GSM网络移动终端干扰性能研究

本科毕业设计（论文）毕业设计说明书(论文)GSM网络移动终端干扰性能研究作 者 :学 号：学院 (系 ): 电子工程系专 业 : 通信工程指导教师： 评 阅 人： 本科毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书学 院（系）： 电子工程系专 业 ：学 生 姓 名：学 号：6设计 (论文 )题目 ： GSM 网 络移动终 端干扰性能研究 起 迄 日 期 : 200设计 (论文 )地点 : 电子工程系指 导 教 师 :专 业 负 责 人 :发任务书日期: 2 日本科毕业设计（论文）毕 业 设 计（论 文）任 务 书1毕业设计（论文）课题的任务和要求：1、学习相关原理知识；2、GSM 网络移动终端技术研究；3、GSM 网络干扰性能研究；3、查询 10 篇以上文献，其中至少 1-2 篇外文资料；2毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1、学习相关原理知识；2、GSM 网络移动终端技术研究；3、GSM 网络干扰性能研究； 4、完成论文撰写；5、外文资料翻译。本科毕业设计（论文）毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计(论文) 、图纸、实物样品等)：1、毕业论文一份；2、英文文献一份，相应的中文译文一份。4毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期 工 作 内 容20xx 年1 月 15 日 3 月 31 日4 月 1 日 5 月 31 日6 月 1 日 6 月 20 日6 月 21 日 6 月 25 日系统学习，查阅资料，作开题报告；GSM 网络移动终端技术研究；GSM 网络干扰性能研究；撰写毕业论文；论文答辩； 所在专业审查意见：负责人： 年 月 日学院（系）意见：院（系）领导： 年 月 日本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）GSM网络移动终端干扰性能研究摘 要GSM 移动通信网中出现的干扰，对移动台的接收造成严重影响，降低了通信质量。基于 GSM 手机的通信原理，本论文详细分析了 GSM 网络通信过程中可能出现的干扰，列举了一系列降低同频道干扰、邻频道干扰和互调干扰等的措施，并重点叙述了跳频技术和分集接收，两个典型的抗干扰技术。在 GSM 网络规模不断扩大的情况下，优化网络、降低干扰愈显重要。关键词 抗干扰技术,手机,跳频技术,分集接收本科毕业设计（论文）Research about Interference Performance ofGSM Network Mobile TerminalAbstractInterference that appeared in GSM telecommunication system，has extremely affect the reception of mobile station and also decreased communication equality. This paper analyses the interference, which may appear, based over communication principle of GSM mobile telephone and particularized a series of measure to reduce cochannel interference、 adjacement interference、mutual interference and so on，the main point of which is frequency hopping and diversity reception, two typical anti-jamming. With the development of GSM, meliorating network and decreasing jamming appear more and more important.Keywords：Anti-jamming technology, Mobile communication, The technology of frequency hopping, Diversity reception 本科毕业设计（论文）本 科 毕 业 设 计 (论 文 )评 语院(系 ): 电 子工程系 学生姓名学号： 题目： GSM 网络移动终端干扰性能研究 指导教师评语： 该同学在毕业设计期间，认真系统的学习了与设计题目相关的基本知识，态 度认真，踏实肯干，能 够独立查阅 所学要的文献，基本能够独立开展科学研究，对 GSM 网络移动终端干扰性能进行了理论设计和分析，在一定程度上反映了该生具有比较扎实的专业理论基础，基本完成毕业设计任务书所要求的内容。