1、第27卷第4期 2009年07月 佳木斯大学学报(自然科学版) Journal of Jiamusi University(Natural Science Edition) V0127 No4 July 2009 文章编号：1008一4m(2oo9)m一050204 基于编码技术的GMSK调制系统的研究与matlab仿真 黄玉琴 ， 闫占伟 ， 赵小妍 (1哈尔滨工业大学电子与信息技术研究所。黑龙江哈尔滨150001；2黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150027；3成都 理工大学-r程技术学院自动化学院。四III乐山614000) 摘要： 为了提高移动通信系统中数据传输的有效性
2、能，降低GMSK调制系统的误码率首先 对GMSK调制系统进行分析，得到不同盯值GMSK调制的移动通信系统误码率和带宽的关系 通过引入具有纠错性能的编码技术，降低信息传输的误码率，提高系统的有效性本文给出了引 入编码技术的GMSK调制系统的仿真模型，仿真结果表明，在相同的信噪比下，系统的误码率降 低了l2dB 关键词： 高斯最小频移调制；汉明码；误码率 中图分类号：TN925 文献标识码：A O 引 言 在大多数数字通信系统里，可获得的信道带宽 是有限的，因此选用的调制方式要充分的节省频谱 和高效的利用频带，最小频移键控(GMSK)是一种 典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧 凑、抗干扰
3、能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提 高非线性功率放大器的效率，而且GMSK调制的 BrI值越小，功率谱的利用率就越高，但是，另一方 面，GMSK调制信号的时域码间干扰就越严重，系 统的误码率越高而编码技术恰恰可以纠正数字系 统的误码，改善数字通信系统的传输质量，提高数 字系统的可靠性因此，本文将编码技术应用到 GMSK调制系统当中，由于进行信道编码会降低数 字通信系统的通信有效性，这里采用编码简单，可 以达到最高码率的汉明编码，最后的仿真结果表 明，经过编码的GMSK调制系统的可靠性得到了很 大的提高 1 GMSK调制 GMSK调制的基本模型如图1所示它是在 MSK调制之前先对基带信号进行了
4、高斯形状的脉 7申成型技术，由于MSK是相位连续的恒包络调制， 对功率放大器的线性要求低，可以使用非线性放 大，提高功率的效率另一方面，带外辐射低，对其 他符号的干扰小，因此GMSK调制不仅具有以上的 优点，而且它对输入的脉冲序列进行了高斯平滑使 得功率谱的旁瓣衰减的更快 信源竺!r 厂MSK 制信号 1高斯脉冲滤波器H 调制卜二二二二 一 L- J L-_J 图I GMSK调制的基本模型 进入MSK调制的信号波形是方波，在时域上 各个信号彼此独立，不对其他的码元形成干扰，在 码元边缘处有明显的跳变，这种跳变导致了频域的 扩散，而GMSK将这种方波变换成高斯形状的波 形，在信号码元的边缘处没有
5、明显的跳变，其频域 波形的能量集中，功率谱带外衰减很快 MSK与GMSK的时域信号可表示为 l n 5 (t)=Acos(21rf,t+，rI ang (r)dr)(1) n=一 rl n |s ()=Acos(2 +丌I乏 n g(r)dr)(2) n=一 其中，式(1)中g (r)是图2所示的一个方波函数， 积分内的函数在不同的信号码元之间有一个跳变， 因此码元之间相互不影响而式(2)中的g(r)是 一个高斯形状脉冲函数，如图3所示，码元切换之 间没有突变，信号平滑过渡，但是g(r)函数的幅 值也延伸到了其他的码元持续周期内，GMSK调制 的时域信号在几个码元周期内都有一定的幅度，而 且频
6、域的频谱宽度越窄，时域所带来的码间干扰就 越大 收稿日期：20090508 作者简介：黄玉琴(1970一)，女，山东即墨人。讲师，在读博士生，主要研究方向为移动通信 第4期 黄玉琴，等：基于编码技术的GMSK调制系统的研究与咖tlab仿真 503 图2 MSK调制系统的码元波形 带来的码间干扰也越大，不同BT值的系统误码性 能如图4所示，可以看到，BT值越小，误码性能越 大，这也是目前GSM系统采用BT=03的原因，带 宽很窄，误码性能相对又较小 2 信道编码 为了改善信道的传输质量，纠正数据在传输过 程中的错误，通常会在待传输的信息码中插入一些 冗余的编码来保证信息在传输过程中的准确性和 可
7、靠性信道编码技术就是构造出一个码型结构， 插入的冗余码最少，获得的系统抗干扰性能最大 这种编码也称为差错控制编码信道编码可以分为 分组码和卷积码，这里我们只讨论分组码中最重要 的一种编码，汉明码汉明码的编译码的电路结构 都比较简单，获得的系统性能也很好，因此在实际 应用中得到了广泛的应用 图3 CMSK调制的输入信号 GMSK调制信号的相位变化的式(2)中g(r) 可表示为 星 g(1)= 1【f e L-2 r Bb z一 )一e咖L- 2r Bb(f+ ) (3) 。 函数g(1)的积分结果为： f g(7f)dr： J一 o t (4) 将式(4)代入式(2)后可得到GMSK调制的相 位
