《電子技術應用》
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一種數字集群系統中GMSK信號的相偏跟蹤算法
電子技術應用
秦晴1,才智2,樂志煒1
1.武警浙江總隊;2.南京航空航天大學
摘要: 針對國內某集群系統采用準相干解調時遇到的頻率同步問題,進行研究討論并提出解決方案。由于準相干解調對系統收發的頻率同步精度要求非常高,采用常規的頻偏估計補償思路難以滿足要求,從而使得準相干解調的性能優勢無法體現。針對此問題,提出了一種分段相位跟蹤算法:通過對頻偏補償后殘留頻偏引起的大相位誤差進行分段相位跟蹤并補償的方式,來降低殘留頻偏對系統解調性能的影響,所得解調性能與理想頻率同步下的性能基本一致。所提算法尤其適用于頻偏估計誤差較大的系統。
中圖分類號:TN929.5 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245420
中文引用格式: 秦晴,才智,樂志煒. 一種數字集群系統中GMSK信號的相偏跟蹤算法[J]. 電子技術應用,2024,50(8):67-70.
英文引用格式: Qin Qing,Cai Zhi,Le Zhiwei. A phase offset tracking algorithm for GMSK signal in digital trunking system[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(8):67-70.
A phase offset tracking algorithm for GMSK signal in digital trunking system
Qin Qing1,Cai Zhi2,Le Zhiwei1
1.Zhejiang Provincial Corps of the Chinese People′s Armed Police Force; 2.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Abstract: In this paper, the frequency synchronization problem encountered by a domestic trunking system using quasi-coherent demodulation is studied and discussed, and the solution is proposed. Because quasi-coherent demodulation requires very high frequency synchronization accuracy of transceiver systems, it is difficult to meet the requirements by using conventional frequency offset estimation and compensation scheme, which makes the performance advantages of quasi-coherent demodulation unable to be reflected. In order to solve this problem, this paper proposes a segmented phase tracking algorithm. By tracking and compensating the large phase error caused by residual frequency offset after frequency offset compensation, the influence of residual frequency offset on the demodulation performance of the system is reduced, and the obtained demodulation performance is basically consistent with the performance under ideal frequency synchronization. The algorithm proposed in this paper is especially suitable for systems with large frequency offset estimation errors.
Key words : Gaussian Filtered Minimum Shift Keying (GMSK);digital trunking;quasi-coherent demodulation;frequency offset estimation;phase tracking

引言

高斯最小頻移鍵控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying, GMSK) [1]作為一種恒包絡調制,其相位連續、譜密度集中,具有良好的功率效率和頻譜利用率,其在蜂窩通信[2]、衛星通信[3]和數字集群[4]等系統中得到了廣泛應用。GMSK是一種非線性調制,接收處理相當復雜[5]。Laurent[6-7]提出了GMSK信號可以分解為有限個脈沖幅度信號的組合,通過這種線性分解的方法,使其能夠采用與線性調制類似的方式進行接收處理,大大降低了系統接收處理的復雜度。

GMSK有相干[8]和非相干[9]兩種解調方式。與非相干解調相比,相干解調可以獲得更好的性能,但對頻率同步的精度要求也更高[10-11]。然而在信噪比較低時,往往很難獲得較高的頻偏估計精度。蔡凡等[12]提出了一種用于數字集群系統GMSK調制信號的頻偏估計方法。首先,通過導頻獲得初始頻偏估計,然后利用訓練序列進行頻偏搜索估計。其結論為:信噪比為6~9 dB時,頻偏估計誤差與符號時間的乘積小于5×10-4,即在16 ks/s符號率下,通過進一步頻率搜索檢測得到的剩余頻偏最高接近8 Hz,而文中假設導頻估計的殘留頻偏值為9 Hz??梢?,在信噪比較低時,通過頻率搜索的方式無法獲得較高的頻偏估計精度。同時,本文所考慮的集群系統中,其訓練序列更短、解調性能要求更高,因此采用此方案無法滿足系統對頻率同步精度的要求。

本文針對國內某數字集群系統空口標準,采用基于Laurent分解的準相干解調方法作為其解調方式。針對導頻頻偏估計精度不能滿足系統性能要求的情況,提出一種分段相位跟蹤算法,通過分段相位估計和補償,可在更低的信噪比下獲得更加穩健的準相干解調性能。該系統采用的是GMSK調制,BT值為0.3,文中的算法都以該信號進行仿真評估。


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作者信息:

秦晴1,才智2,樂志煒1

(1.武警浙江總隊,浙江 杭州 310020;

2.南京航空航天大學,江蘇 南京 210016)


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