具有一定的创新性。论文撰写格式规范，符合我校教务处下发的论文撰写格式要求。条理清楚，圆满完成了毕业设计。建议成绩为良。同意参加毕业答辩。指导教师(签字) ：2 日本科毕业设计（论文）本 科 毕 业 设 计 (论 文 )评 语院(系 ): 学生姓名： 学号： 题目： 评阅人评语：【填写说明】：1要求在学生答辩前完成，请评阅人将评语内容直接打印在本栏目内（用 4号仿宋体，A 4 纸型），或者亲笔填写,要求字迹工整.禁止打印在其它纸上后剪贴在此处。2评语填写内容：1）论文选题的价值与意义； 2）创新性评价；3）工作量大小； 4）写作的规范化程度；5）存在的问题； 6）建议成绩评定；7）是否可以提交答辩。评阅人(签字) ：职称(或学历):年 月 日本科毕业设计（论文）本 科 毕 业 设 计 (论 文 )评 语院(系 ): 学生姓名： 学号： 题目： 综合成绩： 答辩委员会评语：【填写说明】：1本栏目由答辩委员会（小组）根据学生的论文水平、答辩情况以及各成员投票的综合结果填写，并给出成 绩。2可直接打印在本栏目内（用 4 号仿宋体， A4 纸型），也可手写.禁止打印在其它纸上后剪贴在此处。答辩委员会负责人(签字)： 年 月 日本科毕业设计（论文）目 录1 引言 11.1 研究 GSM 系统移动终端干扰性能的意义 11.2 GSM 移动终端干扰研究现状 12 GSM 网络系统介绍 32.1 GSM 发展历史和技术规范 32.1.1 GSM 系统发展历史 32.1.2 GSM 系统技术规范 42.2 GSM 系统结构 52.2.1 交换网络子系统 62.2.2 无线基站子系统 92.2.3 移动台 102.2.4 操作维护子系统 102.3 GSM 网络区域组成 103 GSM 移动终端的组成及结构 143.1 GSM 手机的结构 143.2 GSM 手机具体组成部分 143.2.1 接收电路 143.2.2 发射电路 193.2.3 逻辑音频电路 233.2.4 锁相频率合成电路 243.3 GSM 手机工作原理的定性理解 264 干扰 314.1 干扰的产生及分类 314.1.1 干扰产生的原因 314.1.2 干扰的分类 31本科毕业设计（论文）4.2 抗同频道干扰 344.3 互调干扰 374.3.1 互调干扰的危害 374.3.2 解决互调干扰的办法 384.3.3 在实际应用中抗干扰器件的选用 414.4 跳频技术 434.4.1 跳频的种类 434.4.2 跳频的优点 454.4.3 跳频序列 464.4.4 跳频使用 464.5 分集接收 474.5.1.什么是分集接收 474.5.2.分集方式 485 实践调查问答 51结束语 54参考文献 55本科毕业设计（论文）1 引言1.1 研究 GSM系统移动终端干扰性能的意义在GSM网络规模不断扩大的情况下，由于频率资源的限制，频率复用度必然增加;由于规划或地理位置的原因，在多小区的情况下多会产生同频、邻频干扰，使通信质量下降，网络服务性能变差。干扰是影响通话质量及掉话率、接通率等网络系统指标的重要因素。由于无线电波传播的特性，决定其在通信过程中必然受到外界多种因素的影响。但是由于网络内部原因，它还在一定程度上受到网络内部其它因素的影响，如同频干扰、邻道干扰，以及其它因网络某些参数设定不当而造成的干扰。这些干扰的存在给我们网络的正常运行带来了一定的不良影响。作为网络优化问题的核心问题，解决无线干扰问题显得越来越重要。1.2 GSM移动终端干扰研究现状移动通信按其更新换代的顺序进行分类，可分为；第一代移动通信（即模拟移动通信系统），第二代移动通信系统（即GSM系统），和第三代移动通信系统（3G系统）。由于第三代移动通信系统从标准台到全面商业化还需要一段较长时间，目前国际上各大通信公司都忙于开发2.5G的无线系统，该系统为向3G标准过度的中间系统。其中，模拟手机属于第一代移动通信终端，GSM手机属于第二代移动通信终端，CDMA和GPRS手机则属于2.5G移动通信终端。