通信終端設(shè)備-GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)

1、通信終端設(shè)備通信終端設(shè)備GSMGSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)數(shù)字移動(dòng)電話機(jī) 目的:通過(guò)GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)理論學(xué)習(xí) 1. 了解蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展，3G移動(dòng)通信的特點(diǎn)及蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 2. 熟悉GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)要求 3. 掌握GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)特點(diǎn)、組成，熟悉組成部分的功能作用及電路原理、工作過(guò)程 4. 學(xué)會(huì)識(shí)圖、用圖方法，GSM移動(dòng)電話機(jī)、分析方法，熟悉所需儀表正確使用和各種波形、參數(shù)的測(cè)量方法 5. 簡(jiǎn)單分析手機(jī)常見電路故障。 授課主要內(nèi)容: 1. 移動(dòng)通信概述 2. GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 3. GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 4. GSM移動(dòng)電話機(jī) 5.

2、GSM移動(dòng)電話機(jī)功能電路及作用 6. 西門子3508型數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)主要電路原理及工作過(guò)程第一章 移動(dòng)通信概述 1.1 移移 動(dòng)動(dòng) 通通 信信 概概 念念移動(dòng)通信是指通信的雙方至少有一方是在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行信息的傳輸和交換。例如在運(yùn)動(dòng)中的人與汽車、輪船、飛機(jī)等移動(dòng)體之間的通信，分別構(gòu)成陸地、海上和空中的移動(dòng)通信。移動(dòng)通信系統(tǒng)是指包括通信雙方設(shè)備在內(nèi)的整體。移動(dòng)通信網(wǎng)是現(xiàn)代通信的重要組成部分。它不僅可以傳送語(yǔ)音信息，而且還具有數(shù)據(jù)終端功能，能夠快速而可靠地進(jìn)行多種信息交換，如數(shù)據(jù)、傳真、圖像等通信業(yè)務(wù)。作為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的一種新興通信手段，移動(dòng)通信系統(tǒng)具有的可移動(dòng)性優(yōu)勢(shì)是其他通信系統(tǒng)(如固定電話網(wǎng))無(wú)法

3、比擬的。移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有:公用陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、無(wú)線尋呼系統(tǒng)、集群移動(dòng)通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。移動(dòng)通信采用無(wú)線接入技術(shù)，無(wú)線電通信是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)集中了無(wú)線通信和有線通信的最新技術(shù)成果，其進(jìn)步和發(fā)展基于計(jì)算機(jī)、新材料和新工藝等技術(shù)的發(fā)展，集合了當(dāng)前最前沿的技術(shù)并還在不斷研究發(fā)展。第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.2 移移 動(dòng)動(dòng) 通通 信信 的的 主主 要要 特特 點(diǎn)點(diǎn)移動(dòng)通信必須利用無(wú)線電波進(jìn)行信息傳輸（通常是發(fā)送時(shí)，將信息流上變頻，轉(zhuǎn)換為電磁波信號(hào)；接收時(shí)，將電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，下變頻,還原信息）。移動(dòng)通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行（受到天電、工業(yè)、廣播電臺(tái)、電

4、視臺(tái)及本系統(tǒng)鄰道信號(hào)、其它使用不同多址技術(shù)通信系統(tǒng)相互干擾和射頻信號(hào)在傳播時(shí)的快、慢衰落等）。移動(dòng)通信可利用的頻譜資源有限，而移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量需求卻與日俱增（要在頻率的利用上采用新的技術(shù)如多址技術(shù)、調(diào)制技術(shù)等）。移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，網(wǎng)絡(luò)管理和控制必須有效（如本地網(wǎng)、省網(wǎng)、國(guó)家網(wǎng)、地區(qū)（域）網(wǎng)、國(guó)際系統(tǒng)網(wǎng)等）。移動(dòng)通信設(shè)備（主要是移動(dòng)臺(tái)）必須適于在移動(dòng)的（如溫度、濕度、粉塵、沖擊、振動(dòng)和光線變化、電磁環(huán)境巨列波動(dòng)等）環(huán)境中使用。第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.3 移動(dòng)通信發(fā)展階段及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)劃分移動(dòng)通信發(fā)展階段及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)劃分 移動(dòng)通信在20世紀(jì)80年代以前是指采用大區(qū)制的公用汽車電話系統(tǒng)

5、。 移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)體制劃分，從引進(jìn)蜂窩技術(shù)開始，被分成以下幾代移動(dòng)通信系統(tǒng)： 第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱1G）：采用調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行通話，以模擬式蜂窩網(wǎng)為主要特征。 20世紀(jì)70年代中期至80年代初開始商用化，北美AMPS、歐洲TACS兩大系統(tǒng)，另外還有北歐NMT及日本的HCMTS。使用無(wú)線頻段為800/900MHz（早期曾使用450MHz）。重點(diǎn)是解決用戶擴(kuò)容問(wèn)題。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱2G）：以數(shù)字化通話為主，兼顧低速數(shù)據(jù)通信，以數(shù)字蜂窩網(wǎng)為主要特征。20世紀(jì)90年代初正式走向商用。其中最具代表性的有歐洲時(shí)分多址（TDMA）GSM和北美的碼分多址（CDMA）IS95兩大系統(tǒng)，能

6、傳輸9.6Kb/S以下的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱3G)：數(shù)字寬帶、高速率傳輸，提供移動(dòng)多煤體業(yè)務(wù)，比2G有更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量。是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）于1997年至1999年組織制定的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT2000）標(biāo)準(zhǔn)，本世紀(jì)初投入商用,目前全球已有上億用戶。 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G或稱為“后3G”，新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)）：為解決系統(tǒng)更大大容量、更高速數(shù)據(jù)傳輸、更大寬帶和更高頻譜利用率為主要特征.采用的QAM、OFMA、智能天線等主要技術(shù)。第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.4 95 95年以前世界主要數(shù)字移動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)類型年份多址接入無(wú)線頻段調(diào)制信道帶寬歐

7、洲GSM蜂窩1990TDMA890-960MHzGMSK200KHz歐洲CT2無(wú)繩1989FDMA864-868MHZGFSK100KHz歐洲D(zhuǎn)EST無(wú)繩1993TDMA1880-1900MHzGFSK1728KHz歐洲D(zhuǎn)CS-1800（GSM）蜂窩1993TDMA1710-1880MHzGMSK200KHz美國(guó)USDC（IS-54）蜂窩1991TDMA824-894MHz/4-DQPSK30KHz美國(guó)CDPD蜂窩1993TDMAFH/分組1850-1990MHzGMSK30KHz美國(guó)IS-95PCS1993CDMA824-894MHz1.8-2.0GHzQPSK/BPSK1250KHz美國(guó)P

8、CS-1900（GSM）蜂窩1994TDMA1850-1990MHzGMSK200KHz美國(guó)PACS無(wú)繩/PCS1994TDMA/FDMA1850-1990MHz/4-DQPSK300KHz美國(guó)MIRSSMR/PCS1994TDMA若干16-QAM25KHz日本PDC蜂窩1993TDMA810-1501MHz/4-DQPSK25KHz日本PHS無(wú)繩1993TDMA1895-1907MHz/4-DQPSK300KHz第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.5 中中 國(guó)國(guó) 移移 動(dòng)動(dòng) 通通 信信 的的 發(fā)發(fā) 展展 我國(guó)民用移動(dòng)通信事業(yè)起步于軍事移動(dòng)通信，其發(fā)展可大致分以下幾個(gè)階段我國(guó)民用移動(dòng)通信事業(yè)起步于

