GMSK調制方式的特點和實現

l979年由日本國際電報電話公司提出的GMSK調制方式．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，很適用于工作在VHF和UHF頻段的移動通信系統，越來越引起人們的關注。GMSK調制方式的理論研究已較成熟．實際應用卻還不多，主要是由于高斯濾波器的設計和制作在工程上還有一定的困難。

二、GMSK調制方式的工作原理及特點

　　調制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)調制(圖1)。由于成形后的高斯脈沖包絡無陡峭邊沿，亦無拐點，因此頻譜特性優于MSK信號的頻譜特性。

圖1 GMSK調制

　　高斯濾波器的頻率傳輸函數為

　　式中是與濾波器3dB帶寬B有關的一個系數，其沖激響應為：

　　假設輸入數據流為二進制非歸零信號，傳輸速率為 。為碼元寬度，其數學表示式為

　　式中：

　　或-1,其概率分別為 。GMSK是角度調制信號，已調信號寫作：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　式中：
　　表示和的卷積。
　　GMSK信號的瞬時頻率為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　為調制靈敏度，由下式決定：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　實際上(8)式是使調制指數為的最大頻偏與傳信速率的約束關系。

　　雙極性碼元通過高斯濾波器產生拖尾現象，所以相鄰脈沖之間有重迭。由(6)式和(7)式知，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。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，信號所占用的頻帶越窄，帶外能量的輻射越小，鄰道干擾也越小。

三、用FX489實現GMSK信號的調制和解調

　　FX489是CML公司一種用于GMSK調制解調的芯片，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。

圖2 FX489功能

　　利用FX489實現GMSK信號的調制解調見圖3。碼元傳輸速率是由FX489外接晶體震蕩器的內部分頻系數（腳3和4的邏輯電平）決定（表1）。高斯濾波器BT值的選擇由FX489的腳15決定。當15腳為“1”時，BT值為0.5；為“0”時，BT值為0.3。圖3中的 、組成FX489內部放大器的負反饋電路； 、組成的低通濾波器是增益調節電路，應滿足：
　　　　　　　　　　　　　　　

、和組成信號電平調節和直流電平調節電路。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

四、性能分析及結論

　　圖4給出FX489內部高斯濾波器的頻率響應曲線。圖5是GMSK的功率譜密度曲線。圖6為傳輸眼圖。見圖5，當BT值為

圖3 用FX489實現GMSK信號的調制解調

圖4 濾波器頻率響應

圖5 GMSK信號的功率譜密度