移動(dòng)通信系統(tǒng)中的GMSK調(diào)制模型4

1、300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第18卷黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)J(xinia I ofH e ilongjiiuig bistihite of Science & Technology文章編號(hào)：1671- 0118(2008)04 0299- 03移動(dòng)通信系統(tǒng)中的OMSK調(diào)制模型黃玉琴，李金平，邊莉（黑龍江科技學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，哈爾濱150027）摘 要：為了論證高斯最小頻移鍵控（GMSK）信號(hào)在時(shí)域和頻域的相互關(guān)系，分析了（；M*信 號(hào)調(diào)制原理和濾波器傳遞函數(shù)建立了（NSK調(diào)制和解調(diào)模型。在RT= 0. 2. 0. 10.40+.對(duì)系統(tǒng) 誤碼率進(jìn)行仿真。結(jié)果表明：不同*卩值的信號(hào)調(diào)制性能

2、差別不大。隨著信噪比的增大.卩=0.3 與BT= 0.4的系統(tǒng)性能基本 F。當(dāng)BT= Q 3時(shí)，既可以使頻域帶寬很窄，時(shí)域持續(xù)時(shí)間適當(dāng)，又 使時(shí)域信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)。該研究進(jìn)-步明確了高斯信號(hào)在時(shí)域、頻域間的關(guān)系，為調(diào)制解調(diào)技術(shù)的深 入研究奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：調(diào)制解調(diào)；GMSK; MATLAB仿真中圖分類號(hào)：刑925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AM odeling GM SK modulation in mobile systanHUANG Yuqbi LI J inp hg BIAN Li(Collte ofEctiial & Lifiinatbn Eiigneeii 培 He ik)i)gjiaiig

3、List ill te of SckiKr & T(rluM)l>gy II ari)h 150027 Child)Abstract The attonpt to verify tie iitemehtbnship betv een OM SK sgnal ii the tine dan a ii and frequency(l(mah fi)n:es the analysis of lie priiciple玄 m(xlu lation and die tiuiisfer £111(11)0 of die filter and devebpi eiit of amod

4、el of themodulatim and demodulatbn ofGM SK signal The error rate is sinulated alBT 0. 2 0. 3 and 0 4 respectbely. The resu Ils tiat(1 iSiewnlBT values sh(*v a sin ilar |>erf<)niaiice U itli the SNR iicrease the |>erfi)ni aiice ofBT 0 3 is in ore or less die stine as iiat ofBT is 0. 4 The sy

5、sltni has a nainw band in frequency (ldnaiii and has propriety last tine ii tine whenBT is0 3 and makes it easier to carry()u t lie snaJ The study gkes a fuiilier def ii itioii of die relational )of Gaussiaii sgnal belveen (lie tin e and fiw|uen(!y(l(mai and lays f()un(lati)n for die fuiilier resear

6、ch on the m(xlulation and danodulation technologyKey words ukmIu latiin& dano(lulati(xx (Al SK; 1AT1AB sinu latkxi300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第18卷300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第18卷收稿日期：2008- 04-09仟者簡(jiǎn)介： 英 丘歸u 1V70.>.女'山 缶.省、即舉 人.講艸碘 匕 斛究。山J: 4<妙通仁膽' 163© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing Ho

7、use. All rights reserved, （）引言信號(hào)的調(diào)制解調(diào)在通信系統(tǒng)中具有重耍作用, 它不僅可以將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳播的已調(diào)信 號(hào)，而且可以抑制噪聲干擾，提高信號(hào)的傳輸質(zhì)童。 因此,調(diào)制解調(diào)對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和?？可兄鴺Ok的影響。移動(dòng)通信環(huán)境的復(fù)朵性以及移動(dòng)臺(tái)移 動(dòng)導(dǎo)致電波傳播條件惡化，應(yīng)選擇抗干擾能力強(qiáng)、帶 外輻射小的調(diào)制方式。由于高斯最小頻移鍵控 （；m *）具有己調(diào)信號(hào)頻譜占用帶寬窄、相位連續(xù)、 邊緣滾降特件好等特點(diǎn)非常適介于非線性放大通 信系統(tǒng)I大I而在移動(dòng)通信及卩.星通信系統(tǒng)中得到廣 泛地應(yīng)用。1 GMSK信號(hào)分析(M*調(diào)制方式的基本原理如圖1所示。該 調(diào)制方式的