目前，我国正在研发一种双模手机，即在成熟的GSM网络基础上推出了同时支持GSM网络和CDMA网络的手机。使用GSM/CDMA双模手机，可以实现在GSM网络和CDMA网络之间的自由切换，从而有效的避免了断线，通话难和音质差等问题。GSM网络通信过程中的干扰主要包括同频道干扰、时隙干扰、邻频道干扰、码间干扰、互调干扰。1.同频道干扰在GSM系统中降低同频道干扰是网络优化的一个重要内容，可考虑的方法有：（1）增加两个同频道小区的间距（2）消除玻璃幕墙反射引起的同频道干扰（3）降低发射功率电平本科毕业设计（论文）（4）不连续发射（DTX）（5）使用跳频技术（6）降低基站天线高度（7）更改天线安装位置（8）天线方向偏移（9）天线向下倾斜（10）分集接收2.邻频道干扰邻频道干扰是指干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内造成的干扰。在GSM移动通信蜂窝系统中，关于邻频道干扰保护比，规定载干比C/I-9dB，工程设计时需另加3dB余量。3.互调干扰当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时，将互相调制产生新频率信号输出，如果该频率正好落在接收机公用信道带宽内，则构成对该接收机的干扰。4.时隙干扰时隙干扰指使用同一载频不同时隙的呼叫之间的干扰。5码间干扰移动通信中的多径传播对接收信号的影响有两方面，一方面会造成接收信号包络的多径衰落现象，另一方面在时域上会使数字信号传输时产生时延扩展。由于时延扩展接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，造成码间干扰。造成码间干扰的另一个原因是频率选择性衰落。当数字信号在传输过程中由于频率选择性衰落而使各频率分量的变化不一致而造成信号失真，引起码间干扰。在 GSM 系统中采用带均衡的解调技术来解决码间干扰。2 GSM网络系统介绍本科毕业设计（论文）2.1 GSM发展历史和技术规范2.1.1 GSM系统发展历史GSM 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成的。蜂窝系统的概念和理论在 20 世纪 60 年代就由美国贝尔实验室及其他一些公司提了出来，但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到 70 年代随着半导体技术的城市、大规模集成电路器件和微处理技术的发展及表面贴装工业的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。1979 年美国在芝加哥开通了第一个AMPS（现金的移动电话业务）模拟蜂窝系统，而北欧也于 1981 年 9 月在瑞典开通了NMT（北欧移动电话）系统，接着欧洲先后在英国开通 TACS 系统（全接入通信系统） ，德国开通 C-450 系统。蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率再用大大提高了频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区切换和漫游功能，扩大了客户的服务范围，但上述模拟系统有 4 大缺点：（1） 各系统间没有公共接口。（2） 很难开展数据承载业务。（3） 频谱利用率低无法适应大容量的需求。（4） 安全保密性差，易被窃听，易做假机。尤其是在欧洲各系统间没有公共接口，这些系统都只是国内系统，手机不可能在国外使用，相互间不能漫游，给用户造成很大的不便。为了方便全欧洲统一使用移动电话，1982 年北欧国家向欧洲邮政电信会议提交了一份建议书，要求制定900MHz 频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“移动通信特别小组” ，简称 “GSM”，由该小组来制定有关的标准和协议书。1987 年 5 月 GSM 成员国就数字系统采用窄带时分多址（TDMA） 、规则买冲击力线性预测 RPE-LTP 语音编码和高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制方式达成一致建议。同年欧洲 17 个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录，相互达成履行规范的协议。与此同时还成立了 MoU 组织，致力于 GSM 标准本科毕业设计（论文）的发展。