利用GSM模块通过GPRS在GMSK调制方式下与IP网通信
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了利用GSM模块通过GPRS在GMSK调制方式下与IP网通信相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
随着当代通信技术的飞速发展，2G已经基本上淘汰，3G和4G也已经渗透入我们的生活，5G也开始由实验室走出，但是今天我要说的是第二代通信技术GSM与服务器通信。
GSM 全称为全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications），俗称全球通。它起初是欧洲为工作于900 MHz 波段的通信系统所制定的标准，之后由于模拟通信系统的扩充能力有限，基于增加业务容量的需求而发展了该项技术，取得了全球性的成功。目前 GSM 已经成为当今最广泛认可的无线通信标准。GSM 系统包括 GSM-900（900MHz）、GSM-1800（1800MHz）及GSM-1900（1900MHz）等几个频段，而且这些频段只有 GSM 系统使用。同时 GSM 系统还采用了时分多址（TDMA）以及频分多址（FDMA）相结合的多址方式来提高频率的利用率。
1982 年北欧国家向 CEPT（欧洲邮电行政大会）提交了关于制定 900 MHz 频段公共欧洲电信业务规范的建议书，同时建立一个移动特别小组（Group Special Mobile），简称“GSM”。1986 年在巴黎，该小组对欧洲各国及公司提出的 8 个建议系统进行了现场试验。1987 年 GSM成员国就数字系统采用 TDMA、规则脉冲激励线性预测编码作为语音编码方式和使用高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制方式达成一致意见。同年欧洲 17 个国家的运营商和管理者签署了谅解备忘录，同时成立了 MOU 组织，致力于 GSM 标准的发展。1990 年 MOU 组织完成了 GSM900 的规范，同时一共产生了大约 130 项的全面建议书，该建议书经过分组成为一套 12 个系列。1991 年在欧洲开通第一个 GSM 系统，同时 MOU 组织为该系统设计和注册了市场商标，将 GSM 更名为“全球移动通信系统”。从此移动通信进入第二代（即数字移动通信系统）。同年，移动特别小组还完成了制定 1 800 MHz 频段的公共欧洲电信业务的规范，名为 DCS1800 系统。该系统与 GSM900 具有相同的基本功能特性，因而该规范只占 GSM 建议的很小一部分，仅将 GSM900 和 DCS1800 之间的差别加以描述，两者绝大部分是通用的，故两系统通称为 GSM 系统。1992 年大多数欧洲 GSM 运营商开始商业运行。1994 年 GSM 进入我国。我国于 1995 年加入 MOU 组织。截至 2008 年，我国 GSM 用户总计超过 5 亿户，其中中国联通用户超过 1 亿，中国移动用户超过 4 亿。但是2015年，全球诸多GSM网络运营商，已经将2017年确定为关闭GSM网络的年份。之所以关闭GSM等2G网络，是将无线电频率资源腾出，用于建设4G以及未来的5G网络。
GSM都已经要被淘汰了，那为什么我还要说GSM呢？因为我手上有一个GSM模块，并且成功与远程服务器成功通信。其中GSM的系统结构如下图所示：
图一
而我设计的系统信号传递方向为MS→BTS→BSC→MSC然后利用GPRS让数据进入IP网然后服务器可以接收。GPRS的系统如下图所示：
图二
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GPRS 网络是在 GSM 网络基础之上，新增两个节点——SGSN 和 GGSN 而形成的移动分组数据网络。因此，GPRS 的基本功能是在移动终端与计算机通信网络的路由器之间提供分组传递业务。GPRS 网络分成两个部分：无线接入和核心网络。无线接入部分在移动台与基站子系统(BSS)之间传递数据；核心网络在 BSS 和标准数据通信网络边缘路由器之间中继传递数据。
一个需要使用 GPRS 业务的移动台，首先需要通过一个信令过程，使自己附着到 GPRS网络。移动台从应用得到一个 IP 分组，然后，它请求分配信道。系统预留好时隙以后，给出应答。数据在预留的时隙内发送给 BTS，如果 BTS 正确地接收到完整的大块数据，应给出肯定应答。BTS 从空中链路协议拆掉封装，将数据发送给 SGSN。SGSN 将数据封装成传送协议，并且发送给 GGSN。GGSN 拆掉封装，检验分组的地址和协议，从而，能够选择出正确的路由。因此，分组能够通过 PSPDN 和路由器，到达接收方的本地局域网，最后传送给用户。具体过程如图三所示。
