gmsk的调制设计与仿真 学位论文
gmsk调制解调matlab
gmsk调制解调matlabGMSK调制解调Matlab（Gaussian Minimum Shift Keying）是一种用于数字通信系统中的调制和解调技术。
在本文中，我们将介绍GMSK调制解调的原理和如何使用Matlab进行实现。
第一步：理解GMSK调制原理作为一种调制技术，GMSK调制旨在将数字信号转换为连续的波形。
其基本原理是将数字信号的相位变化与高斯脉冲进行卷积，从而实现信号的平滑调制。
具体来说，GMSK调制使用高斯滤波器将数字信号的0和1之间的变化进行平滑。
这种平滑是通过改变信号相位的方式来实现的。
当输入为1时，相位将发生变化，而输入为0时相位将保持不变。
这种相位变化与高斯滤波器的频率响应有关，因此可以得到一个平滑的连续波形。
第二步：GMSK调制的实现步骤在Matlab中实现GMSK调制可以分为以下几个步骤：1. 生成基带信号：首先，需要生成一个基带信号，它是一个包含待调制数字信号的离散形式。
可以使用Matlab中的随机函数生成一串随机的二进制数字序列作为输入信号。
2. 高斯滤波器设计：接下来，需要设计一个高斯滤波器，它负责将输入信号进行平滑处理。
在Matlab中，可以使用fir1函数来设计一个低通滤波器，设置滤波器系数和截止频率。
3. 物理层调制：使用高斯滤波器对基带信号进行调制。
这可以通过将基带信号与高斯滤波器的响应进行卷积来实现。
在Matlab中，可以使用conv 函数进行卷积运算。
4. 添加载波：对调制后的信号添加载波。
载波频率可以根据具体需求设定。
在Matlab中，可以使用cos函数生成正弦波形，然后将其与调制后的信号相乘。
5. 发送信号：最后，生成的调制信号可以通过声卡连接到电脑的扬声器，或者通过其他通信设备发送。
第三步：GMSK解调的实现步骤GMSK解调的主要目标是将连续波形转换为数字信号，以便进行后续的数字信号处理。
在Matlab中实现GMSK解调可以按照以下步骤进行：1. 接收信号：首先，需要从通信设备中接收调制后的信号。
GMSK正交调制基带模块的设计
GMSK正交调制基带模块的设计引言GMSK调制具有较好的功率频谱特性与误码性能，最大优点就是带外辐射小，较适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统，因此，GMSK调制在通信领域得到了广泛的应用，例如GSM手机通信系统与AIS系统就采用这种通信调制方式。
目前，GMSK调制主要有锁相环与正交调制两种实现方式，其中前者在早前得到很大应用，但随着软件无线电的提出，正交调制实现方式逐渐得到广泛的研究与应用。
同时，GMSK的硬件实现平台也由DSP发展到FPGA，本文就是针对FPGA平台设计了一种硬件可实现的GMSK正交调制基带模块。
GMSK正交调制基带信号产生原理GMSK是在MSK的基础上得到的，MSK是连续相位恒包络调制，对载波进行MSK调制的时域表达式如下：Wc为载波的频率，Tb为数据码元的周期。
由上式看出，对输入的二进制码元，MSK 调制后的载波在一个码元宽度内相位线性增加或减少π/2 。
实验表明，如果载波的相位变化由线性变为更平滑的曲线时，则可以得到更好的频谱特性。
因此在MSK调制前，对二进制码元进行高斯滤波，使被调制载波的相位路径更为平滑，然后再进行MSK调制，这就是GMSK调制的基本思想。
其载波调制表达式如下：实用文档s(t)=cos[wct+∑ai∫g(t)dt)]ai为非归零二进制码元，∫g(t)dt表示二进制码元经过高斯滤波后的积分输出。
对上式进行三角变换得到s(t)=cos(wct)cos[∑ai∫g(t)dt-sin(wct)sin(∑ai∫g(t)dt]因此采用正交调制实现GMSK的基带I，Q信号分别为I(t)=cos[∑ai∫g(t)dt]Q(t)=sin(wct)sin[∑ai∫g(t)dt]由上面的表达式推导出GMSK正交调制基带信号的实现框图，如图1所示。
高斯滤波器设计GMSK调制中一个重要的部分就是高斯滤波器的设计，它的脉冲响应为：实用文档上式中，B为滤波器截止频率，T为码元宽度，工程上常用BT来表征高斯滤波器的参数，例如GSM系统中的高斯滤波器BT=0.3。
基于Simulink的GMSK调制仿真设计