9、軍事移動(dòng)通信，其發(fā)展可大致分以下幾個(gè)階段: : 第一階段（第一階段（19871987年年-2001-2001年底）建設(shè)和使用移動(dòng)模擬電話網(wǎng)時(shí)期：年底）建設(shè)和使用移動(dòng)模擬電話網(wǎng)時(shí)期：自1987年始，各?。ㄊ凶灾螀^(qū)）先后分別引進(jìn)摩托羅拉（稱A網(wǎng)系統(tǒng)）和愛(ài)立信（稱B網(wǎng)系統(tǒng)）兩大公司生產(chǎn)的、 TACS體制的窄帶模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。 第二階段（從第二階段（從19941994年起）建設(shè)和使用年起）建設(shè)和使用GSMGSM數(shù)字移動(dòng)電話網(wǎng)時(shí)期：數(shù)字移動(dòng)電話網(wǎng)時(shí)期：GSM數(shù)字移動(dòng)電話，也稱“全球通”移動(dòng)通信系統(tǒng)。由于其規(guī)化早，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣和密度大，移動(dòng)用戶如今發(fā)展到近4億,約占全國(guó)總移動(dòng)用戶數(shù)的80%，是移動(dòng)

10、通信最主要系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)GSM網(wǎng)絡(luò)工作在900MHz（簡(jiǎn)稱G網(wǎng)）和1800MHz（也稱DCS網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱D網(wǎng)）兩個(gè)無(wú)線頻帶。GSM系統(tǒng)由“中國(guó)移動(dòng)”和“中國(guó)聯(lián)通”兩家通信公司運(yùn)營(yíng)。中國(guó)移動(dòng)公司同時(shí)使用900MHz和1800MHz兩個(gè)無(wú)線頻段，使用電話號(hào)段為134139；中國(guó)聯(lián)合通信集團(tuán)公司目前僅使用GSM系統(tǒng)900MHz無(wú)線頻段，使用電話號(hào)段130132。 第三階段（從第三階段（從20012001年底）為建設(shè)和投入使用年底）為建設(shè)和投入使用IS-95bIS-95b技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CDMACDMA移動(dòng)電話網(wǎng)時(shí)期：移動(dòng)電話網(wǎng)時(shí)期：IS-95b技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的CDMA移動(dòng)電話也稱cdma One或窄帶CDMA（

11、簡(jiǎn)稱C網(wǎng)）。它是一種直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，系統(tǒng)帶寬為1.25MHz，無(wú)線工作頻率800MHz，由“中國(guó)聯(lián)通”獨(dú)家運(yùn)營(yíng)，使用電話號(hào)段為133。 開發(fā)和使用開發(fā)和使用2.5G2.5G階段階段(2003(2003年始年始) )：是針對(duì)2G的GSM和CDMA窄帶數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率低（9.6kb/s)，不能適應(yīng)高速數(shù)據(jù)、圖像等通信傳輸要求，逐步提高數(shù)據(jù)傳輸速率，向3G的過(guò)渡階段?；?G系統(tǒng)，GSM系統(tǒng)采用分組交換（GPRS）技術(shù)（理論數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到115.2Kbps）；CDMA系統(tǒng)采用增加帶寬的CDMA 1x技術(shù)（其理論數(shù)據(jù)可達(dá)到153.6 Kbps）來(lái)提高信息的傳輸速率，以滿足部分

12、高速數(shù)據(jù)通信的需求。因采用GPRS和CDMA 1x技術(shù)后的數(shù)據(jù)傳輸速率高于2G而低于3G故被稱為2.5G。 第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.6 3G3G 三個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較三個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較（一一） WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA都提供在靜止?fàn)顟B(tài)下2Mb/s數(shù)據(jù)傳輸速率,同屬寬帶CDMA技術(shù),在一個(gè)更寬的頻帶上擴(kuò)展信號(hào),從而減少多徑和衰減帶來(lái)傳播問(wèn)題,具有更大的容量,具有較強(qiáng)的抗衰落和抗干擾能力。但三者一些關(guān)鍵技術(shù)仍存在較大差別，在性能上也有所區(qū)別。 雙工模式 WCDMA與CDMA2000采用FDD模式，上行和下行傳輸使用兩個(gè)對(duì)稱頻帶，在用于非對(duì)稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如互聯(lián)網(wǎng)）時(shí)頻

13、譜利用率低。 TD-SCDMA采用TDD模式，上行和下行傳輸使用同一頻帶，上下行時(shí)隙在話音與數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可進(jìn)行成對(duì)或非成對(duì)的靈活分配，頻譜利用率高。 FDD模式較TDD模式抗衰落和抗多普勒性能好，支持移動(dòng)終端在250Km/h正常通信，而TDD只能維持120Km正常通信。 碼片速率與載波帶寬 WCDMA碼片速率為3.84Mchip/s,具有5MHz載波帶寬; CDMA2000 1x(單載波,碼片速率1.2288Mchip/s)與CDMA2000 3x(三載波,碼片1.22883=3.6864Mchip/s )區(qū)別在載波不同,分別有1.25MHz和3.75MHz帶寬; TD-SCDMA 單載波碼片速

14、率1.28Mchip/s ,采用三載波設(shè)計(jì),每載波具有1.6MHz帶寬。 載波帶寬越高，支持用戶數(shù)就越多，網(wǎng)塞可能性越小，載波帶寬越高，支持用戶數(shù)就越多，網(wǎng)塞可能性越小，WCDMAWCDMA具有較好的優(yōu)勢(shì)具有較好的優(yōu)勢(shì)。第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.6 3G3G 三個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較（二三個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較（二） 智能天線技術(shù)智能天線技術(shù) TD-SCDMA上采用。是一組安裝在基站的雙向天線，通過(guò)一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路方向特性?？蓽p小小區(qū)間及小區(qū)內(nèi)的干擾。 越區(qū)切換技術(shù)越區(qū)切換技術(shù) WCDMA與CDMA2000采用越區(qū)“軟切換”（即越區(qū)

15、是先與新基站連通，后與原基站中斷）技術(shù)。對(duì)信道占用資源較大； TD-SCDMA采用越區(qū)“接力切換”技術(shù)，通過(guò)智能天線定位的用戶方位和距離信息判斷出用戶進(jìn)入切換區(qū)時(shí)，由所在基站控制器通信切換基站做好準(zhǔn)備，完成接力切換。接力切換是一種改進(jìn)的硬切換技術(shù)，可提高切換成功率，與軟切換相比可減少切換時(shí)對(duì)鄰近基站信道占用時(shí)間。 與與2G2G兼容性兼容性 WCDMA由GSM網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡而來(lái)，雖然可保留GSM核心網(wǎng)絡(luò)，但須重建WCDMA接入網(wǎng)，并不可重用GSM基站設(shè)備。 CDMA2000 3x從CDMAIS-95、CDMA1x過(guò)渡而來(lái)，可以保留原有CDMAIS-95設(shè)備。 TD-SCDMA系統(tǒng)建設(shè)只需在GSM網(wǎng)絡(luò)上

