移动通信系统组成及手机路原理

手机电路原理2006-04-151中宇元一数码科技移动通信系统组成及市话局长途局MSC接口４接口１接口２BTSBTSBSCBSC基站系统移动台移动台无线接口３移动交换系统手机电路原理2006-04-152中宇元一数码科技移动通信系统组成及移动通信系统连接•基站与移动台之间采用无线传输方式．•基站与交换机以有线方式进行信息传输．•交换机与地面网之间则一般以有线方式进行信息传输．市话局长途局MSC接口４接口１接口２BTSBSCBSC基站系统移动台移动台无线接口３移动交换系统BTS手机电路原理2006-04-153中宇元一数码科技移动通信系统组成及移动通信系统服务区•基站小区:每个BTS的发送功率和天线高度所确定的地理覆盖范围.•基站覆盖区:一个BSC可控制多个个BTS,多个BTS确定的覆盖范围,称为基站覆盖区市话局长途局MSC接口４接口１接口２BTSBSCBSC基站控制器基站传输系统移动台无线接口３移动交换系统BTS手机电路原理2006-04-154中宇元一数码科技移动通信系统组成及移动通信系统服务区•MSC服务区:一个MSC可控制多个个BSC,多个BSC确定的覆盖范围,称为系统服务区．市话局长途局MSC接口４接口１接口２BTSBSCBSC基站系统移动台移动台无线接口３移动交换机BTS手机电路原理2006-04-155中宇元一数码科技移动通信系统组成及移动交换系统•移动交换中心(MSC)•外来用于位置基础器(VLR)•本地用户位置寄存器(HLR)•设备识别寄存器(EIR)•鉴权中心(AUC)BSCBSCOMCMSC/VLRMSC/VLREIRHLR/AUCISDNPLMNPSTN手机电路原理2006-04-156中宇元一数码科技移动通信系统组成及移动交换中心(MSC)•移动通信系统与其它公共通信网的接口.•完成有线交换机所要完成的呼叫控制等.•无线资源管理和移动性管理.BSCBSCOMCMSC/VLRMSC/VLREIRHLR/AUCISDNPLMNPSTN手机电路原理2006-04-157中宇元一数码科技移动通信系统组成及外来用于位置基础器(VLR)•存放从HLR获取的用户数据如IMSI号。•LAI信息•用来建立话音通路的路由信息如MRSN号码等。BSCBSCOMCMSC/VLRMSC/VLREIRHLR/AUCISDNPLMNPSTNBSCBSC手机电路原理2006-04-158中宇元一数码科技移动通信系统组成及本地用户位置寄存器(HLR)•存放用户参数如:用户注册的有关业务，和IMSI（国际移动用户号码〕，移动台ISDN号码等。•用于存放有关用户当前的位置信息如来自VLR的移动台的漫游号码,VLR的地址.BSCBSCOMCMSC/VLRMSC/VLREIRHLR/AUCGMSCBSCBSCISDNPSTN手机电路原理2006-04-159中宇元一数码科技移动通信系统组成及设备识别寄存器(EIR)•用来唯一识别移动台设备。•确保移动设备不是盗用或非法设备。•存放数据有–存放IMEI–白名单–黑名单–灰名单BSCBSCOMCMSC/VLRMSC/VLREIRHLR/AUCISDNPLMNPSTN手机电路原理2006-04-1510中宇元一数码科技移动通信系统组成及EIRMSC/VLRMS呼叫建立IMEI请求发送IMEI继续/停止呼叫建立程序接入/禁止信息检查IMEI设备识别手机电路原理2006-04-1511中宇元一数码科技移动通信系统组成及鉴权中心(AUC)•用来识别用户（即国际移动用户身份识别IMSI〕。•产生鉴权参数（RAND），响应符号（SRES）•存储密钥。注意：用户一般是用TMSI作为其身份鉴权，因为它是不断变化，且在加密后送给移动台。BSCBSCOMCMSC/VLRMSC/VLREIRHLR/AUCISDNPLMNPSTN手机电路原理2006-04-1512中宇元一数码科技移动通信系统组成及鉴权过程AUC产生三组参数RAND/Kc/SRESMSC/VLRMS接入请求RANDHLR三组参数RAND/Kc/SRESRANDKi算法A3SRES相同：接入不相同：不能接入RANDKi算法A3SRES手机电路原理2006-04-1513中宇元一数码科技移动通信系统组成及TMSI更新过程移动台从SIM卡中读取原来的TMSI解密存储新的TMSI网络侧分配新的TMSI给用户加密消去原来的TMSI原来的TMSI加密过的新TMSITMSI响应手机电路原理2006-04-1514中宇元一数码科技移动通信系统组成及HLR/AUCBSCBSCOMCMSC/VLRBTS1BTS3BTS2BTS4BTS2BTS1BTS4BTS3基站控制器(BSC)•负责系统与无线有关的功能如：–切换–无限网络资源管理–蜂窝数据–功率控制–MSC及BTS接口手机电路原理2006-04-1515中宇元一数码科技移动通信系统组成及基站传输系统(BTS)•RF功能•无线信道管理•信令处理•BSC接口•切换•操作和维护HLR/AUCBSCBSCOMCMSC/VLRBTS1BTS2BTS4BTS2BTS1BTS4BTS3BTS3手机电路原理2006-04-1516中宇元一数码科技移动通信系统组成及移动台(MS)•包括车载台，便携台，手机等•国际移动设备身份号（IMEI〕•国际移动用户身份号（IMSI）•SIM卡HLR/AUCBSCBSCOMCMSC/VLRBTS1BTS3BTS2BTS4BTS2BTS1BTS4BTS3手机电路原理2006-04-1517中宇元一数码科技移动通信系统组成及SIM卡数据•SIM业务表•IMSI•TMSI•定位信息•加密密钥SIM卡功能•PIN（用户个人身份号）•鉴权过程•加密手机电路原理2006-04-1518中宇元一数码科技移动通信系统组成及–工作频段的分配1.工作频段我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段：890～915（移动台发、基站收）935～960（基站发、移动台收）双工间隔为45MHz，工作带宽为25MHz，载频间隔为200kHz。