本科毕业设计（论文）题目 _基于Simulink的GMSK调制解调器的仿真设计姓名专业通信工程学号指导教师郑州科技学院信息工程学院二○一五年六月目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I 第一章绪论. (1)1.1背景 (1)1.2研究内容 (1)1.2.1 GMSK技术国内外研究现状及发展趋势 (2)1.2.2 GMSK调制技术的原理与优点 (2)第二章GMSK的基本原理 (4)2.1 MSK的基本原理 (4)2.1.1 MSK信号的特性研究 (5)2.1.2MSK信号的解调原理 (10)2.2 GMSK的基本原理 (10)2.2.1 高斯滤波器的相关特性 (11)2.2.2 GMSK信号的数学表达 (13)2.2.3 GMSK调制解调的原理 (14)2.3 小结 (16)第三章GMSK调制与解调的数字化实现 (18)3.1软件简介 (19)3.1.1 Matlab的发展历史及功能简介 (19)3.1.2 Modelsim的发展现状及功能简介 (20)3.2 GMSK调制与解调的数字化实现 (20)3.2.1 差分编码与解码 (22)3.2.2高斯低通滤波器的设计与实现 (22)3.2.3 GMSK解调 (24)3.3小结 (24)第四章Simulink的GMSK调制解调器的仿真设计 (26)4.1基于Simulink的GMSK的仿真 (26)4.2 Modelsim的时序仿真 (29)4.2.1伪随即序列产生 (29)4.2.2加性高斯白噪声信道的实现 (31)4.2.3 时序仿真 (31)4.3小节 (32)第五章结论 (33)5.1结论 (33)5.2方案提高 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录MATLAB仿真源程序 (36)基于Simulink的GMSK调制解调器的仿真设计摘要数字调制解调技术是数字蜂窝移动通信系统空中接口的重要组成部分，高斯最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,GMSK）是GSM系统采用的调制方式，GMSK可以有效提高了数字移动通信的频谱利用率和通信质量。
GMSK数字信号的调制及性能分析
结论分析
GMSK调制的出现，是为了获取更好的通信质量。在目前的 移动通信中，GMSK调制方式中存在的一个矛盾就是提高频 谱利用率和减小误码率两者之间不能同时达到最好状态。 GMSK是在MSK前面加了高斯滤波器进行预调制。高斯滤波 器的带宽越小则调制后的频谱越窄，临道干扰越小，但同 时误码率就随之增加；反之，BT越大则调制后的频谱就越 宽，当BT趋于无穷大时就成了MSK调制。在工程应用中， 要同时考虑频谱和误码性能要求，选取适当的BT值。实验 证明，BT＝0.3是一个折中的值，可以应用到实际工程中。 目前我国GSM移动通信采用的就是GMSK调制方式。
谢谢！
GMSK概述
• 在GMSK中，将调制的不归零数据通过预调制高斯脉冲成型滤波 器，使其频谱上的旁瓣水平进一步降低。预调制高斯滤波器将 全响应信号转换为部分响应信号，并且由于脉冲成型并不会引 起平均相位曲线的偏离，GMSK信号可以作为MSK信号进行相干 检测，或者作为一个简单的FSK信号进行非相干检测。 • 预调制高斯滤波器冲击响应和传递函数如下形式： 冲击响应： 2t 2
• 简介：高斯滤波最小频移键控（Gaussian Filtered Mini mum Shift Keying – GMSK）调制技术是从MSK（Minimum Shift Keying）调制的基础上发展起来的一种数字调制方 式 。 • 特点：在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波 器（预调制滤波器）进行预调制滤波，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。
GMSK数字调制
方式及其性能分析
姓名 学号
内容概括
GMSK概述
系统仿真
结论分析
GMSK概述
GMSK跳频通信系统设计与仿真
Ｓ ｉ ｅｉｇ Ｍ Ｋ） 一 种 连 续 相 位 调 制 方 式 。 ｈｆ Ｋ ｙ ，Ｇ Ｓ 是 ｔ ｎ 具 有包 络恒 定 的特 点 ， 元 交 替 时 载波 相 位 不 会 码 产 生很 大 突 变 ， 码 特性 好 ， Ｇ Ｋ 中 ， 调 制 误 在 ＭＳ 将
跳频 是最 常 用 的 扩 频 方式 之 一 ， 收 发 双 方 是 传输 信号 的载 波频 率 按 照预定 规律 进行 离散 变 化 的通 信方 式 。 ２ １ 跳频 通信 优 点 ．
被截 获 。只要 对 方 不 清 楚 载频 跳 变 的规 律 ， 很 就
