【正文】 包，是一個(gè)集成在 Matlab 中的集建模、仿真和系統(tǒng)分析為一體的軟件包，它具有相 對獨(dú)立的功能和使用方法。利用 Simulink，設(shè)計(jì)人員可以建立起一套直觀完整的模型圖，并依據(jù)所描述的系統(tǒng)模型的數(shù)學(xué)關(guān)系對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。其中包含有 Matlab 函數(shù) Simulink 仿真模塊，形成一個(gè)運(yùn)算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進(jìn)行通信領(lǐng)域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。通信工具箱中的模塊可供直接使用，并允許修改，使用起來十分方便，因而完全可以滿足使用者設(shè)計(jì)和運(yùn)算的需要。 本 文 研究應(yīng)用通信仿真模塊庫 （ Communications Blocks） 對 MSK、 GMSK調(diào)制方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。 （二） GMSK 調(diào)制性 能與 MSK 調(diào)制的性能比較 1. 仿真建模 在評價(jià)通信系統(tǒng)的質(zhì)量時(shí)，往往要涉及通信系統(tǒng)傳輸?shù)挠行院涂煽啃?。對于?shù)字通信系統(tǒng)，有效性和可靠性實(shí)際上是傳輸速率和差錯(cuò)率。根據(jù)傳輸速率的不同，差錯(cuò)率也有兩種表述方法，即誤碼率和誤信率 （ 誤比特率 ） 。本實(shí)驗(yàn)選用誤碼率作為衡量通信系統(tǒng)性能的參數(shù)。 根據(jù)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，在 Simulink 模塊庫找出相應(yīng)的模塊，即基帶信號源、MSK 調(diào)制 /解調(diào)模塊、功率譜分析模塊、加性高斯白噪聲 AWGN（ Additive White Gaussian Noise） 模塊以及誤碼率統(tǒng)計(jì) （ Error Rake Calculation） 模塊，建立仿真模型 16 如圖 10 所示： 圖 10 MSK基帶調(diào)制仿真系統(tǒng) 同理可以建立 GMSK 調(diào)制 /解調(diào)模型，如圖 11 所示： 圖 11 GMSK 基帶調(diào)制仿真系統(tǒng) 2. 仿真 測試 參數(shù)設(shè)置如下： （ 1） 相同的信號源 （ 伯努利隨即二進(jìn)制發(fā)生器 ） ，具體模塊參數(shù)設(shè)置： 0 出現(xiàn)的概率為 、初始化種子 1234采樣時(shí)間 、每幀取樣數(shù) 10。 （ 2） 相同的頻譜儀，具體模塊參數(shù)設(shè)置：緩存長度 102緩存交疊 51 FFT 的長度 1024。 （ 3） MSK 調(diào)制、解調(diào)模塊 ，具體模塊參數(shù)設(shè)置：輸入類型為 Bi。 （ 4） t 每符號采樣數(shù) 1解調(diào)器中的跟蹤反饋長 16。 17 （ 5） GMSK 調(diào)制、解調(diào)模塊，具體模塊參數(shù)設(shè)置：輸入類型為 Bit、 BT 乘積為 、符號間隔為 每符號采樣數(shù)為 16。 （ 6） 相同的信道環(huán)境，具體參數(shù)設(shè)置： Mode 模式為 SNR、 SNR 信噪比為 6dB。 首先， Matlab 環(huán)境下運(yùn)行 MSK 仿真框圖，得到 MSK 調(diào)制信號的頻譜如圖 12 所示： 圖 12 基帶 MSK 調(diào)制信號的頻譜 其次， Matlab 環(huán)境下運(yùn)行 GMSK 仿真框圖，得到 GMSK 調(diào)制信號的頻譜如圖 13所示 : 圖 13 基帶 GMSK 調(diào)制信號的頻譜 對比 GMSK、 MSK 調(diào)制性能。運(yùn)行 myfun1 進(jìn)行仿真 ，計(jì)算不同信噪比下的兩 種調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率，如圖 14 所示： 18 圖 14 GMSK 與 MSK 調(diào)制性能比較 從仿真結(jié)果來看， MSK 數(shù)字調(diào)制優(yōu)于 GMSK 數(shù)字調(diào)制，但是 GMSK 數(shù)字調(diào)制的頻譜在主瓣以外衰減得更快，且鄰路干擾小，因此在要求信號帶外輻射功率限制嚴(yán)格的移動通信中，選擇 GMSK 更佳。 （三） 基于 Matlab 的 GMSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn) 在 MATLAB中用 M語言編程采用正交調(diào)制和 1比特差分解調(diào)實(shí)現(xiàn) GMSK調(diào)制解調(diào) 。函數(shù)分模塊依次實(shí)現(xiàn)隨即雙極性二進(jìn)制序列的產(chǎn)生，生成所需的高斯低通濾波器，產(chǎn)生基帶調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)差分編碼進(jìn)行差分解調(diào)，計(jì)算調(diào)制相位，然后對相位分別取正弦和余弦得到同相路和正交路調(diào)制信號。 參數(shù)設(shè)置為：隨機(jī)產(chǎn)生 4096 比特的數(shù)字信號；輸入比特率為 32Kbit/s；載波頻率為 32KHz,每載波周期采樣點(diǎn) 64 點(diǎn)；高斯濾波器參數(shù) BbTb=。AWGN 信道， 1 比特差分解調(diào)。圖 15 為隨機(jī)基帶信號及其相位變化波形，圖 16 為 GMSK 信號波形，圖 17為一比特差分解調(diào)過程中的波形，圖 18 為解調(diào)信號與原信號的比較。 從圖 15 可 以看出，在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻 GMSK 信號的相位是平滑的，這是改善 GMSK頻譜特性所必要的，仿真結(jié)果與理論一致。 19 圖 15 隨機(jī)基帶信號及其相位變化波形 得到相位 φ(t)后分別去整、余弦得到同相和正交兩路基調(diào)制信號，它們分別和同相載波 coswct、正交載波 sinwct 相乘便得到同相、正交兩路已調(diào)信號，兩者合并得到 GMSK信號，圖 16 為合并后的 GMSK 信號波形圖： 圖 16 GMSK 信號波形 接受到 GMSK 信號后，采用 1 比特差分解調(diào)算法對其解調(diào)。 下 圖 17 為 GMSK 信號延遲 1 比特移相 π/2 的波形以及它與原 GMSK 信號相乘和經(jīng)過低通濾波后的波 形，經(jīng)過低通濾波后在碼元結(jié)束時(shí)刻抽樣判決即可恢復(fù)原始數(shù)字信號。 20 圖 17 1 比特差分解調(diào)過程中的波形 圖 18 抽樣判決信號和恢復(fù)的信號波形 圖 18 是抽樣判決信號和恢復(fù)的信號波形，在抽樣判決時(shí)，起初恢復(fù)的信號與原信號差別較大，誤碼率較高，仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)是判決門限設(shè)置不合適，經(jīng)多次調(diào)試，選擇合適的判決門限后發(fā)現(xiàn) 1 比特差分解調(diào)算法完全能夠?qū)崿F(xiàn)對 GMSK 信號的正確解調(diào)，而且性能良好，取得了滿意的效果，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 21 三 、 總結(jié) 軟件無線電技術(shù)的發(fā)展 給移動通信 中的調(diào)制解調(diào)技術(shù)提出了新的要求，為了滿足這種需要，人們提出了多種調(diào)制方案。恒包絡(luò)調(diào)制系統(tǒng)的功率譜滾降快、旁瓣小，得到了廣泛應(yīng)用。作為恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的一種， GMSK 調(diào)制在數(shù)字移動通信中占重要地位。 本文首先介紹了幾種常用數(shù)字調(diào)制的基本原理， 重點(diǎn)研究了 GMSK 調(diào)制解調(diào)的實(shí)現(xiàn)過程，以便更廣泛地使用 GMSK 調(diào)制解調(diào)技術(shù)。主要做了以下研究工作有： 1. 對幾種常見的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，重點(diǎn)研究了 MSK 和 GMSK 信號調(diào)制解調(diào)的過程，理論分析論證兩者的性能差別。 