GMSK跳频通信低复杂度非相干解调关键技术研究

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在军事通信系统中,通信抗干扰扮演着越来越重要的角色,其中跳频技术因良好的抗干扰性能而被广泛运用。同时,由于高斯滤波最小频移键控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,GMSK)频带较窄、频谱特性良好及包络稳定等优点,该技术被广泛应用于跳频通信系统中。因此,本文针对跳频通信中GMSK非相干解调关键技术进行研究,提出一种GMSK跳频通信系统低复杂度非相干解调方案,并通过理论分析和硬件实现来验证方案的可行性。本文的主要工作内容如下:第一,总结了跳频通信系统与GMSK调制解调技术的发展现状。分别论述了MSK调制技术、GMSK调制与解调技术、以及跳频通信技术的发展现状,并重点调研了GMSK解调技术中的相干解调与非相干解调技术,为后续的方案设计提供理论支持。第二,研究了GMSK解调算法原理,确定了GMSK跳频通信低复杂度非相干解调设计方案为一比特差分解调。此外,对系统性能进行了仿真验证,给出了频率同步误差和采样偏移量对GMSK非相干解调性能的影响,并给出了GMSK一比特差分非相干解调的复杂度分析。第三,设计了GMSK跳频通信低复杂度非相干解调的总体实现架构,完成了FPGA实现和实验室验证。首先,完成各个子模块的独立设计与实现,并对各个子模块进行接口约束;接着,将各个子模块联合起来进行功能仿真、逻辑综合与实现,并根据时序报告来优化时序;然后,分析了GMSK非相干解调的硬件资源消耗情况;最后,进行上板测试,分析测试链路带宽、星座图、接收机灵敏度及误码率结果,并对比仿真链路中的带宽、解调后的星座图及误码率曲线。实验结果表明,在跳频通信中,Turbo编译码的条件下,GMSK解调误码率小于10-5,定点实现性能损失小于2 d B。本论文完成了GMSK跳频通信低复杂度非相干解调方案设计与实现,为跳频通信中GMSK解调技术应用提供了理论和实验支持,并对实际工程中具有一定的参考意义。
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