起来 的充分 利用 有 限频 谱 资 源 ， 高 无 线 信 息 传 提
输效 率 的一 种新 技术 。扩 频通 信 因其具 有频 带 利 用率 高 、 干扰 能力强 、 率分 配和 组 网灵活 方 便 抗 频 等特 点 ， 被确 认 为 第 三代 移 动 通 信 系统 首 选 的多
＝
（ Ｑ ［
Ｉ ｉ ｅｄ为 ７表 一２ ） 表 示产生 的二７；制序ｐｅ；ｎｔａ １ｅ ３ 样 示 随 Ｑｗｔ （ 机 数 种子 为 ３进 Ｓ ｍ 列 ｉ ｉ ｌｓ０表示 抽 时 间 ［ｂ ４ ＋ ） Ｂ ａ ｌｔ ｍｅ为 即每个 符号 的持续 时 间为 １ ｓ ０。 ４ ２ Ｇ Ｋ调 制模块 ． ＭＳ Ｇ Ｋ Ｍｏｕａ ｒＢ ｓｂｎ ＭＳ ｄ ｌｔ ａｅ ａ ｄ为 Ｇ Ｋ 基 带 调 ｏ ＭＳ
址方 式 。
１ 扩 频 通 信
难截 获通 信 内容 ， 即使 有部 分频 点被 干 扰 ， 能 在 仍
其它 未被 干扰 的频 点上 进行 正 常 的通 信 。
２ ２ 跳频 通信 系统 ．
跳 频通 信 中载 波频率 变 化 的规律 称 为跳 频 图
GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析
GMSK调制解调的MATLAB仿真与误码率分析赵忠华;杨晓梅【摘要】Gaussian Minimum Shift Keying ( GMSK) is a typical continuous phase modulation with constant envelope, with the characteristics of compact spectrum and strong anti-interference. GMSK can effectively reduce the adjacent channel interference and improve the non-linear power amplifier, so it has been widely used in digital mobile communications. In this paper, a simulation model is made with Simulink in Matlab. And the anti-noise performance of GMSK system is analyzed by observing the waveform of the GMSK system modulation, demodulation signal, and bit error rate curve.%高斯滤波最小频移键控（ GMSK）是一种典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提高非线性功率放大器的功率，因此在数字移动通信中得到了广泛使用。
本文通过在Matlab中的Simu⁃link建立仿真模型进行仿真研究。
并通过观察GMSK系统调制、解调信号的波形和误比特率曲线，从而分析GMSK系统的抗噪声性能。
【期刊名称】《新疆师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】6页(P67-72)【关键词】GMSK;误比特率;Simulink仿真【作者】赵忠华;杨晓梅【作者单位】新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆乌鲁木齐830054;新疆财经大学计算机科学与工程学院，新疆乌鲁木齐830012【正文语种】中文【中图分类】TP393在实际的通信系统中，通常规模比较大，要进行系统试验与研究是比较困难的［1］。
【优秀毕业论文】gmsk调制解调技术研究
重庆大学硕士学位论文GMSK调制解调技术研究硕士研究生：熊于菽指导教师：吴玉成教授学科、专业：电路与系统重庆大通信工程学院二OO七年九月Master Degree Dissertation of Chongqing UniversityStudy on Modulation and DemodulationTechnique of GMSKCandidate: Xiong YushuSupervisor: Prof. Wu YuchengMajor: Circuits and SystemCollege of Communication EngineeringChongqing UniversitySept. 2007摘要在数字通信系统中，全数字接收机已经得到了广泛的应用。