8、關(guān)鍵是在M SK調(diào)制前加入高斯脈沖形 狀的低通濾波器。由于MSK信號(hào)是相位連續(xù)的 2FSK調(diào)制信號(hào),經(jīng)高斯低通濾波器后，輸出信號(hào)相 位幅度連續(xù),信號(hào)旁瓣衰落得更快，所占帶寬更窄, 系統(tǒng)容最得以大幅度提烏。盡管該方式致使通信系 統(tǒng)引入了碼間干擾,但這種干擾是己知的，可以在解 調(diào)時(shí)通過(guò)一些運(yùn)算將其消除故不會(huì)降低系統(tǒng)性能。哄疊片噌警 T"両時(shí)h信號(hào)圖1 GISK調(diào)制原理Fig 1 GM 5K m (xluhtion p rh cip fe(f) = exp(- (of )2 )o(4)由式(1).(4)可見(jiàn),高斯低通濾波器的特性主 耍由a與/決定，a與信號(hào)帶寬有關(guān)，/是比特持 續(xù)時(shí)間門(mén)旳倒

9、數(shù)。故高斯低通濾波器的特性由B T決定。由式(4丿可知，對(duì)于給定的卩值，增加頻域 帶寬可減少碼間干擾即對(duì)于給定的信息速率可以 通過(guò)增加信號(hào)的傳輸帶寬來(lái)減少碼間干擾。高斯信號(hào)的時(shí)域和頻域仿真如圖2所示。圖2 表嘰旳值越小,高斯信號(hào)時(shí)域上的時(shí)延就越長(zhǎng),在 頻域所占的帶寬就越小。亦即較小的 處值雖然頻 域帶寬減小,頻譜利用率得以提高，但是犧牲了時(shí)域 信號(hào)的時(shí)延引入了碼間干擾。同理,幻值越尢引 入的碼間干擾也越少，但調(diào)制后的CMSK信號(hào)占用了 較大的信號(hào)帶寬。因此，目前移動(dòng)通信系統(tǒng)采用 BT=Q尸的高斯低通濾波器調(diào)制和解調(diào)信號(hào)。既 可以減小信號(hào)所占帶寬，乂可以避免時(shí)域上引入過(guò)多 的碼間干擾而增加解調(diào)時(shí)

10、的計(jì)算難度和復(fù)雜性。300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第18卷300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第18卷2濾波器的傳遞函數(shù)島斯低通濾波器的傳遞前數(shù)即高斯信號(hào)的時(shí) 域和頻域特性。高斯低通濾波信號(hào)的時(shí)域沖激響應(yīng)信號(hào)可表示為其中.a是與半功率帶寬有關(guān)的參數(shù).7b?2 0. 588 7(1丿(2)-0.6-0.4-0.200.20.40.6由式(1八(2丿,對(duì)人(/丿傅里葉變換，得到高斯低通 信號(hào)的功率譜：HM)=帶入入(t)得:寸 exp(-dt =ai+ 阿 dt = or ' J J圖2高斯信號(hào)時(shí)域和頻域波形Fig 2 Gauss thie and frequency danah s|>iial晉彳一

