GMSK準(zhǔn)相干解調(diào)和最大似然解調(diào)(5)深議準(zhǔn)相干

通過是否需要提取GMSK信號的載波相位和頻偏，可將GMSK解調(diào)分為相干和非相干兩種方式。相干解調(diào)需要收發(fā)端信號的載波、相位和顏偏完全一致，因此需要進行載波同步、相位同步等算法，是一種精確度較髙的解調(diào)方法，適用于接收機擁有載波恢復(fù)電路的情況。但這種解調(diào)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，因此有時只能選取誤碼性能差一些的非相干解調(diào)算法。非相干解調(diào)技術(shù)中以差分解調(diào)最為典型，解調(diào)端無需進行載波、相位同步和相位的提取。本人在十幾年前在移動集群通信系統(tǒng)中就采用了差分解調(diào)，而后在船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）中也采用了此算法。下面這個系列文章可以讓你充分了解該算法的優(yōu)缺點和應(yīng)用場景。

大學(xué)畢業(yè)設(shè)計一席談之二十五 GMSK差分解調(diào)仿真(11)AIS系統(tǒng)的組成

一般情況下，相干解調(diào)的性能優(yōu)于非相干解調(diào)，但相干解調(diào)對本地恢復(fù)的載波頻率以及相位較為敏感，如果本地載波恢復(fù)不理想，會造成嚴重的解調(diào)失真，所以相干解調(diào)需要接收端設(shè)計復(fù)雜的載波恢復(fù)電路，常用的載波恢復(fù)方法因鎖定時間較長，基本不適合突發(fā)通信，從而基本不應(yīng)用于突發(fā)通信，尤其是短突發(fā)情況，因此在較短時間內(nèi)會存在載波頻率及相位恢復(fù)精度不足甚至無法恢復(fù)的缺陷。非相干解調(diào)法雖然性能略遜于相干解調(diào)（準(zhǔn)相干解調(diào)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(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。本文對1bit相位差分解調(diào)，2bit相位差分解調(diào)以及線性近似的GMSK解調(diào)原理進行闡述，然后通過仿真對比分析誤碼率性能以及抗頻偏性能，確定系統(tǒng)最終解調(diào)方案。

GMSK信號最佳解調(diào)算法是相干條件下的MLSE檢測算法 ，此時GMSK的誤比特率與QPSK的接近，但是這種算法需要準(zhǔn)確地恢復(fù)相干載波，增加解調(diào)器的復(fù)雜度 ，且在移動快衰落環(huán)境 下 ，對 相干載波相位的恢復(fù)是相當(dāng)困難甚至是不可能的 ，從而導(dǎo)致解調(diào)器的誤比特率存在下限，因而不適合衛(wèi)星移動信道環(huán)境下應(yīng)用。

非相干解調(diào)算法(如差分解調(diào)、限幅鑒頻等)不需要對載波相位進行恢復(fù) ，因而解調(diào)相對簡單，但在AWGN信道 ，其性能比相干解調(diào)要差許多。根據(jù)Laurent分解原理，GMSK信號可以分解為多個PAM信號的和，此時可以采用準(zhǔn)相干解調(diào)方式，這種解調(diào)算法不需要恢復(fù)相干載波，通過采用信道估計匹配濾波 的方法進行解調(diào)，與最佳相干MLSE解調(diào)算法相比，其性能損失不大，但算法的復(fù)雜性和運算量大大降低。另外 ，GMSK進行準(zhǔn)相干解調(diào)時，對位同步要求簡單，具有一定的抗干擾特性。因此，在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中選用GMSK信號且采用準(zhǔn)相干解調(diào)算法是比較合適的。

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

2bit相位差分解調(diào)與1bit相位差分解調(diào)最大的區(qū)別是發(fā)射端需要采用差分編碼。在AIS系統(tǒng)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(diào)算法，可以在接收端直接恢復(fù)出原始碼元，不需要進行NRZI解碼。當(dāng)年本人開發(fā)的集群系統(tǒng)中也是這樣的情況！

本段解釋了為何需要進行相位旋轉(zhuǎn)！沒有提到發(fā)端需要差分編碼？請謹記：沒有差分編碼無法進行這樣的準(zhǔn)相干解調(diào)！

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(zhǔn)相干解調(diào)的信噪比優(yōu)勢沒這么小，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(zhǔn)相干解調(diào)對于頻偏的敏感性確實非常大！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！

代碼來啦！

審核編輯：劉清