目錄

• 1 GFSK 背景知識
• 2 GNU Radio GFSK 模塊參數(shù)詳解
• 3 GNU Radio GFSK 模塊簡示例
• 4 本文視頻教程
• 參考鏈接
• 教程列表
  • • 基礎(chǔ)教程：
    • 綜合教程：
• 視頻和博客

1 GFSK 背景知識

調(diào)制分類如下：^[2]

GFSK 是 FSK 的擴展，其中調(diào)制信號的頻率不會在二進(jìn)制數(shù)據(jù)的每個符號周期開始時立即改變。 因此，bit 0-> 1 或反之變得更加平滑。換句話說，與傳統(tǒng)的 FSK 相比，調(diào)制信號的幅度和相位變化將相對較小。原則上，F(xiàn)SK 是使用獨立的本地振蕩器分別用于同相和正交分量來實現(xiàn)的，并且振蕩器將在每個符號周期開始時切換以生成用于調(diào)制的載波頻率。一般而言，所有獨立振蕩器在符號周期開始時不會處于相同的幅度和相位，因此這會導(dǎo)致傳輸信號的每個比特變化的頻率突然變化。因此，調(diào)制后的 FSK 信號將非常寬，并且具有不可忽略的旁瓣。下圖說明了這一點。

信號被正確解碼的前提是：在每個符號周期之后具有精確和準(zhǔn)確的幅度和相位值。如果接收端收到這樣的信號，將會造成信道失真、干擾、熱再生等，從而降低 FSK 的性能。

在 GFSK 調(diào)制方案中，需要在基帶波形信號前引入高斯濾波器。典型的高斯濾波器是脈沖響應(yīng)為高斯函數(shù)的濾波器（如下圖為高斯脈沖響應(yīng)）

時閾上的高斯函數(shù)在頻閾上仍是高斯函數(shù)，因此該濾波器的頻率響應(yīng)非常窄。當(dāng)輸入信號通過此類濾波器時，與不涉及濾波的 FSK 方案相比，所得到的濾波信號的頻譜寬度會減小。因此，F(xiàn)SK 中頻率的任何突然變化都會被濾除，這使得每個符號周期開始時的轉(zhuǎn)換比 FSK 相對平滑（下圖是 GFSK 信號的響應(yīng)）

該濾波器的優(yōu)點是降低邊帶功率，減少對相鄰信道的干擾，但代價是增加碼間干擾 (ISI)。因此，仔細(xì)設(shè)計具有最佳截止頻率的高斯濾波器對于確保最小化 ISI 相關(guān)影響非常重要。此外，還可以使用其他穩(wěn)健的信號處理和信道均衡技術(shù)來克服 ISI 的影響。

調(diào)制信號之前的這個濾波階段也稱為脈沖整形，因為數(shù)據(jù)脈沖被濾除以產(chǎn)生具有急劇上升和下降時間的干凈輸出信號，這有助于準(zhǔn)確確定接收信號的載波頻率。GFSK 技術(shù)非常有用，廣泛用于無線系統(tǒng)和技術(shù)，例如改進(jìn) Layer 2 protocol,、藍(lán)牙、IEEE 802.15.4 和 Z-wave。

2 GNU Radio GFSK 模塊參數(shù)詳解

GFSK Mod 的輸入是字節(jié)流 byte stream，輸出是基帶復(fù)雜調(diào)制信號。

參數(shù)	意義	解釋
Samples/Symbol	Samples per baud >= 2 (integer) Default value = 2	這有個鏈接介紹的比較清楚
Sensitivity	Given to the Frequency Mod Default value = 1.0	Frequency Mod
BT	Gaussian filter bandwidth * symbol time (float) Default value = 0.35	這有個 matlab 關(guān)于高斯濾波器的 BT 參數(shù)對濾波效果的影響文章
Verbose	Prints the value of bits per symbol and BT Default value = Off
Log	Prints the following modulation data to .dat files: * Chunks to Symbol data is written to "nrz.dat" * Output of Gaussian filter is written to "gaussian_filter.dat" * Output of frequency modulator is written to "fmmod.dat" Default value = Off
Unpack (depreciated in GNU Radio 3.8)	Unpack input byte stream?