11、審+洌7+ (盯_ (浮打dt =exp (a/7)(k3調(diào)制和解調(diào)建模300黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第18卷高斯低通濾波器可以通過(guò)FR濾波器實(shí)現(xiàn)，濾波(3丿 式(3丿中，因式expf- (Of )2)對(duì)于積分變量來(lái)說(shuō)是常數(shù)項(xiàng)，因此.可根據(jù)積分f »器的相關(guān)系數(shù)可以由高斯時(shí)域脈沖信號(hào)計(jì)算得到，簡(jiǎn) 化了所需的參數(shù)變最。設(shè)計(jì)濾波器時(shí)相關(guān)系數(shù)的計(jì) 算均需歸一化處理，為此建立簡(jiǎn)單的GMSK調(diào)制模變綁鵝酬砂號(hào)端麟蘇nic Publis購(gòu)期嘶艇酈統(tǒng)中載波頻率通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)第4期黃玉琴，等:移動(dòng)通信系統(tǒng)中的CM*調(diào)制模型301高丁雖高信號(hào)頻率故由奈奎斯特抽樣泄理可知.為催匕 pt- n dlt Jc勒丄&am

12、p;立KinVUhti er估血 n 2第4期黃玉琴，等:移動(dòng)通信系統(tǒng)中的CM*調(diào)制模型301圖4 OMSK的自相關(guān)解調(diào)橫型Fig. 4 Model of GMSK self-related demodulation圖5 GMSK的羣分解調(diào)模型Fig. 5 Model of GMSK difTerence demodulation圖6系統(tǒng)溟碼率仿真曲線Fig. 6 Simulation curves of bit errorrater正確恢復(fù)信號(hào)仿真抽樣頻率應(yīng)至少為載波頻率最 大值的2倍。同時(shí)，為了加快仿真速度，使用基帶信 號(hào)代替通帶信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)同樣的仿真效果。圖3 GMSK的調(diào)制模型Fig

13、 3 Model of （IV1 * modulatbn圖3中示波器1顯示時(shí)域上輸入的二進(jìn)制不歸 零碼（NI"）信號(hào)和經(jīng)高斯低通濾波器后的輸出信 號(hào)。示波器2顯示同相與世交鳥(niǎo)斯調(diào)制信號(hào)的分 Mo對(duì)于“丁二（13的GMSK信號(hào)，可以截取5個(gè)碼 長(zhǎng)計(jì)算GMSK信號(hào)的相位t）,得到cos0（ /）和 sn 0（/）,離散化后制成表，心放丁數(shù)據(jù)庫(kù)。由隨機(jī) 數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成地址，從數(shù)據(jù)庫(kù)電取出 基帶信號(hào)離散值，形成的正交與同相信號(hào)介成復(fù)數(shù) 信號(hào)，成為調(diào)制的（；MSK信號(hào)。其幅度和相位一方 而顯示了調(diào)制器輸出信號(hào)的相位變化與高斯低通信 號(hào)脈沖形狀的一致性另一方而反映出調(diào)制器的輸 出信號(hào)幅

14、度是連續(xù)的、變化是微小的,可以用非線性 高效功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)GMSK信號(hào)的解調(diào)。QI*信號(hào)的解調(diào)有兩種方式"T。其一，H 相關(guān)解調(diào)。原始載波的相位和時(shí)間信息在接收端 與接收到的信號(hào)相乘經(jīng)低通濾波器后的信號(hào)就是 解調(diào)信號(hào)。其二，差分解調(diào)。通過(guò)觀察解調(diào)器輸入 信號(hào)的相位偏移確定解調(diào)信號(hào)。容易證明，在一個(gè) 比特持續(xù)時(shí)間內(nèi)，（；ISK信號(hào)的相位偏移是H/2相 位偏移的極性由輸入信號(hào)值決定。根據(jù)兩種解調(diào)方式，分別設(shè)計(jì)解調(diào)模型，圖4為 QI*皋帶信號(hào)的相關(guān)解調(diào)器。圖5是某帶信號(hào) 的Q1*差分解調(diào)模型。根據(jù)調(diào)制與解調(diào)模型，對(duì)BT= （11 0. 1 （1 4時(shí)的 系統(tǒng)誤碼率仿真件如圖6所示。由圖6

