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GMSK

鎖定
高斯最小頻移鍵控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying),這是GSM系統採用的調製方式。數字調製解調技術是數字蜂窩移動通信系統空中接口的重要組成部分。GMSK調製是在MSK(最小頻移鍵控)調製器之前插入高斯低通預調製濾波器這樣一種調製方式。GMSK提高了數字移動通信的頻譜利用率和通信質量。
中文名
高斯
外文名
Gaussian Filtered Minimum Shift Keying
簡    稱
GMSK
提出國家
日本

GMSK簡介

GMSK GMSK
GMSK調製技術是從MSK(Minimum Shift Keying)調製的基礎上發展起來的一種數字調製方式,其特點是在數據流送交頻率調製器前先通過一個Gauss濾波器(預調製濾波器)進行預調製濾波,以減小兩個不同頻率的載波切換時的跳變能量,使得在相同的數據傳輸速率時頻道間距可以變得更緊密。由於數字信號在調製前進行了Gauss預調製濾波,調製信號在交越零點不但相位連續,而且平滑過濾,因此GMSK調製的信號頻譜緊湊、誤碼特性好,在數字移動通信中得到了廣泛使用,如廣泛使用的GSM(Global System for Mobile communication)移動通信體制就是使用GMSK調製方式。
頻率響應 頻率響應
l979年由日本國際電報電話公司提出的GMSK調製方式。有好的功率頻譜特性,較優的誤碼性能,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(見右上圖)。由於成形後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。
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,GMSK信號功率頻譜密度的高頻分量衰減越快。

GMSK歷史

功率譜密度 功率譜密度
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,較優的誤碼性能,特別是帶外輻射小。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。
再進行最小頻移鍵控(MSK)調製。

GMSK原理

圖1 GMSK調製 圖1 GMSK調製
再進行MSK調製(圖1)。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疊。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。也就是説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,也就是説和高斯濾波器的3dB帶寬B有關。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。

GMSK調製與解調

圖2 FX489功能 圖2 FX489功能
FX489是CML公司一種用於GMSK調製解調的芯片,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外接晶體震盪器的內部分頻係數(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應用

GMSK信號具有很好的頻譜和功特性,特別適用於功率受限和信道存在非線性、衰落以及多普勒頻移的移動突發通信系統。 為了適應無線信道的特性,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信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。由於成形後的高斯脈衝包絡無陡峭邊沿,亦無拐點,經調製後的已調波在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網絡的調制解調器:CMX909B芯片的典型應用是Mobitex網絡的調制解調器(MODEM)。它是半雙工的BT=0.3的GMSK調制解調器的數據泵,芯片集成了分組數據處理的功能。GMSK調製在給定的帶寬和射頻信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信道失真(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;芯片內集成分組檢測功能;接收/發送速率可達38.4kbps;並行uc(主處理器)接口;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。
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 。

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