利用数字化方法设计通信系统中的调制解调技术是实际应用中的一项重要技术。
最小高斯频移键控(GMSK)是一种典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提高非线性功率放大器的效率，已在移动通信（如GSM系统）、航天测控等场合得到广泛应用。
传统方法设计的GMSK调制解调器不能很好满足全数字化接收机可编程、多模式等需要。
论文重点研究利用全数字化技术设计GMSK调制解调器，以便更广泛地使用GMSK调制解调技术。
主要研究工作有：1. 针对传统GMSK调制技术实现中存在的设计复杂、有相位累计误差等不足，基于相关文献思想，设计实现了一种改进的波形存储正交法GMSK调制信号生产方案。
该方法不存在传统方法相位累加过程中的累计误差，而且无需滤波器，降低了数字化实现中的器件资源。
仿真及FPGA实现结果表明，该方法计算量小、占用资源少，更容易实现高旁瓣抑制度的GMSK信号。
2. 研究了GMSK信号的数字化解调技术，针对突发通信系统的需要，对1比特差分解调和2bit差分解调技术进行研究，设计实现了1bit差分解调。
基于MATLAB的GMSK仿真系统设计(通信原理三级项目)
02 Matlab仿真环境搭建
Matlab软件介绍
01
MATLAB是MathWorks公司 开发的一款商业数学软件，主 要用于算法开发、数据可视化 、数据分析以及数值计算等。
02
MATLAB具有丰富的库函数和 工具箱，支持多种编程语言和 开发环境，广泛应用于工程、 科研、教育等领域。
03
MATLAB具有友好的用户界面 和可视化工具，使得用户可以 轻松地进行数据分析和处理。
基于Matlab的GMSK仿真系统设 计
contents
目录
• GMSK调制原理介绍 • Matlab仿真环境搭建 • GMSK调制信号的生成与处理 • 仿真结果展示与性能分析 • 结论与展望
Gaussian Minimum Shift Keying）是一种数字调制方式，通过高 斯滤波器的脉冲整形实现。
随着数字通信技术的发展，GMSK作为一种高效的调制方式，在移动通信中得到了广泛应用。本项目旨在设计一个基 于Matlab的GMSK仿真系统，以深入研究和理解GMSK的性能。
研究方法与过程
通过Matlab编程，实现了GMSK调制和解调的仿真。过程中考虑了多种信道条件，包括多径、多普勒频移等。同时 ，也进行了误码率性能分析。
仿真系统的硬件和软件需求
硬件需求
仿真系统的硬件需求取决于具体的仿真规模和计算复杂度。一般来说，需要一台性能较高的计算机，包括足够的 内存、存储空间和计算能力。
软件需求
除了MATLAB软件本身，还需要一些相关的工具箱和插件，例如通信系统仿真工具箱（Communications System Toolbox）和信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）等。
运行仿真实验
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成都理工大学工程技术学院毕业论文GMSK的调制设计与仿真作者姓名：专业名称：指导教师：讲师摘要随着现代通信技术的发展，许多优秀的调制技术应运而生，其中高斯最小频移键控（GMSK）技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信。
目前，很多通信标准都采用了GMSK技术，例如，GSM，DECT等。
本文首先介绍了MSK的一般原理以及MSK的调制解调方法，接着重点对GMSK的调制原理和调制方法进行了阐述，然后，研究了GMSK的差分解调方法并进行了比较，最后用Matlab软件进行仿真及结果分析。
关键词：高斯最小频移键控（GMSK）,解调，调制AbstractWith the development of modern communication technology, a lot of excellent modulation technology arises at the historic moment, which Gaussian minimum frequency shift keying (GMSK) technology is a wireless communication in one of the more prominent of a binary