利用高斯最小频移键控(GMSK)调制的遥测和测距技术

分析和仿真了一种利用GMSK调制方式同时传输遥测信号和伪码测距信号的技术。利用GMSK调制方式同时传输遥测信号和伪码测距信号,可以有效地提高频谱利用率。分析了方案中遥测信号和测距信号的各种解调算法,并说明了各种算法的实现途径。通过分析和仿真,得到了各种算法的遥测和测距性能及相应的测距精度。仿真结果表明,在设置的仿真条件下,方案的性能和测距精度能够达到工程需求。

高斯最小频移键控的实现方法研究和仿真

对无线移动通信中广泛应用的调制方式—高斯最小频移键控(GMSK)做了详细的研究。分析了高斯最小频移键控的理论,给出了高斯最小频移键控调制和解调的工作原理,并且基于动态系统仿真软件SystemView对该系统进行了计算机仿真。在此基础上,利用SystemView提供的分析工具就高斯最小频移键控的功率谱密度和抗噪声性能和最小频移键控(MSK)做了对比分析,得出了一般结论。

振荡器相位噪声对空时频移键控系统性能的影响

空时频移键控系统因无法避免的振荡器相位噪声而影响了其性能的发挥。将相位噪声建模为高斯载波频偏噪声,研究了系统采用Vectron非恒温控制式晶体振荡器时频偏噪声对其系统性能的影响。理论分析表明高斯频偏信道中系统误码率性能的恶化程度主要受到Q函数值的制约,并得到计算机仿真的验证。仿真结果表明,若给定一最大误码率,则每一进制数的空时频移键控系统存在一最小的可用数据速率;若给定数据速率与误码率,则存在一最佳进制数的空时频移键控系统。

AS3940：多通道频移键控收发器

奥地利微电子公司推出集成的2．4GHz多通道频移键控（FSK）收发器AS3940。通过集成的链路管理器，AS3940可对星型网络（多达8个客户端）进行可靠的控制。低功耗、高灵敏度的AS3940数据传输速率为250kbps-2Mbps（．100dBm@250kbps，-92dBm@2Mbps），内部集成了数字式信号接收强度指示器（RSSI）、实时时钟（RTC）以及可编程时钟输出、高斯滤波器、锁相环（PLL）和环路滤波器。

应用于GFSK开环调制的幅度可编程DAC设计

采用中芯国际(SMIC)公司的0.18μm 1.8 V CMOS工艺设计实现了一款应用于高斯频移键控(GFSK)开环频率调制系统中的数模转换器(DAC)电路。为实现GFSK调制系数可编程,并有效降低DAC电路的功耗和芯片面积,该DAC的低7位数据位通过R-2R梯形结构的二进制加权电阻网络完成高速数模转换功能;同时高3位数据位通过逻辑译码电路调整R-2R梯形电路的偏置电压,实现DAC输出电压幅度的可编程,从而完成了GFSK调制系数的编程控制。芯片测试结果显示,在1.8 V电源电压供电下,当数据转换频率为16 MHz时,DAC能有效完成数模转换功能,消耗电流约为0.55 mA,并且DAC芯片版图面积小于0.02 mm2。

一种用于无线电力信息采集系统的GFSK解调器结构及电路设计

高斯频移键控(Gaussian frequency-shifting keying,GFSK)作为一种重要的调制和解调方案,广泛应用于蓝牙、IEEE802.15.4g及各种无线传感网络中;此外,它也被国家电网公司制定的《电力用户用电信息采集系统通信协议》采用,成为智能电网无线电力信息采集系统的关键技术,为全球能源互联网的发展奠定坚实的硬件基础。通过理论推导,提出一种基于反正切的GFSK解调器结构,基于硬件描述语言设计该结构的GFSK解调器,测试结果表明该解调器可抵抗±70 k Hz的频偏,±1 V的直流偏置,以及任意角度的相位偏置。该解调器占用0.513 mm2面积,功耗11.422μW。该GFSK解调器未来可集成到无线电力信息采集系统的So C芯片上,并最终应用于能源互联网体系中。

高斯白噪声下瞬时频率概率密度及应用

对高斯白噪声下时变信号瞬时频率(IF)概率密度进行了研究。基于相位误差分布及近似分布分析,提出了两种IF概率密度的近似函数,用理论推导和假设检验方法分别验证了对应分布函数的正确性。对三种近似式函数在估计解调频移键控(FSK)信号所需最小信噪比进行了比较,证明了提出的IF概率密度近似函数有较好的准确性。