16、增加TD-SCDMA設(shè)備即可。 WCDMAWCDMA在升級(jí)過(guò)程中成本最高。在升級(jí)過(guò)程中成本最高。第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.7 數(shù)數(shù) 字字 移移 動(dòng)動(dòng) 電電 話話 機(jī)機(jī) 作為通信的重要終端，移動(dòng)電話機(jī)是構(gòu)成移動(dòng)通信系統(tǒng)三大（交換、基站、移動(dòng)臺(tái)）子系統(tǒng)中不可缺少的移動(dòng)臺(tái)部分。 數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)是一種重要的個(gè)人用通信工具。是集現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、新材料和新制造工藝為一體的完美結(jié)合。通過(guò)移動(dòng)電話機(jī)除可以完成接打電話、發(fā)短（彩）信、上網(wǎng)、下載、語(yǔ)音服務(wù)等多項(xiàng)通信功能外，還能提供電話簿、和弦鈴聲、拍照、游戲、和PAD個(gè)人數(shù)字助理辦公及娛樂(lè)、多煤體等服務(wù)。 按使用環(huán)境和體積大小的不同，可分為車載機(jī)

17、、便攜機(jī)和手持機(jī)三種。而手持機(jī)（簡(jiǎn)稱手機(jī)）是被使用最多的一種移動(dòng)電話機(jī)。 根據(jù)使用網(wǎng)絡(luò)：可分為模擬單模與數(shù)字單模手機(jī)、模數(shù)雙模與數(shù)數(shù)雙模（卡）手機(jī)；按使用顯示屏：可分為單色屏和彩色屏、單屏和雙屏；按面板外形結(jié)構(gòu)：可分為直板式、翻蓋式和滑蓋式手機(jī)；按操作方式：可分為按鍵式、觸屏式手機(jī)；按工作頻率：可分為單頻、雙頻與多頻手機(jī)；按其使用功能：可分為以話音為主，能發(fā)短信功能簡(jiǎn)單的普通機(jī)；帶拍攝、彩信傳送和多合弦放送音樂(lè)的中擋機(jī)；集通信、多煤體與商務(wù)通功能于一體的智能高擋手機(jī)。 第一章第一章 移動(dòng)通信概述 1.8 移動(dòng)電話機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 手機(jī)電腦與電腦手機(jī)區(qū)別越來(lái)越模糊，電腦及其強(qiáng)大功能在手機(jī)中的嵌入和運(yùn)用

18、將大大擴(kuò)展移動(dòng)電話機(jī)的用途，極大提升移動(dòng)電話的功能和和作用。移動(dòng)電話機(jī)內(nèi)的處理器運(yùn)行速度將更快（已經(jīng)從AMR7內(nèi)核進(jìn)化到AMR9，甚至AMR11（還有采用雙核機(jī)）處理速度超過(guò)臺(tái)式電腦的奔2，達(dá)到300MHz）；存儲(chǔ)器容量將更大，（達(dá)到2G）； 功能將越來(lái)越強(qiáng)大，通話主要功能將迅速下降，而非話業(yè)務(wù)功能的作用將日益增強(qiáng)，藍(lán)牙通信、GPS衛(wèi)星定位、對(duì)MP3、MP4和USB接口支持、多煤體存儲(chǔ)卡的支持、微型硬盤、攝像、手機(jī)電視等。 手機(jī)芯片的集成度更高，已經(jīng)開發(fā)出單芯片手機(jī)，依靠不同功能芯片開發(fā)多功能、多模式的手機(jī)速度越來(lái)越快。隨著3G移動(dòng)系統(tǒng)的推出，隨著帶寬增大，數(shù)據(jù)傳輸速加快，射頻信號(hào)處理方式、邏

19、輯電路處理能力都有較大變化。 高端與低端手機(jī)并存，新穎、高端、多功能和智能化的移動(dòng)電話機(jī)與功能簡(jiǎn)單或單一用于通話的的低端移動(dòng)電話將并存。 在體積上超輕、超薄、超小型化或可觀看視頻圖像的大屏幕、個(gè)性化的移動(dòng)電話機(jī)將會(huì)日漸增多.第一章思考與練習(xí)題第一章思考與練習(xí)題1. 現(xiàn)代移動(dòng)通信主要是采用什么信號(hào)進(jìn)行通信?它采用了哪些技術(shù)?2. 移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)?3. 移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的劃分及主要特征？4. 中國(guó)現(xiàn)有幾個(gè)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商?分別可提供哪些網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)?其無(wú)線工作頻率是多少?5. 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的什么多址方式？有幾個(gè)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？6. 無(wú)線通信的接入方式有幾種?第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2

20、.1 多多 址址 技技 術(shù)術(shù)頻分多址（FDMA）時(shí)分多址（TDMA）碼分多址 （CDMA ） 多址技術(shù)是指無(wú)線接入的方式，簡(jiǎn)單講是指移動(dòng)通信存在多個(gè)系統(tǒng)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)區(qū)分外系統(tǒng)而只與本系統(tǒng)基站產(chǎn)生呼叫聯(lián)絡(luò)或基站區(qū)分外系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)而只與本系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)間產(chǎn)生呼聯(lián)時(shí)，發(fā)生在無(wú)線頻段的一種尋址方式。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.2 GSM移動(dòng)電話采用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制的目的是把數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào),在移動(dòng)通信中將其上變頻,以便在在無(wú)線信道中傳輸。數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使的載波參量隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。 數(shù)字調(diào)制根據(jù)已調(diào)信號(hào)的結(jié)構(gòu)形式可分為線

21、性調(diào)制和恒定包絡(luò)恒定包絡(luò)調(diào)制兩種。 線性調(diào)制，已調(diào)信號(hào)為基帶信號(hào)與載波信號(hào)的乘積，已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)和基帶信號(hào)結(jié)構(gòu)相同，只是搬移了一個(gè)頻率位置； 非線性(恒定包絡(luò)恒定包絡(luò))調(diào)制中，已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)和基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不再相同，這時(shí)的已調(diào)信號(hào)通常不能簡(jiǎn)單表示為基帶信號(hào)與載波信號(hào)的乘積關(guān)系，其頻譜也不再是簡(jiǎn)單的頻譜搬移。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.3 移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)字調(diào)制技術(shù)的要求必須具有優(yōu)良的頻譜特性和抗干擾、抗衰落性能即在衰落條件下獲得所要求的誤碼率（BER），載噪比（C/N）和載干比（C/I）。采用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)（避開線性要求，可使用高效率C類放大器即可獲得較大的射頻輸出

22、又可降低移動(dòng)臺(tái)的功耗）。為減小信號(hào)占用帶寬和防止對(duì)相鄰信道干擾，功率譜要具有快速高頻滾降頻譜特性（即功率譜除要壓縮主辨寬度外，旁辨要很小，保證帶外輻射必須降低到所需-60 至-70db）。在規(guī)定頻帶內(nèi)提供高傳輸速率（以（b/s）Hz-1為單位（以提高頻帶利用率）。成本低，易于實(shí)現(xiàn)。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.4 數(shù)字調(diào)制功率譜圖要求要求：已調(diào)波功率譜主瓣占有盡可能多的信號(hào)能量，且波瓣窄，具有 快速滾降特性；另外要求帶外衰減大：旁瓣小，這樣對(duì)其他通路干擾就小。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.5 2FSK調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生與波形 圖中，開關(guān)K受二進(jìn)制信號(hào)“0”和“1”控制，當(dāng)來(lái)“1