modulation method, it has good power spectral characteristics and good anti-jamming performance, especially suitable for wireless communication and satellite communication. At present, many communication standards have adopted the GMSK technology, for example, GSM, DECT, etc..In this paper, we first introduce the MSK general principle and the MSK modulation and demodulation method, then focus on the GMSK modulation principle and modulation method are described, then, the study of the difference of GMSK decomposition method and the comparison, finally using MATLAB software for simulation and analysis of results. Keywords:Gauss minimum frequency shift keying (GMSK), demodulation, modulation目录GMSK的调制设计与仿真 (I)摘要 (II)Abstract (III)目录......................................................................................................... I V 前言.. (1)1 绪论 (2)1.1课题的研究背景及意义 (2)1.2 GMSK调制技术的国内外研究动态 (2)1.3论文主要研究内容和章节安排 (4)1.3.1论文的主要研究内容和创新点 (4)1.3.2本文的章节安排 (5)2GMSK调制解调的相关理论 (6)2.1 GMSK简介及工作原理和特点 (6)2.1.1 GMSK简介 (6)2.1.2为什么采用GMSK调制方式 (8)2.1.3 GMSK调制方式的工作原理及特点 (8)2.2 GMSK调制原理 (10)2.2.1 GMSK调制解调的优点及应用 (10)2.2.2 GMSK正交调制基带信号产生原理 (10)3 GMSK解调 (15)3.1 GMSK调制解调实现方法 (15)4实验结果分析 (18)4.1仿真介绍 (18)4.2GMSK系统的功能模块设计 (19)4.2.1信号发生模块 (19)4.2.2 调制与解调模块 (19)4.2.3误码率计算模块 (20)4.2.4波形观察模块 (21)4.3 GMSK调制与解调波形 (23)5 结束语 (30)参考文献 (31)前言信号的调制解调在通信系统中具有重要作用,它不仅可以将调制信号转换成便于传播的已调信号,而且可以抑制噪声干扰,提高信号的传输质量。
因此,调制解调对系统的传输有效性和可靠性有着极大的影响。
移动通信环境的复杂性以及移动台移动导致电波传播条件恶化, 应选择抗干扰能力强、带外辐射小的调制方式。
由于高斯最小频移键控(GMSK)具有已调信号频谱占用带宽窄、相位连续、边缘滚降特性好等特点,非常适合于非线性放大通信系统, 因而在移动通信及卫星通信系统中得到广泛地应用。
1 绪论1.1课题的研究背景及意义近几年来，无线通信技术取得了快速发展。
由于无线信道具有时变色散，多径衰落等不利于数据传输的特性，因此不能直接传输数字基带信号，需要借助数字调制技术先将其转换成适合传输的数字频带信号，然后再进行传输。
调制方式会影响无线通信系统的有效性和可靠性，对整个系统性能的优劣起着决定性作用。
因此，在频谱资源越来越紧缺，处理数据速度要求越来越高的无线通信技术中，寻找性能优越的调制方式成为了通信技术中的重点研究课题。
恒包络连续相位调制技术具有较高的频谱利用率，可以使用高效低成本的C类功率放大器来处理调制信号，广泛应用于频谱资源日益紧张的无线通信领域。
20世纪70年代，出现的最小移频键控(Minimum Shift Keying，MSK)调制技术是恒包络连续相位调制技术的一种，它具有恒定的包络、连续的相位和信号频谱旁瓣衰减快等优点，但仍不能满足某些通信系统的带外辐射需要达到60~70d B的严格要求，因此在实际应中受到限制。