1990 年完成了 GSM900 的规范制定，共产生大约 130 项的全面建议书。1991 年在欧洲开通了第一个系统，同时 MoU 组织为该系统设计和注册了市场商标，将 GSM 更名为“全球移动通信系统” 。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。同年，移动通信特别小组根据英国的建议，完成了制定 1800MHz 频段的公共欧洲电信业务的规范，名为 DCS1800 系统。该系统与 GSM900 具有同样的基本功能特性，因而该规范只占 GSM 规范的很小一部分，仅将 GSM900 和 DCS1800 之间的差别加以描述，绝大部分是通用的。1992 年大多数欧洲 GSM 运营者开始商用业务。1993 年欧洲第一个 DCS1800 系统投入运营。此后 GSM 系统在全球迅速发展，全球绝大多数移动运营商都采用 GSM 制式。到2003 年 3 月 GSM 网络已经覆盖近 200 个国家，450 家运营商经营 GSM 网络，总用户数已超过 8 亿。GSM 网络已成为最成熟的第二代移动通信系统，随着 GPRS 的开通和发展，GSM 网络已经平滑过渡到 2.5G 移动通信系统，目前有好多运营商选择 GSM-GPRS-3G 的发展之路。根据欧洲的计划，GSM 将近一步过渡到 WCDMA，这是今后主流的第三代移动通信系统。2.1.2 GSM系统技术规范GSM 系统技术规范中只对功能和接口制定了详细规范，未对硬件做出了规定。这样做的目的是尽可能的减少对设计者的限制，又使各运营者有可能购买不同厂家的设备。GSM 系统技术规范共分 12 章，见表 3.1。表 3.1 GSM 系统技术规范系统 内容本科毕业设计（论文）01 概述02 业务方面03 网络方面04 MS-BS 接口与协议05 无线路径上的物理层06 话音编码规范07 MS 终端适配器08 BS-MSC 接口协议09 网络互通10 业务互通11 设备和型号认可规范12 操作和维护2.2 GSM系统结构一套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统（SS） 、无线基站子系统（BSS） 、移动台（MS）及操作维护子系统 4 大子系统设备组成。GSM 系统如图 2-1所示，SS 包括有移动业务交换中心（MSC） 、访问位置寄存器（VLR） 、归属位置寄存器（HLR） 、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR） ；BSS 包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS） 。本科毕业设计（论文）ISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNMSOMCCCCCCCCCCCCVLRAUCHLRMSCEIRBSCBTSBSS图 2-1 GSM 系统结构2.2.1 交换网络子系统交换网络子系统主要完成交换功能和用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。SS 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下。1. 移动交换中心（MSC）它是 GSM 网络系统的核心部分，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。MSC完成交换功能，完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，还可完成 BSS、MSC 之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等，并提供面向系统其它功能实体和面向固定网（PSTN、ISDN）的接口功能。作为网络的核心，MSC 与网络其它部件协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转接等功能。MSC 处理用户呼叫所需的数据和后面介绍的 3 个数据库有关，它们是 HLR、VLR和 AUC，MSC 根据用户当前位置和状态信息更新数据库。2. 归属位置寄存器（HLR）HLR 是一个静态数据库，用来存储本地用户的数据信息。