23、”電平時(shí)，K置于上端，載波f1 輸出。當(dāng)來(lái)“0”電平時(shí)，K置于下端，載波f2輸出。二進(jìn)制信號(hào)“0”和“1”類似于鍵控制著開關(guān)K 的轉(zhuǎn)換，可不斷輸出對(duì)應(yīng)的兩個(gè)不同頻率載波信號(hào)。但輸出的兩個(gè)不同載波信號(hào)f1 與f2在相鄰處存在著相位連續(xù)或不連續(xù)兩種可能性，即會(huì)出現(xiàn)下圖所示的相位不連續(xù)DP2FSK與相位連續(xù)CP2FSK。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.6 CP2FSK與DP2FSK波形碼碼 元元 交交 替替 時(shí)時(shí)相相 位位 連連 續(xù)續(xù) 信信 號(hào)號(hào)碼碼 元元 交交 替替 時(shí)時(shí)相相 位位 不不 連連 續(xù)續(xù) 信信 號(hào)號(hào)碼碼 元元 序序 列列101 1010001 1101第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的

24、相關(guān)技術(shù) 2.7 相位不連續(xù)DP2FSK功率譜及帶寬f f1 1f f2 2- -f f1 1- -f f2 20 00 0f fB B- -f fB BP Pg g( (f f) )P P2 2F FS SK K( (f f) )f f2 2- -f f1 1f fR RB BR RB BB B2 2F FS SK Kf f結(jié)論: 相位不連續(xù)DP2FSK功率譜直接通過(guò)基帶信號(hào)頻譜在頻率軸上搬移描述,帶寬B B2FSK2FSK較大,在考慮帶通濾波器時(shí),為為基帶信號(hào)B B帶寬的(5-7)倍,頻帶利用率較低,每Hz只有1/1/( (5 57 7）（）（Baud/HzBaud/Hz）。第二章 數(shù)字移

25、動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.8 相位連續(xù)CP2FSK功率譜及帶寬 R RB B= =B B是基帶信號(hào)的帶寬，c c=(1 1+ +2 2 )/2稱為標(biāo)稱頻率; h=|h=|2 2 - -1 1|/R|/RB B為調(diào)制指數(shù)第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 幾種調(diào)制信號(hào)帶寬比較表幾種調(diào)制信號(hào)帶寬比較表 從中可以發(fā)現(xiàn),相位連續(xù)2FSK信號(hào)在選擇較小的調(diào)制指數(shù)h時(shí),信號(hào)所占的頻帶較窄,甚至有可能小于2ASK信號(hào)頻帶,說(shuō)明此時(shí)頻帶利用率較高。這種小頻偏的2FSK方式，廣泛用于窄帶信道系統(tǒng)數(shù)字移動(dòng)無(wú)線電臺(tái)中。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.9 最小移頻鍵控(MSK) MSK是2FSK(連續(xù)相位CP

26、FSK時(shí))的一種改進(jìn)形式，是調(diào)制指數(shù)h=0.5，載波相位在相鄰碼元的交界處保持連續(xù)的相位鍵控調(diào)制的特殊情況。在電路結(jié)構(gòu)形式上是兩路正交連續(xù)相位2FSK調(diào)制的疊加，且正交信號(hào)有最小頻差。對(duì)于給定頻帶，它能給2FSK傳輸更高速的數(shù)據(jù)，頻帶利用率高，又稱快速移頻鍵控(FFSK)。 MSK的波形表達(dá)式 SMSK(t)= cosc + +k kTbt(k+1)Tb （23） 式中: 為附加相位函數(shù)； T Tb b是碼元寬度；a ak k是第K K個(gè)碼元中的數(shù)據(jù)（雙極性碼）,取值為1;1;k k是第K K個(gè)碼元的相位常數(shù),在時(shí)間kTbt(k+1)Tb 中保中保持不變（即在相鄰碼元交替時(shí)相位連續(xù)持不變（即在

27、相鄰碼元交替時(shí)相位連續(xù))。 表達(dá)式中 為直線方程中斜率; k為直線方程中截距，k = n 。為了方便，假定：相位常數(shù)(0)=0(0)=0,“+”號(hào)對(duì)應(yīng)于“1”碼，“一”號(hào)對(duì)應(yīng)于“O”碼。當(dāng)t0時(shí)，附加相位函數(shù)(t(t）可寫為Tabk2Tabk2(Tb) - (0)= (t(t)=)= 01 （2 24 4）Tabk2+k 22得出后MSK相位網(wǎng)格圖第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.10 MSK相位網(wǎng)格圖 相位網(wǎng)格圖中，正斜率直線表示傳“1”碼時(shí)的相位軌跡，負(fù)斜率直線表示傳0”碼時(shí)的相位軌跡。在每一碼元時(shí)間內(nèi)，相對(duì)于前一碼元載波相位不是增加 2，就是減少 /2。在Tb的奇數(shù)倍上取 2兩個(gè)值

28、，偶數(shù)倍上取O、 。例如，圖中粗線路徑所對(duì)應(yīng)的信息序列為11010100。第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.11 MSK調(diào)制器方框圖利用三角等式并注意到利用三角等式并注意到sinsink k= 0 = 0 時(shí)，式（時(shí)，式（2-32-3）可寫為）可寫為S SMSKMSK(t)=Aa(t)=AaI I(t)cos(t)cos( )coscosc ct-at-aQ Q(t)sin(t)sin( ) sinsinc ctt = =AI(t)cosAI(t)cosc ct- Q(t)sint- Q(t)sinc ctt （25） 其中其中: : I(t)=aI(t)=aI I(t)cos(t)co

29、s（ ）； Q(t)=aQ(t)=aQ Q(t)sin(t)sin（ ）； a aI I(t)=cosk(t)=cosk ；a aQ Q(t)=a(t)=ak kcoscosk k 得出下框圖bTt2bTt2bTt2bTt2MSK調(diào)制器波形圖第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.12 MSK信號(hào)波形圖 例: GSM系統(tǒng)的GMSK調(diào)制器數(shù)字調(diào)制信號(hào)速率為270.833Kp/s,求頻偏(即模擬I/Q基帶信號(hào)帶寬)是多少? 答：因標(biāo)稱頻率c=(1+2)/2； rb=RB為傳輸速率；調(diào)制指數(shù)h=|2-1|/RB=2fd/rb=0.5 頻偏fd=rb/4=1/（4Tb） 代入fd= rb/4=1/（4

30、Tb）=270.833Kb/4=67.708KHz第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.13 MSK信號(hào)功率譜圖與頻偏的計(jì)算第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.14 高斯最小頻移鍵控高斯最小頻移鍵控(GMSK)(GMSK)調(diào)制調(diào)制 GMSK是為了解決MSK使信號(hào)帶外輻射功率高（如在歸一化頻率(C)/TB=1.5時(shí)，MSK功率譜密度大約在-30db),不能降至-60 至-70db，消除對(duì)相鄰信道(用戶)干擾影響, 進(jìn)行改進(jìn)的MSK。即在MSK調(diào)制器輸入端接入高斯低通濾波器對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。與GSM相比，主辨功率增大，旁辨功率減小，輸出不用帶通濾波器，可獲得非常好的恒包絡(luò)調(diào)制信號(hào)。第二

