gfsk調製頻譜 詳解藍芽標準中的GFSK調製

2021-10-17 02:34:52 字數 1050 閱讀 9485

簡介

gfsk是一種簡單但應用廣泛的調製方式,在藍芽和802.11等無線通訊標準中都有應用。802.11跳頻fhss時所用的調製方式是gfsk 2和gfsk 4,採用bt=0.5的高斯濾波器。在gfsk 2和gfsk 4調製時分別採用的調製指數為0.32和0.144。藍芽標準從最開始的1.1標準就採用了gfsk調製,具體的引數是碼元速率1mbps,時延頻寬積bt=0.5,調製指數在0.28~0.35之間。下面就詳細介紹下藍芽標準中的gfsk。

fsk調製

fsk調製是載波的頻率隨資訊符號成正比的一種調製方式,當傳送資訊符號1時發射頻率向上搬移fdhz,當傳送資訊符號-1時發射頻率向下搬移fdhz。

頻率的突發切換會引起較大的帶外頻譜旁瓣,為了減小瞬時相變進而減小帶外輻射一般將資訊符號先預調製濾波器再進行頻率調製。另外還存在如何選擇合適頻偏的問題。

調製指數

對於gfsk調製的頻率偏移會引入乙個變數表示歸一化頻偏,該變數被叫做調製指數,定義如下:

對於藍芽協議,調製指數在0.28-0.35之間,根據上面公式可以求出其峰值頻率偏移在140khz到175khz之間。當調製指數取不同值時所帶來的效果是不同的。調製指數反映了乙個位元時間內允許的相位變化量。

不考慮調製成型濾波器情況下,可以看出當調製指數為0.5時,乙個碼元符號訊號相位變化pi/2;當調製指數為1時,乙個碼元符號訊號相位變化pi。經過以上分析很容易想到頻率偏移分隔應盡量大以便接收機易於區分不同頻率。對於fsk調製根據如下表示式:

可以求出不同調製指數時訊號相關性來選擇合適的調製指數。下圖給出了調製指數與fsk調製互相關的關係曲線。

bpsk調製時波形極性相反,兩個可能傳送的正弦波互相關值為-1,bpsk訊號在awgn通道中效能是最好的。所以當調製指數產生波形之間互相關值接近-1效能越好。當選取調製指數使其滿足正交也會有較好的效能。當調製指數為0.5時兩個訊號正交此時可取得較好的效能。

高斯濾波器

另外乙個就是調製前的成行濾波器,在藍芽中選用bt=0.5的高斯濾波器,b是高斯濾波器的3db頻寬,不同的bt濾波器頻率響應如下圖所示

gfsk是一種較為簡單的調製方式,首先進行高斯濾波器成型然後根據調製指數進行頻率調製即可。

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