15、可見(jiàn)，在信 噪比（SNR丿較低時(shí).不同刖值的信號(hào)調(diào)制性能差別 不大。隨著信噪比的增尢BT= 0. 3與BT= 0. 4的系 統(tǒng)性能基木一致。結(jié)合圖2 3可知選擇BT=0.3作4結(jié)束語(yǔ)對(duì)（NSK信號(hào)數(shù)字化處理后，運(yùn)用MATIAB軟 件建立GMSK的調(diào)制與解調(diào)模型，充分體現(xiàn)/ GMSK 調(diào)制信號(hào)在不同*卩值時(shí)，時(shí)域、頻域信號(hào)的變化規(guī)律 和相互的影響。利用（；MSK調(diào)制和解調(diào)模熨平臺(tái)，可 以進(jìn)行無(wú)線通信系統(tǒng)信號(hào)的傳輸質(zhì)最分析。該研究 為4（；移動(dòng)通信信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)提供廣前提。參考文獻(xiàn)：I I周炯磐.龐沁華.通信原理M. 2版.北京：北京郵電大學(xué)出版社,20062 T 陽(yáng)，韋志桶.高斯最小頻移犍控的

16、實(shí)現(xiàn)方法研究和仿真J* 無(wú)線電工程,2006 36（3）: 32- 34第4期黃玉琴，等:移動(dòng)通信系統(tǒng)中的CM*調(diào)制模型301（下轉(zhuǎn)第305頁(yè)）為烏斯調(diào)制參既可保證頻域帶寬較窄，時(shí)域持續(xù)時(shí)凰稠鳥(niǎo)鍥縮霸盪需際輛峻鬲繃覽Wishing House. All rights resented.第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開(kāi)關(guān)電源305由圖5可見(jiàn)，A、D波形相同，還沒(méi)有移相變化, 片空比皋本上為5(o為驗(yàn)證諧振元器件取值的 合理性，負(fù)載1 2(X) W ( 3(%滿載)時(shí)電壓和原邊電 流波形如圖6所示。圖6變壓器前端電壓和電流Fig 6 Transfomief s prmaiy voItage a

17、nd current由圖6可見(jiàn)，當(dāng)電床為零時(shí)，電流波形中存 在電流跌落現(xiàn)彖，表明諧振電感在續(xù)流。之后電 流波形迅速反向增大，表明開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電斥 變換。3結(jié)束語(yǔ)重點(diǎn)分析和設(shè)計(jì)了 ZVS全橋移相軟開(kāi)關(guān)的關(guān) 鍵部分,提出了 ZVS全橋移和軟開(kāi)關(guān)電源的諧振電 感和諧振電容的一種計(jì)算方法。在試制的4陽(yáng)全 橋移和ZVS軟開(kāi)關(guān)電源樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了理 論設(shè)計(jì)的合理性及可行性。參考文獻(xiàn)：11阮豹波，嚴(yán)仰光脈寬調(diào)制DC /DC全橋變換器的軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 1.北京：科學(xué)出版社，2003.2楊旭.王兆安.移相全橋零電壓軟開(kāi)關(guān)電路諧振過(guò)程的研 究J.電力電子技術(shù).1998 (3): 22- 253林IRK.現(xiàn)代電

18、力電子電路M浙江：浙江大學(xué)出版社, 2002|4飯新波.采用輔助振網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)的移柑控制橋式 變換器I).南京：南京航空航大大學(xué)，1的& 77- %15張永鋒,王兆安.12 2移相全橋變換器的設(shè)計(jì)J.電力電 子技術(shù).2006 (4): 50- 52(編輯吳維華)第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開(kāi)關(guān)電源305第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開(kāi)關(guān)電源305(上接第301頁(yè))第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開(kāi)關(guān)電源305第4期李春華，等：ZVS全橋移相軟開(kāi)關(guān)電源3053荀建兵.GJM移動(dòng)通信基站的仿真審究D.阜新:遼寧工程 技術(shù)大學(xué)，3D()d| 4| BAUER J SISI1 L G M <xlelhg of CA1SK (wi