2. MATLAB 環(huán)境中用 SIMULINK 模塊分別搭 建 MSK、 GMSK 基帶調(diào)制系統(tǒng)，模擬仿真出不同信噪比下的通信系統(tǒng)誤碼率，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行性能分析。研究表明 MSK數(shù)字調(diào)制優(yōu)于 GMSK 數(shù)字調(diào)制，但是 GMSK 數(shù)字調(diào)制的頻譜在主瓣以外衰減得更快，且鄰路干擾小。 3. 基于 GMSK 的調(diào)制解調(diào)原理的深入研究，在 MATLAB 中用 M 語言編程采用正交調(diào)制和 1 比特差分解調(diào)實(shí)現(xiàn) GMSK 調(diào)制解調(diào)，并得到其通信系統(tǒng)中隨機(jī)基帶信號及其相位變化的波形、 1 比特差分解調(diào)過程中的波形、調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)過程后的 GMSK 信號波形。結(jié)果表明，正交調(diào)制和 1 比特差分解調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)對 GMSK 信號的正確調(diào)制解 調(diào)。 研究通過理論分析、方案對比、計(jì)算機(jī)仿真的方式進(jìn)行。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方案可行，對進(jìn)一步研究和改造 GMSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)有一定的理論指導(dǎo)意義。 四 、 致謝 經(jīng)過半年的忙碌，我的畢業(yè)課題工作終于告一段落。在 論文結(jié)束之前，謹(jǐn)向所有指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們致以真摯的誠意和崇高的敬意！沒有你們的大力支持和幫助，就沒有課題研究的順利開展和課題工作的圓滿完成！ 首先，要向我的導(dǎo)師 XX 老師深深的鞠一躬！感謝你在我課題研究和論文撰寫過程中給予我的大力支持和幫助。再次感謝在 四川師范大學(xué) 成都學(xué)院生活的三年里，所有給予過關(guān) 懷、幫助的熱心老師、同學(xué)。 最后感謝我的父母！他們永遠(yuǎn)是我堅(jiān)強(qiáng)的后盾，他們的殷切的期望是我前進(jìn)的動力。 22 參考文獻(xiàn) [1] 樊昌信等： 《 通信原理 （ 第二版 ） 》 [M]， 北京： 國防工業(yè)出版社， 2021。 [2] 王福昌等： 《 通信原理 》 [M]， 北京： 清華大學(xué)出版社， 2021。 [3] 楊小牛等： 《 軟件無線電原理與應(yīng)用 》 [M]， 北京： 電子工業(yè)出版社， 2021。 [4] 徐明遠(yuǎn) 、 邵玉斌 ： 《 仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 》 [M]， 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， 2021。 [5] 鄭阿奇等： 《 MATLAB 實(shí)用教程 》 [M]， 北京： 電子工業(yè)出版社， 2021。 [6] 李國彥 ： 《 基于軟件無線電的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究 》 [D]， 大連海事大學(xué)，碩士學(xué)位論文， 2021 年 6 月 [7] 肖世堯、李曉峰： GMSK 基帶調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ， 《 微計(jì)算機(jī)信息 》 [J]， 2021年 08 期 。 [8] 張輝 、 曹麗娜： 《 現(xiàn)代通信原理與技術(shù) 》 [M]， 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， 2021。 [9] 陳如明 ： 《 信號系統(tǒng)與高速無線數(shù)字傳輸 》 [M]， 北京： 科學(xué)出版社， 2021。 [10] 鄭智勤 ： 《 Simulink 電子通信仿真與應(yīng)用 》 [M]， 北京： 國防工業(yè)出版社 ， 2021。