GSM mobilní telefon

1. Hlavní technické ukazatele

1.1 Obecné charakteristické ukazatele

Frekvenční pásma běžně používaná mobilními telefony v mé zemi zahrnují především frekvenční pásma CDMA1X a 800 MHz obsazená mobilními telefony CDMA; frekvenční pásma 900/1800 MHz obsazená mobilními telefony GSM; frekvenční pásmo 900/1800MHZ obsazené duálním režimem GSM1X; Frekvenční pásmo 1900/2000/2100 MHz obsazené 3G.

Pracovní frekvence: GSMTx: 890–915 MHz

Rx: 935–960 MHz

DCSTx: 1710–1785 MHz

Rx: 1805 až 1880 MHz

PCSTx: 1850,2–1909,8 MHz

Rx: 1930,2–1989,8 MHz

Chyba frekvence: ±0,1×f₀×10

Provozní teplota: -10～+55°C

Zdroj referenční frekvence: VCTCXO13MHz

1.1.1GSM duální frekvence

Frekvenční pásma obsazená mobilními telefony GSM v Číně jsou převážně 900 MHz a 1800 MHz. Ve skutečnosti je 1800 MHz také způsobeno rychlým nárůstem počtu uživatelů mobilních telefonů, což způsobilo, že systém mobilní komunikační sítě byl v přetíženém provozním stavu a nakonec způsobil, že mobilní telefon byl náchylný k poruchám, jako jsou přerušené hovory. , přeslechy, špatná kvalita hlasu a potíže s přístupem k internetu. Jev. Za účelem vyřešení těchto problémů si stále více mobilních operátorů a výrobců začíná uvědomovat naléhavost řešení tohoto problému a nadále přijímá příslušná opatření k dalšímu rozšiřování systému mobilních telefonních sítí, takže vznikl GSM1800Mhz, známý také jako Díky svému vzhledu DCS1800 (Digital Cellular System) jsou dvoufrekvenční sítě založené na GSM900 a 1800 realitou.

Pomocí dvoupásmového mobilního telefonu GSM900/GSM1800 mohou uživatelé libovolně přepínat mezi GSM900 a GSM1800, což může účinně předejít problémům s přerušenými hovory, obtížnými hovory a špatnou kvalitou zvuku. Oproti předchozím hovorům pouze pomocí sítě GSM900 Pohodlnější.

1.1.2GSM třípásmový

Takzvaný „tripásmový“ zahrnuje tři pracovní frekvence, tyto tři pracovní frekvence jsou GSM900Mhz, DCS1800Mhz a PCS1900Mhz a tak dále, tzv. „Tripásmový mobilní telefon“ znamená, že mobilní telefon může přijímat signály tří frekvenčních pásem GSM900M, DCS1800Mhz a PCS1900Mhz současně a vyberte si mezi nimi. Pokud je signál tohoto frekvenčního pásma silný, je vybrán signál základnové stanice. Pokud jeden z nich nelze připojit, můžete libovolně přepnout na signál jiného frekvenčního pásma. Ve skutečnosti zvyšuje rychlost připojení mobilního telefonu. V některých oblastech, kde jsou uživatelé mobilních telefonů relativně koncentrovaní, je zvláště vhodné používat třípásmové mobilní telefony, protože třípásmové mobilní telefony dokážou flexibilně přepínat mezi GSM900, DCS1800 a PCS1900 tak, aby bylo vždy zachováno nepřetržité volání a kvalita hovoru. Mega síť PCS1900 je síťový segment běžně používaný v oblasti komunikačních sítí v Severní Americe (Spojené státy americké, Kanada) a evropských zemích.

Protože třípásmové mobilní telefony mohou pracovat ve třech segmentech sítě s různými frekvencemi současně, mají třípásmové mobilní telefony nepochybně vlastnosti těchto tří sítí. Z technického hlediska má GSM1800 díky vysokofrekvenčnímu pásmu silnou schopnost pronikat signálem, takže může přinést dobrou kvalitu hovoru a komunikační pokrytí ve složitém prostředí s vysokými budovami; zatímco kanál PCS1900 je v Severní Americe (Spojené státy americké, Kanada) a evropský region má dobré komunikační schopnosti, což nepochybně poskytuje těm, kteří často cestují mezi kontinenty, služby, které potřebují.

Pro operátory výstavba třípásmové sítě zcela zmírnila frekvenční pásmo a kapacitní problémy GSM900, což dále optimalizovalo síť a efektivně zmírnilo špičkový provoz v hotspotech. Rychlost připojení je vyšší, což výrazně zvyšuje objem obchodu.

1.2 Indikátory výkonu vysílače

Maximální vysílací výkon: GSM: 33±2dBm

DCS: 30±2dBm

PCS: 30 ±2 dBm

Průměrná čtvercová chyba fáze: <5°

Špičková chyba fáze: <20°

(3) Index výkonu přijímače

Referenční citlivost příjmu: -102dBm

Bitová chybovost (ClassⅡRBER): 2 %

(4) Napájení

Jmenovité pracovní napětí: 3,0 ～ 4,2 V

Volací proud: průměrná hodnota﹤250 mA

Čekací proud: 3～10mA

Baterie: Mezi běžně používané baterie patří nikl-metal hydridové baterie, lithium-iontové baterie a lithium-polymerové baterie.

