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1、项目六:手机与网络的通信任务任务1:1:多址技术多址技术任务任务2:2:调制技术调制技术 任务任务3:3:编码技术编码技术一、目的一、目的:1 1、了解通信网络多址技术基本结构2 2、了解通信网调制技术工作方式3 3、了解通信网调制编码技术工作方式一、移动通信系统的组成一、移动通信系统的组成1 1、移动台(手机)(、移动台(手机)(MSMS:Mobile StationMobile Station)由收发设备和天线等组成由收发设备和天线等组成()移动终端()移动终端(MS)(MS)。可完成:可完成:话音编码话音编码信道编码信道编码信息加密信息加密信息的调制和解调信息的调制和解调信息放射和接收。
2、信息放射和接收。()用户识别卡()用户识别卡(SIMSIM:Subscriber Identity Module Subscriber Identity Module)。)。存有认证客户身份所需的全部信息,并能执行一些与平安保密有关存有认证客户身份所需的全部信息,并能执行一些与平安保密有关的重要信息,以防止非法客户进入网路的重要信息,以防止非法客户进入网路;存储与网路和客户有关的管理数据存储与网路和客户有关的管理数据;只有插入只有插入SIMSIM后移动终端才能接入进网,但后移动终端才能接入进网,但SIMSIM卡本身不是代金卡本身不是代金卡。卡。2 2、基站(、基站(BSBS,B B ase S
3、tationase Station)在确定的无线覆盖区中由在确定的无线覆盖区中由MSCMSC限制,与限制,与MSMS进行通信的系统设备,进行通信的系统设备,它主要负责完成无线发送接收和它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。无线资源管理等功能。BSBS可分为:可分为:基站收发信台(基站收发信台(BTS:Base BTS:Base Transceiver StationTransceiver Station)基站限制器(基站限制器(BSC:Base BSC:Base Station ControllerStation Controller)3、移动业务交换中心(、移动业务交换中心(MSC
4、,Mobile Switching Center)主要完成交换功能和客户数据与移动性主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、平安性管理所需的数据库功能。管理、平安性管理所需的数据库功能。、公共交换电话网(、公共交换电话网(PSTN:Public Switched Telephone Network)是一种用于全球语音通信的电路交换网是一种用于全球语音通信的电路交换网络,是目前世界上最大的网络,拥有用户数络,是目前世界上最大的网络,拥有用户数量大约是量大约是8亿。亿。二、手机与系统的通信二、手机与系统的通信、手机开机,、手机开机,验明身份验明身份 恳求入网恳求入网我来了我来了有人吗?有人吗?二、
5、手机与系统的通信二、手机与系统的通信 手机开机手机开机 验明身份验明身份 恳求入网恳求入网 验明身份验明身份合法吗?合法吗?二、手机与系统的通信二、手机与系统的通信、手机开机,验明身份、手机开机,验明身份 恳求入网恳求入网 验明身份验明身份 进入接收进入接收给你分配通道和联系方式给你分配通道和联系方式、手机待机,周期验证、手机待机,周期验证在吗?在吗?三、手机的信号的传输技术三、手机的信号的传输技术(一)频分多址技术(大哥大)(一)频分多址技术(大哥大)(FDMA:Frequency Division Multiple FDMA:Frequency Division Multiple Acce
6、ssAccess )以传输信号的载波频率不同来区分信道,建立多址接入。以传输信号的载波频率不同来区分信道,建立多址接入。(二)时分多址技术(二)时分多址技术(GSM(GSM手机手机)(TDMATDMA:ime Division ime Division Multiple AccessMultiple Access )以传输信号存在的时间不同来区分信道,建立多址接入。以传输信号存在的时间不同来区分信道,建立多址接入。(三)码分多址方式(手机)(三)码分多址方式(手机)(CDMACDMA:ode Division ode Division Multiple AccessMultiple Acces
7、s )以传输信号的码型不同来区分信道,建立多址接入。以传输信号的码型不同来区分信道,建立多址接入。、WCDMAWCDMA技术技术(欧洲欧洲):联通网:联通网、CDMA2000CDMA2000技术技术(北美北美):电信网:电信网 、TD-SCDMATD-SCDMA(我国自行提出的标准(我国自行提出的标准):移动网:移动网哪种手机的信号传输是不连续的?(四)调制技术(四)调制技术00110100010ASKASKFSKFSKPSKPSKASKv二二进进制制的的每每个个值值对对应应二二不不同同幅幅值值的的载载波波频频率率。通通常常,一一个个二二进进制制数数字字用用一幅值固定的载波频率表示一幅值固定的
