Необходимость эффективно использовать полосу канала в 200кГц привела к развитию в системах подвижной мобильной связи метода ГЧММС (Гауссова частотная модуляция с минимальным сдвигом - GMSK). В [2] изложен принцип и идея модуляции GMSK, являющимся фактически продолжением развития FSK-модуляции.
Рассмотрим сущность метода ГЧММС. Входная битовая последовательность разделяется на взаимно-ортогональные составляющие, между которыми сохраняется сдвиг фаз на p. Разнос частот Δf=fв-fн=F/2 – минимально возможный, при котором обеспечивается ортогональность колебаний частот fв и fн на интервале Т длительности одного бита. Здесь:
(1.1)
(1.2) где F – частота битовой последовательности, f0 – центральная частота частотного канала. Индекс модуляции при этом равен:
m=(F/4)/(F/2)=0,5. (1.3)
Модулированный сигнал можем записать в виде:
S(t)=±cos(πt/T2)cosω0t±sin(πt/T2)sin ω0t (1.4)
Набег фазы на интервале Т одного бита равен ± π/2.
Мгновенная частота, как производная от фазы определяется:
ω(t)=d[φ(t)]/dt=ω0±π/2T=2π(f0±F/4). (1.5)
Таким образом, частотная манипуляция
осуществляется соответствующим набегом фазы. При разностной частоте 
>T/2 спектр расширяется и становится возможным пересечение
спектров соседних каналов, что должно избегаться в системах сотовой связи.
Второе свойство метода GMSK, направленное на сужение спектра, связано со сглаживанием фронтов битовой последовательности. Это достигается путём пропускания импульсной информационной последовательности через гауссов фильтр (фильтр с характеристикой нормального распределения Гаусса). Гауссову фильтрацию осуществляют обычно в цифровом процессоре (DSP), в котором формируется сигнал модуляции.
Рисунок 1.1 иллюстрирует АЧХ гауссовского фильтра с ВТ = 0,3 и 0,5. ВТ – параметр характеризующий отношение полосы пропускания фильтра по уровню в -3дБ к скорости передачи данных.
Рис 1.1. АЧХ гауссовского фильтра с параметрами ВТ = 0,3 и 0,5
Использование гауссовского фильтра с параметром ВТ=0,3 сопровождается большей межсимвольной интерференцией, что уплотняет спектр, но усложняет процесс демодуляции. Влияние величины ВТ на характеристики огибающей спектра мощности GMSK сигнала представлено на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Влияние параметра ВТ на характеристики огибающей спектра
Ещё одно важное свойство ГЧММС – формируемый РЧ сигнал имеет постоянную огибающую. Поэтому для его формирования могут быть использованы тракты передачи с простой архитектурой, а в усилителях мощности при этом могут быть применены нелинейные режимы усиления, являющиеся энергетически более эффективными.
Структурная схема квадратурного модулятора, осуществляющего гауссовскую манипуляцию с минимальным сдвигом, представлена на рисунке 1.3.
Рис 1.3. Cтруктурная схема модулятора GMSK
На этой схеме изображены: гауссовский фильтр, интегратор, формирователи ортогональных тригонометрических составляющих сигнала и квадратурный модулятор, включающий в себя два балансных модулятора, фазовращатель и сумматор.
Квадратурный модулятор, составленный по этой схеме, выпускается в настоящее время в интегральном исполнении [13]. В настоящей работе использован модулятор LT5568 фирмы Linear Technology. Данная микросхема относится к классу высоколинейных модуляторов, осуществляющих модуляцию непосредственно на несущей частоте. Достоинствами модуляторов этого типа является: простота, больший динамический диапазон передатчика по сравнению с передатчиком, выполненным с трактом преобразования частоты, уменьшение энергопотребления, уменьшение массогабаритных показателей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.