通信算法之三十五：GMSK/MSK/CPFSK/CPM/FSK仿真链路

痛定思痛。 2022-10-06 01:57 34阅读 0赞

GSMK：高斯最小频移键控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying)，这是GSM系统采用的调制方式。数字调制解调技术是数字蜂窝移动通信系统空中接口的重要组成部分。GMSK调制是在MSK(最小频移键控)调制器之前插入高斯低通预调制滤波器这样一种调制方式。GMSK提高了数字移动通信的频谱利用率和通信质量。

GMSK调制技术是从MSK[GMSK][](Minimum Shift Keying)调制的基础上发展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波器(预调制滤波器)进行预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。由于数字信号在调制前进行了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GSMK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如广泛使用的GSM(Global System for Mobile communication)移动通信体制就是使用GMSK调制方式。

好的功率频谱特性，较优的误码性能，特别是带外辐射小，很适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统，越来越引起人们的关注。GMSK调制方式的理论研究已较成熟，实际应用却还不多，主要是由于高斯滤波器的设计和制作在工程上还有一定的困难。[频率响应][Link 1]调制前高斯滤波的最小频移键控简称GMSK，基本的工作原理是将基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控(MSK)调制(见右上图)。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，因此频谱特性优于MSK信号的频谱特性。

通常将高斯滤波器的3dB带宽B和输入码元宽度T的乘积BT值作为设计高斯滤波器的一个主要参数。BT值越小，GMSK信号功率频谱密度的高频分量衰减越快。

二. MSK

最小频移键控MSK (Minimum Shift Keying)是一种特殊的连续相位的频移键控 (CPFSK)。其最大频移为比特速率的1/4，即MSK是[调制系数][Link 2]为0.5的连续相位的FSK。

在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。MSK是对FSK信号作某种改进，使其相位始终保持连续不变的一种调制。

MSK又称快速移频键控(FFSK)。这里"最小"指的是能以最小的调制指数(即0.5)获得正交信号;而"快速"指的是对于给定的频带，它能比PSK传送更高的比特速率。

MSK是一种在无线移动通信中很有吸引力的数字调制方式，它具有以下两种主要的特点:

1.  信号能量的99.5%被限制在数据传输速率的1.5倍的带宽内。谱密度随频率(远离信号带宽中心)倒数的四次幂而下降，而通常的离散相位FSK信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此，MSK信号在带外产生的干扰非常小。这正是限带工作情况下所希望有的宝贵特点。
2.  信号包络是恒定的，系统可以使用廉价高效的非线性器件。

MSK调制方式是数字调制技术的一种。数字调制是数字信号转换为与信道特性相匹配的波形的过程。调制过程就是输入数据控制(键控)载波的幅度、频率和相位。

MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，主要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而展开的。随着通信容量的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这就要求必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带滤波器对减小带外衰减所做的贡献。这是因为器件的非线性具有幅相转换(AM/PM)效应，会使己经滤除的带外分量几乎又都被恢复出来了。为了适应这类信道的特点，必须设法寻找一些新的调制方式，要求它所产生的己调信号，经过发端带限后，虽然仍旧通过非线性器件，但是，非线性器件输出信号只产生很小的频谱扩展。

三.CPM

CPM系统可以使用廉价的非线性放大器；由于相位的连续性，使得CPM信号的带宽利用率高，带外功率小；而且CPM基带调制器相当于一个编码器，所以CPM信号具有一定的编码增益。这些优点使得CPM信号在衰落信道和卫星通信中获得了广泛的应用。

一流程图：

CB + CRC+LDPC-NR编码+速率匹配+BPSK/QPSK调制+AWGN高斯白噪声+BPSK/QPSK解调+速率解匹配+LDPC译码（两种方式）+CRC+误码率曲线。

二。

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%系统参数设计------------------------------

待补充

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[GMSK]: https://baike.so.com/gallery/list?ghid=first&pic_idx=2&eid=5453876&sid=5692261
[Link 1]: https://p1.ssl.qhimg.com/t01db7039983f40dca5.jpg
[Link 2]: https://baike.so.com/doc/1095803-1159456.html