Systém 1.3

Systém GSM má několik důležitých funkcí: dobrá schopnost kopírování proti krádeži, velká kapacita sítě, dostatek zdrojů mobilních telefonních čísel, jasné hovory, silná stabilita, odolnost proti rušení a citlivé informace , Méně mrtvého prostoru pro hovory, nízká spotřeba energie mobilních telefonů. Dva hlavní systémy GSM na světě jsou GSM900 a GSM1800. Vzhledem k různým frekvencím nejsou použitelné mobilní telefony stejné. První se vyvinul dříve a používal více zemí, zatímco druhý se vyvinul později a používal méně zemí. Pokud jde o fyzikální vlastnosti, první jmenovaný má nižší frekvenční spektrum, delší vlnovou délku a špatnou penetraci, ale má delší přenosovou vzdálenost, zatímco mobilní telefony mají silnější vysílací výkon a vyšší spotřebu energie, takže pohotovostní doba je kratší; zatímco druhý má delší spektrum. Vysoká, krátká vlnová délka, dobrá penetrace, ale přenosová vzdálenost je krátká, vysílací výkon jeho mobilního telefonu je malý a pohotovostní doba je odpovídajícím způsobem delší.

2. Základní funkce

① Frekvenční pásmo: Uživatelé dvoupásmových mobilních telefonů mohou automaticky přepínat mezi síťovými oblastmi frekvenčního pásma GSM900MHz a DCS1800MHz a uživatelé třípásmových mobilních telefonů si také mohou vybrat frekvenční pásmo PCS1900MHz v Severní Americe.

②Podpora GPRS.

③Zobrazení: jedna obrazovka, dvě obrazovky.

④Čínská metoda zadávání: T9, Zi atd.

⑤Telefonní seznam a záznamy hovorů: telefonní čísla lze ukládat a lze je přesouvat a kopírovat mezi telefonem a kartou SIM; lze vyhledávat podle jména a umístění; vytočené, přijaté a zmeškané hovory lze zobrazit Číslo.

⑥Připomenutí příchozího hovoru: Různé příchozí hovory používají různé tóny a různé příchozí hovory používají různé barvy blikání podsvícení.

⑦Krátká zpráva: Podpora SMS a rozšířených krátkých zpráv (EMS), což znamená, že podporuje vkládání, ukládání, odesílání a přijímání krátkých zpráv, vysílání krátkých zpráv, nastavení funkce služby krátkých zpráv a hlasové pošty.

⑧Správa hovorů: připomenutí doby hovoru, tísňové volání, účtování hovorů, vícestranný hovor, přidržení hovoru, čekající hovor, nastavení omezení místního čísla, hovor a fax, přepojení hovoru, omezení hovoru.

⑨Nastavení telefonu: nastavení velikosti vyzvánění, PIN1 SIM karty, správa PIN2, zámek telefonu (4–8 číslic), nastavení času a data, výběr sítě, vyzváněcí tón, výběr jazyka, výběr vibrací, odklopením krytu, automatický příjem , odpověď na jakoukoli klávesu, alarm nízkého napětí.

⑩ Příslušenství: budík, časovač, světový čas, poznámkový blok, elektronický slovník, kalkulačka, časovač, stopky, hra.

Infračervený přenos: může mezi sebou přenášet vizitky nebo data.

Přejděte online.

STK: Podpora služeb s přidanou hodnotou čínské SIM karty.

MP3 přehrávač, rádio, fyzická kamera.

Nahrávání, hlasové vytáčení.

3. Standardy mobilních telefonů

Mezi standardy mobilních telefonů patří především GSM, CDMA a 3G. Od nástupu mobilních telefonů zažila první generaci analogových mobilních telefonů (1G) a druhou generaci. Digitální mobilní telefony (2G), jako jsou GSM a TDMA, 2,5-generační mobilní komunikační technologie CDMA a třetí generace mobilní komunikační technologie 3G.

Analogová síť: Signál analogové sítě je modulován analogovým způsobem a její analogová řada využívá vícenásobný přístup s frekvenčním dělením. (Frekvenční pásmo specifikované mobilní komunikací je 905-915MHZ a každých 25KHZ je kanál, který podporuje komunikaci dvojice uživatelů). Čínská analogová síť je rozdělena na síť A (zařízení Motorola) a síť B (zařízení Ericsson) a obě sítě byly interoperabilní.

Zkreslení signálu analogové sítě je malé, takže kvalita zvuku může být srovnatelná s kabelovými telefony. Navíc díky dřívější výstavbě a úplnému pokrytí má pokrytí většina měst na úrovni okresů v celé zemi. Nevýhodou analogové sítě je, že počet kanálů je relativně malý a důvěrnost je nízká.

