移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告教材

移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告任課教師：硬件工程師：軟件工程師：測(cè)試及文檔工程師：2013年10月15日北京工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要PAGEIIPAGEI摘要PAGEI摘要GSM系統(tǒng)原是泛歐數(shù)字移動(dòng)通信的簡(jiǎn)稱，是歐洲有點(diǎn)主管部門會(huì)以為開發(fā)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信而在1982年成立的機(jī)構(gòu)。1978年，歐洲15個(gè)國(guó)家的電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)者在哥本哈根一個(gè)諒解備忘錄，簡(jiǎn)稱MOU。他是關(guān)于實(shí)現(xiàn)泛歐900MHz數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的備忘錄。隨著移動(dòng)通信設(shè)備的研制與開發(fā)及數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)建立，GSM就逐步成為了歐洲數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的代名詞，歐洲的專家們將GSM重新命名為“GlobalSystemForMobileCommunication”，從而使其變成了“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。GSM全名為:GlobalSystemforMobileCommunications,中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，是一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。GSM系統(tǒng)包括GSM900（900MHz）、GSM1800（1800MHz）、GSM1900（1900MHz）3個(gè)頻段最初國(guó)家分配給模擬移動(dòng)通信網(wǎng)的頻段為[885-905，930-950]，共20M。本次設(shè)計(jì)主要涉及GMS系統(tǒng)的撥打、接聽電話，收、發(fā)短信，來電顯示，檢測(cè)系統(tǒng)。詳細(xì)介紹GMS在AT命令中的實(shí)現(xiàn)過程，對(duì)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了仔細(xì)的分析。關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；GSM系統(tǒng)；AT命令；AbstractTheGSMsystemisthepanEuropeandigitalmobilecommunications,isEuropeabitdepartmentswillthinkthedevelopmentofdigitalcellularmobilecommunicationandin1982theestablishmentofthemechanism.In1978,15Europeancountries,telecomoperatorsinCopenhagenamemorandumofunderstanding,referredtoasMOU.HeisontherealizationofthepanEuropean900MHzdigitalcellularmobilecommunicationstandardmemorandum.Alongwiththeresearchanddevelopmentanddigitalcellularmobilecommunicationnetworkequipmentbuilding,GSMhasbecomeasynonymfortheEuropeandigitalmobilecommunicationsystem,theexpertsEuropeanrenamingGSMto"GlobalSystemForMobileCommunication",whichhasbecomea"globalsystemformobilecommunicationreferredtoas".GSMfullname:GlobalSystemforMobileCommunications,Chineseistheglobalsystemformobilecommunications,isamobilephonenetworkstandard.TheGSMsystemconsistsofGSM900(900MHz),GSM1800(1800MHz),GSM1900(1900MHz)3bandsassignedtotheinitialstateanalogmobilecommunicationnetworkbandforthe[885-905930-950],20M.Answerthephonecall,thisdesignmainlyrelatedtoGMSsystem,receiveandsendtextmessages,callerID,detectionsystem.TherealizationprocessintheATcommandofthedetailsofGMS,theprogramdesignandimplementationofthecarefulanalysis.KeyWords：mobilecommunication;

GSM;SIM300C;ATcommand.移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告-PAGE2--PAGE18-目錄-PAGE1-目錄摘要 IAbstract I目錄 1第1章緒論 21.1簡(jiǎn)述 31.2移動(dòng)通信技術(shù) 31.3GSM基本原理 4第2章軟件模塊設(shè)計(jì) 52.1串口電路的設(shè)計(jì) 52.2AT命令 5第3章硬件模塊設(shè)計(jì) 73.1設(shè)計(jì)思路 73.2SCH原理圖的繪制 73.3SCH原理圖的繪制 8第4章工作控制電路設(shè)計(jì) 94.1設(shè)計(jì)思路 94.2開關(guān)機(jī)電路 104.3模塊工作狀態(tài)指示電路 114.4蜂鳴器指示電路 114.5SIM卡接口電路 124.6MAX232串口電路 134.7音頻電路 13參考文獻(xiàn) 15附錄 16

