GMSK

GMSK，高斯最小頻移鍵控，是GSM系統採用的信號調製方法，於70年代由日本人發明。大致方法是先對信號進行高斯處理，即用信號頻率的上下波動代表0和1，然後使用最小頻移鍵控器對高斯信號進行處理，使信號的波形最大程度上接近方波。

GSM使用一種稱作0.3GMSK(高斯最小頻移鍵控)的數字調製方式。0.3表示高斯濾波器帶寬與比特率之比。

GMSK是一種特殊的數字FM調製方式。給RF載波頻率加上或者減去67.708KHz表示1和0。使用兩個頻率表示1和0的調製技術記作FSK（頻移鍵控）。在GSM中，數據速率選為270.833kbit/sec，正好是RF頻率偏移的4倍，這樣作可以把調製頻譜降到最低並提高通道效率。比特率正好是頻率偏移4倍的FSK調製稱作MSK（最小頻移鍵控）。在GSM中，使用高斯預調製濾波器進一步減小調製頻譜。它可以降低頻率轉換速度，否則快速的頻率轉換將導致向相鄰通道輻射能量。

0.3GMSK不是相位調製（也就是說不是像QPSK那樣由絕對相位狀態攜帶信息）。它是由頻率的偏移，或者說是相位的變化攜帶信息。GMSK可以通過I/Q表示。如果沒有高斯濾波器，當傳送一連串恆定的1時，MSK信號將保持在高於載波中心頻率67.708KHz的狀態。如果將載波中心頻率作為固定相位基準，67.708KHz的信號將導致相位的穩步增加。相位將以每秒67,708次的速率進行360度旋轉。在一個比特周期內(1/270.833KHz)，相位將在I/Q中移動四分之一圓周、即90度的位置。數據1可以看作相位增加90度。兩個1使相位增加180度，三個1是270度，依此類推。數據0表示在相反方向上相同的相位變化。

實際的相位軌跡是被嚴格地控制的。GSM無線系統需要使用數字濾波器和I/Q或數字FM調製器精確地生成正確的相位軌跡。GSM規範允許實際軌跡與理想軌跡之間存在均方根（rms）值不超過5度、峰值不超過20度的偏差。

l979年由日本國際電報電話公司提出的GMSK調製方式．有較好的功率頻譜特性，較憂的誤碼性能，特別是帶外輻射小，很適用於工作在VHF和UHF頻段的移動通信系統，越來越引起人們的關注。GMSK調製方式的理論研究已較成熟．實際應用卻還不多，主要是由於高斯濾波器的設計和製作在工程上還有一定的困難。

調製前高斯濾波的最小頻移鍵控簡稱GMSK，基本的工作原理是將基帶信號先經過高斯濾波器成形，再進行最小頻移鍵控(MSK)調製。由於成形后的高斯脈衝包絡無陡峭邊沿，亦無拐點，因此頻譜特性優於MSK信號的頻譜特性。

調製前高斯濾波的最小頻移鍵控簡稱GMSK，基本的工作原理是將基帶信號先經過高斯濾波器成形，再進行最小頻移鍵控(MSK)調製(圖1)。由於成形后的高斯脈衝包絡無陡峭邊沿，亦無拐點，因此頻譜特性優於MSK信號的頻譜特性。

雙極性碼元通過高斯濾波器產生拖尾現象，所以相鄰脈衝之間有重迭。對應某一碼元，GMSK信號的頻偏不僅和該碼元有關，而且和相鄰碼元有關。也就是說在不同的碼流圖案下，相同碼元(比如同為“+1”或“-1”)的頻偏是不同的。

相鄰碼元之間的相互影響程度和高斯濾波器的參數有關，也就是說和高斯濾波器的3dB帶寬B有關。

FX489是CML公司一種用於GMSK調製解調的晶元，內部包括一個高斯濾波器，整形電路及其它附屬電路。高斯濾波器的BT值為0.3或0.5兩檔可供選擇。傳輸速率為4bps～19.2kbps，能提供發送時鐘和接收時鐘。圖2是FX489的功能示意。

利用FX489實現GMSK信號的調製解調碼元傳輸速率是由FX489外接晶體震蕩器的內部分頻係數（腳3和4的邏輯電平）決定。高斯濾波器BT值的選擇由FX489的腳15決定。

GMSK信號具有很好的頻譜和功率特性，特別適用於功率受限和通道存在非線性、衰落以及多普勒頻移的移動突發通信系統。

為了適應無線通道的特性，由該調製方式所產生的已調波應具有以下兩個特點：第一，包絡恆定或包絡起伏很小。第二，具有最小功率譜佔用率。高斯最小頻移鍵控（GMSK）調製方式正好具有上述特性。GMSK調製使在給定的帶寬和射頻通道條件下數據吞吐量最大。GMSK是當前現代數字調製技術領域研究的一個熱點。

採用高斯濾波器作調製前基帶濾波器，將基帶信號成型為高斯脈衝，再進行MSK調製，這種調製方式稱為GMSK。由於成形后的高斯脈衝包絡無陡峭邊沿，亦無拐點，經調製后的已調波在MSK的基礎上進一步得到平滑其相位路徑。因此它的頻譜特性優於MSK，但誤比特率性能不如MSK。

Mobitex網路的數據機：CMX909B晶元的典型應用是Mobitex網路的數據機（MODEM）。它是半雙工的BT＝0.3的GMSK數據機的數據泵，晶元集成了分組數據處理的功能。GMSK調製在給定的帶寬和射頻通道條件下數據吞吐量最大。集成的分組數據處理能力接收主控制器的一些有規律的處理任務，包括保持比特同步、幀同步、塊的編排、循環冗餘檢驗（CRC）和前向糾錯編碼（FEC）錯誤處理、數據交織、擾頻輸出等。解調器採用反饋平衡技術減小通道失真（畸變），同時增強接收機在沒有最大似然估計方法的計算前提下的接收性能。

GMSK調製/解調；晶元內集成分組檢測功能；接收/發送速率可達38.4kbps；并行uc(主處理器)介面；數據包幀結構短、無填充；低的驅動電壓（3/5伏）操作；與Mobitex兼容（包括R14N短幀）；操作靈活和節能模式。

通常將高斯濾波器的3dB帶寬B和輸入碼元寬度T的乘積BT值作為設計高斯濾波器的一個主要參數。BT值越小，相鄰碼元之間的相互影響越大。理論分析和計算機模擬結果表明。BT值越小，GMSK信號功率頻譜密度的高額分量衰減越快。主瓣越小，信號所佔用的頻帶越窄，帶外能量的輻射越小，鄰道干擾也越小。