数字GFSK调制解调的算法与实现

高斯频移键控(Gauss frequencyShift Keying,GFSK)是一种广泛应用于低数据速率的个人通信标准(如蓝牙)的调制方式。限于低功耗和低成本,GFSK收发机通常在模拟域设计。为了改进误比特率和提高不同的复杂设备之间的综合能力,数字GFSK调制解调技术应运而生。在该文,将着重讨论最小平方(LS)与最大似然估计法(MS)是利用计算机辅助技术来实现GFSK载波恢复。通过估测误差方差的分析,我们发现LS/ML载波频率偏移估计法优于传统DFT法。除此之外,本方法也能有效地处理直流的数据源。通过在MATLAB上进行仿真,在高斯白噪声环境中实现了理想误码率的GFSK传输仿真。

非正交跳频层叠网中JTIDS波形性能仿真及改善

联合战术信息分发系统(Joint Tactical Information Distribution System,JTIDS)作为Link16的通信载体为多军种协同作战提供服务。当前,高精尖武器装备的数量激增,进而JTIDS终端增多,导致非正交跳频层叠网间的邻频干扰和同频干扰发生的概率很大。基于此,分析了改用高斯最小频移键控(Gaussian Minimum Shift Keying,GMSK)调制后,JTIDS的频谱特征。同时,仿真分析了改进系统对于互干扰和同频干扰的健壮程度。仿真结果表明,在邻频干扰和同频干扰下,JTIDS误码率显著提高,使用复杂度更高的GMSK解调的JTIDS性能比原系统更好。

基于最佳采样点的GMSK相干接收算法

针对高斯滤波最小频移键控(Gaussian-filtered minimum shift keying,GMSK)相位连续性导致相位估计存在模糊度问题,提出一种基于最佳采样点的GMSK相干接收算法。发射端通过构造预编码方式对原始消息编码后调制,以实现符号间的相位解耦,接收端在码间串扰最小时刻实现最佳采样点抽取,将GMSK转变成类偏移四相相移键控(offset quadrature phase shift keying,OQPSK)调制,有效避免未知数据段对后续同步段引入模糊初相而导致多普勒相位和频率无法准确估计的问题,最后提出基于最佳采样点的GMSK相干解调算法,实现低复杂度的可靠接收。仿真结果表明,所提算法多普勒频率估计范围大且估计精度高,同时与最佳解调接收机相比,所提算法解调复杂度低且解调性能损失小。

一种数字集群系统中GMSK信号的相偏跟踪算法

针对国内某集群系统采用准相干解调时遇到的频率同步问题,进行研究讨论并提出解决方案。由于准相干解调对系统收发的频率同步精度要求非常高,采用常规的频偏估计补偿思路难以满足要求,从而使得准相干解调的性能优势无法体现。针对此问题,提出了一种分段相位跟踪算法:通过对频偏补偿后残留频偏引起的大相位误差进行分段相位跟踪并补偿的方式,来降低残留频偏对系统解调性能的影响,所得解调性能与理想频率同步下的性能基本一致。所提算法尤其适用于频偏估计误差较大的系统。

一种扩展GMSK扩频多普勒捕获范围的方法

伪码捕获在短时猝发GMSK(高斯滤波最小频移键控)扩频通信中是不可缺少的一环,尤其是在接收端弱信号的情况下,多普勒频移会严重影响接收端伪码捕获性能。针对短时猝发GMSK扩频体制的特殊性,设计了接收端伪码捕获算法,推导分析了该捕获算法的相关公式,并在此基础上提出了一种多通道并行接收捕获的方法以适应短时猝发条件,该方法通过扩展多普勒适应范围以提升GMSK扩频通信系统伪码捕获性能,将该方法应用到短时猝发GMSK扩频通信系统中,可提升伪码捕获峰值阈值约2.7 dB以满足系统灵敏度要求,且占用硬件资源较少。

连续相位调制信号的单通道盲分离算法研究

频谱紧凑的恒包络数字调制技术是未来数字通信的发展方向之一,而对于这类调制信号的单通道盲分离研究目前还较为少见,有效地解决连续相位调制信号的单通道盲分离问题具有较大意义。本文基于最优贝叶斯估计准则,通过重要性函数来接近系统状态的真实后验概率分布,利用改进的粒子滤波算法将连续相位调制信号的单通道盲分离问题转变为码元序列和未知参数序贯估计问题,从而实现盲分离。该算法通过对接收信号的过采样以及数据的递归调用,利用了更多的接收波形信息,有效克服了先验信息的不足,抑制了噪声的影响,并能克服相位连续性给算法带来的码间串扰。仿真实验以应用广泛的GMSK调制信号为例。实验结果表明,该算法明显优于标准粒子滤波算法,具有较好的符号估计性能和参数收敛性能。

基于Viterbi算法的GMSK信号解调性能分析与仿真

高斯最小频移键控(GMSK)调制是一种相位连续的恒包络调制方式,具有带外辐射小、频谱利用率高的特点、在介绍GMSK信号的基本原理的基础上,通过信号状态的具体表示及Viterbi算法分支度量的计算,给出了基于Viterbi算法的GMSK信号解调方法和系统性能分析。仿真结果表明,在误码率同为10^(-3)的条件下,该方法较二比特差分解调可获得7dB的增益,并具有较好的抗噪声和抗多径性能。

