GMSK调制解调在移动通信系统中的应用

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Mobile NetworkGMSK调制解调

在移动通信系统中的应用

■ 沈阳航空工业学院电子信息工程学院 关宗安 仲丛久

辽宁省铁岭市无委办 陶然

摘 要

通过分析高斯最小频移键控（GMSK）调制方式，设计了一个应用在全球移动通信系统(GSM)中的GMSK调制解调系统，并通过仿真分析了其误码性能。

关键词：GMSK 移动通信 误码率

常用的数字通信传输信道仍为模拟信道，为了能使数

0 引言

调制是移动通信系统中提高通信质量的一项关键技术，调制是为了使信号特性与信道特性相匹配。现代移动通信系统大多数使用的是数字调制技术，这主要是由于数字通信网建网灵活，并且数字加密技术便于集成化。因此，通信系统都在由模拟方式向数字方式转换，这也是移动通信的发展趋势。但是，一般的数字调制技术，如振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等都无法满足移动通信的要求。因此，寻找性能优越的高效调制方式以适应现代移动通信的要求，一直是重要的研究课题。

字信号可靠和有效地在模拟信道中传输，就必须将数字信号调制到模拟载波上。这种调制方式基本上可分为三类：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。在实际的工程使用中，使用者又根据传输中不同的要求和用途，由这三种基本数字调制方式发展出了许多改进的调制方式，如高斯最小频移键控（GMSK）调制方式。

GMSK调制方式是在MSK调制器之前加一个高斯低通滤波器。也即用高斯低通滤波器作为MSK调制的前置滤波器，如图1所示。

图1 GMSK调制原理方框图

1 GMSK的调制原理调制就是用调制信号去控制或改变载波的一个或几个参数，载波的某些参数按调制信号的规律变化，使调制后的信号（称为已调信号）含有原来调制信号的全部信息。调制的目的在于使要传输的模拟信号或数字信号与信道相匹配，从而有效地传输信号。调制按照其调制器输入信号的形式可以分为模拟调制和数字调制。数字调制的性能与模拟调制相比有很大的优势。模拟调制目前在长距离传输中的应用正日渐减少，而数字调制则占有着越来越重要的地位。但目前

中国无线电 2008年第4期

GMSK信号的表达式为： (1)。

其中，附加相位θ(t)为：

其中，

(2)。

g(t)为高斯滤波器的矩形脉冲响应，

q(t)是g(t)的积分。

移动网络

Mobile Network与MSK信号相比，有高斯滤波器做前置滤波器的GMSK信号的相位路径更为平滑。

2 GMSK调制解调系统仿真模型

在介绍了GMSK调制方式的调制原理的基础上，我们将在Matlab环境下建立一个GMSK调制解调系统的仿真模型，如图2所示。

图3 绘制GMSK调制信号误码率曲线的仿真模型

为了得到GMSK调制信号在不同信噪比条件下的误码率曲线，需要编写一个M-文件，通过这个文件多次调用仿真模型，来绘制出不同信噪比条件下的误码率曲线。通过仿真分析，当BT等于0.3时，误码率性能最佳。所以在工程上，可以采用BT等于0.3的GMSK调制方式。

4 结论

图2 GMSK调制解调系统仿真模型

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降低临道干扰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这种调制方式。

在图2所示的GMSK调制解调系统仿真模型中，选择贝努利二进制序列产生器（Bernoulli binary Generator）产生一个二进制序列，然后通过GMSK调制模块(GMSK Modulator Passband)得到已调信号。这个已调信号首先通过一个加性高斯白噪声信道模块(AWGN Channel)，然后通过GMSK解调模块(GMSK Demodulator Passband)对其实施解调，得到二进制解调信号。通过示波器观察，可以看出GMSK是恒包络的、连续相位的调制方式。

3 对GMSK调制信号误码率的分析误码率是调制信号的一个重要性能指标。但是当GMSK调制信号的频谱随着BT值的减小而变得紧凑的时候，GMSK调制信号的误码性能却变得越来越差。所以在使用GMSK调制方式的时候，需要选择一个折中的BT值，使GMSK信号既有紧凑的频谱，又有良好的误码性能。在Matlab中可以通过错误率统计模块绘制GMSK信号的误码率与信噪比的关系曲线。绘制GMSK调制信号误码率曲线的仿真模型，如图3所示。中国无线电 2008年第4期

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