一个 HLR 能够控制若本科毕业设计（论文）干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户重要的静态数据都存储在 HLR 中，在 GSM 通信网中，通常设置若干个 HLR，每个用户都必须在某个 HLR 中登记。登记的内容分为两类：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等;另一种是暂时性的需要随时更新的参数，即当前用户所处位置的有关参数，即使用户漫游到 HLR 所服务的区域外，HLR 也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保证但呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。HLR 存储两类数据：一是用户的参数，包括 MSISDN、IMSI、用户类别、KI、补充业务等参数。二是用户的位置信息，即该 MS 目前处于哪个 MSC/VLR 中的 MSC/VLR地址。3. 访问位置寄存器（VLR）VLR 是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个 VLR 通常为一个 MSC 控制区服务，也可为几个相邻的 MSC 控制区服务。当移动用户漫游到新的 MSC 控制区时，它必须向该地区的 VLR 申请登记。VLR 要从该用户的 HLR 查询有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号码（MSRN） ，并通知其 HLR 修改该用户的位置信息，准备为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个 VLR 服务区移动到另一个 VLR 服务区时，HLR 在修改该用户的位置信息后，还要通知原来的 VLR，删除此移动用户的位置信息。因此 VLR 可看作一个动态的数据库。VLR 用于寄存所有进入本交换机服务区域用户的信息。VLR 看成是分布的HLR，由于每次呼叫，它们之间有大量的信令传递，若分开，信令链路负荷大，所以在爱立信系统中，VLR 和 MSC 配对合置于一个物理实体中，将 MSC 与 VLR 之间的接口做成 AXE 的内部接口。VLR 中也存储两类信息：一是本交换区用户参数，该参数是从 HLR 中获得的。二是本交换区 MS 的 LAI。4. 鉴权中心（AUC）AUC 属于 HLR 中的一个功能单元部分，专用于 GSM 系统的安全性管理。它是产本科毕业设计（论文）生确定移动用户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的 3 个参数随机号码（RAND） 、符合相应（SRES） 、密钥（Kc）的功能实体，用户的鉴权和加密都须通过系统提供的用户三参数组参与来完成。AUC 存储着鉴权信息与加密密钥，用来进行用户鉴权及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户的通信安全。（1） 鉴权鉴权是为了保护合法用户，防止假冒合法用户的“入侵” 。当用户请求接入时，MSC/VLR 通过控制信道将 RAND 传送给用户，SIM 卡收到后，用此 RAND 与 SIM 卡中的Ki 经同样的 A3 算法得到响应数 SRES，传送给 MSC/VLR 将收到的 SRES 与三参数组中的 SRES 进行比较，若相同就允许进入，若不同则拒绝此次呼叫鉴权过程如图 2-2所示。（2） 加密加密是指对用户在空中所传送的用户数据（包括话音及数据）和信令数据进行加密，以保护话务和信令通道中的用户信息的隐私。本科毕业设计（论文）图 2-3 Kc 的产生在 GSM 系统中加密是指无线信道上的加密，是为了防止在 BTS 和 MS 之间交换用户信息和用户参数时被非法个人或团体监听或窃取。MS 侧以 A8 算法得到 Kc。根据MSC/VLR 发送出的加密命令，BTS 侧和 MS 侧同时使用 Kc。在 MS 侧，由 Kc、TDMA 帧号和加密命令一起经 A5 算法，对用户信息数据流进行加密（也叫扰码） ，在无线路径上传送。在 BTS 侧，把收到的数据流、TDMA 帧号和 Kc 再经 A5 算法解密后传送给BSC 和 MSC。Kc 的产生如图 2-3 所示。5. EIR 设备识别寄存器EIR 也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。