GFSK Demod 的輸入是基帶復(fù)雜調(diào)制信號，輸出是 a stream of bits unpacked, 1 bit per byte (the LSB)

參數(shù)	意義	解釋
Samples/Symbol	Samples per baud >= 2 (integer)
Sensitivity	Given to the Quadrature Demod
Gain Mu	Controls rate of mu adjustment
Mu	Fractional delay [0.0, 1.0]
Omega Relative Limit	Sets max variation in omega (float, typically 0.000200 (200 ppm))
Freq Error	Bit rate error as a fraction
Verbose	Print information about modulator?
Log	Print modualtion data to files? (bool)

3 GNU Radio GFSK 模塊簡示例

我們對 9 位長的比特流 000111011 進(jìn)行 GFSK 調(diào)制，然后對其進(jìn)行 GFSK 解調(diào)：

運行后效果如下：

解釋：我這里采樣率故意設(shè)置為 10KHz，這樣在時序圖中每個采樣占用 0.1 MS 方便觀察。從圖中可以看到信號 2 和信號 3 是一致的，說明我們經(jīng)過 GFSK 調(diào)制解調(diào)后數(shù)據(jù)和原來保持一致。（這里有個 delay 滑動條，用來平移原始信號，方便錯開觀察的，其數(shù)值的意義是延遲 n 個樣本）

4 本文視頻教程

參考鏈接

[1].什么是 GFSK 調(diào)制？
[2].Frequency-shift keying
[3].GFSK vs FSK
[4].Digital GFSK Carrier Synchronization-IEEE
[5].Samples Per Symbol
[6].FIR Gaussian Pulse-Shaping Filter Design - Matlab
[7].數(shù)字和模擬濾波器 — 示例
[8].Frequency Mod
[9].GFSK Demod

教程列表

基礎(chǔ)教程：

• [1]. GNU Radio 系列教程（一） —— 什么是 GNU Radio
• [2]. GNU Radio 系列教程（二） —— 繪制第一個信號分析流程圖
• [3]. GNU Radio 系列教程（三） —— 變量的使用
• [4]. GNU Radio 系列教程（四） —— 比特的打包與解包
• [5]. GNU Radio 系列教程（五） —— 流和向量
• [6]. GNU Radio 系列教程（六） —— 基于層創(chuàng)建自己的塊
• [7]. GNU Radio 系列教程（七）—— 創(chuàng)建第一個塊
• [8]. GNU Radio 系列教程（八）—— 創(chuàng)建能處理向量的 Python 塊
• [9]. GNU Radio 系列教程（九）—— Python 塊的消息傳遞
• [10]. GNU Radio 系列教程（十）—— Python 塊的 Tags
• [11]. GNU Radio 系列教程（十一）—— 低通濾波器
• [12]. GNU Radio 系列教程（十二）—— 窄帶 FM 收發(fā)系統(tǒng)（基于ZMQ模擬射頻發(fā)送）
• [13]. GNU Radio 系列教程（十三）—— 用兩個 HackRF 實現(xiàn) FM 收發(fā)
• [14]. GNU Radio 系列教程（十四）—— GNU Radio 低階到高階用法的分水嶺 ZMQ 的使用詳解
• [15]. GNU Radio 系列教程（十五）—— GNU Radio GFSK 模塊

綜合教程：

• [1]. SDR 教程實戰(zhàn)（一） —— 利用 GNU Radio + HackRF 做 FM 收音機
• [2]. SDR 教程實戰(zhàn)（二） —— 利用 GNU Radio + HackRF 做藍(lán)牙定頻測試工具（超低成本）
• [3]. SDR 教程實戰(zhàn)（三） —— 利用 GNU Radio + HackRF + WireShark 做藍(lán)牙抓包器（超低成本）
• [4]. SDR 教程實戰(zhàn)（四） —— 利用 GNU Radio + HackRF 手把手深入了解藍(lán)牙協(xié)議棧（從電磁波 -> 01數(shù)據(jù)流 -> 藍(lán)牙數(shù)據(jù)包）
• [5]. SDR 教程實戰(zhàn)（五） —— 利用 GNU Radio + LimeSDR+ WireShark 做藍(lán)牙抓包器（上上個視頻使用 HackRF）

視頻和博客

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[SDR] GNU Radio 系列教程（十五）—— GNU Radio GFSK 模块的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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