突发GMSK信号分析与解调技术的研究与实现

论文摘要

近年来,随着通信技术的不断发展,人们对于现代通信系统的要求也越来越高。人们开始研究通信容量更大、通信质量更好、传输距离越远的通信方式。考虑到有限的通信频谱资源和人们日趋庞大的通信容量需求之间的矛盾,未来的调制方式将向具备良好的频谱特性、同时具有较高的带宽效率的方向发展。最小高斯频移键控调制(GMSK)时一种特殊的连续相位调制(CPM)。由于引入了高斯预调制滤波器,在保留了CPM调制的恒包络和非线性相位的特点,GMSK信号的频谱效率更高。同时,随着其自身的BbTb参数的减小,信号所占带宽更小,效率更高。因此,研究极小BbTb参数GMSK信号的解调技术,对于高数据率、带宽受限的通信系统,具有重要意义。本文主要研究极小BbTb参数突发GMSK信号的分析与解调技术,分别从分析信号、解调技术以及工程实现等方面进行研究重点研究了突发GMSK信号的参数获取、定时同步和非相干解调技术,从资源消耗、解调性能等角度出发,给出了一种适合极小BbTb参数突发GMSK信号的非相干接收机的设计方案,并验证了方案的可行性。首先,针对极小BbTb参数给信号的部分响应长度变长、码间串扰强烈等特点,对现有算法进行了针对性的改进,有效地解决了极小BbTb参数GMSK信号参数获取的问题。其次,对极小BbTb参数GMSK信号的相干解调、非相干解调两种解调思路进行了分析,并分别给出了相干解调算法和非相干解调算法在不同BbTb参数条件下的误比特率曲线。综合考虑算法的复杂度、误比特率性能以及接收机的可实现性,给出了本文所采用的方案:基于Viterbi译码的1比特相位差分检测算法;同时,针对突发信号的特点,对定时同步技术进行了研究,得到了估计速度快、精度高的快速定时同步算法。最后,结合本文所采用的硬件平台,通过对参数估计、同步和检测算法的理论分析,对GMSK接收机进行了模块化设计,分别对各模块的功能进行了FPGA实现,给出了相应模块的硬件实现结果。最后,通过硬件调试,完成了极小BbTb参数突发GMSK信号接收机的FPGA实现,实现了对突发GMSK信号的解调。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外相关领域研究现状
• 1.2.1 GMSK调制的发展及研究现状
• bT_b参数GMSK信号的研究'>1.2.2 突发极小B_bT_b参数GMSK信号的研究
• 1.3 本文主要内容及结构
• bT_b参数突发GMSK信号的参数估计'>第二章 极小B_bT_b参数突发GMSK信号的参数估计
• 2.1 GMSK信号的基本原理
• 2.2 GMSK信号的参数估计
• 2.2.1 基于循环平稳特性的符号率估计算法
• 2.2.2 基于快速傅里叶变换的载波频偏估计算法
• 2.2.3 基于信号平方谱的符号率、载频联合估计算法
• 2.2.4 基于信号平方谱的估计算法的改进
• 2.3 算法性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 GMSK信号同步及序列检测技术的研究
• 3.1 GMSK相干解调
• 3.1.1 GMSK信号的Laurent分解
• 3.1.2 类OQPSK解调
• 3.1.3 减状态数Viterbi检测
• 3.2 GMSK非相干解调技术
• 3.2.1 限幅鉴频法
• 3.2.2 相位差分法
• 3.2.3 基于Viterbi译码的相位差分检测算法
• 3.3 算法性能分析及解调算法的选择
• 3.3.1 Wiener均衡器效果
• 3.3.2 解调算法性能
• 3.3.3 解调算法的选择
• 3.4 快速定时同步算法
• 3.4.1 定时误差估计
• 3.4.2 插值滤波器
• 3.5 本章小结
• bT_b参数突发GMSK信号解调的实现'>第四章 极小B_bT_b参数突发GMSK信号解调的实现
• 4.1 解调硬件平台介绍
• 4.2 突发GMSK信号解调的整体框图
• 4.3 子模块功能介绍及其实现
• 4.3.1 数据缓存
• 4.3.2 参数估计及残余频偏校正
• 4.3.3 解调前预处理
• 4.3.4 定时同步
• 4.3.5 判决
• 4.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果