31、章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.15 GMSK信號(hào)功率譜圖第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.16 語(yǔ)音編碼技術(shù) 語(yǔ)音編碼為信(息)源編碼，是將模擬語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，以便在信道中傳輸。語(yǔ)音編碼的目的，是在保持一定的復(fù)雜算法和通信時(shí)延的前提下，占用盡可能少的信道容量，傳送盡可能高質(zhì)量的語(yǔ)音。依據(jù)編碼技術(shù)的不同，語(yǔ)音編碼可分為波形編碼、參量編碼和混合編碼三大類。 1.波形編碼:是對(duì)模擬語(yǔ)音波形信號(hào)經(jīng)過(guò)取樣、量化、編碼而形成的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)。波形編碼需要較高的編碼速率一般在1664kb/s。能提供相當(dāng)好的話音質(zhì)量；缺點(diǎn)是占用頻帶較寬，多用于有線通信中。 2.參量編碼:又稱信源(或聲源)編

32、碼，利用發(fā)聲器官的特性，給以簡(jiǎn)化，找出表征語(yǔ)音的特征參量并對(duì)特征參量進(jìn)行編碼的種方法。在接收端，根據(jù)所接收的語(yǔ)音特征參量信息，恢復(fù)出原來(lái)的語(yǔ)音。參量編碼只需傳送語(yǔ)音特征參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)低速率的語(yǔ)音編碼，一般在1.24.8kb/s。 3.混合編碼:混合編碼又稱軟聲碼器，是基于參量編碼和波形編碼發(fā)展的類新的編碼技術(shù)。在混合編碼的信號(hào)中既含有若干語(yǔ)音特征參量又含有部分波形編碼信息。兼有參量編碼低速率與波形編碼高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn),速率般在416kb/s。由于語(yǔ)音質(zhì)量可達(dá)到商用語(yǔ)音通信標(biāo)準(zhǔn)的要求,在數(shù)字移動(dòng)通信中得到了廣泛應(yīng)用。GSM系統(tǒng)編碼采用(RPELTP)規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼。CDMA 2G和3G系統(tǒng)語(yǔ)

33、音編碼采用(CELP)碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼。常用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)語(yǔ)音編、解碼器類型常用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)語(yǔ)音編、解碼器類型標(biāo) 準(zhǔn)服 務(wù) 類 型語(yǔ)音編、解碼器（kb/s） GSM數(shù)字峰窩網(wǎng)RPELTP13USDC（IS-54）數(shù)字峰窩網(wǎng) VSELP16IS-95（CDMA）數(shù)字峰窩網(wǎng)CELP1.2, 2.4, 4.8, 9.6CT2、DECT、PHS數(shù)字無(wú)繩電話 ADPCM32 DCS1800個(gè)人通信系統(tǒng)RPELTP13 PACS個(gè)人通信系統(tǒng) ADPCM32第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.17 GSM(RPELTP)語(yǔ)音編碼器原理框圖第二章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 2.18 信道編碼技術(shù)

34、 信道編碼是為了保證通信系統(tǒng)的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾，而專門設(shè)計(jì)的一類抗干擾技術(shù)和方法。它根據(jù)一定的（監(jiān)督）規(guī)律在待發(fā)送的信息碼元中（人為的）加入一些必要的（監(jiān)督）碼元，在接收端利用這些監(jiān)督碼元與信息碼元之間的監(jiān)督規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和糾正差錯(cuò)，以提高信息碼元傳輸?shù)目煽啃?。信道編碼的目的是試圖以最少的冗余監(jiān)督碼元為代價(jià)，以換取可靠性的提高。 在數(shù)字移動(dòng)通信中，信道編碼的差錯(cuò)控制編碼常采用分組編碼和卷積編碼。在GSM系統(tǒng)中，上述兩種編碼方法均在使用。首先對(duì)一些信息比特進(jìn)行分組編碼，構(gòu)成“信息分組+奇偶(檢驗(yàn))比特”的形式，然后對(duì)全部比特做卷積編碼，從而形成編碼比特。這兩次編碼適用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)二

35、者，但它們的編碼方案略有差異。采用“兩種”編碼的好處是：在有差錯(cuò)時(shí)，能檢測(cè)的檢測(cè) (利用分組編碼特性)；能校正的校正 (利用卷積編碼特性) 。 在移動(dòng)通信中，為防止突發(fā)干擾，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，往往還采用交織編碼和跳頻技術(shù)。在GSM數(shù)字通信系統(tǒng)中采用了交織編碼和跳頻技術(shù)，采用交織編（解）碼的目的是將突發(fā)干擾造成的成串連續(xù)錯(cuò)碼分散為個(gè)別的隨機(jī)錯(cuò)碼，再經(jīng)過(guò)信道解碼進(jìn)行糾錯(cuò)。 第二章思考與練習(xí)題第二章思考與練習(xí)題1. 1. 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)在無(wú)線頻段傳輸?shù)氖鞘裁葱盘?hào)，與模擬系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)有什數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)在無(wú)線頻段傳輸?shù)氖鞘裁葱盘?hào)，與模擬系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)有什么不同么不同? ?2. 2. 數(shù)字移動(dòng)通

36、信系統(tǒng)有哪些相關(guān)的主要技術(shù)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)有哪些相關(guān)的主要技術(shù)?GSM?GSM使用的主要相關(guān)技術(shù)使用的主要相關(guān)技術(shù)? ?3. 3. 第一、二、三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)分別采用的是什么樣的多址接入技術(shù)第一、二、三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)分別采用的是什么樣的多址接入技術(shù)? ?4. 4. 在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中為什么使用語(yǔ)音編碼與信道編碼技術(shù)在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中為什么使用語(yǔ)音編碼與信道編碼技術(shù)? GSM? GSM系統(tǒng)采用哪系統(tǒng)采用哪些主要技術(shù)？些主要技術(shù)？5. 5. 什么是什么是MSKMSK調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù), ,它有些什么特點(diǎn)它有些什么特點(diǎn)?GMSK?GMSK呢呢? ?在在GSMGSM系統(tǒng)的具體運(yùn)用中其數(shù)字系統(tǒng)

37、的具體運(yùn)用中其數(shù)字調(diào)制速率與輸出的調(diào)制速率與輸出的I/QI/Q信號(hào)的頻偏信號(hào)的頻偏( (模擬基帶信號(hào)模擬基帶信號(hào)) )帶寬是多少帶寬是多少? ?6. GSM6. GSM系統(tǒng)采用哪些主要技術(shù)在系統(tǒng)采用哪些主要技術(shù)在GSMGSM系統(tǒng)中采用的什么語(yǔ)音編碼器和信道編碼？系統(tǒng)中采用的什么語(yǔ)音編碼器和信道編碼？ 7. CDMA7. CDMA（窄帶）、小靈通各采用什么多址與數(shù)字調(diào)制和語(yǔ)音編碼技術(shù)。（窄帶）、小靈通各采用什么多址與數(shù)字調(diào)制和語(yǔ)音編碼技術(shù)。 第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.13.1 GSMGSM系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)頻段：935960

