Elektrod-serv.ru

Передача данных по радиоканалу

GMSK-модуляция

GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) - гауссовская модуляция (точнее манипуляция) с минимальным частотным сдвигом (shift keying - манипуляция переключения сдвигом или переключения скачком), используемая в стандарте GSM, по сути есть не что иное, как двоичная цифровая частотная модуляция (ЧМ с гауссовской предварительной фильтрацией (полоса гауссовского фильтра равна В = 81,3 кГц).

Как известно, частотная модуляция является наиболее часто используемым видом аналоговой модуляции. Для передачи данных была разработана цифровая ЧМ, известная как частотная манипуляция FSK (Frequency Shift Keying). Индекс модуляции систем FSK может быть установлен заранее и определяет режим узкополосной или широкополосной передачи. Для демодуляции большого класса сигналов с FSK могут использоваться простые некогерентные демодуляторы. Однако для таких демодуляторов необходимо более высокое отношение мощностей несущая/шум (CNR -Carrier-to-Noise-Ratio), чем для систем с когерентной демодуляцией.

Если в передатчике частотная девиация осуществляется согласно выражению :

где Тb - длительность бита входной цифрой последовательности (при

mчм=ΔfppТь=1/2),

то можно реализовать когерентную модуляцию/демодуляцию сигналов с минимальным частотным сдвигом MSK (Minimum Shift Keying).

На рисунке 1 показана возможность получения частотной модуляции с помощью частотного генератора, управляемого напряжением (ГУН).

Рис. 1. Частотная модуляции с помощью частотного генератора, управляемого напряжением (ГУН)

Модулятор ЧМ, использующий ГУН с девиацией частоты, определяемой по формуле , - возможный вариант формирования радиосигналов с MSK.

Логическому состоянию «1» соответствует частота f2, а логическому состоянию «0» (уровень напряжения цифровых данных Uo

=

-1 В) - частота f1.

Девиация частоты для когерентной FSK определяется выражением , при этом между передаваемыми частотами и битовой скоростью необходимо обеспечить соотношение когерентности, которому соответствует индекс частотной модуляции, определяемый выражением :

Как следует из названия модуляции GMSK, по сути термин «гауссовская» соответствует дополнительной фильтрации спектра модулирующей битовой последовательности относительно узкополосным гауссовским фильтром, имеющим отклик на прямоугольные импульсы при ВТЬ =

0,3 (рисунок 2).

Рис. 2. Отклик g(f) гауссовского фильтра на прямоугольный импульс при значении ВТЬ = 0,3:

В - полоса гауссовского фильтра на уровне 3 дБ, Tb - длительность бита)

Итак, гауссовский узкополосный фильтр, используемый в модуляции GSMK стандарта GSM, имеет параметры; произведение полосы на длительность одного бита равно - ВТb = 0,3. При ВТb =>∞, данное значение соответствует MSK. Меньшие значения BTb приводят к более компактному спектру, но и к увеличению уровня искажений.

Поэтому значение ВТb = 0,3 было выбрано из компромиссных соображений: достаточно высокая спектральная эффективность (то есть эффективность использования полосы частот В, (бит/с)/Гц, которая для GSM равна 1,35) и требуемая характеристика вероятности ошибки на бит (то есть величины BER - пороговой вероятности ошибки на бит), которая для кодеков адаптивной дельта-модуляции может допускать значения BER ≤ 10-2, а для системы с ИКМ-BER ≤ 10-4

Для более детального изучения метода модуляции GSMK рассмотрим метод MSK, а потом учтем влияние гауссовского фильтра на результирующий модулирующий сигнал. Перейти на страницу: 1 2

Советуем почитать:

Разработка конструкции и технологии изготовления модуля управления временными параметрами Современная микроэлектроника привела к революционным преобразованиям практически во всех отраслях техники, не говоря уже о радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуре. Повыше ...

Разработка датчика сетки частот генератора сигналов низкой частоты Измерением называется физический опыт, в результате которого находят численное значение измеряемой физической величины. Измерения являются важнейшим этапом деятельности работников всех ...

Измерение плотности потока энергии СВЧ излучения Целью работы является: ознакомление с методами и средствами измерения плотности потока энергии СВЧ излучения, установление соответствия исследуемой микроволновой печи всем требованиям пр ...