基于FPGA的GMSK解调器的研究与设计

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GMSK又称高斯滤波最小频移键控(Gaussian filtered Minimum Shift Keying),是数字通信系统中连续相位频移键控(CPFSK)的一种。GMSK可以通过在最小频移键控(MSK)调制之前加一个高斯低通预调制滤波器实现,其相位连续、幅度恒定、抗噪声能力强、频谱利用率高的优点,使之广泛应用于当今数字无线通信中的各个领域。   GMSK信号解调技术一直是国内外移动无线通信研究领域的热门话题,目前GMSK接收机具有低功耗、低成本、解调误码率性能好以及集成化等发展特点。   本文着重设计了基于FPGA的GMSK解调器,利用Verilog HDL语言编写,通过ChipScope调试,并最终制作成PCB模块板。本论文的主要工作包括以下几个方面:   首先对GMSK制式的背景及应用进行了回顾,并调研了GMSK解调技术的国内外研究现状。其次简要阐述了GMSK数字通信系统中涉及到的基本原理和定理,包括GMSK调制原理,非相干和相干解调,多速率数字信号处理技术以及同步技术等。   然后利用Xilinx ISE设计了GMSK解调器的各个子模块,并在Modelsim中观测仿真波形。先实现了用于解调测试的GMSK正交调制器,又详细阐述了GMSK相干解调中的数字下变频、载波同步、符号同步、抽取和判决、并串转换、差分解码、帧同步巴克码识别器以及伪随机码等子模块的设计。同时设计了两比特差分解调器,并对这两种解调方式的FPGA器件资源利用率进行了分析对比,给出了测试解调性能的误码率(BER)模块设计。   接着在Spartan-3E板上测试片内逻辑分析仪ChipScope波形,再利用Altium Designer设计GMSK解调器的电路原理图和四层PCB版图,最终制作成GMSK解调模块板,并完成了实验室JTAG下载与调试。   最后总结了本论文的工作,并说明了论文中需要改进的地方以及后续的工作。
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