GFSK的调制解调原理.docx

实用标准文档 GFSK的调制和解调原理高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying) GFSK的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying) ，是在调制之前通过 一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时 的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种 连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK带宽 要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用 433MHz频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数 作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了 Gauss 预调制滤波，因此GFSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中 得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转 换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK调制 1 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的 GFSK 调制特 性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 调制信号 ui 载波信号 载波信号 uc 鉴频器 PD 环路低通滤 波器 LF 压控振荡 器 VCO 调频信号 uo 主分频器 两点调制：调制信号被分成 2 部分，一部分按常规的调频法加在 PLL 的 VCO 两点调制：调制信号被分成 2 部分，一部分按常规的调频法加在 PLL 的 VCO 端, 另一部分则加在 PLL 的主分频器一端（基于 PLL 技术的频率合成器将增加两个 分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对 VCO 进行分频 ）。由于主 分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复 合 GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 文案大全 实用标准文档 不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了 GFSK 调制指数控制的难度。2、正交调制正交调制则是一种间接调制的方法。该方法将数字信号进行高斯低通滤波并作适当的相位积分运算后,分成同相和正交两部分分别对载波的同相和正交分量 不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了 GFSK 调制指数控制的难度。 2、正交调制 正交调制则是一种间接调制的方法。该方法将数字信号进行高斯低通滤波并 作适当的相位积分运算后,分成同相和正交两部分分别对载波的同相和正交分量 相乘,再合成 GFSK 信号。相对而言，这种方法物理概念清晰,也避免了直接调制 时信号频谱特性的损害。另一方面，GFSK 参数控制可以在一个带有标定因子的 高斯滤波器中实现,而不受后续调频电路的影响，因而参数的控制要简单一些。 正因为如此，GFSK 正交调制解调器的基带信号处理特别适合于用数字方法实 现。 Cos()2πh× Cos() 2πh × a b(t) ? t (t) GFSK k coder S(t) C(t) × + ? ? Sin() × ( C sin w t) GFSK 的调制框图( GFSK 的调制框图 2??Tbexp( ? 2??T b 高斯预调制滤波器的冲击响应函数为： h(t) ? 2? 2T 2 其中，? ?  ln2 ln2 2?BT b  ，B 是高斯滤波器的 3dB 带宽，Tb b 是输入的一个码元宽度。BT b 为系统的重要指标，表明了滤波器的 3dB 带宽与码元速率的关系，如 BT b =0.5 表 示滤波器的 3dB 带宽是码元速率的 0.5 倍。高斯滤波器的矩形脉冲响应为： s(t) ? h(t) ? r(t) ?b?1,| t |? T ? b 其中， r(t) ? 。 ? 2 ??0,其他 文案大全 实用标准文档 ? ? 2?B T ? ? 2?B T ? ? ln 2ln 2则s(t) ? ?Q? (t ? b )? ? Q? (t ? b )? ? ln 2 ln 2 ? ? 2 ? ? 2 ? ? 公式中Q(t) ? ? ? 1 ??2 ?e ? 2 d t 2? 双极性 NRZ 序列可以表示为b(t) ? ? a k k ? (t ? kT ) ，序列 b(t)通过高斯低通滤波器 后的函数为c(t) ? b(t) * s(t) ，再乘以2? h 后，进入积分器，得到相位函数?(t) ，?(t) 可表示为：?(t) ? ? ?