GMSK调制方式的特点和实现

2006-11-13 13:34:06来源: 电子查询网 关键字:频段  滤波  高斯  包络
一、引言

  l979年由日本国际电报电话公司提出的GMSK调制方式.有较好的功率频谱特性,较忧的误码性能,特别是带外辐射小,很适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统,越来越引起人们的关注。GMSK调制方式的理论研究已较成熟.实际应用却还不多,主要是由于高斯滤波器的设计和制作在工程上还有一定的困难。

二、GMSK调制方式的工作原理及特点

  调制前高斯滤波的最小频移键控简称GMSK,基本的工作原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形,再进行最小频移键控(MSK)调制(图1)。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿,亦无拐点,因此频谱特性优于MSK信号的频谱特性。

图1 GMSK调制

  高斯滤波器的频率传输函数为



  式中是与滤波器3dB带宽B有关的一个系数,其冲激响应为:



  假设输入数据流为二进制非归零信号,传输速率为为码元宽度,其数学表示式为


  式中:


  或-1,其概率分别为 。GMSK是角度调制信号,已调信号写作:
                   

  式中:
  表示的卷积。
  GMSK信号的瞬时频率为:                                                    

   为调制灵敏度,由下式决定:
                  
  实际上(8)式是使调制指数为的最大频偏与传信速率的约束关系。

  双极性码元通过高斯滤波器产生拖尾现象,所以相邻脉冲之间有重迭。由(6)式和(7)式知,对应某一码元,GMSK信号的频偏不仅和该码元有关,而且和相邻码元有关。也就是说在不同的码流图案下,相同码元(比如同为“+1”或“-1”)的频偏是不同的。

  相邻码元之间的相互影响程度和高斯滤波器的参数有关,也就是说和高斯滤波器的3dB带宽B有关。通常将高斯滤波器的3dB带宽B和输入码元宽度T的乘积BT值作为设计高斯滤波器的一个主要参数。BT值越小,相邻码元之间的相互影响越大。理论分析和计算机模拟结果表明 。BT值越小,GMSK信号功率频谱密度的高额分量衰减越快。主瓣越小,信号所占用的频带越窄,带外能量的辐射越小,邻道干扰也越小。

三、用FX489实现GMSK信号的调制和解调

  FX489是CML公司一种用于GMSK调制解调的芯片,内部包括一个高斯滤波器,整形电路及其它附属电路。高斯滤波器的BT值为0.3或0.5两档可供选择。传输速率为4bps~19.2kbps,能提供发送时钟和接收时钟。图2是FX489的功能示意。

图2 FX489功能


  利用FX489实现GMSK信号的调制解调见图3。码元传输速率是由FX489外接晶体震荡器的内部分频系数(脚3和4的逻辑电平)决定(表1)。高斯滤波器BT值的选择由FX489的脚15决定。当15脚为“1”时,BT值为0.5;为“0”时,BT值为0.3。图3中的组成FX489内部放大器的负反馈电路;组成的低通滤波器是增益调节电路,应满足:
               

组成信号电平调节和直流电平调节电路。
                       表1                        

引脚"3" 引脚"4"

CLKDIVA CLKDIVB

外接晶体频率(MHz)

4.096

4.9152

2.048

2.4576

数据速率(bps)

 0    0

16000

19200

 0    1

16000

19200

8000

9600

 1    0

8000

9600

4000

4800

 1    1

4000

4800

四、性能分析及结论

  图4给出FX489内部高斯滤波器的频率响应曲线。图5是GMSK的功率谱密度曲线。图6为传输眼图。见图5,当BT值为

图3 用FX489实现GMSK信号的调制解调

图4 滤波器频率响应

图5 GMSK信号的功率谱密度

关键字:频段  滤波  高斯  包络

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