[发明专利]GMSK调制的硬件实现方法

说明书

本发明提出的一种GMSK调制的硬件实现方法，旨在提供一种硬件资源消耗较少，便于扩展，易于硬件实现的方法。本发明通过以下技术方案予以实现：根据Laurent展开计算的数据处理器将输入信息序列送入差分编码器进行差分预编码；串并转换器对差分后的序列进行串并转化，将串并转换之后的差分序列奇比特取反得到脉冲流对应的滤波成型前的IQ两路正交基带数据，内插器对符号内插所得的比特数据进行星座映射和成型滤波，从ROM表中读出事先准备好的高斯最小频移键控GMSK滤波系数之后，通过乘法器实现其与星座映射之后的数据的卷积，然后将ROM表中的载波数据和成型后的基带数据相乘，IQ两路调制数据相加得到最终的GMSK调制信号数据。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种基于Laurent展开的GMSK硬件实现方法。

背景技术

现代通信系统中，最小高斯频移键控GMSK是由最小频移键控MSK发展而来的，属于是二进制移频键控的一种改进形式。，高斯最小频移键控GMSK解决了最小频移键控MSK的不满足对带外辐射的高标准要求问题。GMSK信号功率谱较窄，尤其适合在窄带信道中传输,对邻近信道干扰小,具有较好的抗干扰性能。GMSK属于最小移频键控的一种，也是一种连续相位的恒包络调制，具有带外辐射小频谱利用率高的特点，在通信中获得了广泛应用。我们熟知的GSM系统，使用的是BT＝0.3的GMSK调制。在现代通信中，GMSK调制与跳频通信的结合，利用GMSK的恒包络频谱利用率高的特性以及跳频通信的抗干扰抗截获性，可以实现通信中的高速安全的数据传输。

高斯滤波最小频移键控(GMSK)具有较好的旁瓣衰减性能和恒包络特性,尤其适用于航天通信领域,其通信信息速率可以任意设置无疑能够拓宽其应用范围。但因为GMSK调制采用的高斯滤波器的特性与信号的3dB带宽、符号的持续时间有关,所以信息速率的任意性增加了GMSK调制与解调的复杂性。深空通信是维系人类和深空探测器的纽带，是实现深空探测的基础和保证。深空通信技术要求信号传送距离远，传送信息量大，而且随着航天事业的发展深空通信频谱将会越来越拥挤，因此对调制技术提出了较多的要求，如调制后信号波形尽量满足恒包络特点，已调信号满足良好的频谱特性和高带宽效率的要求等。GMSK作为一种常用的调制技术,具有包络恒定、相位连续及频带利用率高等优点,但工程实现较复杂。

SimonMK在其2003年出版的《带宽效率数字调制技术在深空通信中的应用》一书中，从相干接收机，载波同步，预编码GMSK，基于近似表示的GMSK单脉冲流等方面研究了适合于深空通信的GMSK调制器。2007年AbelloR,JamesN和MaddeR等人研究了适合于欧空局深空通信任务的高性能GMSK接收机，针对中频调制系统中深空通信接收机的实现要求和硬件限制等原因，在基于Laurent分解的基础上，通过进一步修改得到了一个基于软件无线电平台的接收机实施方案。2012年ShambayatiS和LeeDK针对深空通信中X波段频谱稀缺的现状，重点研究了预编码GMSK信号的最优和次优载波跟踪环路接收机，并以标准DSN中OQPSK接收机为比较对象，对其误码率和符号速率等性能进行了仿真比较。

GMSK解调算法中，不管是相干解调还是非相干解调，要达到最优的解调性能都需要利用高复杂度的最大似然序列检测(MLSD)，最大似然序列检测器中由于参考信号的个数，随着GMSK信号相位脉冲的长度呈指数增长，所以匹配滤波器的数量会随之快速增长，同时基于改进的分组式Viterbi算法的解调方的状态数也呈指数增长，这使得接收机的运算量非常庞大，为此，低复杂度算法成为许多通信领域研究者们的研究方向。