2.2.2无线基站子系统无线基站子系统（BSS）是在一定的无线覆盖区中由 MSC 控制、与 MS 进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS） 。1. 基站控制器（BSC）基站控制器（BSC）是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和操作维护中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制多个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内的移动台的过区切换进行控制，控制完成移动台的定位、切换及寻呼等，本科毕业设计（论文）是个很强的业务控制点。2. 基站收发信台（BTS）基站收发信台（BTS）包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构（如全向、扇形、星性和链状）所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发信台本身所需要的检测和控制装置等。BTS 完全由 BSC 控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS 包括无线收发信机和天线，此外还有与无线接口相关的信号处理电路。信号处理电路将实现多址复用所需的帧和时隙的形成和管理，以及为改善无线传输所需的信道编解码和加密、解密、速率适配等功能。2.2.3 移动台移动台就是是常说的手机，它是 GSM 系统的移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端（MS）和客户识别卡（SIM） 。MS 可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM 卡就是“身份卡” ，也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。SIM 卡还存储与网络和客户有关的管理资料，只有插入 SIM 后移动终端才能接入网络进行正常通信。2.2.4 操作维护子系统GSM 系统中还有一个操作维护子系统（OMC） ，它主要是对整个 GSM 网络进行管理和监控。通过 OMC 实现对 GSM 网络内各种部件功能的监视、系统的自检、报警与备用设备的激活、系统故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及各种资料的收集、分析与显示等功能。2.3 GSM网络区域组成 ITU 对移动通信系统的区域组成基本定义如下：GSM 服务区：有一个或几个服务区组成，这些服务区具有完成一致的 MS-BS 接本科毕业设计（论文）口，如图 2-4 所示。图 2-4 GSM 服务区域组成PLMN：是指由一家公司负责经营的移动通信业务区域，一般由若干个业务区组成，对于网内存在的若干个 MSC，也采用编号方式进行识别和管理。GSM 数字移动通信的一个重要特点是其全球性的组网和连网功能。本科毕业设计（论文）MSC/VLR 业务区：是指 MSC 所覆盖的服务区域，凡在地区的移动台均在该区的访问位置寄存器（VLR）登记。一个移动业务交换中心（MSC）所覆盖的网络部分，可由 N 个位置区组成。MSC 亦由编号方法来识别管理，通常一个或几个 MSC 对应一个 HLR。位置区（LA）：移动台可在其中自由移动而不需要进行位置登记的区域，一个位置区可包含若干小区，在 MSC 中采用位置区域识别码（LAI）对其进行管理。基站区：由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域。小区：一个基站区划分为若干个小区，它是网络中一个基本的无线覆盖的区域。一个基站（全向形天线）或一个基站子系统（扇形天线）覆盖的区域，由小区全球识别码（CGI）识别位置区内的小区。目前的移动通信系统一般采用小区制，即将整个网络服务区域划分为若干小区，每个小区负责本小区移动通信的联络和控制等功能。因此移动网络的覆盖区可以看成是由若干正六边形的无线小区相互邻接而构成的面状服务区。由于这种服务区的形状很象蜂窝，便将这种系统称之为蜂窝式移动通信系统，与之相对应的网络称之为蜂窝式网络。宏蜂窝小区：每小区的覆盖半径大多为 125km,发射功率较强，一般在 10W 以上，是 GSM 小区的重要组成部分。微蜂窝小区：是在宏蜂窝基础上发展起来的一种小型化基站。