8、函数： +( I)2 一(一1)2一】 ()=丌aq(t一 )+吾 =n一 I)2 一 =一 (5) 调制信号的相位变化不仅与当前的码元状态 有关，而且与前后的(LI)2个码元的状态有 关 2这样，当前码元的幅度就要受到其他码元的 影响，如图6所示而且系统误码性能的仿真结果 也表明，BT值越小，频谱越窄，频谱利用率越高，但 j+B t03 ir-tB7 r=04 ： 奋 n 繁 5 躐 - ： N ： “ 哭 ； 图4不同胛值的误码性能比较 线性分组码是将输入信息分成k位一组进行 编码，并按照线性规律人为加入一些多余的码元， 构成，l位一组的码字输出c=(c，c ，c：m )， 人为加入的码元
9、个数为nk=m位，称为监督 位，用码字的C2m c：一 ，c：m一 位表示Ij位的 输入与m位监督位的关系构成生成矩阵，因此，不 同的线性关系所构成的线性分组码的生成矩阵也 不同，生成的码字及其最小码重也不同，从而会产 生不同的纠错能力，而线性分组码中的汉明码码字 间的最小汉明距固定为3，可以纠正一个码字的错 误b 】生成矩阵的构造非常简单，监督码元的所 有m位二进制所组成的所有的码字，去掉一个全 零码后，剩余的码字按列向量排列成的矩阵即是汉 明码的监督矩阵，如汉明(15，4)的监督矩阵为： 日= 佳木斯大学学报(自然科学版) 2009卑 。 l量 0 l l O O l 1 l O 1 1
10、l 0 l l l 0 1 1 O 1 1 l O 1 l 0 O l O O 1 0 0 l O 0 l l l 1 0 0们 1 0 1 O 0 l l 0 0 1 0 I o o 0 1J (6) R-WBERl 图5aJrI，r g编码的GMSK调制系统仿真模型 监督矩阵与生成矩阵的关系为 G 硎 =O 从而可得到生成矩阵为： Encoder和Hamming Decoder两个仿真模块去掉即 (7) 可仿真运行结果如图8，9所示 (8) 若输入的信息l=zl， 2，扯 ，uI，则输 出的码字为 【C J =【 J GI 3汉明编码的GMSK调制的系统模型 前面分析了通过对信号进行编码可
11、以提高信 号传输的可靠性，因此在进行 调制之前我们 先将要调制的信号进行编码，然后再送人到G K 调制系统里，仿真模型如图5所示： 这里，我们分别采用了汉明(15，l1，4)编译码 和汉明(3l，26，5)编译码进行系统仿真，对于未编 码的GMSK调制系统，只需将上图中的Hang ： unencode GMSK system l hamming encode GMSK system J ： 、L ： 叠 - 、 - Il 1 ， ： ： 、一 1 、 、 l- 、B 。 SNR 图6 GMSK调制系统未编码与hamming(15，11，4)编码的性能比较 1 山 l +“ueNco 。GMSK
12、 system l 、 lE_hammingencodeGMSK systcm ； 、 ； 图7 GMSK调制系统未编码与hanmfing(31，26，5)编码的性能比较 4结 论 从图6，7中可看到hamming(15，11，4)编码系 l O l l O O l l l l 1 1 1 O 1 l 0 0 O 0 l l l l l O l l O O l 0 l 0 1 l 0 O l O 1 0 l 0 O O O 0 O 0 O 0 0 l O O O 0 0 O O O 0 l 0 O 0 O 0 O O 0 O 1 O O 0 0 0 O 0 O 0 l O 0 O 0 0 0
13、0 O 0 l 0 0 0 O O 0 O O 0 l O O O O 0 0 0 O 0，0 O O 0 0 O 0 0 O l O 0 O O O O 0 0 0O O O O O 0 0 0 0 l O O O O 0 O 0 0 0 第4期 黄玉琴，等：基5-z6技术的GMSK调制系统的研究与matlab仿真 505 统比未编码系统在误码率为1OI4 dB的误码性能 下，信噪比改善了大约ldB，而hamming(31，26，5) 参考文献： 编码系统在lOI4dB的误码性能下，信噪比改善了 1周炯架通信原理M北京：北京邮电大学出版社。2OO6 大约2dB因此，我们可以得出这样的一个结论
14、： 2章学静，薛琳，李金平汉明(h ng)码及其编译码算法的研 1)经过编码的GMSK调制系统与未编码的 究与实现M北京联合大学学报(自然科学版)，2008，22(1)： GMsK调制系统相比，系统的传输性能得到了很大 3 丹： 息论与编码M北京：rl|国科学技术大学出版社， 的提高 2o01 2)不同编码的GMSK调制系统所产生的编码 4曾佐棋，李赞基于Viterbi算法的GMSK信号解调性能分析 增益不同，编码位数越大，得到的编码增益越多，系 与仿真M重庆邮电大学学报(自然科学版)，2OO8，20(2)： 统的误码率越低 132-l38 3)在极低 噪比的情况下，信号基本上混杂在 迭代检测
