GMSK準相干解調和最大似然解調(5)深議準相干

通過(guò)是否需要提取GMSK信號的載波相位和頻偏，可將GMSK解調分為相干和非相干兩種方式。相干解調需要收發(fā)端信號的載波、相位和顏偏完全一致，因此需要進(jìn)行載波同步、相位同步等算法，是一種精確度較髙的解調方法，適用于接收機擁有載波恢復電路的情況。但這種解調技術(shù)不僅提高了接收機的成本，而且在信干比、信噪比較小的時(shí)候，同步和估計的技術(shù)效果較差。

對于短突發(fā)情況，更能使用，因此有時(shí)只能選取誤碼性能差一些的非相干解調算法。非相干解調技術(shù)中以差分解調最為典型，解調端無(wú)需進(jìn)行載波、相位同步和相位的提取。本人在十幾年前在移動(dòng)集群通信系統中就采用了差分解調，而后在船舶自動(dòng)識別系統（AIS）中也采用了此算法。下面這個(gè)系列文章可以讓你充分了解該算法的優(yōu)缺點(diǎn)和應用場(chǎng)景。

大學(xué)畢業(yè)設計一席談之二十五 GMSK差分解調仿真(11)AIS系統的組成

一般情況下，相干解調的性能優(yōu)于非相干解調，但相干解調對本地恢復的載波頻率以及相位較為敏感，如果本地載波恢復不理想，會(huì )造成嚴重的解調失真，所以相干解調需要接收端設計復雜的載波恢復電路，常用的載波恢復方法因鎖定時(shí)間較長(cháng)，基本不適合突發(fā)通信，從而基本不應用于突發(fā)通信，尤其是短突發(fā)情況，因此在較短時(shí)間內會(huì )存在載波頻率及相位恢復精度不足甚至無(wú)法恢復的缺陷。非相干解調法雖然性能略遜于相干解調（準相干解調性能只有較小差距），但是具有一定的抗頻偏以及抗相偏的能力，且硬件結構簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。本文對1bit相位差分解調，2bit相位差分解調以及線(xiàn)性近似的GMSK解調原理進(jìn)行闡述，然后通過(guò)仿真對比分析誤碼率性能以及抗頻偏性能，確定系統最終解調方案。

GMSK信號最佳解調算法是相干條件下的MLSE檢測算法 ，此時(shí)GMSK的誤比特率與QPSK的接近，但是這種算法需要準確地恢復相干載波，增加解調器的復雜度 ，且在移動(dòng)快衰落環(huán)境 下 ，對 相干載波相位的恢復是相當困難甚至是不可能的 ，從而導致解調器的誤比特率存在下限，因而不適合衛星移動(dòng)信道環(huán)境下應用。

非相干解調算法(如差分解調、限幅鑒頻等)不需要對載波相位進(jìn)行恢復 ，因而解調相對簡(jiǎn)單，但在A(yíng)WGN信道 ，其性能比相干解調要差許多。根據Laurent分解原理，GMSK信號可以分解為多個(gè)PAM信號的和，此時(shí)可以采用準相干解調方式，這種解調算法不需要恢復相干載波，通過(guò)采用信道估計匹配濾波 的方法進(jìn)行解調，與最佳相干MLSE解調算法相比，其性能損失不大，但算法的復雜性和運算量大大降低。另外 ，GMSK進(jìn)行準相干解調時(shí)，對位同步要求簡(jiǎn)單，具有一定的抗干擾特性。因此，在衛星移動(dòng)通信系統中選用GMSK信號且采用準相干解調算法是比較合適的。

為何之前提到的集群通信系統中沒(méi)有采用準相干解調算法呢？這不僅要考慮之前所說(shuō)的因素，還要考慮發(fā)送端，因為編碼方式的不同會(huì )導致解調算法的差異！先來(lái)看一篇碩士論文，它里面把解調方式之間的差異講的比較明白，不足之處也一并指出！請大家同時(shí)要注意發(fā)端的差異?。?！

2bit相位差分解調與1bit相位差分解調最大的區別是發(fā)射端需要采用差分編碼。在A(yíng)IS系統中，發(fā)端采用的NRZI編碼也是一種差分編碼方式，因此如果采用2bit相位差分解調算法，可以在接收端直接恢復出原始碼元，不需要進(jìn)行NRZI解碼。當年本人開(kāi)發(fā)的集群系統中也是這樣的情況！

本段解釋了為何需要進(jìn)行相位旋轉！沒(méi)有提到發(fā)端需要差分編碼？請謹記：沒(méi)有差分編碼無(wú)法進(jìn)行這樣的準相干解調！

圖中的信噪比值是錯誤的，這是論文的瑕疵，作者不知道信噪比和EbNo的換算！還有準相干解調的信噪比優(yōu)勢沒(méi)這么小，才不到2dB？不可能！

注：不能單議頻偏值，還要看符號率！最好給出頻偏和符號率的比值！

準相干解調對于頻偏的敏感性確實(shí)非常大！看看本人在這方面所作的仿真，就是在之前的程序上加入頻偏，再看誤碼性能！先看視頻講解，再看代碼！

代碼來(lái)啦！

審核編輯：劉清