Desde el principio quedó claro, de forma extraoficial, que el sistema debía estar basado en una transmisión digital, y que la voz debería estar representada por una cadena digital a una velocidad de 16 kbps. La decisión oficial, sin embargo, no fue tomada hasta 1987.

Desde 1984 hasta 1986, el GSM se encargó de comparar las diferentes posibilidades técnicas para la transmisión (digital o analógica), en particular en sus respectivas eficiencias espectrales (cuál aprovechaba mejor el espectro de frecuencias). Se decidió comparar varias propuestas técnicas de prototipos permitidos en la actual transmisión de radio. En 1985, las administraciones francesas y alemanas de Correos y Telégrafos unieron sus esfuerzos para realizar cuatro estudios que condujeran a otros tantos prototipos. El testeo comparativo de ocho prototipos, incluyendo estos cuatro más los cuatro prototipos Escandinavos, se realizó en Diciembre de 1986 en los laboratorios del CNET ("Centre National d'Etudes des Télécommunications") cerca de París, bajo el control del Núcleo Permanente. Todos estos prototipos hicieron uso de la transmisión digital, y la mayoría fueron propuestos por compañías de teléfonos.

Los resultados de las comparaciones se publicaron a comienzos de 1987. Hubo grandes discusiones sobre el modelo que iba a ser escogido, debido a que podía afectar al prestigio de la empresa que lo propuso. Sólo se decidieron las características del método de transmisión.

Éstas fueron las siguientes:

• Tamaño medio de la banda de transmisión (200 KHz de separación de portadoras), en comparación con los sistemas de banda estrecha (12,5 ó 25 KHz que existían en los sistemas analógicos) o con los sistemas de banda ancha (uno de los candidatos propuso una separación de portadoras de 6 MHz).
• Transmisión digital de voz a una velocidad no superior a 16 kbps; Multiplexación en el tiempo de orden 8, con una evolución en el futuro hacia la multiplexación de orden 16 cuando se defina un codificador de voz a la mitad de velocidad; "Hopping" de frecuencias lento. El "hopping", consiste en cambiar la frecuencia usada por un canal a intervalos regulares de tiempo. En GSM la frecuencia de transmisión permanece constante durante la transmisión de una trama completa. Esta técnica procede de los sistemas de transmisión militares, y se decidió incluirla en las principales características de la transmisión de radio de GSM, además de utilizarla por motivos de seguridad, también para conseguir una mayor diversidad de frecuencias, y para paliar los efectos de los desvanecimientos de tipo Rayleigh.