8、载波频率表示,另一个则用无载波表示另一个则用无载波表示:v这这里里载载波波信信号号是是A cos(2 fc t+c)。ASK对对突突变变的的增增益益敏敏感感,是是一一种种特别低效的调制技术特别低效的调制技术,在语音级线路上在语音级线路上,它典型的应用最多达它典型的应用最多达1200bps。vASk技术也被用于光纤传输数字数据技术也被用于光纤传输数字数据:v对对LED放射器放射器,一种信号元素由一光脉冲表示一种信号元素由一光脉冲表示,而另一种则用无光表示而另一种则用无光表示;v对对激激光光放放射射器器通通常常维维持持一一偏偏置置电电流流,使使得得设设备备放放射射一一低低能能级级光光,该该低低能能
9、级级光表示一种信号元素光表示一种信号元素,而高能级光用来表示另一种信号元素。而高能级光用来表示另一种信号元素。FSKv两个二进制值由二个在载波频率旁边的不同频率表示两个二进制值由二个在载波频率旁边的不同频率表示,产生信号如产生信号如:v这里这里f1和和f2典型地是位于载波信号典型地是位于载波信号fc两旁的、偏移相等的频率。两旁的、偏移相等的频率。v FSKv示示例例:一一个个Modem运运用用FSK在在语语音音级级线线路路全全双双工工通通信信的的例例子子。语语音音级级线线路路可可通通过过的的频频率率在在300到到3400Hz之之间间,全全双双工工则则意意味味着着信信号号可可以以同同时时做双向传
10、送。做双向传送。v为为达达到到这这一一点点,这这个个带带宽宽再再分分成成在在一一个个方方向向上上(收收或或者者发发均均可可)载载波波中中心心频率位于频率位于1700 Hz,其两端各偏移其两端各偏移100 Hz用来表示用来表示1和和0。v类类似似地地对对另另一一方方向向上上(发发或或者者收收均均可可)该该Modem运运用用2125 Hz的的载载波波中中心频率心频率,再向其两端等距各偏移再向其两端等距各偏移100 Hz用来表示用来表示1和和0。FSK FSK不如ASK那样对误差敏感,在语音级线路上,它典型的应用最高达1200bps(2400bps)。它也常用于高频(3到30MHz)无线电传输,还可
11、以以更高的频率用于接受同轴电缆的局域网上。留意这里稍有一些频留意这里稍有一些频谱重叠谱重叠,会有少许干扰。会有少许干扰。PSK&QPSKv用载波信号相位的变更用来表示数值。v差分PSK相位的调制变换将参考发送的前一位bit:发送一个与前面已发送信号相同相位的信号表示二进制0;发送一个与刚才发送信号相反相位的信号表示二进制1:v更有效利用带宽的方法可以使每个信号元素表示多于一位二进制数值。例如,不是象常用的PSK编码技术那样相位只变更180,而是多次90变更,称之为四相位PSK(Quadrature Phase-Shift Keying)QPSK。QPSK每个信号元素不是表示一位而是表示两位二进
12、制数。每个信号元素不是表示一位而是表示两位二进制数。(五)数据编码技术v编码方案v从二进制到信号元素的映射就是传输中运用的编码方案。v接收器说明载运数字数据信号时的任务:v接收器必需知道一个比特何时起先和结束,以便在每个比特时段对输入信号采样一次。v接收器必需识别每个比特的值。编码编码v信源编码:用于高效的表达信息,如v字符编码vA/D(模数转换)v信道编码:用于确保正确收信,如v同步码v校验序列(检纠错编码)不行检测的错误产生示意不行检测的错误产生示意 如Manchester编码010变成000;101变成111:各种数字信号编码速率的归一化信号翻转速率各种数字信号编码速率的归一化信号翻转速
13、率 B8ZS和和HDB3的编码规则的编码规则 四、硬件电路基本工作原理四、硬件电路基本工作原理你能分析出工作过程吗?接收接收解调解调均衡均衡信道信道分离分离解密解密信道信道编码编码话音话音译码译码发信发信VCO时钟时钟基准基准CPU控制器控制器SIM卡接口卡接口调制调制TDMA帧形成帧形成显示屏显示屏加密加密键盘键盘码速码速适配器适配器信道编码信道编码话音话音编码编码D/A合合路路器器频频率率合合成成器器A/D存储器存储器数字数字接口接口听筒听筒话筒话筒射频部分逻辑/音频部分你能跑出下图的流程吗?1 1、GSMGSM手机开机初始工作流程手机开机初始工作流程(1 1)自检模块)自检模块 对手机中各个芯片和整机电对手机中各个芯片和整机电路路进行自检进行自检(2 2)搜寻模块)搜寻模块 搜寻无线电信号,搜寻无线电信号,调整内部电路的工作频率调整内部电路的工作频率 同步频率同步频率(3 3)检查模块)检查模块 检查网络是否与检查网络是否与SIMSIM卡一样卡一样2 2、GSMGSM手机通话流程手机通话流程(1 1)通话起先模块)通话起先模块(2 2)通话结束模块)通话结束模块 五、手机的五、手机的发展趋势发展趋势BluetoothLCDcameraMP3flashSDRAMUSBSDSIM你的手机有什么功能?谈谈手机的发展趋势