《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種數(shù)字集群系統(tǒng)中GMSK信號的相偏跟蹤算法
電子技術(shù)應(yīng)用
秦晴1，才智2，樂志煒1
1.武警浙江總隊(duì)；2.南京航空航天大學(xué)
摘要： 針對國內(nèi)某集群系統(tǒng)采用準(zhǔn)相干解調(diào)時(shí)遇到的頻率同步問題，進(jìn)行研究討論并提出解決方案。由于準(zhǔn)相干解調(diào)對系統(tǒng)收發(fā)的頻率同步精度要求非常高，采用常規(guī)的頻偏估計(jì)補(bǔ)償思路難以滿足要求，從而使得準(zhǔn)相干解調(diào)的性能優(yōu)勢無法體現(xiàn)。針對此問題，提出了一種分段相位跟蹤算法：通過對頻偏補(bǔ)償后殘留頻偏引起的大相位誤差進(jìn)行分段相位跟蹤并補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑏斫档蜌埩纛l偏對系統(tǒng)解調(diào)性能的影響，所得解調(diào)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(jì)誤差較大的系統(tǒng)。
中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)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(shù)字集群系統(tǒng)中GMSK信號的相偏跟蹤算法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(luò)調(diào)制，其相位連續(xù)、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(wèi)星通信[3]和數(shù)字集群[4]等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。GMSK是一種非線性調(diào)制，接收處理相當(dāng)復(fù)雜[5]。Laurent[6-7]提出了GMSK信號可以分解為有限個(gè)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(diào)制類似的方式進(jìn)行接收處理，大大降低了系統(tǒng)接收處理的復(fù)雜度。

GMSK有相干[8]和非相干[9]兩種解調(diào)方式。與非相干解調(diào)相比，相干解調(diào)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(shí)，往往很難獲得較高的頻偏估計(jì)精度。蔡凡等[12]提出了一種用于數(shù)字集群系統(tǒng)GMSK調(diào)制信號的頻偏估計(jì)方法。首先，通過導(dǎo)頻獲得初始頻偏估計(jì)，然后利用訓(xùn)練序列進(jìn)行頻偏搜索估計(jì)。其結(jié)論為：信噪比為6~9 dB時(shí)，頻偏估計(jì)誤差與符號時(shí)間的乘積小于5×10-4，即在16 ks/s符號率下，通過進(jìn)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(shè)導(dǎo)頻估計(jì)的殘留頻偏值為9 Hz?？梢姡谛旁氡容^低時(shí)，通過頻率搜索的方式無法獲得較高的頻偏估計(jì)精度。同時(shí)，本文所考慮的集群系統(tǒng)中，其訓(xùn)練序列更短、解調(diào)性能要求更高，因此采用此方案無法滿足系統(tǒng)對頻率同步精度的要求。

本文針對國內(nèi)某數(shù)字集群系統(tǒng)空口標(biāo)準(zhǔn)，采用基于Laurent分解的準(zhǔn)相干解調(diào)方法作為其解調(diào)方式。針對導(dǎo)頻頻偏估計(jì)精度不能滿足系統(tǒng)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(jì)和補(bǔ)償，可在更低的信噪比下獲得更加穩(wěn)健的準(zhǔn)相干解調(diào)性能。該系統(tǒng)采用的是GMSK調(diào)制，BT值為0.3，文中的算法都以該信號進(jìn)行仿真評估。


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http://ihrv.cn/resource/share/2000006124


作者信息：

秦晴1，才智2，樂志煒1

（1.武警浙江總隊(duì)，浙江 杭州 310020；

2.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210016）


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