基于改进反馈判决的自动识别系统信号解调算法

针对卫星接收机接收的船载自动识别系统(AIS)信号信噪比低、星载设备要求复杂度低的特点,以及高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制过程中高斯成型滤波产生码间干扰(ISI)和非相干解调对噪声敏感的问题,提出了一种改进的反馈判决方法.该方法通过减小后检测滤波器的带宽,来充分抑制鉴频噪声,并根据后检测滤波器的带宽来调整反馈判决电平,以补偿ISI和后检测滤波器对鉴频信号造成的失真;另外,还设计了一种根据AIS帧头的位同步序列和起始标志,来计算实际系统中的反馈电平的方法.仿真结果表明,提出的方法可以在信噪比为4.5 dB时,使误码率降至10-5,而未增加系统复杂度.该方法简单有效,也可以应用于卫星AIS接收机以及其他深空通信系统中.

GMSK跳频通信系统不同调制模式下跟踪干扰性能分析

对FH-GMSK(Frequency Hopping-Gaussian Filtered Minimum Shift Keying)通信系统进行了研究,分析了GMSK调制的基本原理,给出了该跳频通信系统的模型。分析了对FH-GMSK通信系统实施跟踪干扰采用的调制方式,在Simulink平台下搭建了FH-GMSK通信系统和各种调制模式下跟踪干扰模块。分析了不同BT值下该系统的误码率性能。仿真结果表明,随着信噪比的增加,未受跟踪干扰时,误码率逐渐降低,在跟踪干扰下误码率有一定的下降,但始终保持在0.3以上;采用不同调制的跟踪干扰中,2FSK调制干扰效果最佳,MSK和GMSK调制次之,FM调制效果最差。

GMSK调制解调器设计与FPGA实现

研究了GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,高斯最小频移键控)调制与解调技术的全数字实现方法。对GMSK调制与解调FPGA实现过程中的关键技术——高斯滤波器设计、CORDIC算法、FIR低通滤波器设计等进行重点研究。使用Simulink搭建GMSK调制解调的通信系统,并对实现算法进行研究验证,提出了全数字方法实现方案,并在FPGA上完成硬件实现,通过了功能仿真、时序仿真与板级验证。基于FPGA建立了AWGN信道,对整个设计进行板级验证,在ALTERA公司的EP2C8Q208N芯片上实现了低成本、易调试、可升级的全数字GMSK调制解调器。

GMSK+PN信号信噪比估计

针对数传、测距一体化的调制方式高斯最小频移键控复合伪码测距（Gaussian minimum shift keying＋pseudo-noise,GMSK＋PN）信号的信噪比估计,提出了一种精度较高、复杂度较低的快速算法。该算法采用层状结构分解的方式,将信号分解为若干信号单元,对每一个分解的信号单元进行功率分配计算或信噪比估计,最后快速准确地计算出整个信号的信噪比。信噪比在1-13dB之间时,估计误差小于0.5dB。利用Simulink仿真工具,验证了该算法的有效性。

基于多帧统计谱的高速铁路GSM-R干扰信号分离算法

高速铁路铁路专用移动通信网(GSM-R)通信系统易受到其他类型无线信号干扰。对常见的几种GSM-R干扰信号进行了分析和研究,提出了一种基于多帧统计谱的信号分离算法,将被干扰信号谱分成多帧并进行累加统计,当统计帧数足够多时,其频谱参数趋于恒定。实验结果证明,该算法在已知原始信号频谱的情况下可以快速分离原始信号和干扰信号,效果良好且具有通用性,算法复杂度低于传统方法。

GMSK+PN遥外测体制的性能分析

考虑到现有测控体制的带宽效率较低,研究基于高斯最小频移键控(Gaussian Minimum-Shift Keying,GMSK)+伪码(Pseudo-noise Code,PN)的新一代遥外测体制,以提高测控系统的带宽效率.首先描述了GMSK+PN信号的调制原理,将遥测数据的GMSK相位和伪码测距信号叠加后调制在同一载波上,实现了二者的同流传输.接着简述了GMSK+PN信号的解调原理,接收机经GMSK解调、测距信号重建和测距信号解调,得到遥测数据和伪距.然后对GMSK+PN的调制、解调进行仿真,得到了不同参数下的频谱特性、遥测误码率和测距精度等性能,并分析了性能与滤波器参数值、测距信号加权因子、测距成形脉冲、伪码码率与遥测码率的比值等参数取值之间的约束关系.最后给出调制参数的取值建议.结果表明,GMSK+PN体制具有很高的带宽效率,与现有航天测控体制相比,带宽降低22%以上,特别是在非线性信道下的优势更为明显.