它的覆盖半径大约为 30300m，发射功率较小，一般在 1W 以下，用于解决 GSM 系统中的盲点和热点。微微蜂窝：实质就是微蜂窝的一种，只是它的覆盖半径更小，一般只有1030m；基站发射功率更小，大约在几十毫瓦左右，它主要解决城内的室内覆盖。蜂窝小区系统有以下 3 个主要特点：（1） 无线频率资源再用。根据系统所选用的调制方式、带宽确定载干比，在满足这个载干比要求的前提下考虑到多径衰落等因素确定同频再用保护距离。（2） 越区自动却换。当一个移动用户从某小区移动到另一个小区时，为使通话不本科毕业设计（论文）被中断需要自动切换信道，用户不会察觉到这个过程。（3） 漫游。漫游时 GSM 的一大优点。所谓漫游功能，是指使 PLMN 始终能够跟踪移动用户的实际位置，从而可以方便地将呼叫终接至该用户。移动用户可自由地漫游在允许范围内。这个范围不仅仅是在一个 PLMN 内，还可以在网间漫游。用户从一地漫游至另一地，只要开机就可进行收发呼叫，而不需作任何事先登记。另外，用户自由地漫游也意味着当它跨越位置区边界时，进行中的呼叫不被中断。一个用户的漫游可引起位置更新，或者是切换。GSM 入局呼叫的建立方案也和它密切相关。本科毕业设计（论文）3 GSM移动终端的组成及结构3.1 GSM手机的结构GSM 手机的结构可分为射频电路部分、逻辑音频部分与输入输出接口部分，如下图 3-1 所示。射频电路大致分为射频发送电路、射频接收电路与频率合成器三部分。逻辑音频电路可分为两部分：音频信号处理部分和系统逻辑控制部分。输入输出接口部分包括模拟语言接口、数字接口和人机接口三部分。模拟语言接口包括A/D、D/A 转换器；数字接口主要是数字终端适配器；人机接口有显示器、键盘、听筒、话筒、振铃器、振动器、背景灯和状态指示灯等。图 3-1 GSM 手机结构图3.2 GSM手机具体组成部分无论是哪种手机基本电路组成是相似的，主要由印制电路板（PCB） 、用户模块、人机界面及一些输入输出部件组成。具体包括接收电路、发射电路、锁相频率合成电路及逻辑音频电路，以下将对其基本组成进行介绍。3.2.1 接收电路手机的接收电路主要有三种：第一种是超外差一次变频接收电路，第二种是超外差二次变频接收电路，第三种是直接变频的线性接收电路。不管是哪一种接收电本科毕业设计（论文）路，均包括以下几个主要电路：天线接收电路、低噪声放大电路混频电路、频率合成电路、中频放大电路、解调电路和音频处理电路。超外差一次变频接收电路框图如图 3-2 所示。天线（ANT）用来感应空中的无线蜂窝信号，并经天线电路和射频滤波电路送到低噪声放大电路进行放大，放大的信号再经过射频滤波后，送到混频电路。在混频电路中，射频信号与 RXVCO（接收压控振荡器）信号进行混频，得到中频信号。中频信号进行放大后，在中频处理模块内进行 RXI/Q 解调，得到一定频率的 RXI/Q 信号。RXI/Q 信号在逻辑饮品电路经 GMSK 解调、去分间插入、节密、土法脉冲格式、信道解码、信源解码等方式进行处理，还原模拟的语音信号，推动受话器（SPK）发出声音。图 3-2 超外差一次变频接收电路框图超外差二次变频接收电路如图所示，与超外差以次变频接收电路的区别在于该电路多了一个混频电路和一个 VCO（压控振荡器）电路。其中 VCO 包括IFVCO（甚高频段压控振荡器） 。其具体工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号经天线电路、射频滤波电路和低噪声放大电路进行放大处理，放大后的信号再经射频滤波后，送到第一混频电路。在第一混频电路中，射频信号与 RXVCO 信号进行混频，得到接收第一中频信号在第一混频电路与中频压控振荡器（IFVCO）信号进行混频，得到第二中频信号；第二中频信号经中频放大电路后，在中频处理模块内参考来自接收中频的 VCO 信号进行 RXI/RXQ 混频和解调，得到一定频率的RXI/RXQ 信号，在逻辑音频电路经 GMSK 解调、去分间插入、解密、信道解码、本科毕业设计（论文）信源解码处理，还原出模拟语音信号，推动受话器（SPK）发声。图 3-3 超外差二次变频接收电路框图直接变换接收电路如图 3-4 所示。在该电路中，天线接收电路的工作原理是一样的，只是到了混频电路之后，不进行 VCO 参考信号解调，而是直接输出 RXI/Q信号。图 3-4 直接变换接收电路图下面以 GSM 手机为例，说明接收电路的组成：1. 天线接收电路在 GSM 手机中，天线电路往往由天线和双工滤波器组成，天线和双工滤波器都是无源器件。