由于GMSK調制方式具有很好的功率頻譜特性，較優的誤碼性能，能夠滿足移動通信環境下對鄰道干擾的嚴格要求，因此成為GSM、ETS HiperLANl以及GPRS等系統的標準調制方式。
目前GMSK調制技術主要有兩種實現方法，一種是利用GMSK ASIC專用芯片來完成，典型的產品如FX589或CMX909配合MC2833或FX019來實現GMSK調制。這種實現方法的特點是實現簡單、基帶信 號速率可控，但調制載波頻率固定，沒有可擴展性。另外一種方法是利用軟件無線電思想采用正交調制的方法在FPGA和DSP平臺上實現。其中又包括兩種實現 手段，一種是采用直接分解將單個脈沖的高斯濾波器響應積分分成暫態部分和穩態部分，通過累加相位信息來實現;另一種采用頻率軌跡合成，通過采樣把高斯濾波 器矩形脈沖響應基本軌跡存入ROM作為查找表，然后通過FM調制實現。這種利用軟件無線電思想實現GMSK調制的方法具有調制參數可變的優點，但由于軟件 設計中涉及到高斯低通濾波、相位積分和三角函數運算，所以調制器參數更改困難、實現復雜。綜上所述，本文提出一種基于CMX589A和FPGA的GMSK 調制器設計方案。與傳統實現方法比較具有實現簡單、調制參數方便可控和軟件剪裁容易等特點，適合于CDPD、無中心站等多種通信系統，具有重要現實意義。
1系統硬件設計
系統的硬件主要包括三部分：單片機控制器及其外圍擴展鍵盤和液晶顯示模塊、高斯濾波器模塊，以及FPGA調制器模塊，系統硬件結構圖如圖1所示。
系統工作過程如下：系統加電后，FPGA完成初始化，LCD界面提示用戶輸入控制信息，同時系統輸出固定頻率的正弦載波，表明系統正常工作;用戶通過控制 菜單的提示，從鍵盤輸入控制信息(例如基帶信號的碼元速率，高斯濾波器的系統參數，BT值以及調制器的載波頻率等);控制信息通過主控制器發送給高斯濾波 模塊及調制器模塊;FPGA調制器模塊根據接收到A/D轉換器的輸入信號的幅度值控制頻率字從而完成對于基帶信號的調制。
1.1 高斯濾波器模塊設計
高斯濾波器模塊采用CML公司生產的CMX589A專用集成芯片，具有較寬的基帶信號接收速率。在本設計中，為CMX589A提供兩種頻率的外部晶振，分 別為25.576 MHz和8.192 MHz，通過跳線控制。CMX589A的控制引腳與單片機的P2口相連來控制濾波器的參數，其中ClkDivA、ClkDivB與外部時鐘配合共同決定高 斯濾波器的基帶碼元速率，設置如表1所示。BT引腳控制高斯濾波器的系統帶寬，當設置為“l”時，系統BT值為O.5;當設置為“O”時，BT值為 O.3。高斯濾波器的工作過程為：首先根據不同系統的需要來設置濾波器的基帶碼元速率和帶寬BT值，然后在Tx Data引腳接入需要調制的基帶碼元信號，同時給Tx Enable置高電平，通過TxOut就可以接收到高斯濾波基帶信號。
1.2 調制指數為O.5的FM發射機設計
調頻發射機由FPGA配合A/D、D/A來實現。FPGA選用Cyclone系列EPlC6Q240C8，它是采用SRAM工藝制造的混合低電壓FPGA 芯片。A/D采用TI公司生產的8位模數轉換器TLC5510，D/A則采用10位數模轉換器THS5651A，用以完成高速率數據轉換。調頻發射機的系 統時鐘為20 MHz，同時提供給D/A THS565lA作為轉換時鐘。A/D轉換時鐘由FPGA提供，系統時鐘經過分頻提供給A/D轉換器1 MHz的工作時鐘。同時單片機的P3口通過2 b的頻率控制位與1 b的“使能”控制位與FPGA相連來控制調制器的4種中心頻率，分別為20 kHz，200 kHz，2 MHz和20 MHz，中心頻率設置如表2所示。當載波的中心頻率設置為20 MHz的時候，系統工作時鐘需要通過FPGA內部的PLL倍頻實現。
1.3 單片機控制器設計
控制器采用AT89C51單片機，外擴LCD，4*4矩陣鍵盤，并通過接口與單片機的P0和P1相連，單片機的P2口與高斯濾波器的控制線相連，P3口與FPGA相連控制發射機的中心頻率。
鍵盤處理及LCD顯示模塊：利用鍵盤實現人機接口，該模塊包括鍵盤的掃描、去抖、連擊以及功能鍵的信號處理。用戶根據需要來調整系統參數，并通過與LCD顯示器的結合來顯示當前調制信號的各種參數，從而使系統更具可操作性。
功能參數設置模塊：此模塊負責處理鍵盤的輸入數據，根據用戶指令選擇相應的系統參數(例如基帶信號的碼元速率、FM調制器的中心頻率等)。表3表示在高斯濾波器模塊工作時鐘為8.192 MHz時，單片機控制濾波器系統參數設置。
2 系統軟件設計
系統的軟件編程主要包括兩部分：單片機控制模塊和FPGA實現調制指數為O.5的FM調制器模塊。系統的軟件流程圖如圖2所示。
2.1 單片機軟件設計
控制模塊主要包括擴展矩陣鍵盤、LCD液晶顯示、調制器參數控制。
單片機控制器的系統工作過程如下：
單片機初始化，LCD顯示開始菜單，包括“高斯濾波器參數設置”和“FM調制器參數設置”兩個選項;
進入“高斯濾波器參數設置”子菜單，包括“系統帶寬設置”和“基帶碼元速率設置”，分別可以設置2種不同的濾波器帶寬和8種基帶碼元速率，單片機根據系統設置在P2端口輸出控制信息;
進入“調制器參數設置”的子菜單以設置“調制載波的中心頻率”，可以設定四種不同的載波中心頻率，并通過單片機P3口控制FPGA的調制載波的中心頻率。
