GMSK調(diào)制方式的特點和實現(xiàn)

l979年由日本國際電報電話公司提出的GMSK調(diào)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(tǒng)，越來越引起人們的關(guān)注。GMSK調(diào)制方式的理論研究已較成熟．實際應(yīng)用卻還不多，主要是由于高斯濾波器的設(shè)計和制作在工程上還有一定的困難。

二、GMSK調(diào)制方式的工作原理及特點

　　調(diào)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(jīng)過高斯濾波器成形，再進行最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制(圖1)。由于成形后的高斯脈沖包絡(luò)無陡峭邊沿，亦無拐點，因此頻譜特性優(yōu)于MSK信號的頻譜特性。

圖1 GMSK調(diào)制

　　高斯濾波器的頻率傳輸函數(shù)為

　　式中是與濾波器3dB帶寬B有關(guān)的一個系數(shù)，其沖激響應(yīng)為：

　　假設(shè)輸入數(shù)據(jù)流為二進制非歸零信號，傳輸速率為 。為碼元寬度，其數(shù)學(xué)表示式為

　　式中：

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

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

　　　為調(diào)制靈敏度，由下式?jīng)Q定：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　實際上(8)式是使調(diào)制指數(shù)為的最大頻偏與傳信速率的約束關(guān)系。

　　雙極性碼元通過高斯濾波器產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，所以相鄰脈沖之間有重迭。由(6)式和(7)式知，對應(yīng)某一碼元，GMSK信號的頻偏不僅和該碼元有關(guān)，而且和相鄰碼元有關(guān)。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(shù)有關(guān)，也就是說和高斯濾波器的3dB帶寬B有關(guān)。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(shè)計高斯濾波器的一個主要參數(shù)。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(jié)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(xiàn)GMSK信號的調(diào)制和解調(diào)

　　FX489是CML公司一種用于GMSK調(diào)制解調(diào)的芯片，內(nèi)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(fā)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(xiàn)GMSK信號的調(diào)制解調(diào)見圖3。碼元傳輸速率是由FX489外接晶體震蕩器的內(nèi)部分頻系數(shù)（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(dāng)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(nèi)部放大器的負反饋電路； 、組成的低通濾波器是增益調(diào)節(jié)電路，應(yīng)滿足：
　　　　　　　　　　　　　　　

、和組成信號電平調(diào)節(jié)和直流電平調(diào)節(jié)電路。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

四、性能分析及結(jié)論

　　圖4給出FX489內(nèi)部高斯濾波器的頻率響應(yīng)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(dāng)BT值為

圖3 用FX489實現(xiàn)GMSK信號的調(diào)制解調(diào)

圖4 濾波器頻率響應(yīng)

圖5 GMSK信號的功率譜密度