Digitální síť GSM: GSM: Síť GSM (GlobalSystemForMobileCommunication) je globální systém pro mobilní komunikaci, známý také jako „Global Communication“, a na formulování standardů se podílelo mnoho společností. Digitální mobilní komunikační systém GSM byl navržen normalizační komisí složenou z hlavních evropských telekomunikačních operátorů a výrobců a byl vyvinut na bázi celulárního systému. Od konce roku 1994 se moje země připravuje na vybudování celulární mobilní komunikační sítě GSM ve více než deseti provinciích a městech. Jeho vývojovou dynamiku vzdychá celý svět. Digitální síť GSM pokryla více než 30 provincií (regionů, měst), více než 300 regionů a více než 2000. Okresy a města a může se toulat s více než 40 zeměmi.

GSM využívá technologii digitální modulace. Jednou z jeho klíčových technologií je vícenásobný přístup s časovým dělením (každý uživatel si zvolí nosnou frekvenci v určitém časovém úseku a může přijímat informace pouze v určitý čas). Systém GSM má několik důležitých vlastností: dobrá schopnost kopírování proti krádeži, velká kapacita sítě, bohaté číselné zdroje, jasné hovory, silná stabilita a odolnost proti rušení, citlivé informace, méně mrtvých míst pro hovory a nízká spotřeba energie mobilních telefonů. Proto je hlas čistý, důvěrnost je snadná a lze poskytnout více služeb přenosu dat. Počet uživatelů podporovaných sítí GSM je 1,8–2krát větší než počet analogových sítí.

Vzhledem k rychlému rozvoji GSM bylo po zaplnění jeho frekvenčního pásma 900 MHz otevřeno frekvenční pásmo GSM1800 a mobilní telefon pracoval v několika frekvenčních pásmech, jako je frekvenční pásmo 900 MHz a 1,8 GHz a GSM 1900 MHz.

GPRS: GPRS je anglická zkratka GeneralPacketRadioService a čínština je General Packet Radio Service. Jedná se o bezdrátovou technologii přepínání paketů založenou na systému GSM, která poskytuje end-to-end, širokopásmové bezdrátové IP připojení. Ve srovnání s původní metodou přenosu dat s přepínáním okruhů vytáčeným připojením GSM je GPRS technologií s přepojováním paketů s výhodami „online v reálném čase“, „pay-as-you-go“, „rychlé přihlášení“, „vysoká -rychlostní převodovka“ a „volné přepínání“. Laicky řečeno, GPRS je vysokorychlostní technologie zpracování dat. Metoda spočívá v přenosu dat uživatelům ve formě „paketů“. Přestože je GPRS přechodnou technologií pro přechod ze stávající sítě GSM na třetí generaci mobilních komunikací, má v mnoha ohledech značné výhody.

Díky použití technologie „seskupování“ jsou uživatelé na internetu relativně stabilní a vyhýbají se zbytečnému odpojování. Kromě toho se způsob použití GPRS k surfování na internetu liší od způsobu WAP. Používání WAP k surfování na internetu je jako surfování po internetu doma. Nejprve "vytáčené připojení" a poté nemůžete současně používat telefonní linku. Zároveň. Technicky vzato, hlasový přenos (tj. hovor) nadále využívá GSM, zatímco datový přenos může využívat GPRS. Tímto způsobem bude aplikace mobilních telefonů povýšena na vyšší úroveň. Vývoj technologie GPRS je navíc také velmi „ekonomický“, protože k rozvoji stačí využít stávající GSM síť. GPRS má širokou škálu použití, včetně odesílání a přijímání e-mailů prostřednictvím mobilních telefonů a prohlížení internetu.

TDMA: TDMA je zkratka TimeDivisionMultipleAccess, což je technologie využívající Time-DivisionMultiplexing k poskytování bezdrátových digitálních služeb. Představuje technologii přenosu digitálního signálu pro systémy mobilních telefonů. TDMA rozdělí rádiovou frekvenci do více časových úseků a tyto časové úseky pak rozdělí do více skupin volání. Tímto způsobem může rádio podporovat více datových kanálů současně a tato technologie se stala základem dnešních D-AMPS a SM systémů.

4. Celkové složení a základní princip činnosti

4.1 Složení mobilního telefonu GSM

Obrázek 1 ukazuje celkové blokové schéma mobilního telefonu. Mobilní telefon se skládá z rádiové frekvence, základního pásma, je složen ze softwaru a rozhraní člověk-stroj.

4.2 Základní princip fungování mobilního telefonu GSM

Následující je popsáno v pěti částech: rádiová frekvence, základní pásmo, rozhraní člověk-stroj, software a SIM karta.

4.2.1 Jednotka rádiové frekvence

Složení radiofrekvenční jednotky je znázorněno na obrázku 1.

Vysílač směšuje modulovaný signál základního pásma odeslaný jednotkou základního pásma se signálem místního oscilátoru generovaným frekvenčním syntezátorem, převádí jej na vysokofrekvenční přenosovou frekvenci a zesiluje modulovaný vysokofrekvenční signál na požadovaný výkon pomocí výkonového zesilovače. , A pak je přiveden do antény mobilního telefonu přes duplexní jednotku pro přenos.

