基于MATLAB的GMSK仿真分析(通信原理三级项目).ppt

基于MATLAB 的GMSK仿真分析 数字调制 调制是通信系统中提高通信质量的一项关键技术，通过调制可使信号特性与信道特性相匹配。 现代通信系统多使用数字调制技术， 这主要是由于数字通信具有抗干扰能力强、易于加密、建网灵活和便于集成的优点。 目前，先进的数字调制方式主要有QAM（正交振幅调制）、MSK（最小频移键控）调制方式和GMSK（高斯最小频移键控）调制方式等 QAM 信号具有频带利用率高的优点，但它在码元交替处的载波相位是突变的， 这会在功率谱上产生很强的旁瓣分量。 为解决对信道线性要求过高的问题， 要求发射信号具有恒定包络且相位连续，MSK 和GMSK 即能满足这一要求。 MSK MSK 是以最小调频指数（h = 0.5）获得的一种相位连续的FSK（频移键控）。当h = 0.5 时，用于调制的两个频率的频差最小。此外，这两个频率正交， 它们的相关函数为0。 在图1 所示的MSK调制原理框图中， 首先对输入的双极性信号进行差分编码，然后进行串并转换，得到Ik、Qk 两路并行的双极性码，且相互错开一个比特宽度Ts，Ik、Qk两路信号分别与cos（πt/2Tb）和sin（πt/2Tb）相乘，再送到互为正交的相乘调制器对正交载波cos ωCt和sin ωCt 进行调制。调制器输出的I 路信号（同相分量）和Q 路信号（正交分量）送到相加器后，便可输出MSK 信号。 MSK 调制原理框图 GMSK 为进一步压缩带宽，改善MSK的频谱特性，可采用GMSK 即高斯MSK调制方式。 GMSK 是在MSK 调制器之前加一个高斯低通滤波器， 使基带脉冲信号经过高斯低通滤波器后成为高斯脉冲，再对其进行MSK 调制。 高斯低通滤波器带宽窄，具有尖锐截止的频率特性，且能保持输出脉冲面积不变。这些特性能较好地抑制信号高频成分， 防止过量的频偏， 有效地抑制MSK 信号的带外辐射功率，邻道干扰小。 GMSK解调 GMSK本是MSK的一种，而MSK又是是FSK的一种，因此，GMSK检波也可以采用FSK检波器，即包络检波及同步检波。 而GMSK还可以采用时延检波，但每种检波器的误码率不同。? 仿真系统设计-MATLAB Simulink 是MATLAB 提供的用于对动态系统建模、仿真和分析的一种可视化仿真工具， 它包含许多专业模型库， 如通信模块库、CDMA 参考模块库、DSP 模块库等，可提供丰富的功能模块，广泛应用于线性系统、非线性系统和数字信号处理的建模和仿真。 Simulink 采用模块化的方式， 每一个模块都有输入/输出端口，实现一定的功能。用户使用时，以调用模块代替程序的编写， 以模块的集合以及模块之间的连接关系表示系统仿真模型。 GMSK 调制系统模型 GMSK 调制系统建模 选用Bernoulli Binary Generator（贝努利二进制序列发生器） 模块作为系统信号源来产生输入信号。 用Scope（示波器）模块来显示输入信号波形。为便于GMSK 信号的解调。 3. 选用GMSK Modulator Passband（频带GMSK调制器）模块充当调制器，进行频带GMSK 调制。 在这种频带调制方式下，频带GMSK 调制器先通过内部的GMSK 调制器进行基带GMSK 调制，产生基带调制信号（基带GMSK 信号），再把这个基带调制信号调制到高频载波上， 形成频带调制信号（频带GMSK 信号）。 GMSK 调制系统建模 GMSK 调制系统建模 7. 恢复出的二进制序列从Rx 端口进入Error Rate Calculation（错误率统计）模块。 8. Bernoulli BinaryGenerator 模块产生的原 始二进制序列从Tx端口进入Error Rate Calculation 模块。这样，就可得到系统的误码率。 将Complex to Real-Imag 模块和Scope 模块相结合，就可显示GMSK 的仿真波形。 实验结果波形 调制信号的包络与相位 眼图与调制频谱 系统误码率 误码率是通信系统的一个重要性能指标。在MATLAB 中可通过Error Rate Calculation（错误率统计模块）绘制GMSK 系统的误码率与信噪比的关系曲线。 为得到GMSK 调制系统的误码率曲线，需要编写一个M 文件，通过这个文件多次调用仿真模型， 从仿真结果中得到不同信噪比条件下的误码率，从而绘制出误码率曲线。 相应的M 文件代码 x=30:40; % x 表示信噪比的取值 y=x; % y 表示GMS 调制的误码率 for i=1∶length（x）；% 信噪比依次取向量x 的数值范围； xSNR=x（i）