GMSK的原理

2024年3月30日發(作者：成長型思維)

GSM 使用一種稱作 0.3GMSK（高斯最小頻移鍵控）的數字調制方式。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 調制方式：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 的調制技術記作 FSK

（頻移鍵控）。在 GSM 中，數據速率選為 270.833kbit/c，正好是 RF 頻率偏移的 4

倍，這樣作可以把調制頻譜降到最低并提高信道效率。比特率正好是頻率偏移 4 倍的 FSK

調制稱作 MSK（最小頻移鍵控）。在 GSM 中，使用高斯預調制濾波器進一步減小調制頻

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信道輻射能量。

0.3GMSK 不是相位調制（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 圖表示。如果沒有

高斯濾波器，當傳送一連串恒定的 1時，MSK 信號將保持在高于載波中心頻率

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 67.708次/秒 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 圖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 調制器精確地生成正確的相位軌跡。GSM

規范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

1． 射頻電路

射頻電路單元一般分成三部分：接收電路、發射電路、頻率合成電路。

合路器的作用是將信號手機的收信和發信組合到一根天線上。在GSM系統中，由于

收發不在同一時隙，因此手機可以省去用于隔離收發的雙工器，而只需使用簡單的收發合

路器就可以將發信、收信信號組合到一根天線上而不會互相干擾。

對接收電路，天線將信號接收下來，通過合路器進入接收通道，與接收本振信號（即

頻率合成器產生的接收VCO信號）混頻，將高頻信號變成中頻信號，再進行信號的正交解

調，產生接收I、Q信號；然后再進行GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控）解調，把模擬信

號轉變為數字信號，之后送入基帶處理單元。

對發射電路，由基帶部分送來TDMA幀數據流（速率為270.833kbit/s）進行GSMK

調制形成發射I、Q信號，再送到發信上變頻器調制到發射頻段，通過功率放大后經合路器

由天線發射出去。

頻率合成器為發射和接收單元提供變頻所必需的本振信號，采用鎖相環技術來穩定頻

率，它從時鐘基準電路獲得頻率基準。

時鐘基準電路一般為13MHz時鐘，一方面為頻率合成電路提供時鐘基準，另一方面

給邏輯電路提供工作時鐘。

2．

3．5．多址方式

在蜂窩移動通信系統中，有許多用戶要同時通過一個基站和其它用戶進行通信。因此

存在這樣的問題：怎樣從眾多用戶中區分出是哪一個用戶發出的信號，以及用戶怎樣識別

出基站發出的信號中哪一個是給自己的。這個問題的解決方法就是多址技術。

我們設想，不論是用戶發出的信號，還是基站發出的信號，若每個信號都具有不同的