Přijímač mobilního telefonu vysílá slabý modulovaný vysokofrekvenční signál přijatý na anténě z vysílače základnové stanice přes duplexer do nízkošumového zesilovače, aby jej zesílil na požadovanou úroveň, a frekvenční syntezátor generuje Signál místního oscilátoru je smíšený transformován na signál v základním pásmu a odeslán do jednotky základního pásma.

Frekvenční syntezátor je založen na vysoce přesném krystalovém oscilátoru a může generovat řadu vysoce přesných frekvenčních zdrojů s určitým frekvenčním intervalem prostřednictvím technologie syntézy. Existují dva způsoby syntézy: přímá syntéza a syntéza s fázovým závěsem.

Duplexní jednotka je zařízení, které umožňuje současný přenos a příjem pomocí stejné antény. V podstatě se jedná o sadu filtrů, které mají zabránit tomu, aby silný signál rušil přijímaný slabý signál. Rané duplexery Jedná se o keramický duplexní filtr s větším objemem. Aby se zmenšila velikost mobilního telefonu, je obvyklým přístupem použití elektronického přepínače plus nezbytného TX low-pass filtru a RX-SAW filtru a jeho integrace do modulu pro realizaci funkce duplexního přepínače.

Níže představený návrh rádiových frekvencí je souborem návrhových schémat rádiových frekvencí vhodných pro dvoufrekvenční mobilní telefony GSM900/DCS1800. Liší se od předchozích řešení pro mobilní telefony. Využívá technologii zero-IF a při příjmu již nepotřebuje mezifrekvenci. Filtry jsou velmi výhodné pro snížení velikosti a nákladů na mobilní telefony. Princip činnosti radiofrekvenční části je stručně popsán níže.

a. Přijímač

Princip přijímače je znázorněn na obrázku 2.

V tomto přijímači je hlavní funkce doplněna vysílačem a přijímačem s nulovým IF (U4), který obsahuje GSM nízkošumový zesilovač (LNA) a dva kvadraturní směšovače (frekvenční pásmo GSM a frekvenční pásmo DCS), místní oscilátor generátor signálu a dva aktivní filtry.

Když přijímač funguje, přijímaný signál vstupuje do předního modulu přes anténu (přední modul obsahuje přepínač transceiveru, dolní propust a RX filtr) a poté je signál odeslán do DCS kanál nebo kanál GSM. Pro GSM kanál jsou pouze GSM_RF a GSM_RFB odeslané z front-end modulu odeslány do U4 pro zpracování downconversion; pro frekvenční pásmo DCS musí být připojeny LNA (U2) a BALUN (U3), aby se předřazený filtrovaný signál převedl na DCS_RF a DCS_RFB Oboustranně vyvážený signál je poté odeslán do U4 ke smíchání. Poté, co je signál lokálního oscilátoru generovaný syntezátorem systémového kmitočtu rozdělen do U4, je smíchán s přijatým signálem pro přímé získání signálů I a Q s nulovou mezifrekvenční frekvencí. Signály I a Q jsou filtrovány přes dolnopropustný filtr, aby se odstranily blokující interference a interference sousedních kanálů. , Odesílá se do obvodu základního pásma pro demodulační zpracování.

Externí LNA (U2) napěťové zesílení, U4 interní LNA, směšovač a interní zesílení základního pásma, všechny mohou realizovat programovatelné řízení zesílení (AGC) přes sériové rozhraní.

AGC mobilního telefonu GSM upravuje zisk přijímače podle síly přijímaného signálu detekovaného základním pásmem tak, aby amplituda mezi špičkami výstupního signálu základního pásma přijímačem byla udržována na požadované hodnotě pro splnění požadavků na dynamický rozsah přijímače. Řídicí signál AGC je vysílán jednotkou v základním pásmu.

b. Vysílač

Vysílač se skládá hlavně z modulační smyčky, výkonového zesilovače (PA) a předního modulu. Modulační smyčka je integrována v nulovém IF transceiveru U4, který obsahuje kvadraturní modulátor, frekvenční dělič, vysokorychlostní fázově-frekvenční detektor a směšovač down-conversion, a dokončuje přenos spolu s externím vysílacím napětím- řízená modulace oscilátoru (TXVCO).

Princip vysílače je znázorněn na obrázku 3. Pracovní proces přenosové cesty: signály I a Q odeslané z obvodu v základním pásmu vstupují do U4, U4 generuje kvadraturně modulovaný IF signál a poté využívá technologii přenosové smyčky změnit signál na konečnou frekvenci TX přes TXVCO (GSM je 890 ~ ​​915 MHz, DCS je 1710 ~ 1785 MHz) a poté je výstup RF signálu z TXVCO odeslán do výkonového zesilovače (U7) pro zesílení a poté odeslán do front-end modul (U1) pro filtrování a poté přenášený anténou. Protože výstupní spektrum TXVCO je dobré, potřebuje pouze integrovat dolní propust do modulu front-end pro odfiltrování přenášených harmonických.