而GPRS采用的是GMSK的调制方式，所谓GMSK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）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，其原理如图四所示：
就移动通信而言，其所占用的带宽较宽，此外为了满足其功率谱在相邻频道取值低于主瓣峰值
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60dB以上的要求，而GMSK调制方式由于具有较小的带外辐射特点，能够满足移动通信环境下对邻道干扰的的严格要求。
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其高斯滤波器的传输函数为：
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其中，a是与滤波器3dB带宽Bb有关的一个系数；其3dB带宽Bb定义为：
可见，改变a的时候，Bb也随之改变。
根据传输函数可求出滤波器的冲激响应为：
当输入脉冲为宽度等于Tb的矩形脉冲时，不同BbTb条件下的滤波器输出响应g（t）的波形如图六所示，由图可见，g(t)的波形随BbTb的减小而越来越宽，同时幅度越来越小，当BbTb≈0.25时，输入宽度为Tb的脉冲被展宽为3Tb的输出脉冲，相邻脉冲将产生重叠；即一个宽度等于Tb的输入脉冲，其输出将影响前后各一个码元的响应；同样它也受到前后两个相邻码元的影响。由此可以看出输入原始数据再通过高斯滤波器之后，已经不可避免地引入了“码间串扰”。
有意引入可控制的码间串扰，以压缩信号的频谱，解调判决时利用前后码元的相关性依然可以准确进行解调判决，这就是所谓的部分响应技术。GMSK就是利用了部分响应技术，它是一个记忆系统，通过引入可控的码间干扰来达到平滑相位路径的目的。而MSK为全响应系统，或称为零记忆系统。
GMSK可以用MSK调制器相同的正交调制方式来产生，只要在调制前先对原始数据信号用高斯型滤波器进行过滤即可；此外在原始信号进行高斯型滤波器进行滤波之后，直接对压控振荡器进行调频也能够生成GMSK信号，但是这种方法要求VOC的频率稳定度高，频偏准确性很好，这增加了制作难度，下面介绍一种实用的GMSK产生的方法，叫波形存储正交调制法。
图六
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GMSK的表达式为：
其系统框图如图七所示
图七
在图八中横坐标为归一化频率( f - f c ) Ts ,纵坐标为谱密度,参变量Bb Ts 为高斯低通滤波器的归一化3 dB带宽Bb 与码元长度Ts的乘积。从图中可以看出,随着Bb Ts的减小,功率谱衰减明显加快。在GSM 系统中,要求在( f -f c ) = 1. 5时功率谱密度低于60 dB,从图上可以看出,Bb Ts= 0. 3时GMSK的功率谱即可满足GSM的要求。需要指出的是, GM SK信号的频谱特性的改善是通过降低误码率性能换来的。前置滤波器的带宽越窄, 输出功率谱就越紧凑, 误码率性能就变得越差。
通过计算机模拟得到GMSK信号功率谱密度如图九所示，纵轴是以分贝表示的归一化功率谱密度!横轴是归一化频率(f-fc)Tb，参变量是预调制滤波器的归一化3dB带宽BbTb。从图中可以看到随着BbTb的减小，已调波频谱的主瓣宽度越窄，高频滚降越快，即功率谱衰减明显加快，这是我们希望得到的。但是BbTb不能选的太小，在GSM通信系统中，要求在(f-fc)Tb=1.5时，功率谱密度低于60dB，从图九我们可以得到当BbTb时，GSMK信号的功率谱即可满足GSM系统的要求。一般=0.2-0.3间即可。
从理论上讲，能把已调信号的全部功率都包括在内的带宽应是无限大。在工程上，要计
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算已调信号的占用带宽，必须限定落入此带宽内的信号功率占信号总功率的比例。在规定接收机所需要接收的已调波总功率的百分比情况下，定义接收机解调前其矩形带通滤波器所需的归一化带宽BiTb为已调波占用的带宽。当BbTb取不同值时，GMSK信号号对应不同功率百分比时的占用带宽如图九所示。
图九
邻道干扰是指在两个信道频率间隔△f一定的情况下，落在邻道中的带外辐射功率与信
号总功率的比值。通过计算机模拟得到的相邻信道干扰如图十所示。图中纵轴是邻道干
以上是关于利用GSM模块通过GPRS在GMSK调制方式下与IP网通信的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
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