移动通信课程设计报告

江苏科技大学

移动通信课程设计报告

基于MATLAB的GMSK系统的设计仿真

1课程设计的任务与要求

课程设计的任务

（1）掌握GMSK的原理和Simulink仿真基本方法；?

（2）熟悉MATLAB的编程技术，并熟练掌握其编程技术?

（3）?能采用MATLAB实现对GMSK调制解调的原理性仿真，给出GMSK编码调制，以及接收端进行解调的详细过程及分析，以此来更深入理解GMSK的调制解调过程

（4）熟练掌握GMSK，MSK信号的调制解调基本原理?

课程设计的要求

（1）观察基带信号和解调信号波形。

（2）观察已调信号频谱图。

（3）改变BT参数，分析调制性能和BT参数的关系。

（4）与MSK系统的对比。

系统的组成及设计原理?

GMSK系统主要由信号产生模块、信号调制模块、信道、信号解调模块、误码率计算模块组成。在图形观察方面还包含频谱仪、示波器和眼图绘制模块。本系统由信号产生模块产生一个二进制序列，再经过调制器进行调制，之后便将调制信号送入信道，经过解调器解调得到解调信号。为计算系统误码率，则在调制器后加一误码率计算模块，计算误码率。

图系统原理框图

GMSK原理图：

调制原理图如图1，图中滤波器是高斯低通滤波器，它的输出直接对VCO进行调制，以保持已调包络恒定和相位连续]2[。

高斯低通滤波器频率调制器（VCO）

非归零数字序列GMSK已调信号

图1 GMSK调制原理图

为了使输出频谱密集，前段滤波器必须具有以下待性：

1.窄带和尖锐的截止特性，以抑制FM调制器输入信号中的高频分量；

2.脉冲响应过冲量小，以防止FM调制器瞬时频偏过大；

3.保持滤波器输出脉冲响应曲线下面积对应pi/2的相移。调制指数为1/2。前置滤波器以高斯型最能满足上述条件，这也是高斯滤波器最小移频键控(GMSK)的由来]1[。

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。我们在构建数字通信系统的模型后，利用计算机仿真作为分析手段，对在不同的通信环境下设计方案的误码性能进行定量分析，用来对各调制，解调方案性能进行评估。由于GMSK信号具有良好的频潜效率、以及恒包络性质，因而广泛的应用于移动通信系统。高斯最小频移键控(GMSK)由于带外辐射低因而具有很好的频谱利用率，其恒包

络的特性使得其能够使用功率效率高的C类放大器。这些优良的特性使其作为一种高效的数字调制方案被广泛的运用于多种通信系统和标准之中。如上所述，GMSK有着广泛的应用。因此，从本世纪80年代提出该技术以来，广大科研人员进行了大量的针对其调制解调方案的研究。

GMSK非相干解调原理图如图2，图中是采用FM鉴频器（斜率鉴频器或相位鉴频器）再加判别电路，实现GMSK数据的解调输出]2[。

带通滤波器限幅器

GMSK信号判决器数据

图2 GMSK解调原理图

2 GMSK系统设计

信号发生模块

因为GMSK信号只需满足非归零数字信号即可，本设计中选用（Bernoulli Binary Generator）来产生一个二进制序列作为输入信号。

图3 GMSK信号产生器

该模块的参数设计这只主要包括以下几个。其中probability of a zero 设置为表示产生的二进制序列中0出现的概率为；Initial seed 为61表示随机数种子为61；sample time为1/1000表示抽样时间即每个符号的持续时为。当仿真时间固定时，可以通过改变sample time参数来改变码元个数。例如仿真时间为10s，若sample time为1/1000，则码元个数为10000]3[。如图4所示。

图4 Bernoulli Binary Generator参数设置

调制解调模块

图5 GMSK调制解调模块

GMSK?Modulator?Baseband为GMSK基带调制模块，其input?type参数设为Bit 表示表示模块的输入信号时二进制信号（0或1）。BT?product为表示带宽和码元宽度的乘积。其中B是高斯低通滤波器的归一化3dB带宽，T是码元长度。当B·T=∞时，GMSK 调制信号就变成MSK调制信号。BT=是GSM采用的调制方式。Plush?length则是脉冲长度即GMSK调制器中高斯低通滤波器的周期，设为4。Symbol?prehistory表示GMSK调制器在仿真开始前的输入符号，设为1。Phase?offset?设为0，表示GMSK基带调制信号的初始相位为0。Sample?per?symbol为1表示每一个输入符号对应的GMSK调制器产生的输出信号的抽样点数为1。?

AWGN?Channel为加性高斯白噪声模块，高斯白噪声信道的Mode参数（操作模式）设置为Signal?to?noise(SNR),表示信道模块是根据信噪比SNR确定高斯白噪声的功

率，这时需要确定两个参数：信噪比和周期。而将SNR参数设为一个变量xSNR是为了在m文件中编程，计算不同信噪比下的误码率，改变SNR即改变信道信噪比。?

GMSK?Demodulator?Baseband是GMSK基带解调器。其前六项参数与GMSK调制器相同，并设置的值也相同。最后一项为回溯长度Traceback?Length,设为变量Tracebacklength，在m文件通过改变其值，可以观察回溯长度对调制性能的影响。

GMSK Modulator Baseband为GMSK基带调制模块，其input type参数设为Bit表示表示模块的输入信号时二进制信号（0或1）。BT product为表示带宽和码元宽度的乘积。其中B是高斯低通滤波器的归一化3dB带宽，T是码元长度。当B·T=∞时，GMSK 调制信号就变成MSK调制信号。BT=是GSM采用的调制方式。Plush length则是脉冲长度即GMSK调制器中高斯低通滤波器的周期，设为4。Symbol prehistory表示GMSK调制器在仿真开始前的输入符号，设为1。Phase offset 设为0，表示GMSK基带调制信号的初始相位为0。Sample per symbol为1表示每一个输入符号对应的GMSK调制器产生的输出信号的抽样点数为1]3[。如图6所示。

AWGN Channel为加性高斯白噪声模块，高斯白噪声信道的Mode参数设置为Signal to noise(SNR),表示信道模块是根据信噪比SNR确定高斯白噪声的功率，这时需要确定两个参数：信噪比和周期。而将SNR参数设为一个变量xSNR是为了在m文件中编程，计算不同信噪比下的误码率，改变SNR即改变信道信噪比。如图7所示。

GMSK Demodulator Baseband是GMSK基带解调器。其前六项参数与GMSK调制器相同，并设置的值也相同。最后一项为回溯长度Traceback Length,设为变量Tracebacklength，在m文件通过改变其值，可以观察回溯长度对调制性能的影响。如图8所示。