【正文】 的信噪比， 縱向 表示 GMSK 調制的誤碼率。目前， 中國移動 、 中國聯(lián)通各擁有一個 GSM 網，為世界最大的移動通信網絡。 仿真結構圖如圖 46 所示。本仿真模型將對 GSM(Global System for Mobile munication)中采用的 GMSK 調制和解R e l a t i o n a lO p e r a t o r==R e c t a n g u l a r Q A MM o d u l a t o rB a s e b a n dR e c t a n g u l a rQ A MR e c t a n g u l a r Q A MD e m o d u l a t o rB a s e b a n dR e c t a n g u l a rQ A MR a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rE r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxD a t a T y p e C o n v e r s i o nC o n v e r tC o n s t a n t1A W G NC h a n n e lA W G N正文 16 調過程進行仿真，以分析 GMSK 調制信號誤碼率與信道信噪比之間的關系。 GMSK 在 GSM 中的應用 (1)仿真模型設計目的 GMSK 信號是在 MSK 調制之前加入一個高斯低通濾波器作為 MSK調制的前置濾波器。當然，相數Mary number 對二者的抗噪性能也有一定的影響。從圖可以看出，這兩種調制方式的誤碼率是比較相近的，而 PAM 的抗噪聲性能略優(yōu)于 QAM。 圖 43 PAM 仿真模型結構圖 R e l a t i o n a lO p e r a t o r==R a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rM PAMM o d u l a t o rB a s e b a n dM PAMM PAMD e m o d u l a t o rB a s e b a n dM PAME r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxD a t a T y p e C o n v e r s i o nC o n v e r tC o n s t a n t1A W G NC h a n n e lA W G N正文 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10106105104103102101100S N RSymbols ErrorRatePAM 和 Q A M 的誤碼率 8 P A M8 Q A M 圖 44 QAM 仿真模型結構圖 (3)仿真模型運行結果及其分析 PAM 和 QAM 抗噪聲性能仿真運行結果如圖 45 圖 45 PAM 和 QAM 抗噪聲性能分析 在仿真運行結果中 如圖 45， 橫向 表示信道的信噪比， 縱向 表示編碼信號的誤比特率。 QAM 調制的仿真模型與 PAM 調制的仿真模型非常相似，它只是把 PAM 基帶調制器模塊和解調器模塊分別換成 QAM 基帶調制模塊和 QAM 基帶解調模塊。 PAM 基帶調制器模塊產生的基帶調制信號經過 AWGN Channel(加性高斯白噪聲信道模塊 )后由 MPAM Demodulator Baseband (PAM 基 帶 解 調 器 模 塊 ) 進 行 解 調 。 Error Rate Calculation(誤碼率統(tǒng)計模塊 )對原始信號和解調信號進行比較，統(tǒng)計得到 PAM調制的誤碼率。 (2)仿真模型設計分析及其組成結構 在 PAM 調制的仿真模型中， Random Integer Generator(隨機整數產生器 )產生一個八進制整數序列，這個整數序列通過 MPAM Modulator Baseband(PAM 基帶調制模塊 )進行調制，得到基帶調制信號。正交振正文 14 幅調制 (QAM)是以載波的幅度和相位兩個參量同時載 荷一個比特或一個多元符號的信息，它比單一參量受控數字符號的頻帶傳輸方式更富有抗干擾能力。 GMSK 信號的解調與MSK 信號完全相同。 高斯低通濾波器必須滿足一定的要求 :帶寬窄，且是銳截止的 ； 具有較低的過脈沖響應 ； 能保持輸出脈沖的面積不變。 GMSK 信號是在 MSK 調制之前加入一個 高斯低通濾波器。 MSK 信號仍不能滿足這樣苛刻的要求。 (2)高斯最小頻移鍵控 (GMSK)信號 MSK 調制方式的突出優(yōu)點是信號具有恒定的振幅及信號的功率譜在主瓣以外衰減較快。 最小頻移鍵控 (MSK)信號是由滿足正交條件且頻偏指數 h=1/2 的兩個載波構成的 CPFSK 信號，帶寬 BMSK=2Rb+f1f2=2Rb+1/2Rb=。 正文 13 數字頻率調制 多進制頻 率調制系統(tǒng)的調制方框圖 如圖 42 所示，圖 42 中給出了 MFSK 調制器的方框圖，調制時采用頻率選擇法實現， M 種頻率由 位輸入信息確定。