一文看懂gmsk调制工作原理_特点及应用

　　什么是gmsk调制

　　高斯最小频移键控（GaussianFilteredMinimumShiftKeying），这是GSM系统采用的调制方式。数字调制解调威廉希尔官方网站 是数字蜂窝移动通信系统空中接口的重要组成部分。GMSK调制是在MSK（最小频移键控）调制器之前插入高斯低通预调制滤波器这样一种调制方式。GMSK提高了数字移动通信的频谱利用率和通信质量。

　　GMSK调制威廉希尔官方网站 是从MSK（MinimumShiftKeying）调制的基础上发展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波器（预调制滤波器）进行预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。由于数字信号在调制前进行了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GSMK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如广泛使用的GSM（GlobalSystemforMobilecommunication）移动通信体制就是使用GMSK调制方式。

　　gmsk调制的原理

　　再进行MSK调制（图1）。双极性码元通过高斯滤波器产生拖尾现象，所以相邻脉冲之间有重叠。对应某一码元，GMSK信号的频偏不仅和该码元有关，而且和相邻码元有关。也就是说在不同的码流图案下，相同码元（比如同为“+1”或“-1”）的频偏是不同的。

　　相邻码元之间的相互影响程度和高斯滤波器的参数有关，也就是说和高斯滤波器的3dB带宽B有关。BT值越小，GMSK信号功率频谱密度的高额分量衰减越快。主瓣越小，信号所占用的频带越窄，带外能量的辐射越小，邻道干扰也越小。

图一

　　GMSK调制方式的工作原理及特点

　　调制前高斯滤波的最小频移键控简称GMSK，基本的工作原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控（MSK）调制（图1）。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，因此频谱特性优于MSK信号的频谱特性。

　　高斯滤波器的频率传输函数为

　　式中是与滤波器3dB带宽B有关的一个系数，其冲激响应为：

　　假设输入数据流为二进制非归零信号，传输速率为，为码元宽度，其数学表示式为

　　式中：

　　或-1，其概率分别为。GMSK是角度调制信号，已调信号写作：

　　式中：表示和的卷积。GMSK信号的瞬时频率为：为调制灵敏度，由下式决定：实际上（8）式是使调制指数为的最大频偏与传信速率的约束关系。

　　双极性码元通过高斯滤波器产生拖尾现象，所以相邻脉冲之间有重迭。由（6）式和（7）式知，对应某一码元，GMSK信号的频偏不仅和该码元有关，而且和相邻码元有关。也就是说在不同的码流图案下，相同码元（比如同为“+1”或“-1”）的频偏是不同的。

　　相邻码元之间的相互影响程度和高斯滤波器的参数有关，也就是说和高斯滤波器的3dB带宽B有关。通常将高斯滤波器的3dB带宽B和输入码元宽度T的乘积BT值作为设计高斯滤波器的一个主要参数。BT值越小，相邻码元之间的相互影响越大。理论分析和计算机interwetten与威廉的赔率体系 结果表明。BT值越小，GMSK信号功率频谱密度的高额分量衰减越快。主瓣越小，信号所占用的频带越窄，带外能量的辐射越小，邻道干扰也越小。

　　GMSK调制的优点

　　GMSK调制具有较好的功率频谱特性与误码性能，最大优点就是带外辐射小，较适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统，因此，GMSK调制在通信领域得到了广泛的应用，例如GSM手机通信系统与AIS系统就采用这种通信调制方式。目前，GMSK调制主要有锁相环与正交调制两种实现方式，其中前者在早前得到很大应用，但随着软件无线电的提出，正交调制实现方式逐渐得到广泛的研究与应用。

　　GMSK的应用

　　GMSK信号具有很好的频谱和功率特性，特别适用于功率受限和信道存在非线性、衰落以及多普勒频移的移动突发通信系统。 为了适应无线信道的特性，由该调制方式所产生的已调波应具有以下两个特点：第一，包络恒定或包络起伏很小。第二，具有最小功率谱占用率。高斯最小频移键控（GMSK）调制方式正好具有上述特性。GMSK调制使在给定的带宽和射频信道条件下数据吞吐量最大。GMSK是当前现代数字调制威廉希尔官方网站 领域研究的一个热点。采用高斯滤波器作调制前基带滤波器，将基带信号成型为高斯脉冲，再进行MSK调制，这种调制方式称为GMSK。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，经调制后的已调波在MSK的基础上进一步得到平滑其相位路径。因此它的频谱特性优于MSK，但误比特率性能不如MSK。

　　Mobitex网络的调制解调器：CMX909B芯片的典型应用是Mobitex网络的调制解调器（MODEM）。它是半双工的BT=0.3的GMSK调制解调器的数据泵，芯片集成了分组数据处理的功能。GMSK调制在给定的带宽和射频信道条件下数据吞吐量最大。集成的分组数据处理能力接收主控制器的一些有规律的处理任务，包括保持比特同步、帧同步、块的编排、循环冗余检验（CRC）和前向纠错编码（FEC）错误处理、数据交织、扰频输出等。解调器采用反馈平衡威廉希尔官方网站 减小信道失真（畸变），同时增强接收机在没有最大似然估计方法的计算前提下的接收性能。

　　GMSK调制/解调；芯片内集成分组检测功能；接收/发送速率可达38.4kbps；并行uc（主处理器）接口；数据包帧结构短、无填充；低的驱动电压（3/5伏）操作；与Mobitex兼容（包括R14N短帧）；操作灵活和节能模式。

　　BT值越小，相邻码元之间的相互影响越大。理论分析和计算机模拟结果表明 。