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1、,信息科学与技术系中心实验室 郑 佑 轩,GSM 数 字 移 动 电 话 机,GSM 数字移动电话机理论课程 学习目的要求,1. 了解蜂窝移动通信系统发展历史，熟悉2G、3G移动通信的特点、采用的主要技术及蜂窝移动通信系统的发展趋势，掌握移动通信的定义和移动性的三重含义； 2. 了解GSM数字蜂窝移动通信系统组成，工作特点; 熟悉采用的主要技术及一般工作过程,使用无线工作频段并能计算相对信道的无线收发频段频率； 3. 熟悉GSM数字移动电话机硬件基本构成，主要组成部分的功能作用和基本工作过程。初步掌握GSM移动电话机主要功能电路原理和工作过程； 4. 掌握3508型移动电话的主要电路原理，收发
2、通信工作过程及控制过程；掌握主要电路测量点的波形与参数，能简单分析电路原理并判断典型电路故障。 5. 学会移动电话机原理图的识图、用图方法并能在后续的实验课中能进行运用； 6. 要求提前预习，认真听课，按时独立完成作业, 到课率与作业完成情况将作为学习成绩考核评定的参考内容。,授 课 主 要 内 容,1. 第一章 移动通信概述2. 第二章 数字移动通信系统的相关技术3. 第三章 GSM数字蜂窝移动通信系统4. 第四章 GSM移动电话机5. 第五章 GSM移动电话机功能电路及作用6. 第六章 西门子3508型数字移动电话机,第一章 移动通信概述 移动通信概念 （1）,移动通信定义：移动通信是相对
3、传统固定式通信的一种通信方式，是指通信的双方至少有一方是在运动中进行信息的传输和交换。例如在运动中的人与汽车、轮船、飞机等移动体之间的通信，分别构成陆地、海上和空中的移动通信。移动通信系统的最大特点是通信过程中的可移动性。移动性包括有三重含义：即用户的动态性、信道的动态性、业务的动态性。 移动通信系统主要有: 公用陆地蜂窝移动通信系统(PLMNS)含蜂窝模拟、数字式网络)； 无线寻呼系统（或称非语言单向告警个人选择呼叫系统）； 集群移动通信系统（也称大区制移动通信系统）； 卫星移动通信系统（分为同步与中低轨道两种移动卫星通信系统)。,公用陆地蜂窝移动通信系统示意图,无线寻呼网络系统网络结构示意
4、图,集群系统集中式控制方式单区系统示意图,移动卫星通信系统示意图,第一章 移动通信概述 移动通信概念 （2）,现代移动通信系统的进步和发展基于新材料（器件）、新工艺和计算机等通信技术的发展，综合采用了最新无线通信和有线通信的技术成果，集合了当前最前沿的通信与电子技术并还在不断研究发展。 由于现代移动通信系统采用大规模或超大规模集成电路、数字信号处理器和专用微电子集成芯片等新材料、计算机嵌入式技术和表面贴装工艺等，加速了设备大容量和低功耗的进程。为移动通信系统设备的数字化和小型化；特别是为移动终端-移动电话机（手机）结构的微型化和多功能化，能够成为具有个性化特征个人用通信工具，提供了可能。,第一
5、章 移动通信概述 移动通信的主要特点,移动通信必须利用无线电波进行信息传输。传播具有的开放性。移动通信是在复杂的干扰环境中运行，受到多种干扰，运动通信时还具有多普勒效应。接收环境具有的复杂性。 移动通信可利用的频谱资源有限，而移动通信业务量需求却与日俱增。无线频谱资源的有限性。 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效。网络管理具有的复杂性。 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动的（如温度、湿度、粉尘、冲击、振动和光线变化、电磁环境剧列波动等）环境中使用。终端环境使用具有的复杂性。,第一章 移动通信概述 移动通信发展阶段,移动通信在20世纪80年代以前是指采用大区制的公用汽
6、车电话系统。大致可分为下述三个阶段。第一阶段：20世纪20年代-40年代，为早期发展阶段。是美国底特律市警察在短波几个频段上开发出专用供移动通信使用的车载无线电系统，其阶段特点是由专用系统开发，采用电子管器件，工作频率较低,使用150MHz和450MHz频段，模拟调频方式。第二阶段：20世纪40年代-60年代初期，公用移动业务开始问市，1946年美国圣路易斯城建立世界第一个公用汽车电话网（称城市系统）；1950年德国、1956年法国、1959年英国等国相继研制了公用移动电话系统，其阶段特点是：采用电子管器件，从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网络的容量较小。第三阶段：20世纪60年
