[發明專利]一種基于FPGA實現GMSK信號發生器的方法

無效

• 申請號: 201210515702.4
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102983839A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 曹曉冬;馬彪;張鵬泉;李柬;范玉進;褚孝鵬;張波;李羚梅;夏爽
• 申請（專利權）人: 天津光電通信技術有限公司
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00;G05B19/042
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

技術領域

本發明涉及通信領域的數字信號處理系統，尤其涉及一種基于FPGA實現GMSK信號發生器的方法。

背景技術

數字濾波器通常都是應用于修正或改變時域或頻域中信號的屬性。最為普通的數字濾波器就是線性時間不變量（LTI）濾波器。LTI?數字濾波器根據單位脈沖響應h（n）的時間特性可分為無限長單位脈沖響應（IIR）數字濾波器和有限長單位脈沖響應（FIR）濾波器兩種。

FIR（Finite?Impulse?Response）濾波器是數字信號處理系統中最基本的元件，它可以實現任意幅頻特性的同時能夠保證嚴格的線性相位特性，同時其單位沖激響應是有限的，是沒有輸入到輸出的反饋的穩定系統。因此在通信、圖像處理、模式識別等領域都有著廣泛的應用。

GMSK信號發生器的高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK）是一種特殊的CPFSK調制，它利用高斯濾波器對基帶信號進行預處理，使得信號的功率譜在主瓣以外衰減較快，主瓣寬度窄對鄰道干擾較小，因此應用比較廣泛。

實現GMSK信號發生器調制的關鍵是高斯濾波器的設計。濾波器在信號處理、信號檢測等通信領域有非常重要的應用，在實時系統中，對濾波器的性能和處理速度有非常嚴格的要求，特別是快速實時系統中，處理速度至關重要。為了使輸出頻譜密集，高斯濾波器必須具備以下特性：窄帶和尖銳的截止特性，以抑制信號發生器輸入信號中的高頻分量，Ω脈沖響應過沖量小，以防止瞬時頻偏過大，保持濾波器輸出脈沖響應曲線下的面積對應于P/2的相移，使調制指數為1/2，而實現以上性能一般是通過采用硬件直接數字實現GMSK調制。

GMSK信號發生器一般采用模擬濾波器和壓控振蕩器來實現，但是模擬電路的實現方式靈活性低，參數配置需要通過改變片外硬件參數來實現。由于全數字化通信系統的發展，以模擬或模數混合的GMSK信號發生器已不能適應通信系統現代化需求，因而，需要探索一種GMSK信號發生器實現全數字化的新方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，特別研發一種基于FPGA實現GMSK信號發生器的方法。該方法可以根據需要靈活調整高斯濾波器的階數和參數，滿足不同系統條件下的帶寬需求和性能要求，而且實現的速度快，效率高。

本發明為實現上述目的采取的技術方案是：一種基于FPGA實現GMSK信號發生器的方法，其特征在于：將NRZ編碼模塊、高斯濾波模塊、相位累加模塊、正交調制模塊和D/A轉換模塊集成在FPGA芯片上，其方法步驟如下：

（一）.NRZ編碼模塊編碼：對輸入的數字信號進行編碼，當數字信號為0時，對應選通信號-1作為NRZ編碼模塊信號輸出；當輸入信號為1時，選通信號+1作為NRZ編碼模塊信號輸出；

（二）.選擇濾波方式進行濾波：高斯濾波模塊包括兩種高斯濾波的方式，一種為FIR數字濾波的方式，另一種為基于波形存儲的濾波方式，根據不同的濾波要求，通過控制信號選通開關SEL選取濾波的方式，開啟對應的濾波模塊；當控制信號選通開關SEL1為1時，通路選擇FIR數字濾波的方式，同時控制信號選通開關SEL2也置為1，將FIR數字濾波的輸出數據作為最后輸出的頻率信號；當控制信號選通開關SEL1為0時，則通路選擇基于波形存儲的濾波方式，同時控制信號選通開關SEL2也置為0，并將波形存儲濾波的輸出數據作為最后輸出的頻率信號，實現對應通路的高斯濾波；

（三）.相位累加模塊將高斯濾波后的信號進行累加，累加后的輸出信號即為該時刻所表示的相位值；

（四）.正交調制模塊將經過累加后的相位值分兩路進行ROM查表，分別得到對應該相位的一路的余弦值和另一路的正弦值；

（五）.正交調制模塊將其中一路的余弦值與coswt信號相乘，將另一路的正弦值與sinwt信號相乘，兩路信號的乘積相減之差即為產生的GMSK調制信號；

（六）.最后D/A轉換模塊將GMSK調制數字信號變換為用于示波器觀測的GMSK模擬調制信號輸出。

本發明的有益效果是：采用本方法實現的GMSK信號發生器調制的信號可根據系統的濾波要求，通過靈活的控制濾波方式的切換，選擇不同濾波方式的濾波器，以實現不同系統帶寬需求的GMSK信號產生，而且本方法具有實現速度快，占用資源少的特點，從而滿足數字信號處理系統對GMSK信號發生器實現全數字化的需求。

附圖說明?圖1為本發明實現的GMSK信號發生器的系統框圖；

圖2為本發明實現高斯濾波模塊的數字邏輯電路原理框圖；