GMSK调制与基于Laurent分解的GMSK解调FPGA实现，第一篇（GMSK调制篇）

发布时间：2026/11/5 10:02:31

一、GMSK简介

二、GMSK调制原理与步骤

1、GMSK调制原理

2、GMSK调制步骤

三、GMSK调制MATLAB仿真验证

1、GMSK调制MATLAB代码

2、GMSK调制MATLAB仿真

四、GMSK调制FPGA实现

1、GMSK调制FPGA Verilog代码

2、GMSK调制FPGA 仿真

五、FPGA和MATLAB联合仿真

1、共用数据源

2、仿真结果对比

一、GMSK简介

GMSK（高斯最小频移键控），是基于MSK信号发展而来的，是一种连续相位调制信号，具有相位轨迹平滑、频带效率高、带外辐射小等特点。

二、GMSK调制原理与步骤

1、GMSK调制原理

图1 GMSK调制原理框图

非归零预编码的数据，经过高斯滤波器，进行积分运算（核心步骤，完成频率到相位的转换的同时保证信号的相位是连续的），积分后的数据转换成基带的同相（I路）和正交（Q路）两路信号（完成相位的cos和sin表达形式，欧拉公式），转换后的I和Q即为基带的GMSK调制信号。

2、GMSK调制步骤

预编码：输入的不归零数据，进行差分预编码，具体编码方式为，如图2所示。

，其中ak是编码完数据、dk是当前输入待编码数据、dk-1是前一个输入数据、k是序号1、2、3、...、n。dk和dk-1值为-1或者1。经过预编码的数据，在解调时可以有效解决相位模糊问题。

图2 GMSK预编码框图

高斯低通滤波：使用高斯滤波器gaussdesign(BT,SPAN,SPS)，其中BT值决定了GMSK的带外衰减，BT值越大带外衰减越大，当BT=0.3时，即可满足GSM系统带外衰减60dB的要求，SPAN一般固定为8，SPS代表采样率，例如4采样点或32采样点时，SPS=4或32。高斯滤波器的主要作用是限制信号带宽、降低带外辐射、避免相邻信道干扰。

积分：积分过程本质上是累加的过程，积分的意义是完成信号从频率到相位的转换，并且保证GMSK信号的相位是连续的。

相位的cos和sin转换：积分后的数据即为GMSK信号的相位信息，根据欧拉公式

，相位可以由cos和sin组合方式表达，这样的表达便于数字信号处理器如DSP或FPGA实现（使用查找表即可实现）。