緒論GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過200個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。所有用戶可以在簽署了"漫游協(xié)定"移動(dòng)電話運(yùn)營(yíng)商之間自由漫游。GSM較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移動(dòng)電話系統(tǒng)。這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。GSM是一個(gè)當(dāng)前由3GPP開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。基于GSM的短信信息服務(wù)，是一種在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳送簡(jiǎn)短信息的無線應(yīng)用，是一種信息在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)寄的過程。由于公眾GSM網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建議上述系統(tǒng)不需再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應(yīng)用將得到迅速普及。筆者開發(fā)設(shè)計(jì)的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸系統(tǒng)正是借助該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用短信息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)雙向傳遞。本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送部分、終端處理部分三個(gè)模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的溫度數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中。數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用雙單片機(jī)共用E2RPOM的方式，單片機(jī)2控制數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)存入E2PROM中；單片機(jī)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從E2PROM中讀出，并經(jīng)GSM模塊借助GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。單片機(jī)不僅控制數(shù)據(jù)的發(fā)送，也控制數(shù)據(jù)的接收。在這里，E2PROM是溫度數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)和上傳的中轉(zhuǎn)站。終端處理模塊負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)交給計(jì)算機(jī)處理，并將處理后的結(jié)果存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供查詢。當(dāng)終端處理模塊需要向GSM模塊發(fā)送控制命令時(shí)，GSM模塊接收過程正好與上述過程相反，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)雙向傳遞。1GSM系統(tǒng)介紹1.1簡(jiǎn)述GSM是GlobalSystemForMobileCommunications的縮寫。由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GlobalSystemofMobilecommunication)的簡(jiǎn)稱。它的空中接口采用時(shí)分多址技術(shù)。自90年代中期投入商用以來，被全球超過100個(gè)國(guó)家采用。GSM標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備占據(jù)當(dāng)前全球蜂窩移動(dòng)通信設(shè)備市場(chǎng)80%以上。GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過200個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。所有用戶可以在簽署了"漫游協(xié)定"移動(dòng)電話運(yùn)營(yíng)商之間自由漫游。GSM較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移動(dòng)電話系統(tǒng)。這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。GSM是一個(gè)當(dāng)前由3GPP開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，GSM的主要優(yōu)勢(shì)在于用戶可以從更高的數(shù)字語音質(zhì)量和低費(fèi)用的[SMS]之間作出選擇。