本发明专利技术涉及一种基于FPGA实现GMSK信号发生器的方法。本方法是将NRZ编码模块、高斯滤波模块、相位累加模块、正交调制模块和D/A转换模块集成在FPGA芯片上，通过NRZ编码、选择滤波方式进行滤波、对滤波后的信号累加为相位值、将相位值分两路进行ROM查表，将其中一路的余弦值与coswt信号相乘，将另一路的正弦值与sinwt信号相乘，两路信号的乘积相减之差即产生GMSK调制信号。采用本方法实现的GMSK信号发生器调制的信号可根据系统的滤波要求，通过灵活地控制滤波方式的切换来选择不同滤波方式的滤波器，以实现不同系统带宽需求的GMSK信号产生，而且本方法具有实现速度快，占用资源少的特点，从而满足数字信号处理系统对GMSK信号发生器实现全数字化的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域的数字信号处理系统，尤其涉及一种基于FPGA实现GMSK信号发生器的方法。
技术介绍
数字滤波器通常都是应用于修正或改变时域或频域中信号的属性。最为普通的数字滤波器就是线性时间不变量(LTI)滤波器。LTI数字滤波器根据单位脉冲响应h (η)的时间特性可分为无限长单位脉冲响应(IIR)数字滤波器和有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器两种。 FIR (Finite Impulse Response)滤波器是数字信号处理系统中最基本的兀件,它可以实现任意幅频特性的同时能够保证严格的线性相位特性，同时其单位冲激响应是有限的，是没有输入到输出的反馈的稳定系统。因此在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。GMSK信号发生器的高斯滤波最小移频键控(GMSK)是一种特殊的CPFSK调制，它利用高斯滤波器对基带信号进行预处理，使得信号的功率谱在主瓣以外衰减较快，主瓣宽度窄对邻道干扰较小，因此应用比较广泛。实现GMSK信号发生器调制的关键是高斯滤波器的设计。滤波器在信号处理、信号检测等通信领域有非常重要的应用，在实时系统中，对滤波器的性能和处理速度有非常严格的要求，特别是快速实时系统中，处理速度至关重要。为了使输出频谱密集，高斯滤波器必须具备以下特性窄带和尖锐的截止特性，以抑制信号发生器输入信号中的高频分量，Ω脉冲响应过冲量小，以防止瞬时频偏过大，保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于P/2的相移，使调制指数为1/2，而实现以上性能一般是通过采用硬件直接数字实现GMSK调制。GMSK信号发生器一般采用模拟滤波器和压控振荡器来实现，但是模拟电路的实现方式灵活性低，参数配置需要通过改变片外硬件参数来实现。由于全数字化通信系统的发展，以模拟或模数混合的GMSK信号发生器已不能适应通信系统现代化需求，因而，需要探索一种GMSK信号发生器实现全数字化的新方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，特别研发一种基于FPGA实现GMSK信号发生器的方法。该方法可以根据需要灵活调整高斯滤波器的阶数和参数，满足不同系统条件下的带宽需求和性能要求，而且实现的速度快，效率高。本专利技术为实现上述目的采取的技术方案是一种基于FPGA实现GMSK信号发生器的方法，其特征在于将NRZ编码模块、高斯滤波模块、相位累加模块、正交调制模块和D/A转换模块集成在FPGA芯片上，其方法步骤如下(一).NRZ编码模块编码对输入的数字信号进行编码，当数字信号为O时，对应选通信号-1作为NRZ编码模块信号输出；当输入信号为I时，选通信号+1作为NRZ编码模块信号输出； (二).选择滤波方式进行滤波高斯滤波模块包括两种高斯滤波的方式，一种为FIR数字滤波的方式，另一种为基于波形存储的滤波方式，根据不同的滤波要求，通过控制信号选通开关SEL选取滤波的方式，开启对应的滤波模块；当控制信号选通开关SELl为I时，通路选择FIR数字滤波的方式，同时控制信号选通开关SEL2也置为1，将FIR数字滤波的输出数据作为最后输出的频率信号；当控制信号选通开关SELl为O时，则通路选择基于波形存储的滤波方式，同时控制信号选通开关SEL2也置为O，并将波形存储滤波的输出数据作为最后输出的频率信号，实现对应通路的高斯滤波； (三).相位累加模块将高斯滤波后的信号进行累加，累加后的输出信号即为该时刻所表示的相位值； (四).正交调制模块将经过累加后的相位值分两路进行ROM查表，分别得到对应该相位的一路的余弦值和另一路的正弦值； (五)·正交调制模块将其中一路的余弦值与COSWt信号相乘，将另一路的正弦值与sinwt/[目号相乘,两路/[目号的乘积相减之差即为广生的GMSK调制/[目号； (六).最后D/A转换模块将GMSK调制数字信号变换为用于示波器观测的GMSK模拟调制信号输出。本专利技术的有益效果是采用本方法实现的GMSK信号发生器调制的信号可根据系统的滤波要求，通过灵活的控制滤波方式的切换，选择不同滤波方式的滤波器，以实现不同系统带宽需求的GMSK信号产生，而且本方法具有实现速度快，占用资源少的特点，从而满足数字信号处理系统对GMSK信号发生器实现全数字化的需求。