يُعد تعديل “GMSK” نسخة معدلة من تعديل “MSK“، حيث يتم ترشيح المرحلة بشكل أكبر من خلال مرشح “Gaussian”؛ لتسهيل الانتقالات من نقطة إلى أخرى في الكوكبة، كما من المحتمل أن يكون “GMSK” مرتبطاً على نطاق واسع بنظام الاتصالات المتنقلة “2G GSM”، حيث ثبت أنّه شكل فعال من أشكال التعديل، وكان هذا أحد الأسباب التي جعلت هواتف “GSM” الخلوية تتمتع بعمر بطارية طويل نظراً للكفاءة العالية التي يمكن الحصول عليها من مضخمات طاقة التردد اللاسلكي.
تعريف تعديل GMSK:
تعديل “GMSK”: هو شكل من أشكال التعديل يعتمد على مفتاح تحويل التردد الذي لا يحتوي على انقطاعات في الطور ويوفر استخداماً فعالاً للطيف، بالإضافة إلى تمكين مكبرات الصوت عالية الكفاءة للقدرة الراديوية.
يُظهر مخطط طيف إشارة “MSK” نطاقات جانبية تمتد إلى ما هو أبعد من عرض النطاق الترددي الذي يساوي معدل البيانات، كما يمكن تقليل ذلك بتمرير إشارة التعديل عبر مرشح تمرير منخفض قبل تطبيقه على الموجة الحاملة، ومتطلبات المرشح هي أنّه يجب أن يكون له حد قطع حاد وعرض نطاق ضيق ويجب ألّا تظهر استجابة النبضات أي تجاوز، بحيث يُعرف المرشح المثالي باسم مرشح غاوسي الذي له استجابة على شكل غاوسي لنبضة وليس رنين، وبهذه الطريقة يتم تحويل إشارة “MSK” الأساسية إلى تعديل “GMSK”.
تتمثل إحدى مزايا تعديل “MSK” بشكل عام وفي هذه الحالة المحددة “GMSK” في أنّه يجعل تعديل “MSK” تغيير الطور خطياً ويقتصر على “± Π/ 2” عبر فاصل بتات “T”، وهذا يمكّن “MSK” من توفير تحسين كبير على “QPSK”، وبسبب تأثير تغيير الطور الخطي فإنّ الكثافة الطيفية للقدرة لها أقسام جانبية منخفضة تساعد في التحكم في تداخل القناة المجاورة، ومع ذلك يصبح القسم الرئيسي أعرض من مفتاح إزاحة التربيع.
- “GMSK” هي اختصار لـ “Gaussian Minimum Shift Keying”.
- “MSK” هي اختصار لـ “Minimum Shift Keying”.
- “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile Communications”.
- “QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature Phase Shift Keying”.
كيفية إنتاج تعديل GMSK:
هناك طريقتان رئيسيتان يمكن من خلالهما إنشاء تعديل “GMSK”، والطريقة الأكثر وضوحاً هي ترشيح إشارة التشكيل باستخدام مرشح غاوسي، وبعد ذلك تطبيق ذلك على معدل تردد، حيث يكون مؤشر التشكيل مضبوطاً على “0.5”، وهذه الطريقة بسيطة للغاية ومباشرة، ولكن لها عيباً يتمثل في أنّ مؤشر التعديل يجب أن يساوي بالضبط “0.5”، وفي الممارسة العملية هذه الطريقة التماثلية ليست مناسبة لأنّ تحمّل المكون ينحرف ولا يمكن ضبطه بالضبط.
يتم استخدام الطريقة الثانية على نطاق واسع، بحيث يتم استخدام ما يعرف باسم المغير التربيعي، كما يعني مصطلح التربيع أنّ طور الإشارة في تربيع أو “90 درجة” إلى مرحلة أخرى، كما يستخدم المغير التربيعي إشارة واحدة يقال إنّها في الطور وأخرى في تربيع لهذا، وفي ضوء عناصر الطور والتربيع غالباً ما يُقال أنّ هذا النوع من المغير هو مُعدِّل “I-Q”.
باستخدام هذا النوع من المغير، يمكن الحفاظ على مؤشر التعديل عند “0.5” بالضبط دون الحاجة إلى أي إعدادات أو تعديلات، وهذا يجعله أسهل في الاستخدام وقادراً على توفير مستوى الأداء المطلوب دون الحاجة إلى تعديلات، ولإزالة التشكيل يمكن استخدام التقنية في الاتجاه المعاكس.
- “I-Q” هي اختصار لـ “In phase and Quadrature modulators”.
استخدام GMSK في GSM:
يستخدم “GMSK” على نطاق واسع في تقنية “GSM” الخلوية، وذلك نظراً لأنّ النظام غير حساس لتغيرات السعة، فهو أكثر مرونة تجاه الضوضاء عند مقارنته بأشكال التعديل الأخرى، وبالإضافة إلى ذلك يتمتع “GMSK” باستجابة دافعة منخفضة للتجاوز، ممّا يسمح بالحماية من الانحراف الفوري المفرط والأهم من ذلك يمكن تضخيم “GMSK” بواسطة مضخم غير خطي “NLA” دون تشويه الإشارة، كما أنّ مكبرات الصوت “NLA” أكثر كفاءة ممّا يعني أنّ استهلاك الطاقة أقل بكثير، حيث يؤدي هذا إلى انخفاض مستويات استهلاك البطارية، وهو عامل مهم جداً للهواتف المحمولة.
