《電子技術應用》
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一种数字集群系统中GMSK信号的相偏跟踪算法
电子技术应用
秦晴1，才智2，乐志炜1
1.武警浙江总队；2.南京航空航天大学
摘要： 针对国内某集群系统采用准相干解调时遇到的频率同步问题，进行研究讨论并提出解决方案。由于准相干解调对系统收发的频率同步精度要求非常高，采用常规的频偏估计补偿思路难以满足要求，从而使得准相干解调的性能优势无法体现。针对此问题，提出了一种分段相位跟踪算法：通过对频偏补偿后残留频偏引起的大相位误差进行分段相位跟踪并补偿的方式，来降低残留频偏对系统解调性能的影响，所得解调性能与理想频率同步下的性能基本一致。所提算法尤其适用于频偏估计误差较大的系统。
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(shù)字集群系統(tǒng)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(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(tǒng)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(shù)字集群系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)對頻率同步精度的要求。

本文針對國內某數(shù)字集群系統(tǒng)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(tǒng)性能要求的情況，提出一種分段相位跟蹤算法，通過分段相位估計和補償，可在更低的信噪比下獲得更加穩(wěn)健的準相干解調性能。該系統(tǒng)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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http://m.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，浙江 杭州 310020；

2.南京航空航天大學，江蘇 南京 210016）


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