Zjednodušeně řečeno, technologie přenosové smyčky je smyčka fázového závěsu s down-konvertorem ve smyčce zpětné vazby, který funguje jako sledovací pásmový filtr, který nejen vydává nízký šum, ale také dokáže eliminovat parazitní modulace.

Řízení výkonu U7 je řízení s uzavřenou smyčkou prostřednictvím IC (U6). Na jedné straně je nutné udržovat stabilní výstupní výkon v každém pracovním časovém úseku, aby byly splněny požadavky standardu GSM. Na druhou stranu použijte signál řízení úrovně výkonu TX_RAMP ze základního pásma pro řízení výstupního výkonu mobilního telefonu, kterého lze dosáhnout bez maximálního vysílacího výkonu. V případě lepší kvality přenosu snižte vysílací výkon mobilního telefonu, omezte rušení jiné komunikace a prodlužte výdrž baterie mobilního telefonu.

Proces řízení napájení je následující: mobilní telefon hlásí naměřenou sílu a kvalitu signálu prostřednictvím uplinku a systém GSM vydává příkazy řízení výkonu mobilního telefonu prostřednictvím downlinku, aby určil, zda zvýšit nebo snížit přenos mobilního telefonu. Napájení. Poté, co software mobilního telefonu vybere podle systémových instrukcí, vyšle signál TX_RAMP, aby upravil výstupní výkon požadovaný výkonovým zesilovačem.

Základní blokové schéma automatického řízení výkonu (APC) je znázorněno na obrázku 4.

Proces implementace APC je následující: Výstup U7 spojuje část signálu přes směrový vazební člen a posílá napětí V1 této části signálu na vstup komparátoru (U6) a napětí řídicí signál TX_RAMP ze základního pásma Pro srovnání je vygenerovaný rozdíl napětí odeslán na řídicí kolík napětí U7, aby se automaticky řídil výstupní výkon.

c. Frekvenční syntezátor

Programový frekvenční syntezátor obsahuje hlavně 13MHz referenční krystalový oscilátor (VCTCXO), fázově uzamčenou smyčku frakční frekvence (PLL) a radiofrekvenčně řízený oscilátor (RFVCO). Konkrétní pracovní postup je znázorněn na obrázku 5. .

Signál automatického řízení frekvence (AFC) řídí frekvenci VCTCXO a poskytuje referenční frekvenci pro PLL. Frekvence generovaná RFVCO je odeslána do PLL a po zpracování frekvenčního dělení je porovnána s frekvencí 13 MHz a chybové napětí CP generované porovnáním je odesláno do RFVCO pro další řízení frekvence RFVCO, dokud nebude hodnota frekvence dosáhne požadavku.

RFVCO je širokopásmový nízkofázový oscilátor s nízkým šumem a jeho frekvence v různých pracovních režimech jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1 Frekvence RFVCO v různých pracovních režimech

Radiofrekvenční VCO pokrývá duální frekvenci GSM/DCS Není to obtížné, ale protože mobilní telefon pracuje na nízkém napětí, vyžaduje také rychlý blokovací čas PLL (pro GPRS< 250μs) a nízký fázový šum. Proto je ve smyčce použito nábojové čerpadlo, aby se zlepšila rychlost řízení napěťově řízeného oscilátoru. U1 je zlomková frekvence PLL a frekvence fáze smyčky může být zvolena vyšší pro urychlení doby blokování. U1 obsahuje sigma-delta modulátor, sčítačku, vysokofrekvenční předděličku, nízkošumový fázový detektor a nábojovou pumpu.

Za normálních okolností jsou technické indikátory VCTCXO: nominální střední frekvence f₀=13MHz; chyba frekvence za normálních teplotních podmínek je ±5×f₀×10; teplotní stabilita je ±2,5×f₀×10.

Z technických parametrů oscilátoru referenční frekvence je patrné: Pokud není použit AFC, evidentně nemůže splnit chybu frekvence mobilního telefonu 0,1×f ₀×10 požadavků, proto musí být přijato AFC.

Aby bylo možné dokončit AFC, musí nejprve existovat frekvenční korekční signál založený na frekvenci základnové stanice, který je vysílán BS na downlinkovém kanálu SACCH (Slow Correlation Control Channel). Poté, co mobilní telefon přijme data frekvenční korekce odeslaná BS, je transformována a filtrována DAC pro generování řídicího signálu AFC, který je přidán na kolík AFC mobilního zdroje referenční frekvence U11 pro úpravu referenční frekvence mobilní telefon, aby se doladil přenos mobilního telefonu. pracovní frekvence. Poté, co BS přijme vysílací frekvenci mobilního telefonu, je posouzena BS. Pokud chyba překročí standard, BS se znovu upraví prostřednictvím kanálu SACCH, dokud chyba vysílací frekvence mobilního telefonu nebude splňovat požadavky za normálních a extrémních podmínek.

d. Rozhraní

Mezi vysokofrekvenčním obvodem a obvodem v základním pásmu existuje mnoho rozhraní, včetně analogových a digitálních. Hlavní rozhraní jsou následující.

