GFSK地调制解调原理.docx
《GFSK地调制解调原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GFSK地调制解调原理.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
GFSK地调制解调原理
GFSK的调制和解调原理
高斯频移键控GFSK（GaussfrequencyShiftKeying）,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，起源丁FSK（Frequency-shiftkeying）。
但FSK带
宽要求在相当大的程度上略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调制米用高斯函数
作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。
由丁数字信号在调制前进行了Gauss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，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。
GFSK调制
1、直接调布上将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调
频。
由丁通常调制信号都是加在PLL频率合成器的VCO上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。
因此，为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK调制特
调制信号ui
性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。
载波信号
1*
鉴频器
PD
►
环路低通滤
波器LF
1—•
压控振荡
调频信号
uo
uc
器VCO
主分频器
图一
两点调制：
调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL的VCO端,另一部分则加在PLL的主分频器一端（基丁PLL技术的频率合成器将增加两个分频器：
一个用丁降低基准频率，另一个则用丁对VCO进行分频）。
由丁主分频器不在控制反馈环内，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，且调制灵敏度基本上为一常量,
不受环路带宽的影响。
但是，两点调制增加了GFSK调制指数控制的难度。
2、正交调制
正交调制则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，分成同相和正交两部分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，这种方法物理概念活晰，也避免了直接调制时信号频谱特性的损害。
另一方面，GFSK参数控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，因而参数的控制要简单一些。
正因为如此，GFSK正交调制解调器的基带信号处理特别适合丁用数字方法实现。
COS（Wct）
sin（Wct）
GFSK的调制框图
s（t）h（t）r（t）
其中，r（t）
0,其他
公式中Q（t）
双极性NRZ序列可以表示为b（t）ak（tkT），序列b（t）通过高斯低通滤波器
后的函数为c（t）b（t）*s（t），再乘以2h后，进入积分器，得到相位函数（t）,（t）
可表示为：
（t）[an（nTb）]d,h为调制指数，当h=0.5时，调频
2Tb
信号的相位连续，此调制为GMSK调制
GFSK的信号可以表示成:
t
Sgfsk（t）cos（ct——[an（nTb）]d）
2Tb
cos[ct（t）]
cos（t）cosctsin（t）sinct
I（t）cosctQ（t）sinct
（t）由输入码元数据an确定，将两路携带基带信号的cos⑴和sin（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，则BTb=0.5。
由丁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
号码元1通过滤波器后，它的相位改变/2,需要选择合适的k满足等式
T
ks（t）dt—o
对丁BTb=0.5，截短后的响应为-Tb到Tb关丁原点对称，如下图：
对丁一申数据码元
ak={1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,....}
当数据通过滤波器，由丁存在ISI（intersymbolinterference）,在同一时刻不
止一位通过滤波器,对BTb=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。
其高斯脉冲如下图：
这些脉冲都叠加后得到的函数如下:
¥
Plhnnh
-0,05
0.00
1
20.0
III
cko
0O€
|0.00
8I0.
0：
L0
012
Fl
:
I
1
U'
l\J
I
1
U'
ju
这就是通过高斯滤波器后的函数c（t）
c（t）与2tth相乘再从t到正无穷积分得到相位（t）函数，（t）如下图:
得到了携带基带信号的相位函数（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）cos[（t）]:
正交Q（t）sin[（t）]：
I（t）和Q（t）分别经过载波wc调制再相加最终得到了GMSK信号
住MSK（t）I（t）cosctQ（t）sinct
iihiiiuuiiniiiiiuniio「
j11iinIIIiII11LHilLI
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GFSK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
Xtx[k]g（tkT）
由式可知~（kT）与x（k）相关，~（t）是x（t）的码问干扰，其基带的同向和正交
分量可分别表示为
t
I（t）cos（2hx（）do）
t
Q（t）sin（2h~（）do）
在输出端可以通过
x[n]~（t）|tnT—（—（tan1业））x[k]g（nTkT）
2hdtI（t）
来获得x（n）o
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
GFSK非相干差分解调示意图
BPF的输出信号为
s（t）R（t）cos[wct（t）]
输出为
经LPF后输出为
1
Y（t）-R（t）R（tTb）sin（T）
R（t）与R（tTb）是信号的包络，为正值，Y（t）的极性就取决于（Tb）,当
Y（t）>0时判为+1,当Y（t）<0时判为-1.输入为“+1”时⑴增大，输入为“-1"时（t）减小，此判决规则可以恢复原来的数据。
升级会员 