38、MHz基站發(fā)，890915MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)頻帶寬度：25MHz通信方式：全雙工載波間隔：200kHz信道分配：TDMA每載波8時(shí)隙，全速信道8個(gè)，半速信道16個(gè)信道總速率：270.83kbit/s調(diào)制方式：GMSK調(diào)制指數(shù)0.3話音：RPELTPl3kbit/s規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼數(shù)據(jù)：9.6kbit/s分集接收：跳頻217跳/s，交錯(cuò)信道編碼，自適應(yīng)均衡，判決反饋?zhàn)赃m應(yīng)均衡器(16s以上)每個(gè)時(shí)隙信道比特率：22.8kbit/s第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.2 GSMGSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)組成示意圖第三章第三章 GSMGSM

39、數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 蜂蜂 窩窩 小小 區(qū)區(qū) 的的 分分 類類 1. CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)采用擴(kuò)頻方式，擴(kuò)展后的頻譜比信源頻帶寬得多，用戶可通過(guò)不同的地址碼來(lái)加以選擇基站信號(hào)，在相鄰蜂窩小區(qū)，基站可使用相同頻率。 2. GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用基于頻分的時(shí)分多址接入方式進(jìn)行不同用戶通話，為防止錯(cuò)誤識(shí)別和干擾，相鄰蜂窩基站選擇要靠不同頻率來(lái)加以區(qū)分，故相鄰蜂窩基站不能使用相同頻率。 3. 移動(dòng)通信工具允許移動(dòng)速度與蜂窩小區(qū)類型相關(guān)。 第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩

40、移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.4 語(yǔ)音與信道編碼語(yǔ)音編碼器有兩類輸出比特，1.對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量有顯著影響的“1類”比特有182個(gè)，3個(gè)錯(cuò)誤檢測(cè)奇偶檢驗(yàn)比特，4個(gè)尾比特和一個(gè)1/2速率卷碼保護(hù)，產(chǎn)生378個(gè)信道比特序列。2.對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量沒(méi)有顯著影響有“2類”比特78個(gè)未經(jīng)過(guò)保護(hù)的比特組，經(jīng)信道編碼后合成總比特率378+78=456bit/20ms22.8kbit/s。 第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.5 GSM語(yǔ)音編碼流程圖第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.6 GSM系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)圖 GSM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)分為超高幀=2048超幀=2715648

41、TDMA幀、超幀=51復(fù)幀=1326TDMA幀、復(fù)幀=26TDMA幀（120ms）、TDMA幀=8 時(shí)隙（4.615ms）、每時(shí)隙持續(xù)時(shí)間為577s(156.26比特)。在26個(gè)復(fù)幀中，除有2個(gè)用戶信息幀用來(lái)傳送系統(tǒng)控制信息外，24 幀用來(lái)傳送業(yè)務(wù)信息，每幀中的8個(gè)時(shí)隙分配給不同的移動(dòng)用戶。第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.7 GSM系統(tǒng)無(wú)線工作信道 GSM系統(tǒng)是基于FDMA技術(shù)，在每載波信道上使用TDMA技術(shù)來(lái)增擴(kuò)網(wǎng)絡(luò)容量，采用頻分雙工(FDD)技術(shù)將收發(fā)信道分開進(jìn)行雙向通信。中國(guó)GSM系統(tǒng)使用雙工作（GSM 900與DCS 1800兩個(gè)）頻段,移動(dòng)臺(tái)使

42、用收高發(fā)低雙向通信方式。第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.8 上下行TDMA幀對(duì)應(yīng)關(guān)系 由于上行傳輸（移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站）所用的幀號(hào)和下行傳輸（基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)）所用的幀號(hào)相同，同一TDMA幀號(hào)的上行幀相對(duì)于下行幀，在時(shí)間上滯后3個(gè)時(shí)隙 。第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.9 GSM系統(tǒng)信道分類第三章第三章 GSMGSM數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字峰窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 3.10 跳頻和間斷傳輸技術(shù) 1.跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案(序列)進(jìn)行跳變，其實(shí)現(xiàn)方法是將語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音和信道編碼形成幀，在跳頻序列控制下，由發(fā)射機(jī)采

43、用不同頻率發(fā)射。 2.間斷傳輸(DTx) (語(yǔ)音激活 )技術(shù)的基本原則是只在有語(yǔ)音時(shí)才打開發(fā)射機(jī),這樣可以減小干擾，使頻率復(fù)用面減小，提高系統(tǒng)容量。 第三章思考與練習(xí)題第三章思考與練習(xí)題1. 頻率再用技術(shù)可用于解決移動(dòng)通信系統(tǒng)中的什么問(wèn)題? GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)與 CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的相鄰蜂窩小區(qū)基站無(wú)線頻率設(shè)置有什么不同?2. GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的由哪幾部分組成?主要功能是什么？3. 畫出語(yǔ)音編碼流程圖4. 寫出GSM系統(tǒng)900MHz收發(fā)無(wú)線工作頻段范圍?判斷中國(guó)該系統(tǒng)94號(hào)與99號(hào)信道分屬哪個(gè)移動(dòng)運(yùn)行公司工作頻率?5. 計(jì)算信道號(hào)88與100的無(wú)線收發(fā)工作頻率分別各是多少?6. 根據(jù)上下行TD

44、MA幀時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系判斷GSM移動(dòng)臺(tái)收發(fā)信的工作時(shí)間順序上哪種狀態(tài)在先?7. 為什么要采用跳頻?GSM系統(tǒng)跳頻實(shí)現(xiàn)基本過(guò)程是怎樣的?可達(dá)到每秒多少跳?8. 間斷傳輸有什么特點(diǎn)?怎樣實(shí)現(xiàn)?第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.1 移動(dòng)臺(tái)的基本組成框圖第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.2 移動(dòng)臺(tái)的基本組成和功能 移動(dòng)電話機(jī)(也稱移動(dòng)臺(tái)或手機(jī))，是移動(dòng)通信系統(tǒng)用戶終端設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)由射頻單元、基帶（或稱邏輯/音頻）單元、控制單元和電源單元四部分組成。 射頻單元主要功能是對(duì)移動(dòng)臺(tái)中的模擬射頻信號(hào)進(jìn)行處理，主要完成： a.將經(jīng)過(guò)帶通濾波器選擇出并放大的接收信號(hào)下變頻，得到模擬基帶信號(hào),送到GMSK進(jìn)行解調(diào),轉(zhuǎn)換成數(shù)字基

45、帶信號(hào)。 b.將GMSK轉(zhuǎn)換得到的發(fā)射模擬基帶信號(hào)上變頻，送到功率放大器放大后,送到天線發(fā)射。 基帶（或稱邏輯/音頻）單元主要完成對(duì)語(yǔ)音、數(shù)字和模擬基帶信號(hào)處理。 控制單元完成對(duì)移動(dòng)電話機(jī)的整機(jī)工作進(jìn)行管理和控制。 電源單元是將單一的移動(dòng)電話機(jī)電池電壓轉(zhuǎn)換為內(nèi)部不同電路所需要的極性不同、數(shù)值不同的穩(wěn)定電壓，以滿足移動(dòng)電話機(jī)正常工作要求。 在數(shù)字手機(jī)中CPU往往擔(dān)負(fù)著對(duì)通話的數(shù)字信號(hào)處理和對(duì)移動(dòng)電話機(jī)管理、控制的雙重任務(wù)。第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.3 GSM移動(dòng)臺(tái)的技術(shù)特征頻率穩(wěn)定度：1X10-7語(yǔ)音編碼：規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼(RPE-LTP)，語(yǔ)音編碼速率13kb/s跳頻速率：217