但是，如果在星座圖的平均能量保持不變的情況下增加星座點，會使星座點之間的距離變小，進而導致誤碼率上升。常見的 QAM 形式有 16QAM、64QAM、 256QAM 等。星座點經常采用水平和垂直方向等間距的正交網格配置，當然也有其他的配置方式。星座圖上每 一個星座點對應發(fā)射信號集中的一個信號。因此，它比單一參量受控數字符號的頻帶傳輸方式更富有抗干擾能力。因而，研究窄帶脈沖作為脈沖載波的 PAM 方式，將具有實際意義。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則抽樣定理就是脈沖振幅調制的原理。這里我們著重研究一下脈 幅調制 (PAM)。 除 正弦型信號外，在時間上連續(xù)的脈沖串，同樣可以作為載波，這時的調制是用基帶信號去改變脈沖的某些參數而達到的，人們常把這種調制稱為脈沖調制。 正文 12 圖 41 脈沖振幅調制 設脈沖載波以 s(t)表示，它是由脈寬為τ秒、重復同期為 秒的矩形脈沖串組成， 其中 是按抽樣定理確定的，即有 秒。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的 ，則前面所說的抽樣定理，就是脈沖振幅調制的原理。 我們這里著重研究數字信號調制。 第三， 擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力、還可實現傳輸帶寬與信噪比之間的互換。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發(fā)射信號的波長相比擬。另外，根據調制信號是否存在載波還可以把模擬調制方式分為 基帶調制和頻帶調制，其中基帶調制方式不需要載波，頻帶調制方式則把基帶信號調制到更高頻率的載波上進行傳輸。 它把某種特定形態(tài)的傳輸波形還原為發(fā)送端調制前的信號。在無線通信中和其他大多數場合，調制一詞均指載波調制。 4 信號調制研究及其仿真 信號調制的概念 所謂調制，就是把信號轉換成適合在信道中傳輸的一種過程 。因此，不同的環(huán)境需要采用不同的信道模型進行仿真。 在都市環(huán)境中，由于眾多建筑物的阻擋，移動臺和基站之間很難存在一條視距傳輸路徑，信號主要通過反射和折射到達接收端，仿真過程中一般將信道看作是多徑瑞利衰落信道。這樣，如果在瑞利衰落信道中獲得與高斯白噪聲信道相同的傳輸效果，就需要增加信號的信噪比。當信號的信噪比低于 6dB 時，倫琴信道的誤比特率甚至優(yōu)于只存在加性高斯白噪聲的信道。從圖中可以看出，在三個信道中， BFSK 調制信號的誤比特率隨著信噪比的增加而降低。利用倫琴衰落信道 (Rician Fading Channel)模塊對基帶信號的倫琴衰落信道進行仿真，它的輸入信號是標量形式或幀格式的復信號。利用多徑 瑞利衰落信道 (Multipath Rayleigh Fading Channel)模塊，實現 基帶信號的多徑瑞利信道仿真。 各模塊的參數設置見附錄 1。 (2)仿 真模型設計目的 探討 BFSK 在高斯白噪聲、多徑瑞利衰落和 倫琴 衰落 信道中的傳輸性能。 BFSK 信號是 0 符號對應于載頻 w1,，而 1 符號對應于載頻 w2(與 w1不同的另一載頻 )的已調波形，而且 w1和 w2的改變是瞬間完成的。在 BFSK 中，載波的頻率隨二進制基帶信號在 f1 和 f2 兩個頻率點間變化。以正弦波作為載波的數字調制系統(tǒng)有調幅、調頻和調相三種基本形式。 仿真系統(tǒng)設計 （ BFSK 在三種傳輸信道中 的傳輸性能分析 ） 將數字信號調制在 載波的頻率上的調制方法稱為頻移鍵控（ FSK），它也包括二電平頻移鍵控（ BFSK）和多電平頻移鍵控（ MFSK） [18]。載 波信號加窄帶噪聲一般為萊 斯分布，當信號幅度很大時，為高斯分布；幅度很小時，接近于瑞利分布 。窄帶高斯噪聲及其同相、正交分量均值皆為 0，方差均等于窄帶高斯噪聲本身的方差，同相分量與正交分量不相關且統(tǒng)計獨立。 高斯隨機過程的一維統(tǒng)計特性只取決于均值和方差，二維統(tǒng)計特性主要取決于自協(xié)方差或自相關函數。 所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數，而白噪聲是指它的二階矩不相關，一階矩為常數，是指先后信號在時間上 的相關性。它在任意兩個不同時刻上的取值之間互不相關，且統(tǒng)計獨立 [19]。 正文 8 如果一個噪聲，它的幅度分布服從 高斯分布 ，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。 但是，白噪聲作為一個很有用的數學抽象，可以使問題的分析大大簡化。 白噪聲及 高斯白噪聲 在研究信號調制時，為了分析方便，把噪聲假想成一種理想化的形式，認為它通信的頻段不受限于實際 通信系統(tǒng)的頻段，并包括電磁輻射全部可見頻率，這種噪聲稱為白噪聲，即：如果噪聲的功率譜密度在所有頻率上均為一常數，那么此噪聲就稱為白噪聲。 加性噪聲