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的優(yōu)勢(shì)是他們可以不同的客戶定制他們的設(shè)備配置，因?yàn)镚SM作為開放標(biāo)準(zhǔn)提供了更容易的互操作性。這樣，標(biāo)準(zhǔn)就允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供漫游服務(wù)，用戶就可以在全球使用他們的移動(dòng)電話了。GSM作為一個(gè)繼續(xù)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，保持向後兼容原始的GSM電話，例如報(bào)文交換能力在Release'97版本的標(biāo)準(zhǔn)才被加入進(jìn)來，也就是GPRS。高速數(shù)據(jù)交換也是在Release'99版標(biāo)準(zhǔn)才引入的，主要是EDGE和UMTS標(biāo)準(zhǔn)。1.2移動(dòng)通信技術(shù)GSM屬于第2代（2G）蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。2代的說法是相對(duì)于應(yīng)用于80年代的模擬蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)以及目前正逐漸進(jìn)入商用的寬帶CDMA技術(shù)。模擬蜂窩技術(shù)被稱為一代移動(dòng)通信技術(shù)，寬帶CDMA技術(shù)被稱為三代移動(dòng)通信技術(shù)，即3G。1.3GSM基本原理由于GSM是一個(gè)全數(shù)字系統(tǒng)，話音和不同速率的傳輸都要進(jìn)行數(shù)字化處理。為了將源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最終信號(hào)并通過無線電波發(fā)射出去，需要經(jīng)過幾個(gè)連續(xù)的過程。相反，在接收端需要經(jīng)過一系列的反過程來重現(xiàn)原始數(shù)據(jù)。下面我們主要針對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸過程進(jìn)行描述。信源端的主要工作有信道編碼信道編碼用于改善傳輸質(zhì)量，克服各種干擾因素對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的不良影響，但它是以增加比特降低信息量為代價(jià)的。信道編碼的基本原理是在原書數(shù)據(jù)上附加一些比特信息，增加的這比特是通過某種約定從圓熟數(shù)據(jù)中經(jīng)計(jì)算產(chǎn)生的，接收端的解碼過程利用這些比特同收到的不一樣時(shí)，我們就可以確定傳輸有誤。根據(jù)傳輸模式不同，在無線傳輸中使用了不同的碼型。GSM使用的編碼方式主要有塊卷積碼，糾錯(cuò)循環(huán)碼，奇偶碼。塊卷積碼主要用于糾錯(cuò)，當(dāng)解調(diào)器采用最大似然估計(jì)方法時(shí)，可以產(chǎn)生十分有效的糾錯(cuò)效果，糾錯(cuò)循環(huán)碼主要用于檢測(cè)和糾正成組出線的誤碼，通常和塊卷積碼混合使用，用于捕捉和糾正遺漏的組誤差。奇偶碼矢一種普遍使用的最簡(jiǎn)單的檢測(cè)誤碼的方法。交織在移動(dòng)通信中者種變參的信道上，比特差錯(cuò)通常是成串發(fā)生的。這是由于持續(xù)較長(zhǎng)的深衰落谷點(diǎn)會(huì)影響到相繼一串的比特。但是，信道編碼僅在檢測(cè)和校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長(zhǎng)差錯(cuò)串是在有效，為了解決這一問題，希望找到把一條消息中的相繼比特分開的方法，即一條消息的相繼比特以相繼的方式被發(fā)送，使突發(fā)差錯(cuò)信道變?yōu)殡x散信道。這樣，即使出現(xiàn)差錯(cuò)，也僅是單個(gè)或者很短的比特出現(xiàn)錯(cuò)誤，也不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)突發(fā)脈沖甚至消息塊都無法被解碼，這時(shí)可再用信道編碼的糾錯(cuò)功能來糾正差錯(cuò)，恢復(fù)原來的信息，這種方法就是交織技術(shù)。第2章軟件模塊設(shè)計(jì)2.1串口電路的設(shè)計(jì)功能說明：首先完成M401模塊硬件電路設(shè)計(jì)，其次通過AT命令的學(xué)習(xí)完成相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果是將M401模塊插入柜機(jī)經(jīng)過調(diào)試能實(shí)現(xiàn)語音通信和短信收發(fā)。2.2AT命令A(yù)T指令由Hayes公司發(fā)明，現(xiàn)在已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)并被所有調(diào)制解調(diào)器制造商采用的一個(gè)調(diào)制解調(diào)器命令語言。每條命令以字母"AT"開頭，因而得名。AT后跟字母和數(shù)字表明具體的功能，例如撥號(hào)命令，初始化調(diào)制解調(diào)器，控制揚(yáng)聲器音量，規(guī)定調(diào)制解調(diào)器啟動(dòng)應(yīng)答的振鈴次數(shù)，選擇錯(cuò)誤校正的格式等等，不同牌號(hào)調(diào)制解調(diào)器的AT命令并不完全相同，請(qǐng)仔細(xì)閱讀MODEM用戶手冊(cè)，以便正確使用AT命令。常用AT命令測(cè)試如下：（1）改變PIN碼