Rozhraní I, Q: Signály I a Q generované přijímací cestou jsou odesílány do základního pásma k demodulaci a nakonec se stávají hlasovými signály, zatímco signály I a Q požadované přenosovou cestou přicházejí ze základního pásma a procházejí rádiovou frekvenci. Obvod je modulován a zatížen vlnami a poté emitován.

Rozhraní SEN, SDATA, SCLK: tato 3 rozhraní jsou digitální řídicí rozhraní mezi obvodem základního pásma a obvodem rádiové frekvence, která mohou ovládat mnoho funkcí obvodu rádiové frekvence, včetně zesílení přijímače a ovládání frekvenčního syntezátoru.

Rozhraní AFC: pochází z obvodu základního pásma pro realizaci řízení frekvence VCTCXO.

Rozhraní RF_CLK: připojuje se k obvodu v základním pásmu a poskytuje přesné referenční hodiny pro obvod základního pásma.

Rozhraní TX_RAMP: z obvodu v základním pásmu, porovnejte se signálem z vazebního členu, abyste realizovali řízení výkonu výkonového zesilovače.

4.2.2 Jednotka základního pásma

V bezdrátovém komunikačním systému tvoří signál v základním pásmu modulovaný signál vysílače. To, co je přenášeno v systému GSM, je binární digitální signál. Při vysílání se jedná o zdrojové kódování, kódování kanálů, prokládání, hromadné formátování, šifrování a modulaci. Prostřednictvím těchto procesů je analogový zdrojový signál převeden na digitální signál v základním pásmu; Demodulací, dešifrováním, hromadným formátováním, de-interleavingem, kanálovým dekódováním a zdrojovým dekódováním je digitální signál v základním pásmu převeden na analogový zdrojový signál prostřednictvím zpracování signálu opačného k přenosu. Tyto procesy jsou znázorněny na obrázku 6.

Část základního pásma mobilního telefonu je navržena s vyhrazeným čipem. Dedikovaný čip je rozsáhlý integrovaný obvod s mikroprocesorem, mikrokontrolérem a čipem rozhraní základního pásma jako jádrem. Digitální signálový procesor realizuje hlasový kodek mobilního telefonu, adaptivní ekvalizaci, šifrovací a dešifrovací algoritmy; mikrokontrolér realizuje řízení provozu mobilního telefonu a provozu komunikačního protokolu; čip rozhraní základního pásma realizuje modulaci/demodulaci signálu v základním pásmu a převod A/D, D/A. Základní pásmo také poskytuje nezbytné podpůrné funkce, jako je hlas, datové rozhraní a dialog člověk-stroj. SIM karta, která je symbolem osobní komunikace, je také konfigurována v základním pásmu. Veškerý systémový software a aplikační software jsou uloženy v základním pásmu flash paměti (FlashROM).

Následující část představuje schéma návrhu základního pásma mobilního telefonu, které může podporovat GPRS.

Práce jednotky základního pásma tohoto schématu se provádí kolem dvou hlavních čipů: GSM procesor U1 a rozhraní základního pásma U2.

Obrázek 7 je blokové schéma části základního pásma. V blokovém schématu jsou dva krystalové oscilátory. 13MHz krystalový oscilátor je referenční frekvence mobilního telefonu, která vyžaduje vysokou frekvenční přesnost. 32kHz krystalový oscilátor poskytuje hlavně referenční frekvenci pro režim úspory energie každé části.

a. Úvod do funkce mikroprocesoru U1

U1 se skládá hlavně ze tří částí: 16bitový digitální signálový procesor (DSP), 32bitový mikroprocesor (MCU) a periferní rozhraní. Funkční blokové schéma je na obrázku 8.

Ⅰ. Digitální signálový procesor (DSP)

DSP se specializuje na funkce, jako je kódování a dekódování hlasu, ekvalizace kanálu, kódování a dekódování kanálu a měření síly signálu. Kód pro realizaci těchto funkcí je obvykle uložen v externí flash paměti a dynamicky stahován do programové RAM a mezipaměti DSP podle potřeby.

DSP integruje dva koprocesory a řídicí systém cache/programu. Hlavním úkolem výpočetního koprocesoru je provádět operace šifrování/dešifrování. Hlavním úkolem koprocesoru Viterbi je dokončit ekvalizaci kanálu a kódování a dekódování kanálů. Řízení mezipaměti/programu slouží jako zprostředkující a řídicí systém pro komunikaci mezi DSP a interními a externími paměťovými jednotkami a poskytuje dostatečný adresní prostor pro dokončení řízení časování každé části funkce.

DSP má přístup ke kódu uloženému ve flash nebo interní paměti RAM prostřednictvím systému mezipaměti a systém mezipaměti může automaticky stáhnout požadovaný kód.

Ⅱ. FMCU

V systému GSM je hlavní funkcí subsystému MCU spouštět software vrstvy protokolu GSM, software rozhraní člověk-stroj a další uživatelský aplikační software. Skládá se z centrální procesorové jednotky ARM7, interní paměti ROM, generátoru hodin a modulu řízení přístupu. Modul pro správu sběrnice připojený k ARM řídí ARM pro přímý přístup k jedné z periferních sběrnic, systémové RAM sběrnice nebo externí sběrnice.