يعتمد “GSM” تنسيق تعديل رقمي “0.3GMSK”، حيث أنّ يصف “0.3” هو عرض النطاق الترددي لمرشح غاوسي بالنسبة إلى معدل البتات، كما أنّ “GMSK” هو نوع خاص من تعديل “FM” الرقمي بحيث يتم تمثيل القيم “1” و”0″ من خلال إزاحة الموجة الحاملة للتردد اللاسلكي بمقدار “67.708 كيلو هرتز” كما يُشار إلى تقنيات التشكيل التي تستخدم ترددين لتمثيل واحد وصفر هو مفتاح إزاحة التردد “FSK” في حالة “GSM”، يتم اختيار معدل البيانات البالغ “270.833 كيلوبت / ثانية” ليكون أربعة أضعاف إزاحة تردد التردد اللاسلكي.
هذا له تأثير تقليل طيف التشكيل وتحسين كفاءة القناة، كما يسمى تشكيل “FSK”، حيث يكون معدل البتات أربعة أضعاف انزياح التردد بالضبط مفتاح التحول الأدنى “MSK”، حيث في “GSM” يتم تقليل طيف التشكيل بشكل أكبر عن طريق تطبيق مرشح تعديل مسبق “gaussian”، كما يؤدي هذا إلى إبطاء انتقالات التردد السريعة، والتي من شأنها أن تنشر الطاقة في القنوات المجاورة، و”0.3GMSK” ليس تعديلاً طورياً، أي لا يتم نقل المعلومات بواسطة حالات الطور المطلق، كما هو الحال في “QPSK”، وإنّه تغيير التردد أو تغيير حالة الطور الذي ينقل المعلومات.
يمكن تصور “GMSK” من مخطط “I / Q”، وبدون مرشح “Gaussian”، إذا تم إرسال دفق ثابت من “1”، فإنّ “MSK” ستبقى بشكل فعال “67.708 كيلو هرتز” فوق تردد مركز الموجة الحاملة، أمّا إذا تم أخذ تردد مركز الموجة الحاملة كمرجع طور ثابت، فستتسبب الإشارة “67.708 كيلو هرتز” في زيادة مطردة في الطور، بحيث ستدور المرحلة “360 درجة” بمعدل “67708 دورة في الثانية”، وفي فترة بت واحد “1 / 270.833 كيلو هرتز”، ستحصل المرحلة على ربع الطريق حول مخطط “I / Q” أو “90 درجة.
حيث أنّ “1” يُنظر إليها على أنّه زيادة طورية بمقدار “90 درجة”، كما أن “11” يتسببان في زيادة طور بمقدار “180 درجة”، وثلاث درجات من “1” إلى “270 درجة”، ويتسبب “0” في تغيير نفس المرحلة في الاتجاه المعاكس، كما يتم التحكم بإحكام شديد في مسار الطور الدقيق، وتحتاج أجهزة راديو “GSM” إلى استخدام مرشحات رقمية و”I / Q” أو مُعدِّلات “FM” رقمية لتوليد المسار الصحيح بدقة، ولا تسمح مواصفات “GSM” بأكثر من 5 درجات جذر متوسط التربيع و”20 درجة” ذروة الانحراف من المسار المثالي.
- “FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.
- “FSK” هي اختصار لـ “Frequency shift keying”.
- “NLA” هي اختصار لـ “Not Linear Amplifier”.
تعديل انتشار GMSK:
يتم عرض إشارات الطيف المنتشر “GMSK”، بحيث قد يتضمن الإرسال الحصول على سلسلة من رموز البيانات، وكذلك الحصول على شفرة طيف ممتدة تشتمل على سلسلة من رقائق الطيف الممتد وتوليد سلسلة من رقائق التشكيل المسبق، وذلك عن طريق دمج تسلسل رموز البيانات مع رقائق الطيف الممتد، حيث لكل رمز بيانات يتم إنشاء شريحة واحدة على الأقل من شرائح التشكيل المسبق من خلال مراعاة رمز البيانات على الأقل وواحدة على الأقل من رقائق الطيف الممتد، وإجراء تشكيل غاوسي الحد الأدنى من التحول “GMSK”، وأي نظام لاستقبال إشارة مشكلة يشتمل على:
- وسيلة لاستقبال إشارة “GMSK” ذات الطيف الممتد المقابلة لسلسلة من رموز البيانات وشفرة طيف ممتد.
- يعني معالجة إشارة “GMSK” الممتدة للطيف المستقبلي باستخدام مرشح واحد مطابق على الأقل لإنتاج إشارة مرشحة واحدة على الأقل.
- وسيلة لربط إشارة واحدة على الأقل مُصفّاة بشفرة تمديد الطيف المقابلة لإشارة الطيف المنتشر “GMSK” لإنتاج ارتباط واحد على الأقل، أي يعني لتقييم ناتج الارتباط لتقدير تسلسل رموز البيانات.