随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向1.8GHz频段的GSM1800过渡，即1800MHz频段：1710～1785（移动台发、基站收）1805～1880（基站发、移动台收）双工间隔为95MHz，工作带宽为75MHz，载频间隔为200kHz。手机电路原理2006-04-1519中宇元一数码科技移动通信系统组成及2.频道间隔相邻两频道间隔为200kHz。每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽200kHz/8＝25kHz。将来GSM采用半速率话音编码后，每个频道可容纳16个半速率信道。二，多址方案GSM通信系统采用的多址技术：频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）结合，还加上跳频技术。GSM在无线路径上传输的一个基本概念是：传输的单位是约一百个调制比特的序列，它称为一个“突发脉冲”。脉冲持续时间优先，在无线频谱中也占一有限部分。它们在时间窗和频率窗内发送，我们称之为间隙。精确地讲，间隙的中心频率在系统频带内间隔200kHz安排（FDMA情况），手机电路原理2006-04-1520中宇元一数码科技移动通信系统组成及它们每隔0.577ms（更精确地是15/26ms）出现一次（TDMA情况）。对应于相同间隙的时间间隔称为一个时隙，它的持续时间将作为一种时间单位，称为BP（突发脉冲周期）。这样一个间隙可以在时间/频率图中用一个长15/26ms，宽200KHz的小矩形表示（见图）。统一地，我们将GSM中规定的200KHz带宽称为一个频隙。图在时域和频域中的间隙时间频率BP15/26ms200KHz间隙手机电路原理2006-04-1521中宇元一数码科技移动通信系统组成及在GSM系统中，每个载频被定义为一个TDMA帧，相当于FDMA系统的一个频道。每帧包括8个时隙（TS0－7）。每个TDMA帧有一个TDMA帧号。TDMA帧号是以3小时28分53秒760毫秒（204851268BP或者说20485126个TDMA帧）为周期循环编号的。每20485126个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又可分为2048个超帧，一个超帧是5126个TDMA帧的序列（6.12秒），每个超帧又是由复帧组成。复帧分为两种类型。26帧的复帧：它包括26个TDMA帧（268BP），持续时长120ms。51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH（和SACCH加FACCH）。51帧的复帧：它包括51个TDMA帧（518BP），持续时长3060/13ms。26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH。手机电路原理2006-04-1522中宇元一数码科技移动通信系统组成及接收解调均衡信道分离解密信道编码话音译码发信VCO时钟基准CPU控制器SIM卡接口调制TDMA帧形成显示屏加密键盘码速适配器信道编码话音编码D/A合路器频率合成器A/D存储器数字接口听筒话筒射频部分逻辑/音频部分手机电路原理2006-04-1523中宇元一数码科技移动通信系统组成及什么叫调制?调制是将需要传输的信息编码和处理,使其适合传输的过程.一般的调制过程是指将基带信号搬移到更高的频带内.为什么需要调制?1.基带信号一般不适合直接传输,需要将其移至适合在传输媒介传输和频带范围内.2.提高频率利用效率.3.利用较高的频带传输信号可有效降低接收和发送天线的尺寸(如语音信号不加以调制,其最小波长(F=20KHz时)为15Km)4.可让多个使用者同时复用一个频段.手机电路原理2006-04-1524中宇元一数码科技移动通信系统组成及BasebandSignal(Information:Data,Voice,Video)AnalogInformationDigitalInformationCWCarrierAMFMPMASKFSKPSKCombination(QAM,CAP,…)AnalogModulationDigitalModulation手机电路原理2006-04-1525中宇元一数码科技移动通信系统组成及模拟调制:被调制信号为模拟信号.分为:幅度调制(AM),频率调制(FM)和相位调制(PM)数字调制:被调制信号为数字信号.分为:振幅键控(ASK),频移键控(FSK),相移键控(QSK),开关键控调制(OOK)以及ASK与PSK的组合调制如(DPSK,QPSK,8PSK等)手机电路原理2006-04-1526中宇元一数码科技移动通信系统组成及模拟调制:1.AM2.FM3.PMPM其实也是频率调制,只是调制时对频率的控制精度更高,调制电路也较为复杂.手机电路原理2006-04-1527中宇元一数码科技移动通信系统组成及RF功率放大器功率放大器是一类将RF信号幅值放大的有源器件,低频电路中的放大电路使用方法类似,但使用时应注意输入输出阻抗匹配.增益(Gain):在工作范围内,功率放大器输出信号与输入信号功率的(对数)差值.1dB压缩点:由于放大器本身特性和工作环境,随着功率放大器输入功率增加到一定范围,放大器增益开始减小,当增益减小1dB时,此时的输入功率称为1dB压缩点.该参数定义了放大器的工作范围.噪声系数(NoiseFigure):放大器输出信号的信噪比(信号与噪声的比值)与输入信号信噪比的差值.由于放大器本身的噪声和环境噪声,输出信号的信噪比一定会比输入信号的信噪比差.手机电路原理2006-04-1528中宇元一数码科技移动通信系统组成及手机电路原理2006-04-1529中宇元一数码科技移动通信系统组成及RF电路1，时钟电路(ClockCircuit)晶体振荡器(CrystalOscillator)压控振荡器(VoltageControlOscillator)锁相环(PhaseLockLoop