15、方 噪声里，经过编码的GMSK调制系统的性能并不能 体现出来 The I search and Simulation of GMSK Modulation System Based on Encoding HUANG Yuqfft ，YAN Zhanwei，ZHAO Xiaoyan (1Institute ofElectronic andInformationTedmology，HarbinInstitute ofTechnology，Harbin150001，Oiina；2College ofElectronicsand Informalion B晒m Ilg，H卸0lI画ia玎g Inst
16、itute ofSdeaee and Tedmolagy，Harbin 150027，CIl-sa；31mlitute of b1gi珊 and Teelumlagy， CheagduSdmee andTechnologyUniversity，Lesan614000，China) Abstract：This paper mainly intends to improve the performance ofthe communication system and decrease the elror bit rate of the informationFirst，the GMSK modul
17、ation system was analyzed，and the relation of the BER and bandwidth in the different BT value was obtainedBy introducing the encoding technology，the enor bit rote of the in- formation Was lowered SO that the performance of system Was improvedThis paper presents a simulated mode1The re suits show tha
18、t the BER of the system in the SaBle SNR eaR lower 1 to 2 dB Key words： GMSK；hamming encode；BER (上接489页) Comparative study of Numerical Models for the Degradation of Material Durability 删 Hao (aeparmt ofB dgen 瑚erh ，ToagjiUniverty。 瞰 城2OO092，Q血m) Abstract： Material durability degradation numerical m
19、odels mainly focus Oil concrete carbonation，chIoride penetration and steel corrosionAt present。most of the induction and sunmmrization for these three aspects are based on horizontal researchFor the purpose ofconcrete bridge durability lifecycle analysis，firstly，the two main degen emte line of concr
20、ete bridge durability lifecycle analysis：concrete carbonationsteel corrosionstructural perfor Inantdegradation，and chloride penetrationsteel corrosionstructural performance degradation are proposed with longitudinal research direction；secondly，according to first main line，two relatively complete deg
21、radation models are introduced in detail and analyzed comparatively，nIe results show that with fewer parameters and clear concept，the degradation model in Assessment Standard is inolreasonable to be used in concrete bridge durabilib“life-cycle anal- ysis Key words：bridge en百neefing；material durability；degradation numerical model；concrete carbonation；chlo ride penetration；steel corrosion