附图说明图1为本专利技术实现的GMSK信号发生器的系统框 图2为本专利技术实现高斯滤波模块的数字逻辑电路原理框 图3为本专利技术实现FIR数字滤波方式的滤波模块原理框 图4为本专利技术实现基于波形存储滤波方式的滤波模块原理框图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明参照图1和图2，本方法是将NRZ编码模块、高斯滤波模块、相位累加模块、正交调制模块和D/A转换模块集成在FPGA芯片上，其方法步骤如下 (一).NRZ编码模块编码对输入的数字信号进行编码，当数字信号为O时，对应选通信号-1作为NRZ编码模块信号输出；当输入信号为I时，选通信号+1作为NRZ编码模块信号输出； (二)·选择滤波方式高斯滤波模块包括两种高斯滤波的方式，一种为FIR数字滤波的方式，另一种为基于波形存储的滤波方式，根据不同的滤波要求，通过控制信号选通开关SEL选取滤波的方式，开启对应的滤波模块；当控制信号选通开关SELl为I时，通路选择FIR数字滤波的方式，同时控制信号选通开关SEL2也置为1，将FIR数字滤波的输出数据作为最后输出的频率信号；当控制信号选通开关SELl为O时，则通路选择基于波形存储的滤波方式，同时控制信号选通开关SEL2也置为0，并将波形存储滤波的输出数据作为最后输出的频率信号，实现对应通路的高斯滤波； (三).相位累加模块将高斯滤波后的信号进行累加，累加后的输出信号即为该时刻所表示的相位值； (四).正交调制模块将经过相位累加后的相位值分两路进行ROM查表，分别得到对应该相位的一路的余弦值和另一路的正弦值； (五)·正交调制模块将其中一路的余弦值与coswt信号相乘，将另一路的正弦值与sinwt/[目号相乘，两路/[目号的乘积相减之差即为广生的GMSK调制/[目号； (六).最后D/A转换模块将GMSK调制数字信号变换为用于示波器观测的GMSK模拟调制信号输出。参照图3，本方法实现的FIR数字滤波方式的滤波模块包括N级移位寄存器D，每级移位寄存器D的输入信号与每级的滤波器系数coef相乘后进行求和，其求和计算结果即为FIR数字滤波方式的滤波模块的输出信号。参照图4，本方法实现的基于波形存储方式的滤波模块包括五个移位寄存器D，移位寄存器D的每一级的输出作为下一级的输入信号，五个移位寄存器中的五个数据分别存储在缓冲器中，缓冲器通过串并转换的方式将存储的数据并行传输给计数器，计数器根据过采样率来决定累加次数，ROM中预先存储好对应五个输入数据的高斯滤波的时域波形，最后将计数器累加次数作为ROM的输入地址，根据所存储数据进行ROM查表，以此读取相应的滤波后输出的频率信号。本专利技术各模块具体功能如下 NRZ (不归零)编码模块NZR编码模块是FPGA内部接收外部数据的第一个模块，外部输入的数字信号通过FPGA的IO 口传输给NRZ编码模块，其实现原理就是一个数据选通器，输入给NRZ编码模块的数字信号为“O”时，对应选择信号“-1”作为本模块信号输出；当输入信号为“I”时，选通信号“本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FPGA实现GMSK信号发生器的方法，其特征在于：将NRZ编码模块、高斯滤波模块、相位累加模块、正交调制模块和D/A转换模块集成在FPGA芯片上，其方法步骤如下：（一）.NRZ编码模块编码：对输入的数字信号进行编码，当数字信号为0时，对应选通信号?1作为NRZ编码模块信号输出；当输入信号为1时，选通信号+1作为NRZ编码模块信号输出；（二）.选择滤波方式进行滤波：高斯滤波模块包括两种高斯滤波的方式，一种为FIR数字滤波的方式，另一种为基于波形存储的滤波方式，根据不同的滤波要求，通过控制信号选通开关SEL选取滤波的方式，开启对应的滤波模块；当控制信号选通开关SEL1为1时，通路选择FIR数字滤波的方式，同时控制信号选通开关SEL2也置为1，将FIR数字滤波的输出数据作为最后输出的频率信号；当控制信号选通开关SEL1为0时，则通路选择基于波形存储的滤波方式，同时控制信号选通开关SEL2也置为0，并将波形存储滤波的输出数据作为最后输出的频率信号，实现对应通路的高斯滤波；（三）.相位累加模块将高斯滤波后的信号进行累加，累加后的输出信号即为该时刻所表示的相位值；（四）.正交调制模块将经过累加后的相位值分两路进行ROM查表，分别得到对应该相位的一路的余弦值和另一路的正弦值；（五）.正交调制模块将其中一路的余弦值与coswt信号相乘，将另一路的正弦值与sinwt信号相乘，两路信号的乘积相减之差即为产生的GMSK调制信号；（六）.最后D/A转换模块将GMSK调制数字信号变换为用于示波器观测的GMSK模拟调制信号输出。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓冬，马彪，张鹏泉，李柬，范玉进，褚孝鹏，张波，李羚梅，夏爽，
申请(专利权)人：天津光电通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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