Ⅲ. Periferní rozhraní

Periferní rozhraní U1 zahrnuje klávesnici, paměť, ovladač displeje, datové rozhraní SIM a komunikační rozhraní potřebné pro různá zpracování.

b. Představení funkce čipu audio rozhraní U2

Funkce U2 je znázorněna na obrázku 9. Skládá se hlavně ze tří částí: zpracování v základním pásmu (modulace/demodulace signálu), pomocné zpracování a zpracování zvuku. Komunikace mezi každou částí a mikroprocesorem se provádí prostřednictvím sériové sběrnice, mezi které patří: zpracování sériového portu v základním pásmu a signály I a Q RF rozhraní; pomocný sériový port zpracovává všechny řídicí signály, data ADC a data DAC související s kódováním a dekódováním; audio sériový port zpracovává hlasové signály.

Ⅰ. Část pro zpracování základního pásma je vždy analogový signál od začátku do konce, který přímo poskytuje rozhraní měniče pro mikrofony a reproduktory; poskytuje rozhraní handsfree a externího vybavení automobilu; a poskytuje nezávislé vstupní a výstupní kanály. Vstupní a výstupní zisky poskytují uživatelům programovatelné funkce s maximální flexibilitou.

Vysílací cesta posílá uplinkové signály I a Q přijaté sériovým portem v základním pásmu do modulátoru GMSK, po modulaci je odešle do dvou vysokorychlostních DAC a poté je odešle do RF vysílače. Modulátor/demodulátor zpracování základního pásma je dvoukanálový.

Vyvážené signály I a Q vysílané RF přijímačem jsou vzorkovány v přijímací cestě a poté odeslány do dvou modulátorů Σ-Δ, aby se snížil kvantizační šum. Signály I a Q po ADC procházejí vysoce výkonným digitálním filtrem pro odfiltrování šumu sousedního kanálu a kvantizačního šumu.

Ⅱ. Pomocná zpracovatelská část zahrnuje především řídicí registry, ADC'S, DAC'S.

Ⅲ. Část zpracování zvuku se zabývá především transformací zvukových signálů.

c. Správa napájení a nabíjení

Systém napájení mobilních telefonů obvykle využívá centralizované řízení modulu správy napájení. Modul správy napájení tohoto řešení poskytuje 4 LDO. Výkon těchto 4 LDO byl optimalizován podle charakteristik obvodu a skutečných potřeb. Každý LDO má své vlastní charakteristiky.

Digitální LDO: Digitální LDO je třeba vždy po zapnutí zapnout, takže LDO optimalizuje klidový proud při nízké zátěži.

Analogový LDO: Analogový LDO je také vždy zapnutý, takže požadavek na klidový proud je také velmi vysoký. Zároveň, jelikož je potřeba jej napojit na radiofrekvenční část, je nutné posílit nízkofrekvenční zvlnění filtrace.

Krystalový oscilátor LDO: Krystalový oscilátor LDO vyžaduje dobré šumové charakteristiky.

Hodiny reálného času LDO: Hodiny reálného času LDO nabíjejí záložní baterii a budou fungovat i při vypnutí.

Nabíjení mobilních telefonů může používat lineární nabíjecí modul a trubice PMOS se používá jako spínací trubice. Doba před nabíjením je konstantní proud, když napětí baterie dosáhne 4,1V/4,2V, stane se nabíjením konstantním napětím. Nabíjecí obvod tohoto schématu je integrován v modulu správy napájení.

d. Rozhraní displeje

Existují dva režimy rozhraní LCD: paralelní a sériový. V tomto řešení je rozhraní mezi LCD a MCU v sériovém režimu a jeden bit sériových dat je vkládán na náběžnou hranu každého taktu. Po zadání všech 8 bitů sériových dat se sériová data převedou na 8 bitů paralelních dat pro další krok v modulu měniče. Modul pohonu má vestavěnou paměť RAM. Jeden bit RAM odpovídá jednomu LCD bodu, takže stav bodu LCD lze změnit změnou obsahu tohoto bitu RAM.

e. Radiofrekvenční a systémové rozhraní

Ⅰ. Rozhraní základního pásma a RF části:

signály rozhraní I/Q v základním pásmu, jako jsou IP, IN, QP a QN;

Sériové datové signály, jako jsou SYNTHDATA, SYNTHEN a SYNTHCLK, jsou Část základního pásma poskytuje sériové komunikační rozhraní pro řídicí signály RF;

RF hodinové a řídicí signály, jako jsou RF_CLK, AFC, TX_RAMP;

Signály detekce teploty, jako je TEMP_SENSE.

Ⅱ. Systémové rozhraní části základního pásma: zem (GND), digitální napájení, analogové napětí, univerzální systémové rozhraní 0～6 (USC0～6), konektor pro sluchátka, napájecí rozhraní nabíječky.

