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[導(dǎo)讀]GMSK調(diào)制方式的理論研究已較成熟.實際應(yīng)用卻還不多,主要是由于高斯濾波器的設(shè)計和制作在工程上還有一定的困難。

一、引言

  l979年由日本國際電報電話公司提出的GMSK調(diào)制方式.有較好的功率頻譜特性,較憂的誤碼性能,特別是帶外輻射小,很適用于工作在VHF和UHF頻段的移動通信系統(tǒng),越來越引起人們的關(guān)注。GMSK調(diào)制方式的理論研究已較成熟.實際應(yīng)用卻還不多,主要是由于高斯濾波器的設(shè)計和制作在工程上還有一定的困難。

二、GMSK調(diào)制方式的工作原理及特點

  調(diào)制前高斯濾波的最小頻移鍵控簡稱GMSK,基本的工作原理是將基帶信號先經(jīng)過高斯濾波器成形,再進行最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制(圖1)。由于成形后的高斯脈沖包絡(luò)無陡峭邊沿,亦無拐點,因此頻譜特性優(yōu)于MSK信號的頻譜特性。

圖1 GMSK調(diào)制

  高斯濾波器的頻率傳輸函數(shù)為



  式中是與濾波器3dB帶寬B有關(guān)的一個系數(shù),其沖激響應(yīng)為:



  假設(shè)輸入數(shù)據(jù)流為二進制非歸零信號,傳輸速率為 。為碼元寬度,其數(shù)學(xué)表示式為


  式中:


  或-1,其概率分別為 。GMSK是角度調(diào)制信號,已調(diào)信號寫作:
                   

  式中:
  表示的卷積。
  GMSK信號的瞬時頻率為:                                                    

   為調(diào)制靈敏度,由下式?jīng)Q定:
                  
  實際上(8)式是使調(diào)制指數(shù)為的最大頻偏與傳信速率的約束關(guān)系。

  雙極性碼元通過高斯濾波器產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象,所以相鄰脈沖之間有重迭。由(6)式和(7)式知,對應(yīng)某一碼元,GMSK信號的頻偏不僅和該碼元有關(guān),而且和相鄰碼元有關(guān)。也就是說在不同的碼流圖案下,相同碼元(比如同為“+1”或“-1”)的頻偏是不同的。

  相鄰碼元之間的相互影響程度和高斯濾波器的參數(shù)有關(guān),也就是說和高斯濾波器的3dB帶寬B有關(guān)。通常將高斯濾波器的3dB帶寬B和輸入碼元寬度T的乘積BT值作為設(shè)計高斯濾波器的一個主要參數(shù)。BT值越小,相鄰碼元之間的相互影響越大。理論分析和計算機模擬結(jié)果表明 。BT值越小,GMSK信號功率頻譜密度的高額分量衰減越快。主瓣越小,信號所占用的頻帶越窄,帶外能量的輻射越小,鄰道干擾也越小。

三、用FX489實現(xiàn)GMSK信號的調(diào)制和解調(diào)

  FX489是CML公司一種用于GMSK調(diào)制解調(diào)的芯片,內(nèi)部包括一個高斯濾波器,整形電路及其它附屬電路。高斯濾波器的BT值為0.3或0.5兩檔可供選擇。傳輸速率為4bps~19.2kbps,能提供發(fā)送時鐘和接收時鐘。圖2是FX489的功能示意。

圖2 FX489功能


  利用FX489實現(xiàn)GMSK信號的調(diào)制解調(diào)見圖3。碼元傳輸速率是由FX489外接晶體震蕩器的內(nèi)部分頻系數(shù)(腳3和4的邏輯電平)決定(表1)。高斯濾波器BT值的選擇由FX489的腳15決定。當(dāng)15腳為“1”時,BT值為0.5;為“0”時,BT值為0.3。圖3中的組成FX489內(nèi)部放大器的負(fù)反饋電路;組成的低通濾波器是增益調(diào)節(jié)電路,應(yīng)滿足:
               

、組成信號電平調(diào)節(jié)和直流電平調(diào)節(jié)電路。
                       表1                        

引腳"3" 引腳"4"

CLKDIVA CLKDIVB

外接晶體頻率(MHz)

4.096

4.9152

2.048

2.4576

數(shù)據(jù)速率(bps)

 0    0

16000

19200

 0    1

16000

19200

8000

9600

 1    0

8000

9600

4000

4800

 1    1

4000

4800

四、性能分析及結(jié)論

  圖4給出FX489內(nèi)部高斯濾波器的頻率響應(yīng)曲線。圖5是GMSK的功率譜密度曲線。圖6為傳輸眼圖。見圖5,當(dāng)BT值為

圖3 用FX489實現(xiàn)GMSK信號的調(diào)制解調(diào)

圖4 濾波器頻率響應(yīng)

圖5 GMSK信號的功率譜密度

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