QPSK和GMSK的时域频域对比

QPSK和MSK是两种比较典型的通信调制方式，以PSK为代表的QPSK、16QAM、64QAM是宽带通信常用的调制方式，具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、高峰均比等特性；

GMSK是窄带通信常用的调制方式，有好的功率频谱特性，相较其他恒包络调制有更窄的带宽；

本文来对比两种典型的宽窄带调制方式的时域和频率的区别。

1.QPSK

QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。

中国式3G制式(CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA)均在下行链路采用QPSK调制。

 

QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。

 

2.GMSK

GMSK调制技术是从MSK（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GMSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好。

2G时代的GSM采用的就是GMSK调制方式。

3.两种调制方式的时域对比

本对比采用MATLAB的simulink仿真。

 

先看时域，时域采用了两个显示，一个眼图，一个示波器显示。下图是示波器显示结果，左图为QPSK，右图为GMSK。两个调制方式速率相同。

 

从上图可以看出，QPSK的相位不连续，包络不恒定。这里大家可能会有疑问，从坐标图上来看，QPSK幅度是相同的，为什么在时域上看又不恒定了。前面有篇文章有讲。通信的调制技术

 

因为从01变到10时需要经过00点，幅度瞬间为0，这样就产生了峰均比。

GMSK从时域上看，幅度相同，相位连续。

 

频域

下图为频域的对比，左图为QPSK，右图为GMSK。从图中可以看出QPSK的带宽更窄一些，从波形形状上来看，区分不出。

 

总结

GMSK等恒包络调制波形在PAPR、ACLR、调制/解调复杂度等方面有较大优势。QAM等调制方式有更好的频谱利用率。

　　审核编辑：汤梓红