GMSK准相干解调和最大似然解调(5)深议准相干

通过是否需要提取GMSK信号的载波相位和频偏，可将GMSK解调分为相干和非相干两种方式。相干解调需要收发端信号的载波、相位和颜偏完全一致，因此需要进行载波同步、相位同步等算法，是一种精确度较髙的解调方法，适用于接收机拥有载波恢复电路的情况。但这种解调技术不仅提高了接收机的成本，而且在信干比、信噪比较小的时候，同步和估计的技术效果较差。

对于短突发情况，更能使用，因此有时只能选取误码性能差一些的非相干解调算法。非相干解调技术中以差分解调最为典型，解调端无需进行载波、相位同步和相位的提取。本人在十几年前在移动集群通信系统中就采用了差分解调，而后在船舶自动识别系统（AIS）中也采用了此算法。下面这个系列文章可以让你充分了解该算法的优缺点和应用场景。

大学毕业设计一席谈之二十五 GMSK差分解调仿真(11)AIS系统的组成

一般情况下，相干解调的性能优于非相干解调，但相干解调对本地恢复的载波频率以及相位较为敏感，如果本地载波恢复不理想，会造成严重的解调失真，所以相干解调需要接收端设计复杂的载波恢复电路，常用的载波恢复方法因锁定时间较长，基本不适合突发通信，从而基本不应用于突发通信，尤其是短突发情况，因此在较短时间内会存在载波频率及相位恢复精度不足甚至无法恢复的缺陷。非相干解调法虽然性能略逊于相干解调（准相干解调性能只有较小差距），但是具有一定的抗频偏以及抗相偏的能力，且硬件结构简单，易于实现。本文对1bit相位差分解调，2bit相位差分解调以及线性近似的GMSK解调原理进行阐述，然后通过仿真对比分析误码率性能以及抗频偏性能，确定系统最终解调方案。

GMSK信号最佳解调算法是相干条件下的MLSE检测算法 ，此时GMSK的误比特率与QPSK的接近，但是这种算法需要准确地恢复相干载波，增加解调器的复杂度 ，且在移动快衰落环境 下 ，对 相干载波相位的恢复是相当困难甚至是不可能的 ，从而导致解调器的误比特率存在下限，因而不适合卫星移动信道环境下应用。

非相干解调算法(如差分解调、限幅鉴频等)不需要对载波相位进行恢复 ，因而解调相对简单，但在AWGN信道 ，其性能比相干解调要差许多。根据Laurent分解原理，GMSK信号可以分解为多个PAM信号的和，此时可以采用准相干解调方式，这种解调算法不需要恢复相干载波，通过采用信道估计匹配滤波 的方法进行解调，与最佳相干MLSE解调算法相比，其性能损失不大，但算法的复杂性和运算量大大降低。另外 ，GMSK进行准相干解调时，对位同步要求简单，具有一定的抗干扰特性。因此，在卫星移动通信系统中选用GMSK信号且采用准相干解调算法是比较合适的。

为何之前提到的集群通信系统中没有采用准相干解调算法呢？这不仅要考虑之前所说的因素，还要考虑发送端，因为编码方式的不同会导致解调算法的差异！先来看一篇硕士论文，它里面把解调方式之间的差异讲的比较明白，不足之处也一并指出！请大家同时要注意发端的差异！！！

2bit相位差分解调与1bit相位差分解调最大的区别是发射端需要采用差分编码。在AIS系统中，发端采用的NRZI编码也是一种差分编码方式，因此如果采用2bit相位差分解调算法，可以在接收端直接恢复出原始码元，不需要进行NRZI解码。当年本人开发的集群系统中也是这样的情况！

本段解释了为何需要进行相位旋转！没有提到发端需要差分编码？请谨记：没有差分编码无法进行这样的准相干解调！

图中的信噪比值是错误的，这是论文的瑕疵，作者不知道信噪比和EbNo的换算！还有准相干解调的信噪比优势没这么小，才不到2dB？不可能！

注：不能单议频偏值，还要看符号率！最好给出频偏和符号率的比值！

准相干解调对于频偏的敏感性确实非常大！看看本人在这方面所作的仿真，就是在之前的程序上加入频偏，再看误码性能！先看视频讲解，再看代码！

代码来啦！

审核编辑：刘清