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手机射频知识


GSM 是采用 FDMA(频分)与 TDMA(时分)制式相结合的一种通信技术,其网络中所有用户分时使用 不同的频率进行通信。在 GSM900 频段,25MHZ 的频率范围划分为 124 个不同的信道,每个信道带宽为 200K,每个信道含 8 个时隙,即 GSM900M 频段在同一区域内,可同时供近 1000 个用户使用。而 CDMA 是采用码分多址技术的一种通信系统,在这个系统中

所有用户都使用同一频率。FDMA、TDMA 及 CDMA 的比较如图 2.1.一、 GSM 的理论基础. GSM 系统是第二代数字蜂窝移动通信系统,它采用 900MHz 频段,在后 期又加入了 1800MHz 频段及 1900MHz 频段,为便于区别,分别称为 GSM900、 DCS1800 及 PCS1900. 凌锐手 机具有 GSM900MHz 及 DCS1800MHz 两个频段自动切换的功能. 初期的 GSM 的工作频率是 890~ 915MHz(移动台发),935~960MHz(基站发)共 25MHz 的双工频率;后加入了 EGSM(扩展 GSM)其频段为 880~890MHz(移动台发),925~935MHz(基站发),为与 EGSM 区别,把前者称之为 PGSM。 GSM900 上行与下 行频段的间隔为 45MHz,信道间隔为 200KHz,可分为 124 个信道(EGSM 加入了 975~1023 共 49 个信道) ; 因此 E-GSM 共有 174 个信道。 DCS1800 的频段为 1710~1785MHz(移动台发),1805~1880MHz(基站发), 上行与下行频段的间隔为 95MHz,频带宽度为 75M,可分为 374 个信道(512 至 885) PCS1900 的频段 。 分为上行:1850~1910MHz,下行:1930~1990MHz,上行与下行频段的间隔为 80MHz,频带宽度为 60M, 可分为 300 个信道。 每信道分成 8 个时隙(半速率是有 16 个),每个时隙信道速率是 22.8kb/s,信道总传输速 率 270.83Kb/s,采用 GMSK 调制,通信方式是全双工,分集接收,每秒跳频 217 次,交错信道编码,自适应均 衡.现在 GSM 向前发展开发了 GPRS 业务,作为 2G 向 3G 的过渡方式。 注:GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)作为第二代移动通信技术 GSM 向第三代移动通信(3G)的过渡技术,是由 英国 BT Cellnet 公司早在 1993 年提出的, GSM Phase2+ (1997 年)规范实现的内容之一, 是 是一种基于 GSM 的移动分组数据业务, 面向用户提供移动分组的 IP 或者 X.25 连接。GSM 手机的话音编码采用 RPE-LTP(规 则脉冲激励线性预测编码)方案,它每 20ms 输出 260 比特,因此速率是 13Kb/s.每帧为 120/26=4.625ms,每时隙 为 577us,每比特宽度为 3.692us. 下图是一个 GSM 的源编码与信道编码示意图. 图 2-2-2 GSM 的源编码与信 道编码 但它还要加入纠错编码.因为话音编码的比特重要性不同,一种是重要的称为 I 类比特,必需加以保护, 即规则脉冲编码与 LPC 参数比特共 182 个,加上 3 位奇偶检验比特,及 4 位尾比特共 189 比特.纠错编码使用 1/2 码率的卷积码,因此共编码为 378 个比特.260 比特中的其余 78 个比特,则不加以保护.这样加起来,每 20ms 的总输出是 456 比特.如图 1 所示. 为了防止抗衰落引起的突了误码,编码后的比特还须进行交织.交织的原理 在此从略. 二、GSM 手机原理框图. 图 2 GSM 移动电话原理框图 移动电话(以下均称手机)电路结构可分为四个 部分:无线部分、传输处理部分、接口部分、电源部分。其电路原理可归纳为两大部分:射频电路和基带电 路。 1.无线部分 包括天线回路、发送、接收、调制解调和振荡器等高频系统.其中发送部分由射频功率 放大器、 带通滤波器组成.接收部分由高频滤波、 高频放大、 变频及中频滤波器组成,调制解调器采用 GMSK. 2.传输处理 2.1 发送通道的处理包括语音编码、信道编码、加密、TDMA 帧形成. 1)语音编码:用户的话音 通过 MIC 转化成电信号,这个电信号通过 ADC 转化成数字的、代表语音的 13Kbitps 的信息流。 2)信道编 码:为了检测甚至纠正传输期间产生的差错,在数据流中引入冗余码,通过从信 源数据计算得到的信息来 提高其速率。信道编码的结果是一个码字流。 3)交织:将几个码字的比特混合起来,使得在已调制信号中相 互靠近的比特能扩展到几个 码字上.由于调制流中连续出错的可能性是紧密相关的,而且由于当差错被去相 关后,信道编 码性能会改善,交织的目的就是去除差错及它们在码字中位置的相关性,交织以后,信息流就 成 了信息块的序列. 4)突发脉冲格式化:为有助于接收信号的同步和均衡,向加密的信息块中增加一些二进 制信息使其成为二进制信息块。 5)加密:通过仅由移动台和基站收发台知道的加密方式修改这些信息块 的内容。 6)调制:使用 GMSK 调制技术,在适当时刻将数码信号转变为合适的频率的模拟信号;然后通 过射频电路的处理,以无线电波的形式发射出去。 2.2 接收通道的处理包括均衡、信道分离、解密、信道 解码和语音解码. 1)解调:无线电波被天线接收以后,接收机根据多址规则接收相应的信息。在突发脉冲 格式化期间引入的附加信息的帮助下对这部分信号进行解调,结果为二进制信息块的序列。 2)均衡:采 用均衡解调的目的是校正因复杂地形引起的无线电信号失真。 3)解密:通过与加密相反的方法修改这些 比特。 4)去交织:为了重建码字,把不同的突发脉冲的比特放回原位。 5)信道解码:利用附加的冗余

码,检测或纠正解调器输出中可能的差错,从解调器的输出中恢复信源信息。 6)语音解码:通过译码器 DAC 将数字语音信息还原成模拟的语音信号。 控制部分对移动电话进行控制和管理.包括定时控制、数字 系统控制、天线系统控制以及人机接口控制等.若采用跳频,还应包括对跳频的控制.控制器采用微处理器. 3.接口部分 包括模拟语音接口、数字接口及人机接口三个部分.模拟语音接口包括 A/D、D/A 变换、话筒 和扬声器.数字接口主要是数字终端适配器.人机接口主要有显示器和键盘. 4.电源部分 电源部分包括电池 直接供电的电路和由电池供电通过专用集成电源 IC 转换成各路直流电压的电路


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