[发明专利]一种数字集群GMSK信号的解调方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及无线通信技术领域，涉及通信中的解调。尤其涉及应用于数字集群无线通信系统中的GMSK信号的解调。

【背景技术】

无线移动通信系统分为两大类，一是移动公网，如2G、3G等蜂窝移动通信系统，二是移动专网，如数字集群通信系统等。从服务对象上看，公网为个人，数量众多，专网为政府、企业、机构等集团用户，数量相对较少。从基站覆盖范围方面看，公网为小区制，半径1km左右，甚至更小，其原因，一方面解决大容量的问题，另一方面减轻手机功耗，以延长续航时间。专网为大区制，半径3～20km，其原因主要是降低系统建设、维护和运营成本，以及用户数量相对较少、系统容量需求低。

数字集群通信系统中，采用高性能的调制解调技术，一方面可以提高小区的覆盖范围，另一方面也可以降低基站和终端的发射功率，从而节约能耗，延长终端设备的待机时间。

目前，主流数字集群通信系统采用的调制技术有π/4DQPSK、QAM、GMSK等。其中GMSK调制信号(GMSK Gaussian Minimum Shift Keying高斯最小频移键控)具有相位连续(频谱集中，邻道干扰小)、恒定包络(利于提高射频功放效率)等优点。目前产品中GMSK常用的解调方式主要有鉴频解调和差分解调两种方式。

所谓的鉴频解调是指，由于GMSK信号是恒幅窄带调频信号，可以对其相位进行微分，即鉴频。在对其相位进行微分后在位同步时钟的上升或者下降沿对鉴频后的波形进行判决，从而获得解调数据。如图1所示。由于GMSK信号是窄带调频信号，采用鉴频解调技术时，接收机抗噪声的能力弱，导致误码性能差。另外，鉴频解调技术存在门限效应，当接收信噪比较低时误码率会明显增大。

所谓的差分解调，如图2所示，接收的射频信号经波段滤波器滤除带外无用或者干扰信号、噪声，接着通过下变频和中频滤波将射频信号变为中频信号，然后与延迟2比特的信号相乘，经低通滤波后的基带信号分别送到位同步模块和判决模块，前者从基带信号中提取位同步信息，后者在位同步时钟的上升沿或下降沿对基带信号进行判决，从而恢复原始数据。GMSK信号差分解调技术的主要缺点是相对于相干解调类方式，其误码率比较大。

上述两种方式都具有实现简单、对频差不敏感等优点，但误码性能较差，为达到数字集群系统中5％的信道误码率要求，所需接收信噪比分别为11dB和10dB(二比特差分)，难以实现大覆盖半径的要求，导致发射功率大、电池大、体积大、续航时间短的不足。因此，寻求性能优良的解调方法具有重要意义。

【发明内容】

本发明针对以上情况提出了一种采用译卷积码的维特比算法对GMSK信号进行解调，根据GMSK信号相邻若干个调制符号之间存在约束关系，采用维特比算法(Viterbi Algorithm)，可以获得明显优越的低误码性能。

本发明所涉及的数字集群GMSK信号的解调方法，接收的射频信号经过低噪放、波段滤波器、下变频器、中频滤波器和中频放大器后，与正交两路中频本振信号相乘，得到两路信号，再各自通过低通滤波器，得到I路和Q路基带信号，I路和Q路基带信号分别送到A/D转换器，进行A/D采样，然后进行以下步骤：

去直流：进行去直流处理，以消除直流偏置和漂移；

自动增益控制：通过AGC(自动增益控制)实现采样信号的归一化，以防止后续运算的溢出及计算每个节点分支路径度量值权重的改变；

校正：通过帧同步、位同步模块实现对数字集群信号的时隙定位和比特定位，通过频差估计与校正模块和相位估计与校正模块，最大限度地降低信号的失真；

解调：通过维特比算法对同步、校正处理后的数据进行解调，将原始数据解调出来。

GMSK信号的产生过程如下所示，Viterbi解调操作据此而展开

GMSK信号表示为：

式中，fc为载波频率，α是发送数据序列,Φ为相位角:

其中，h＝1/2是调制指数，L是频率脉冲长度，T是调制符号时间宽度，q(t)是相位响应函数，是频率脉冲函数g(t)的积分：