4.2.3 Rozhraní člověk-stroj

Rozhraní člověk-stroj je rozhraní mezi osobou provádějící mobilní komunikaci a mobilním telefonem, který poskytuje služby mobilní komunikace, jak je znázorněno na obrázku 10. Zahrnuje hardware a software: hardware zahrnuje klávesnici, displej, mikrofon, reproduktor a SIM kartu. karta atd.; software má funkce menu a telefonního seznamu, funkce veřejné mobilní sítě, funkce uživatelské SIM karty a základní funkce rozhraní člověk-stroj.

4.2.4 Software

Viz obr. 11, software GSM obsahuje operační program vnitřního funkčního obvodu jednotky základního pásma a operační program první, druhé a třetí vrstvy komunikačního protokolu. Levá strana tečkované čáry na obrázku je základní GSM software a pravá strana je část softwaru, která přidává funkce GPRS.

4.2.5 SIM karta

SIM karta je vyrobena z velkého čipu s integrovaným obvodem. V digitální mobilní komunikační síti GSM má každý uživatel SIM kartu, kterou je nutné vložit do mobilního telefonu, než může uživatel volat. Mobilní telefon bez SIM karty umí pouze tísňová volání a všechny ostatní funkce nelze používat. V mobilní komunikaci GSM se využívá technologie SIM karty, která osvobozuje rádiovou komunikaci od nezabezpečené situace.

Existují dva typy SIM karet: jedna se nazývá velká karta o velikosti 85 mm × 54 mm; druhá se nazývá malá karta o velikosti 25 mm × 15 mm. Bez ohledu na to, zda se jedná o velkou nebo malou kartu, jsou instalované integrované obvody stejné. Některé velké karty jsou vloženy s malými kartami, které lze vyjmout a použít. Univerzální je malá karta. S neustálou komunikací síťových služeb s přidanou hodnotou se staly populární i karty STK. Mohou poskytovat bankovní a další služby. Kapacita karty je přitom větší než u běžných velkých a malých karet. Na kartu STK lze uložit 100 telefonních čísel.

SIM karta má vlastnosti oddělení zákazníka a mobilního telefonu (oddělení člověka a stroje), bezpečnou a spolehlivou komunikaci, nízkou cenu a životnost.

Obsah uložený na kartě SIM zahrnuje: a. Identifikační číslo uživatele, které představuje telefonní číslo uživatele. b. Uživatelský klíč a tajný algoritmus. Mohou nejen identifikovat identitu uživatele, zabránit nelegálnímu přístupu do sítě, ale také zabránit odcizení uživatelských dat přenášených na bezdrátovém kanálu, čímž eliminují fenomén „dvojitého stroje“. C. Osobní identifikační kód (PIN kód) a osobní odblokovací kód SIM karty (kód PUK). PIN kód je osobní heslo SIM karty, které může zabránit ostatním v používání SIM karty bez oprávnění; při nesprávném stisknutí PIN kódu lze k odemknutí zámku použít kód PUK. d. Úložný prostor využívaný uživateli. Uživatelé mohou na SIM kartu uložit některé osobní informace, jako jsou pevné krátké zprávy a telefonní seznam.

5. Kontrast

Hlas digitálního mobilního telefonu GSM se po digitalizaci přenáší na bezdrátový kanál. Není tak snadno rušitelný jako analogový mobilní telefon, takže hlas je během hovoru čistý, malé rušení. Protože je však přenášený hlas digitalizován, je zde i nevýhoda, že hlas je poněkud zkreslený. Zkreslení hlasu u analogových mobilních telefonů je lepší než u digitálních telefonů GSM. Příslušná oddělení zkoumají a vyvíjejí pokročilejší technologii digitálního kódování hlasu, aby se snížilo zkreslení hlasu mobilních telefonů GSM.

Digitální síť CDMA: CDMA je anglická zkratka pro vícenásobný přístup s kódovým dělením (CodeDivision Multiple Access), což je nová a vyspělá bezdrátová komunikační technologie vyvinutá v oblasti digitální technologie s rozprostřeným spektrem. Dokáže splnit vysoké požadavky trhu na kapacitu a kvalitu mobilní komunikace. Vyznačuje se vysokým využitím spektra, dobrou kvalitou hlasu, silnou důvěrností, nízkou mírou poklesu hovorů, nízkým elektromagnetickým zářením, velkou kapacitou a širokým pokrytím. To může výrazně snížit investice a snížit provozní náklady.

Operátoři v oboru usilovně pracují na zvýšení počtu uživatelů ve svých systémech, snížení nákladů na každého uživatele, vytvoření většího zisku a aktivním posílení pronikání na trh. Technologie vícenásobného přístupu s kódovým dělením je jednou z digitálních komunikačních technologií pro řešení tohoto problému.

Výhody mobilních telefonů GSM jsou:

Efektivní využití frekvenčního pásma a větší kapacita sítě

Zjednodušte plánování sítě

Zlepšete kvalitu hovorů

Zlepšit důvěrnost

Vylepšete funkce pokrytí

Prodlužte dobu hovoru uživatele

Měkká hlasitost a „měkké“ přepínání

Rychlost internetu je vyšší