GFSK的调制解调原理

1、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),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Ga

2、uss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,否那么快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量).GFSK调制图一两点调制：调制信号被分成2局部,一局部按常规的调频法加在 PLL的VCO端, 另一局部那么加在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,另一个那么用于对 VCO进行分频).由于主 分频器不在限制反应环内,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,且调制灵敏度根本上为一常量,文案大

3、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调制指数限制的难度.2、正交调制正交调制那么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,分成同相和正交两局部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楚,也防止了直接调制 时信号频谱特性的损害.另一方面,GFSK参数限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,因而参数的限制要简单一些. 正由于如此,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.akcoderCOS(Wct)b(t)sin(Wct)GFSK的

4、调制框图高斯预调制滤波器的冲击响应函数为:t2、exp(7 2) h(t):' b2二、Tb其中b是高斯滤波器的2 二 BTb3dB带宽,Tb是输入的一个码元宽度.B为系统的重要指标,说明了滤波器的3dB带宽与码元速率的关系,如B1=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)甘+1,|t卜品其中,r(t) = 2.0,其他文案大全实用标准文档那么 s(t) = Q 2 B (t _ ln2V刍-Q_inB2(t *2公式中Q(t) = 二1 号e 2 d .2 二双极性NRZ序列可以表示为b(t)=Z ak6(t-kT

5、),序列b(t)通过高斯低通滤波器 k后的函数为c(t)=b(t)*s(t),再乘以2江h后,进入积分器,得到相位函数单(t)严(t).i t可表示为：平(t)=an6(z -nTb)di , h为调制指数,当h=0.5时,调频信 2Tb - -号的相位连续,此调制为 GMSK调制.GFSK的信号可以表示成:二 tsGfsk (t)=cos %t 阿、(. - nTb)d . 2二-= cos ct (t) =c o s (t) c o Set -s i n (t)s i n ct=I (t)co sct -Q(t)s i n ct邛(t)由输入码元数据an确定,将两路携带基带信号的cos中(

6、t)和sin平(t)分别与正 交的载波相乘再相加就得到了 GFSK的信号.下面就调制指数h=0.5的GMSK进行详述,假设高斯低通滤波器的 3dB带 宽B=1000, Tb=1/2000,那么B=0.5.由于s(t)的是无穷大,物理上不能实现,因 此在实际系统中需要对s(t)进行截短或近似,根据B的值,要保证一个信号元 t 二1通过滤波器后,它的相位改变 n/2,需要选择适宜的k满足等式fks(t)dt = - o 对于B=0.5,截短后白响应为-Tb到Tb关于原点对称,如下列图：文案大全实用标准文档ak=1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,1,-1,

7、-1,1,-1,1,-1,-1,.当数据通过滤波器,由于存在ISI (inter symbol interference),在同一时刻不止一 位通过滤波器,对B=0.5,当第一位通过一半时,第二位开始进入了,第三位 在第一位离开后进入.具高斯脉冲如下列图：文案大全实用标准文档这些脉冲都叠加后得到的函数如下:这就是通过高斯滤波器后的函数c(t)c与2冗h相乘再从t到正无穷积分得到相位中(t)函数,中(t)如下列图:得到了携带基带信号的相位函数中(t),分别取余弦和正弦值就得到了同相和正交分量.同相I (t) =cos9(t)：文案大全实用标准文档正交 Q(t)=sinW(t)：I和Q分别经过载波

8、wc调制再相加最终得到了 GMSK信号&MSK(t) = I (t)cos ct -Q(t)sin ct文案大全实用标准文档GFSK解调GFSK的解调方式可以分为相干解调和非相干解调两种,是否需要载波相位 恢复是两者的关键区别.其中相干解调需要恢复载波相位.但是,在移动或是室 内的无线应用中,相干解调的方式受到无线信道多径特性的影响严重, 会出现较 高的误码门限.而非相干解调方式具有更简单的硬件结构,且有更低的误码门限.尽管高斯滤波器减小了发送 G FSK信号对带宽的需求,但是以接收端得到 符号问干扰为代价的.设-bex(t )=£ xkg(t -kT)a由式可知X(kT)与

9、x(k)相关,(t)是x(t)的码问干扰,其基带的同向和正交 分量可分别表小为tI (t) = cos(2 ：h( )d 二.)t Q(t) =sin(2二h ( )d10)在输出端可以通过1 d,1 Q(t)xn 1t 五'(tan -)：xkg(nT-kT)来获得x(n) 0传统的GFSK解调器设计是利用两个微分器来实现,也可以用两个延时单元 来取代微分器.GFSK相干差分解调示意图文案大全实用标准文档GFSK非相干差分解调示意图BPF的输出信号为s(t) = R(t)coswct(t)其中,R(t)是时变包络,wc为载波频率,邛(t)为附加相位函数,相乘器的 输出为R(t)coswct(t) *R(t -Tb)sinwc(t -Tb):(t-Tb)经LPF后输出为1_Y(t) = - R(t)R(t -Tb)sinwcTb : . ： (Tb)其中中(Tb) =(t)邛(t Tb),当wcTb=2依(k为整数)时,1 _ _ .一Y(t