北邮通原GMSK实验

通信原理实验报告“GMSK调制器”系统实验指导老师韩玉芬目录一、实验内容......................................................................................................3二、实验思路......................................................................................................3三、实验原理分析...............................................................................................43.1GMSK调制器工作原理和相位路径的计算............................................................43.2数字信号处理方法实现GMSK调制器................................................................7四、实验步骤......................................................................................................8五、软件实现......................................................................................................95.1仿真眼图流程........................................................................................................95.2g（t）信号产生.....................................................................................................95.3𝝋(𝒕)函数的实现及及相位路径的画图...............................................................105.4正弦表和余弦表的生成.......................................................................................145.5量化前的眼图绘制..............................................................................................145.6正（余）弦表的均匀量化及Bin文件的生成.......................................................165.7量化后的眼图......................................................................................................205.8mif文件的生成....................................................................................................21六、硬件部分....................................................................................................226.1地址逻辑设计......................................................................................................226.2CLOCKMGDF模块................................................................................................236.3ADDRLOGIC模块..................................................................................................246.4整体的仿真波形图..............................................................................................266.5mif文件及相应电路逻辑.....................................................................................27七、实验结果展示.............................................................................................297.1bin文件方法........................................................................................................297.2MIF文件方法......................................................................................................317.3结果分析.............................................................................................................31八、拓展部分——眼图的功率谱密度................................................................31九、实验总结及心得体会.......................................................错误!未定义书签。十、参考文献....................................................................................................34一、实验内容1、了解GMSK调制器工作原理，推导GMSK信号相位路径的计算公式，掌握GMSK调制器数字化实现的原理。2、掌握GMSK调制器数字化、实现地址逻辑的工作原理，用可编程逻辑器件实现地址逻辑的设计，并仿真各点波形，分析检验其时序逻辑关系。3、了解GMSK相位路径的编程流程图，并用计算机编出相位路径的余弦及正弦表。4、为了检验所编码表的正确性，可进一步利用计算机软件检验从上述码表得出的GMSK基带波形的眼图与理论计算是否一致，若两者一致，说明所编码表正确，可将它写入EPROM中，并将EPROM片子插在GMSK调制器硬件实验板上。5、在通信实验板上，正确使用测试仪表观看GMSK基带信号眼图。（1）用示波器观看GMSK基带信号眼图；（2）用逻辑分析仪观看地址逻辑电路各点波形及其时序关系；（3）用频谱仪观看GMSK调制器基带波形的功率谱。6、按上述要求写出实验报告。
二、实验思路1、实验中为获得GMSK信号，在MSK调制前加入高斯滤波器，得到成形信号，再通过h=0.5的MSK调制器即可获得GMSK信号。GMSK是恒包络连续相位调制信号，实验中要通过电路中输入码元以得到基带信号sin(phi)以及cos(phi),于是可以通过计算得到相位phi，进而得到相应的正弦及余弦值，由于一个码元周期内相位信号是连续的，可以通过采样，量化，编码的方法得到相位对应的量化值。2、在Phi的计算中，可以将其作为分段处理，当t选定时，截短g（t）运算后发现，从负无穷到k-3区间内积分值为0.5，在k-2到t内为部分积分需要用公式计算，而超出此范围内积分为0.3、将写好的正弦余弦数据表烧入ROM中，电路实际操作中通过编码规则找到对应逻辑地址存储的数据进行DA转化得到模拟信号4、MATLAB的相位路径：取5位bn作为输入，计算得到相应的phi，然后对bn进行移位，重新得到下一个phi值，一个码元周期取8个点画一小段，10个小段作为一条完整的相位路径；循环40次得到整个的相位路径图。5、MATLAB的眼图仿真:通过产生随机序列数组bn，取每五位一组作为输入，对相应的相位phi进行8次采样并计算相应（正）余弦值在图中画出一次GMSK相位路径，然后通表中的过对数组的移位重复上述过程，连续画40次形成眼图。6、对（正）余弦表中的1024个点每样值进行10bit量化,量化规则（地址）是高五位存储五位bn输入序列的组合，然后两位存储（L）4个象限，低三位用作8bit量化，由于采用均匀量化，且量化间隔较小，其误差很小，所以量化后的眼图的（正）余弦值通过查表得到。7、由于ROM数据位只有8位，有3块ROM，分别用作存储cos(phi)量化值的低八位、sin(phi)量化值的低八位，以及cos和sin的高两位。而且由于ROM每次读八字节，所以每次存储时要间8字节。最后将表写入bin文件，以便实验后续硬件部分的进行。8.最后眼图观察采用了两种方法，分别是烧录bin文件以及通过mif文件的实现，由于一开始bin文件方法的人数较多，所以我在完成第一种方法同时将mif方法也做了出来，第一天验收成功bin文件的方法，第二天将mif的验收也取得成功。三、实验原理分析3.1GMSK调制器工作原理和相位路径的计算MSK调制可以看成是调制指数为0.5的连续相位2FSK调制器,为了满足移动通信对发送信号功率普的带外辐射要求,在MSK调制前加入高斯滤波器。产生GMSK信号的原理图如图1所示：GMSK是恒包络连续相位调制信号,它的表示式如下:tttttttscccsin)(sincos)(cos)](cos[)(相位路径为tnndnTgbht)(2)(其中,g(t)为BT=0.3的高斯滤波器矩形脉冲响应。调制指数h=0.5,为双极性不归零码序列的第n个码元,bn为+1或-1。高斯滤波器的传递函数为H(f)为)exp()(22fafH式中，a是与高斯滤波器的3dB带宽bB有关的一个常数。由3dB带宽定义有21)(2bBH即1222)2exp(bBa所以5887.02ln21baB由此可见，改变a，bB将随之改变；改变bB，a将随之改变。高斯滤波器冲击响应为h(t)2exp)(taath矩形脉冲为)]2()2([21)(TtuTtuTtx式中u(t)为单位阶跃函数,其表达式为)0(1)0(0{)(tttu高斯滤波器的矩形脉冲响应为)]}2(2[)2(2[{21)(*)()(TtaQTtaQTthtxtg其中dxxtQt)2(exp21)(2可证明将g(t)截短,对BT=0.3的g(t)经计算,取最短长度为5T时,有21)(dttgTTdtgTttg5.25.25.0)(5.20)(因而在具体计算时,取g(t)的截短长度为5T,就可达到足够精度。BT=0