无拐点,经调制后的已调波相位路径在MSK基础上进一步得到平滑。GMSK调制器原理方框图如图2-1。

图2-1 GMSK调制器原理方框图

为了使输出频谱密集,调制前LPF 应当具有以下特性：
(1)窄带和尖锐的截止；
(2)脉冲响应过冲量小；
(3)保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于π∕2的相移。其中条件(1)是为了抑制高频分量；条件(2)是为了防止过大的瞬时频偏；条件(3)是为了使调制指数为1-2。
高斯滤波器的频率传输函数为：
H(f)=exp(-α 2 f2) (4)
其中α是与滤波器3分贝带宽Bb 有关的一个系数。其3分贝带宽Bb定义为：令H2

分析GMSK的性能应该从功率谱密度、已调波占用带宽、邻道干扰以及误比特率等方面分析，这里我们不做过多分析，有关内容可参考有关的书籍。这里只对误比特率进行简单的说明。GMSK是一种恒包络调制技术，具有最小频移特性。根据实验结果，可以用下式来近似GMSK系统的性能，即Pe(γ)≈1
2erfc(ag)式中，α=0.68，是滤波器的滚降因子，BbTb=0.25，是调制器的归一化3dB带宽，γ是每比特的信噪比。下面分析MSK的原理，其结构原理如图2-2。

图2-2为MSK调制器的基本原理图，一般的MSK调制器包括四部分电路：数据处理、定时与载波产生、加权波形形成和I，Q信道的正交调制器。MSK输出信号的形式如下：

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