双工滤波器包括发射滤波器和接收滤波器，都是带通滤波器。手机天线将空中一定频段的电磁波转化为高频电流，送到手机射频电路中。在双频 GSM手机和三频 GSM 手机电路中，多以天线开关电路和双工滤波器组成。在多频手机本科毕业设计（论文）中，往往还带有一个双讯器，它是由两个带通滤波器组成，以便将 GSM900MHZ与 GSM1800MHZ 信号分开。2. 低噪声放大电路低噪声放大电路是接收机的第一级放大电路，位于天线电路之后，是一个高频小信号放大器，其作用是将天线感应到的微弱射频信号进行放大，以满足混频电路对输入信号幅度的要求，改善接收机噪声系数，防止 RXVCO 信号从天线路经辐射出去。在低噪声放大电路的前后一般有射频滤波器。3. 混频电路混频电路就是将一种信号频率变换成另一种信号频率的电路，以满足电路的需要。具体是将两个不同的信号，即本机振荡信号和接收到的射频信号加到非线性器件上，进行频率变换，取其差额。由于差额是固定且较低不变的，故称为中频信号。混频电路的特点是有两个信号输入端（交流） ，一个信号输出端。输入信号是射频信号和本机振荡信号，输出信号是中频信号。在超外差一次变频接收机中，一般只有一个混频电路，在超外差二次变频接收机中，有两个混频电路，其具体组成有采用分立元器件的，也有采用集成电路的。手机中若只有一个中频混频电路，则该机肯定是超外差一次变频接收机，若有第二个中频混频电路，则该机肯定是超外差二次变频接收机。新型的 GSM 手机大多是双频手机，它们有两个接收通道。有的手机混频电路采用 3 个频段公用，有的手机的混频电路则分别独立。不管是哪一种混频电路，都包括直流信号通道、本机振荡信号通道、射频输入信号通道和混频电路的输出信号通道。若直流通道工作不正常，混频电路不能工作，则手机不能接收；手机接收第一混频电路的本机振荡是由手机中的射频 RFVCO（射频压控振荡器）电路提供，接收第二混频电路的本机振荡是由手机中的 IFVCO 电路提供。VCO 电路不正常，本机振荡则不会正常工作；手机接收第一混频电路的射频信号来自低噪声放大电路，接收第二混频电路的射频信号来自接收第一混频电路。4. 中频电路本科毕业设计（论文）中频电路的核心是中频放大电路，位于混频电路之后，是一个窄带放大器。其作用一方面是获得固定的频率，同时，由于其频率较低，容易放大，以便为下一级电路提供足够大的输入；另一方面，通过中频电路之后，信号获得了较好的通频带、良好的频率响应和较大的动态范围，从而提高了选择性。5. 解调电路GSM 解调电路是将接收到的中频信号进行解调处理，得到 67.7.7kHz 的接收基带信号（RXI/RXQ） 。解调时，要使用一个参考信号，参考信号的频率通常等于中频信号的中心频率，或是倍频。有的手机参考信号由专门的 VCO 电路产生，也有的参考信号由基准频率（13Mhz)产生。解调的方法有多种，而且大多在一个复合的中频处理模块中完成。6. 逻辑音频电路在手机的逻辑音频电路中，通常包含复合音频模块、PCM 编码调制模块、数字语音处理模块和微处理器等。该电路一般采用集成电路，不采用分立元件。其作用是从 RXI/RXQ 信号中提取加密信息，并将数码语音信号转变为模拟语音信号，以推动受话器发声。手机解调后的 RXI/RXQ 基带信号，还要在下一机的逻辑音频电路中进行 GMSK 解调、解密和解码等处理，由于 GMSK 解调输出的数码信号中包含加密信息、抗干扰和纠错的冗余码机语音等信息。故需进一步地解密、解码处理，以便得到去掉其它信息后的数字语音信号，最后还原出模拟音频信号。其具体工作过程如下：本科毕业设计（论文）图 3-5 逻辑音频电路工作流程示意图图 3-5 为逻辑音频电路工作流程示意图。来自中频放大电路中频模拟信号经解调电路，输出的 RXI/RXQ 基带信号送到逻辑音频电路，先进行 GMSK 解调，再经DSP 接口进入 DSP（数字语音处理器）电路。在 DSP 电路中进行滤波、均衡、同步、去分间插入、卷积解码、循环冗余码校验、坏帧掩蔽、语音解码等处理，经过一个串行总线，将 DSP 处理后的数字语音信号送到语音处理电路，经 PCM 解码（D/A转换器） ，将数字信号还原成模拟的语音信号，然后经音频放大后输出。3.2.2 发射电路手机的发射电路有三种：一种是带发射变换功能的发射电路；一种是带上变频功能的发射电路；还有一种是直接调制的发射电路。不管是哪种发射电路，都包括：音频处理电路、调制电路、发射变换电路、功率放大电路和功率控制等电路。图 3-6 带发射变换功能的发射电路图 3-6 所示为带发射变