AT+CPIN=“1234”，“5678”

（2）詢問信號(hào)強(qiáng)度

AT+CSQ

（3）查詢用戶號(hào)碼

AT+CNUM

(4)手機(jī)活動(dòng)狀態(tài)的查詢

AT+CPAS

參數(shù)的詳細(xì)說明：

0

ME準(zhǔn)備就緒

1

ME不可用

2

未知，ME未準(zhǔn)備好

3

振鈴

4

呼叫進(jìn)行中

5

睡眠，

ME未準(zhǔn)備好

（5）查詢當(dāng)前呼叫

AT+CLCC

(6)查詢運(yùn)營(yíng)商名稱

AT+COPN

(7)查詢所有可用AT指令

AT+CLAC

移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告第3章硬件模塊設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)采用芯片如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控芯片AT89C51，電平轉(zhuǎn)化芯片MAX232,，移動(dòng)通信芯片SIM300C，先通過電路圖繪制，SCH圖繪制，PCB板的設(shè)計(jì)，PCB板印刷，整個(gè)模塊焊接，來完成通信模塊，然后通過PC機(jī)實(shí)現(xiàn)軟件測(cè)試與模擬，最后通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)短信電話收發(fā)的控制。3.2SCH原理圖的繪制在protel軟件的設(shè)計(jì)平臺(tái)之上，畫出了SCH原理圖，它分為顯示模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊。兩個(gè)模塊通過圖形生成符號(hào)，再通過網(wǎng)絡(luò)號(hào)映射的方法將其相連接。以下是SCH原理圖：3.3SCH原理圖的繪制在畫好的SCH原理圖的基礎(chǔ)之上，通過菜單欄DESIGN－CREATNETLIST生成網(wǎng)絡(luò)表文件，再在空白PCB中導(dǎo)入該網(wǎng)絡(luò)表文件生成初始文件。然后先采用自動(dòng)布線，再手動(dòng)布線對(duì)部分線進(jìn)行美觀處理，調(diào)整好了之后，對(duì)PCB文件覆銅，最終生成的PCB板如下所示：工作控制電路設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)思路1、模塊正常電源工作電壓范圍：3.4V——4.5V2、電源電路選擇原則：當(dāng)輸出電壓值與輸入電壓值比較接近時(shí)，可以采用LDO等串聯(lián)型穩(wěn)壓電源；當(dāng)輸出電壓值與輸入電壓值相差比較大時(shí)，建議采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源，以提高電源的利用效率3、電路結(jié)構(gòu)*輸入電路：實(shí)際的電源輸入電路應(yīng)具抗浪涌、靜電、群脈沖等共模與差模干擾的能力，*電源管理芯片：芯片選擇要考慮模塊在發(fā)射期間的峰值功率（7W—8W）及峰值電流（2A）。*輸出電路：加入濾波電路及去耦電路（0.001UF電容或0.1UF電容）；若采用LDO的串聯(lián)穩(wěn)壓電源（如MIC29302）則需在輸出端接一空載負(fù)載電阻，以保證空載時(shí)輸出電壓之穩(wěn)定4、電池連接方式：若采用鎳氫電池則建議將電池接至電源管理芯片前級(jí)；若采用鋰電池則可直接接至電源開關(guān)處，通過電源開關(guān)將電池電壓加于模塊VBAT端（電池與電源管理芯片MIC29302BT間需接一單向二極管，以隔離電源管理芯片輸出級(jí)電路對(duì)電池的影響）5、電源部分抗干擾和保護(hù)電路電源部分電路的干擾從傳輸路徑看分為傳導(dǎo)型干擾和輻射型干擾，傳導(dǎo)型干擾對(duì)模塊產(chǎn)生影響的干擾主要為差?；騿螛O性的干擾信號(hào)，而輻射型干擾在PCB板上易產(chǎn)生共模型干擾信號(hào)（輻射型干擾可以采用屏蔽措施進(jìn)行抑制），現(xiàn)介紹一些干擾抑制電路，以增強(qiáng)電路的抗干擾能力。由于SIM300C模塊在發(fā)送的時(shí)候電流約2A，會(huì)因線路阻抗產(chǎn)生壓降使VBAT電壓不穩(wěn)，所以在設(shè)計(jì)電源電路的時(shí)候需要注意以下問題。1、對(duì)模塊的供電應(yīng)該有大于2A的裕量。2、為了減小線路阻抗增強(qiáng)VBAT穩(wěn)定性，電源線應(yīng)該盡量寬，走線應(yīng)該盡量短。4.2開關(guān)機(jī)電路4.3模塊工作狀態(tài)指示電路4.4蜂鳴器指示電路4.5SIM卡接口電路1、SIM卡電源電壓由模塊內(nèi)部可控LDO提供，支持1.8V和3V的SIM卡2、SIM卡接口電路采用I2C二線式結(jié)構(gòu)，通過串行時(shí)鐘線和串行數(shù)據(jù)線完成串口數(shù)據(jù)傳輸，其時(shí)鐘線時(shí)鐘頻率為13MHZ/4；串行數(shù)據(jù)線須用一10K電阻上拉到SIM卡電源上，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性3、抗干擾及保護(hù)電路：ESD器件能對(duì)靜電進(jìn)行抑制，SIMRST、SIMCLK、SIMDAT三線上串入的10K電阻有抗傳導(dǎo)型干擾的作用

4.6MAX232串口電路4.7音頻電路模塊音頻電路分為主音頻通道和輔助音頻通道，主、輔音頻通道間的切換通過AT命令進(jìn)行切換（V4.0軟件通過AT+CHFA命令進(jìn)行切換，V10.0軟件通過AT+CHF命令進(jìn)行切換）；模塊音頻電路電源電壓為2.5V。4.8網(wǎng)絡(luò)指示電路參考文獻(xiàn)致謝參考文獻(xiàn)[1]移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)講義[2]SIEMENS.ATCommandSetSiemensCellularEngines[Z].03.10.SiemensAG,2002.

附錄軟件內(nèi)容：DimsendstringAsStringPrivateSubCommand1_Click()Dimhao1AsStringhao1=Text3.Texthao1=Trim(hao1)sendstring="atd"&hao1&";"&Chr$(13)&Chr$(10)Me.MSComm1.Output=sendstringDoDoEventsLoopUnt