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实验五 GMSK调制及相干解调实验 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 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。 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。 高斯低通滤波器的冲击响应为 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。 图5-2 GMSK的相位轨迹 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±π/2，而是随着输入序列的不同而不同。 由式（5-4）可得 式中 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是有限的。这样我们就可以事先制作和两张表，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5-3波形存储正交调制法产生GMSK信号 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（），纵坐标为谱密度，参变量为高斯低通滤波器的归一化3dB带宽与码元长度的乘积。的曲线是MSK信号的功率谱密度，由图可见，GMSK信号的频谱随着值的减小变得紧凑起来。需要说明的是，GMSK信号频谱特性的改善是通过降低误比特率性能换来的。前置滤波器的带宽越窄，输出功率谱就越紧凑，误比特率性能变得越差。不过，当时，误比特率性能下降并不严重。 图5-4 GMSK的功率谱密度 2、GMSK解调原理 GMSK信号的解调可以采用相干解调，也可采用非相干解调，相干解调的原理与MSK相干解调相同，可参阅MSK相干解调原理。非相干解调在下个实验中介绍。 实验原理 1、实验框图及电路说明 图5-6 GMSK调制实验框图 图5-7 GMSK解调实验框图 实验步骤 正确安装基带成形模块、IQ调制解调模块、码元再生模块和PSK载波恢复模块。 GMSK调制 将基带成型后的I路信号进行调制 基带模块：Q-OUT IQ模块：Q-IN 将基带成型后的Q路信号进行调制 b、按基带成形模块上“选择”键，选择GMSK模式（GMSK指示灯亮）。 c、用示波器对比观察“NRZ IN”和“NRZ OUT”信号，写出差分编码规则 d、用示波器观察基带模块上“NRZ-I”及“NRZ-Q”测试点，并分别与“NRZ OUT”测试点的信号进行对比，观察串并转换情况。 e、用示波器观测基带模块上“I-OUT”和“Q-OUT”点信号，并分别与“NRZ-I”、“NRZ-Q”对比，说明GMSK信号成形规则。 f、用频谱分析仪观测调制后GMSK信号频谱（可用数字示波器上FFT功能替代观测），观测点为IQ模块调制单元的“输出”端（TP4） GMSK相干解调实验。 关闭实验箱总电源，保持步骤2中的连线不变，用同轴视频线完成如下连接： 源端口 目的端口 IQ模块（IQ调制单元）：输出（J2） IQ模块（IQ解调单元）：输入（J3） IQ模块(载波单元)：输出（J5） IQ模块(载波单元)：输入（J4） b、示波器探头分别接IQ解调单元上的“I-OUT”及“Q-OUT”端，观察解调后的波形。 c、对比解调前后I路信号 示波器探头分别接IQ模块的“I-OUT”端及“I-IN”端，注意观察两者是否一致。 d、对比观测解调前后Q路信号 示波器探头分别接IQ模块的“Q-OUT”端及“Q-IN”端，注意观察两者是否一致。 GMSK再生信号观察 a、关闭实验箱总电源，保持步骤2、3中的连线不变，用台阶插座线完成如下连接： 源端口 目的端口 连线说明 IQ模块：I-OUT 再生模块：I-IN 将解调后的I路信号进行抽样判决 IQ模块：Q-OUT 再生模块：Q-IN 将解调后的Q路信号进行抽样判决 b、按再生模块上“选择”键，选择GMSK模式（GMSK指示灯亮）。 c、对比观测