46、跳/秒調(diào)制方式： 高斯濾波最小移頻鍵控 (GMSK)輸出功率可控GSM雙頻移動(dòng)電話機(jī)的輸出功率和通信距離 900MHzGSM移動(dòng)電話機(jī)功率電平定義最大33dBm（2W），通話蜂窩半徑可達(dá)35km;典型1800MHzGSM手機(jī)功率電平為30dBm（或1W）。由于1800MHz無(wú)線信號(hào)衰減幾乎是900MHz的兩倍，因此GSMl800有限的工作距離(100m一4km)。第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.4 GSM移動(dòng)臺(tái)的基本工作過(guò)程 1移動(dòng)電話機(jī)開機(jī)后與基站的聯(lián)絡(luò)溝通過(guò)程 當(dāng)移動(dòng)電話機(jī)剛開機(jī)時(shí)，在基站發(fā)送給手機(jī)方向下行的信道上搜索所在和相鄰共7個(gè)基站的廣播信道(BCH)信號(hào)。根據(jù)接收到所在和相鄰基站BC

47、H信號(hào)的強(qiáng)弱，依次列表，選定信號(hào)最強(qiáng)(BCH)廣播信道。根據(jù)廣播信道復(fù)幀中頻率校正信道（FCCH）和同步信道（SCH）信號(hào)，調(diào)整（校準(zhǔn)）移動(dòng)電話機(jī)內(nèi)部的主時(shí)鐘頻率和時(shí)序（同步時(shí)間）。然后檢查廣播控制（BCCH）信號(hào)，比較存儲(chǔ)在移動(dòng)電話機(jī)SIM卡上的網(wǎng)絡(luò)號(hào)、國(guó)家號(hào)與BCCH信道發(fā)出的相應(yīng)信息是否一致（即判斷是否來(lái)自移動(dòng)電話機(jī)SIM卡運(yùn)營(yíng)商的公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)）來(lái)實(shí)現(xiàn)入網(wǎng) 2移動(dòng)電話機(jī)通話過(guò)程 (1) 移動(dòng)電話機(jī)用戶作為被叫系統(tǒng)通過(guò)公共控制信道 (CCCH) 中的尋呼信道 (PCH) 呼叫移動(dòng)電話機(jī)用戶，移動(dòng)電話機(jī)在隨機(jī)接入信道(RACH)上對(duì)尋呼進(jìn)行應(yīng)答。得到尋呼回應(yīng)后的系統(tǒng)通過(guò)準(zhǔn)許接入

48、信道(AGCH)為手機(jī)分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)。系統(tǒng)與手機(jī)交換鑒權(quán)、加密等必要信息，并在逐一識(shí)別處理之后，給移動(dòng)電話機(jī)分配一個(gè)業(yè)務(wù)信道(TCH)，這時(shí)就可以在TCH上進(jìn)行通話 (2) 移動(dòng)電話機(jī)作為主叫移動(dòng)電話機(jī)在隨機(jī)接入信道（RACH）上發(fā)送尋呼請(qǐng)求信息，系統(tǒng)接收到手機(jī)的呼叫請(qǐng)求信息后，通過(guò)準(zhǔn)許接入信道(AGCH)為移動(dòng)電話機(jī)分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)，在SDCCH上(同被叫過(guò)程一樣)與系統(tǒng)交換信息。接著在慢速隨機(jī)控制信道(SACCH)上交換控制信息，最后移動(dòng)電話機(jī)在分配的業(yè)務(wù)信道(TCH)上開始通話。第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.5 GSM移動(dòng)臺(tái)的基本工作過(guò)程 3

49、.移動(dòng)電話機(jī)開機(jī)后的工作過(guò)程第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.6 SIM卡及基本組成 SIM卡與移動(dòng)電話機(jī)共同構(gòu)成移動(dòng)通信終端設(shè)備, GSM移動(dòng)電話機(jī)的正常使用離不開SIM卡。SIM卡是一塊集成IC卡，也稱“用戶識(shí)別卡”、“用戶識(shí)別模塊”。在卡中存儲(chǔ)了“用戶識(shí)別、為用戶提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)、地區(qū)、密碼、以及其它特定用戶信息”。使用SIM卡可以插入任何GSM手機(jī)，實(shí)現(xiàn)“電話號(hào)碼隨卡不隨機(jī)的功能”，增加了使用GSM手機(jī)的靈活性 SIM是帶微處理器的芯片卡，由中央處理器、工作存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（EEPROM）和串行通信單元，五個(gè)模塊組成并集成在一塊IC電路中。SIM卡在與手機(jī)連

50、接時(shí)，最少需要五條連接線，即：電源 （VCC）、時(shí)鐘（CLK）、數(shù)據(jù)（I/O或DATA）、復(fù)位（RST）和接地端（GND）。S I M C L K卡 時(shí) 鐘S I M R S T卡 復(fù) 位S I M V C C卡 電 源S I M I / O卡 數(shù) 據(jù)S I M G N D卡 地V P P SIM卡座腳位功能圖第四章 GSM移動(dòng)電話機(jī) 4.7 SIM卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)及類型可以歸納為以下四種類型：1類：由SIM卡生產(chǎn)廠商存入的系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)。2類：由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部門或者其它經(jīng)營(yíng)部門在將卡發(fā)放給用戶時(shí)輸入的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和用戶數(shù)據(jù)，包括： 鑒權(quán)和加密信息Ki（Kc算法之一的密匙號(hào)） 國(guó)際移動(dòng)用戶號(hào)（IMSI）

51、A3：IMSI認(rèn)證算法 A5：加密密匙生成算法 A8：密匙（Kc）生成前，用戶密匙（Kc）生成算法3類：由用戶自己存入的數(shù)據(jù)。如短消息，固定撥號(hào)，縮位撥號(hào)，性能參數(shù)等。4類：用戶在用卡過(guò)程中自動(dòng)存入和更新的網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和用戶信息類數(shù)據(jù)，包括最近一次位置登記時(shí)的手機(jī)所在位置區(qū)識(shí)別號(hào)（LAI），設(shè)置的周期性位置更新間隔時(shí)間，臨時(shí)移動(dòng)用戶號(hào)（TMSI）等。第四章思考與練習(xí)題第四章思考與練習(xí)題1. GSM移動(dòng)電話機(jī)基本組成(框圖)和功能？2. 移動(dòng)電話機(jī)開機(jī)后與基站的聯(lián)絡(luò)溝通過(guò)程？ 3. SIM卡及基本組成？第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電源電路分析 一、電源一、電源IC 電源電路是將單一

52、電池(或外供電)的直流3.6V電壓一是轉(zhuǎn)換為多路不同電壓值的直流正電壓或負(fù)電壓供給內(nèi)部不同電路（如射頻、邏輯、顯示、振鈴、 SIM卡等）工作，二是在不同時(shí)間（隙）給不同電路供電。 按電路結(jié)構(gòu)可分為集中、分散與集中為主,輔以分散三種供電方式。第一、三種供電方式均采用電源集成IC，分散供電則采用降壓穩(wěn)壓電源模塊。第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 臺(tái)港聯(lián)發(fā)科技公司MTK電源管理芯片第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 西門子3508型電源IC電路原理圖第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電源電路分析 二、供電切換與電池檢測(cè)電路M機(jī)V998手機(jī)電源切換電路原理圖M機(jī)V998手機(jī)電池信息檢