7、代中期-70年代中期，是移动通信系统改进与完善阶段。美国推出改进型移动电话系统（IMTS），采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能自动接续到公用电话网。其特点是采用大区制、中小容量，实现了自动选频与自动接续。,第一章 移动通信概述 移动通信技术标准划分（1）,从引进蜂窝技术开始，分成以下几代移动通信系统： 第一代移动通信系统（简称1G）：以模拟通话和模拟蜂窝网为主要特征。20世纪70年代中期至80年代初开始商用化，有美国AMPS、英国TACS、北欧NMT及日本的NTT等系统。使用无线频段为800/900MHz（早期曾使用450MHz）。重点是解决移动通信的用户扩容问题。 第二代移动通
8、信系统(简称2G）：以数字化通话为主，兼顾低速数据通信，以数字网为主要特征，构成数字式移动通信系统。20世纪90年代初正式走向商用。主要有GSM 、DAMPS和CDMA。其中最具代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM与北美的IS95码分多址（CDMA）两大系统，除能进行语音传输外，还能传输9.6Kb/S以下的数据业务。,第一章 移动通信概述 移动通信技术标准划（2）,第三代移动通信系统(简称3G)：是国际电信联盟（ITU）于1997年至1999年组织制定的国际移动通信系统（IMT2000）标准。以传输宽带,高速率数字信号，更好的通信质量，比2G有更大系统容量，兼容2G,提供移动多煤体业务，
9、全球统一标准为主要特征。本世纪初投入商用,目前全球已有上亿用户。 第四代移动通信系统（4G）：为解决更大系统容量、超高速数据传输、更大宽带和更高频谱利用率为主要特征。具有超过2Mb/s的非对称数据传输能力。包括宽带无线固定接入、宽带无线移动接入的宽带无线局域网、移动宽带系统和互操作广播网络，采用QAM、OFMA、MIMO、软件无线电和智能天线等主要技术。,个人接入系统 PAS,PAS是一种采用微蜂窝系统和数字无绳技术的无线市话。是一种能在一定范围内移动、随时手持拨打的电话。特征是将原有的市话服务定义从面向住宅移到面向个人。是我国电信部门在日本的数字无绳电话系统PHS基础上改进的一种无线接入系统
10、(话费较低廉,主要由中国电信运营)。 PAS基于时分多址/时分双工(TDMA/TDD)技术、动态分配通信信道，采用 32kbit/s的 “SADPCM”语音编码，工作在1900-1920MHz无线频段.通过微蜂窝基站实现无线覆盖，将移动电话机以无线的方式接入本地固定电话网。PHS电话机的发射功率在10mW左右，仅为GSM移动电话机最大功率的二百分之一,极大延长了机内电池通话和待机时间。 因基站覆盖半径小，（在100-200m之间），切换频繁，易造成时速在60Km/h以上移动时通信掉话。无缝切换时有1.5s的断话时间。现阶段不能实现漫游。因占用3G的TD-SCDMA无线频段,国家工业信息化部决定
11、在2011年前进行清频退网.,第一章 移动通信概述 中国移动通信的发展（1）,我国民用移动通信起步于军事移动通信，从1982年引进模拟寻呼系统开始，其发展可分以下几个阶段： 第一阶段（1987年-2001年底）建设和使用移动模拟电话网时期：自1987年始，各省（市自治区）先后分别引进摩托罗拉（称A网系统）和爱立信（称B网系统）两大公司生产的 TACS体制窄带模拟蜂窝移动通信系统。 第二阶段（从1994年起） 第二阶段建设和使用GSM数字移动电话网时期：也称“全球通”移动通信系统。由于GSM规划早，网络覆盖范围广和密度大，移动用户如今发展到6亿以上, 占总用户数的90%，是国内移动通信的最主要系