为此，20世纪80年代在MSK的基础上，又出现了一种性能更优越的数字调制方式高斯最小移频键控(Gaussian Minimum Shift Keying，GMSK)。
它是通过对输入信号先进行高斯滤波平滑处理再进行MSK调制得到的。
所得已调信号的频谱具有良好的带外衰减性能，可以达到MSK所不能达到的旁瓣衰减要求，还可以有效地抑制对临近信道的干扰。
综上所述，GMSK具有优越的特性，不仅可以提高数字无线通信的频谱利用率，还可以降低干扰提高通信质量，成为广泛应用的窄带数字调制技术[2-3]。
因此，对GMSK调制解调技术的研究有一定的实际意义和应用前景。
1.2 GMSK调制技术的国内外研究动态早于20世纪80年代，日本国际电报电话公司就提出了GMSK这项技术。
它是由MSK演变而来的一种更优越的数字调制方法，是对基带信号先经过高斯滤波器滤滤波平滑处理之后再进行MSK调制得到的。
由于GMSK数字调制方式具有良好的功率效率和频谱效率，能满足带外辐射功率衰减达到60~70d B的严格要求等优势，所以被全球移动通信系统(GSM)、欧洲的带宽无线接入网2( Hiper LANI1 标准)以及国内通信分组无线服务技术(GPRS)等多个领域选为标准的调制方式。
从这项技术被提出以来，国内外广大科研人员对GMSK 调制方式展开了大量研究。
国外对GMSK调制方式最早展开研究，其中,布拉德福德大学的ones A.E和Gardiner J. G.提出了一种基于DDS的GMSK正交调制器的研究方法,该方法主要对正交调制法中两路信号幅度或相位不平衡问题进行了研究，并给出了可以通过采用AM反馈来减小上述问题对调制信号带来的影响的方法；美国的Linz A和Hendrickson A利用高斯滤波器响应的对称性，提出了通过计算输入NRZ码的相位轨迹和频率轨迹来间接实现GMSK调制的方法，该方法运算复杂度比较低，获得的GMSK信号恒定包络特性也比较稳定；美国学者Adel Ghazel对GSM发射机中GMSK调制解调器进行了研究，并在DSP平台上实现了其最优化方法；Jans Sebesta提出了一种快速GMSK调制和接收的方法，是利用具有快速处理速度的DSP 来实现的，该方法结构灵活、实时性好。
相继，国内对GMSK调制方式也展开了大量研究，其中电子科技大学的杨峰、姚娜等硕士对GMSK调制方式在ALS系统、手机综测仪和GSM发射机中的应用进行了研究，并对如何采用DSP、ASIC和FPGA等工具对其进行设计实现进行了探讨；北京理工大学的杨运甫以VLSL为平台设计实现了基于直接分解的GMSK调制方案，该方案是对单个高斯滤波器脉冲响应进行积分，采用时序电路分别对积分后相位轨迹的暂态分量和稳态分量进行了分离并存储到相应的存储器中；上海交通大学电子工程系的彭伟军等利用GMSK频谱效率高的特点，将GMSK调制应用于跳频通信中，实现了数据的高速传输，在研究了慢跳频通信系统中GMSK调制的基本原理和实现方法后，提出了具体实现模型和基于Viterbi算法的非相干解调方案；西安电子科技大学的张永生等设计了以AD9552DDS和TMS320VC5409 DSP作为处理器实现GMSK调制的方案，该方案实现方法简单、波形准确适用于低功耗的无线通信系统；太原理工的张印天将GMSK调制引入到软件无线电系统，并以TMS320C6711DSP为工具进行了设计实现；另外，还有一些高校采用CMX589，CMX909等GMSK调制解调专用芯片实现无线数传电台设计的相关研究。
这些方法体现出从传统的模拟实现转变为数字实现，克服了输出的GMSK调制信号的相位不准确，无法进行相干解调的缺点，还避免了复杂的滤波器设计，大大降低了硬件成本，提高了硬件可靠性，更加适用于数字通信系统。
但在现代数字通信调制解调技术的研究中，如何选择合适的调制方式，获得良好的频谱特性、较低的误码率、包络恒定的调制解调波形是相当重要的。
同时，如何充分利用有限的频率资源、节省硬件资源和高速传输大量数据更加是研究的中心。
1.3论文主要研究内容和章节安排1.3.1论文的主要研究内容和创新点本文对GMSK调制解调基本理论进行了研究，结合GMSK信号的特性完成了基于波形存储的GMSK正交调制和差分解调系统的具体实现，并在处理速度和占用资源以及误码率等性能方面做了进一步改善。
主要工作和创新点为：1、结合仿真对GMSK调制性能进行了重点分析，并对基于波形存储的GMSK调制方案进行重点研究。