53、測(cè)電路原理圖第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電源電路分析三、開機(jī)信號(hào)觸發(fā)電路 四、升壓電路負(fù)負(fù)載載取取樣樣比比較較放放大大?？乜仉娫碔C電源ICU900U900L901L901CR901CR901C934C934A AB BB10B10A10A10+ -+ -VBATTVBATT（3.0-4.0V）（3.0-4.0V）5.6V5.6VM機(jī) V998手機(jī)升壓電路+_. .第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電源電路分析第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電源電路分析五、受控電源與非受控電源供電電路非受控電源輸出電路第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電

54、源電路分析充電器(EXTB+)(EXTB+)機(jī)外來(lái)機(jī)外來(lái)電池電量電池電量檢測(cè)檢測(cè)充電驅(qū)動(dòng)充電驅(qū)動(dòng)CPU來(lái)CPU來(lái)充電檢測(cè)充電檢測(cè)去CPU去CPU機(jī)內(nèi)機(jī)內(nèi)電池電池. .移動(dòng)電話機(jī)內(nèi)充電器基本組成. .六、 機(jī)內(nèi)充電器第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.1 電源電路分析3508型手機(jī)充電電路原理圖第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.2 移動(dòng)電話開機(jī)電路原理第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.3 數(shù)字手機(jī)接收機(jī)的三種基本框架結(jié)構(gòu)第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.4 數(shù)字手機(jī)發(fā)射機(jī)的三種基本框架結(jié)構(gòu)/2/2PDPDTX IF調(diào)制發(fā)射變換PATX VCORX VCOTX I/Q

55、IF VCO帶發(fā)射變頻模塊的發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)取樣ANTRX-TXRX-TXMIXAMPTX IFTX I/QMIXPAANT直接變頻變頻發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)圖TX VCO/2TX IF調(diào)制TX I/QTX VCOIF VCOMIXPAANT帶發(fā)射上變頻發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)圖TX IFMIXAMP第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.5 頻率合成電路(1)第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.5 頻率合成電路(2)鑒相器PD低通濾波器LPF分頻器/N基準(zhǔn)振蕩器壓控振蕩器VCO輸出 中頻載波頻率產(chǎn)生鎖相環(huán)路分頻器/RfRfNF F0 0VdVC鑒相器PD低通濾波器TX VCO輸出頻率TX VCO取樣頻率

56、RXVCO來(lái) TX VCO鎖相環(huán)電路 TX VCO鎖相環(huán)電路混頻器RXVCO-TXVCO差頻TX IF來(lái)第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.6 功率放大器(PA)與功率控制電路(PAC) 第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.7 移動(dòng)電話機(jī)的顯示電路液晶顯示器液晶顯示器LCDLCD控制器控制器字付存字付存儲(chǔ)器儲(chǔ)器點(diǎn)陣點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器單片機(jī)單片機(jī)液晶顯示模塊液晶顯示模塊數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線8 8條條O OP PE EN NR R/ /W WA AO O單色顯示屏模塊內(nèi)部組成圖單色顯示屏模塊內(nèi)部組成圖顯示器的主要作用是反映移動(dòng)電話機(jī)工作狀況與相關(guān)信息，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)大多使用單色液晶

57、（LCD）和彩色液晶（LCD）顯示器。其優(yōu)點(diǎn)是體積小和耗電省，能較好的顯示文字、符號(hào)、圖形和圖像。由于液晶屏使用矩陣陣列，為減少與外部CPU連線，顯示器通常是一個(gè)模組（內(nèi)有字符存儲(chǔ)器、點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器和控制器等），用專門芯片驅(qū)動(dòng)。常用導(dǎo)電排線或金屬?gòu)椘ɑ驅(qū)щ娤鹉z）將顯示器模組連接到CPU。第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 CPU控制LCD并行方式 CPU輸出8位并行數(shù)據(jù)線和DP-EN（顯示使能）、R/W（讀或?qū)懶盘?hào)控制）、AO（地址）三根控制線、地址線到LCD的模組。數(shù)據(jù)線用以傳送顯示信息，控制線傳送CPU控制指令，地址線用于選擇 。通過(guò)LCD的模組內(nèi)字符存儲(chǔ)器、點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器和控制器進(jìn)行屏顯示。

58、 第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 CPU控制LCD串行方式 CPU通過(guò)串行數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、使能控制、復(fù)位、對(duì)比度控制等線到顯示屏模組，連接電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ，缺點(diǎn)是顯示速度較慢。彩色液晶顯示器彩色液晶顯示器 彩色液晶顯示器也稱彩屏，分為STN-LCD、TFT-LC、TFD-LCD和UFB-LCD四種類型。 STN（Super Twisted Nematic）-LCD. (超扭向列液晶彩屏)。其最高能顯示256色的色彩，具有制造成本低和耗電量小優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是圖像清晰度與色彩鮮艷度較差。 TFT （Thin Film Transistor）-LCD（薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)型液晶彩屏)。具有高對(duì)比度、反映速度

59、快和色彩鮮艷優(yōu)點(diǎn)，可顯示65536色的色彩；TFD（Thin Film Diode）-LCD. （薄膜二極管驅(qū)動(dòng)型液晶彩屏）。即有TFT一樣的清晰度和色彩鮮艷度，又具有和STN一樣的省電性，其性能要優(yōu)于TFT； UFB（Ultra Fine And Bright）-LCD:高亮度超精細(xì)顯示彩屏. 除具有上述三種彩屏所具備優(yōu)點(diǎn)外，還有著液晶屏更蒲、更高亮度和更小的耗電量，色彩可達(dá)到26.2萬(wàn)色。 TFT、TFD和UFB LCD是真正的彩屏，都可顯示65536以上色彩，在各種中高擋移動(dòng)電話機(jī)普遍使用。而STN-LCD.因色彩鮮艷度較差，稱為假彩色，多在低擋電話機(jī)作為主屏或在高擋機(jī)中作為副屏使用。

60、第五章 GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)功能電路 5.8 GSM數(shù)字電話機(jī)邏輯控制GSM 數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)邏輯電路示意圖數(shù)字電話機(jī)電路圖的識(shí)圖及用圖 移動(dòng)電話機(jī)常用電路圖分為方框圖、電路原理圖和PCB圖三種 識(shí)別各種電路圖特點(diǎn) 一、方框圖是一種用方框和連線來(lái)表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。一般分為整機(jī)電路方框圖、系統(tǒng)電路方框圖和集成電路內(nèi)部方框圖三種。 二、電路原理圖是用來(lái)體現(xiàn)電子電路工作原理的一種電路詳圖。 三、印刷電路板（PCB）圖，也稱元件分布圖用代號(hào)標(biāo)明各元器件或相關(guān)測(cè)試點(diǎn)在電話機(jī)電路板上實(shí)際位置。 視情況選擇用圖 1.用圖的一般原則：先框圖，后原理圖再PCB圖。先系統(tǒng)（局部），后整機(jī)，化整為零