12、统。由中国移动通信集团公司与中国联合通信网络集团公司运营。无线工作频率有900MHz（G网）和1800MHz（D网）。 第三阶段（从2001年底）为建设和投入使用IS-95b技术标准CDMA移动电话网时期：也称cdma One或窄带CDMA（简称C网）。它是一种直接序列扩频通信系统，系统带宽为1.25MHz，无线工作频率800MHz，由“中国联通”运营(2008年10月后改由中国电信运营)。,第一章 移动通信概述 中国移动通信的发展（2）,开发和使用2.5G阶段(从2003年始)：是2G系统向3G系统平滑过渡阶段。解决2G数字移动通信系统的GSM和CDMA，数字传输不能适应上网、图像传送等高速
13、数据通信要求而采用的过渡技术。 在GSM系统中 1.采用通用无线分组交换（GPRS）技术，理论数据可达到115.2 Kbps，实际提供峰值速率可达53.6Kbps； 2.增强型数据速率技术（EDGE）可提供高达384Kbps移动业务速率。 在CDMA系统中 采用CDMA 1x技术来满足较高速率的传输。CDMA 1x 理论数据传输速率可以达到171.2Kbps。,第一章 移动通信概述 中国移动通信的发展（3）,第四阶段（2007年起）开发与试商用第三代移动通信时期：自2007年起，“中国移动”公司率先进行我国3G技术标准的TD-SCDMA系统的网络实验，2008年在北京奥运会前在我国的个城市投入
14、试商业运营，标志着第三代移动通信在中国的投入使用。“中国电信”与“中国联通”公司也分别建立CDMA2000和WCDMA 技术标准的实验网进行实验与技术准备。2009年初，国家工信部对“中国移动”、“中国电信”与“中国联通”三大运营公司分别发放了TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA三个3G移动通信技术的牌照，标志着3G的三个技术标准在中国正式投入商用。,中国三大移动运营商分配电话号段,1.中国移动通信集团公司现使用134-139、147、150-152、157-159、187、188 共15个号段，不用换号用现有号码可直接上3G。2.中国联合通信网络集团公司130-132、155、15
15、6 共5个号段3.中国电信集团公司133、153、189 共3个号段,第一章 移动通信概述 3G 三个技术标准比较,WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA分别为欧洲/日本、美国和中国标准。是国际电信联盟（ITU）确认并推荐使用的第三代移动通信技术标准。同属宽带CDMA直接扩频通信,均是在一个更宽的频带上扩展信号,具有较强的抗衰落和抗干扰能力。系统的容量更大。都能提供在静止状态最高2Mb/s数据传输速率。但三者的一些关键技术仍存在差别，在性能上也有所不同。,第一章 移动通信概述 3G 三个技术标准比较（1）,1. 双工模式 WCDMA与CDMA2000采用FDD模式，上行和下行传输使用两
16、个对称频带，在用于非对称的分组交换数据业务（如互联网）时频谱利用率低。 TD-SCDMA采用TDD模式，上行和下行传输使用同一频带，上下行时隙在话音与数据传输时可进行成对或非成对的灵活分配，频谱利用率高。结论: FDD模式虽战用频带较宽但较TDD模式的抗衰落和抗多普勒性能好，能支持移动终端250Km/h正常通信，而TDD虽频谱利用率高,但高速运动时维持1正常通信能力较差(如维持在120Km/h)。,第一章 移动通信概述 3G 三个技术标准比（2）,2. 码片速率与载波带宽 WCDMA码片速率为3.84Mchip/s,具有5MHz载波带宽; CDMA2000 可采用单个或三个载波运用: 1时码片
17、速率为1.2288Mchip/s,载波带宽为,1.25MHz。 3时码片速率为3.6864Mchip/s ,载波带宽为3.75MHz ; TD-SCDMA可采用单个载波或三个载波运用: 单个载波时运用时码片速率1.28Mchip/s ,每载波1.6MHz带宽; 采用三载波运用,码片速率为3.84chip/s,载波带宽为4.8MHz. 结论:载波带宽越高，网塞可能性越小，WCDMA具有较好的优势。 3. 智能天线技术 TD-SCDMA上采用一组安装在基站的双向天线，通过带有可编程电子相位关系的固定天线单元同时获取基站和移动台之间的链路方向特性来改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数。 结论:使接收机输出有最大信噪比，能减小区间及小区内的干扰。,
