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信息處理 趙曉旭 任課教師 趙曉旭任職單位 信息工程學院電子信息工程系辦公地點 北二區(qū)教學樓221室聯(lián)系電話 13681398632QQ 67320939聯(lián)系郵箱 zhaoxiaoxu 自我介紹 通信技術(shù) 基本上每個人都有手機 手機可以打電話 上網(wǎng) 玩游戲 看書 看電影 那我們今天就主要圍繞手機來共同探討通信相關(guān)的內(nèi)容 通信系統(tǒng)原理框圖 信號源 發(fā)送設(shè)備 傳輸 接收設(shè)備 收信裝置 通信發(fā)展史 古代通信利用自然界的基本規(guī)律和人的基礎(chǔ)感官建立通信系統(tǒng) 如 烽火傳信 和 信鴿傳書 近 現(xiàn)代通信電磁技術(shù) 電話 電報 傳真 電信網(wǎng)絡(luò)等 當代通信移動技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等 未來通信 古代通信 信息溝通的起步 動物通信螞蟻 觸角 狼 叫聲 鳥 聲音人類通信結(jié)繩記事烽火 存儲 轉(zhuǎn)發(fā) 的廣播模式 飛鴿傳書 未來通信 大融合時代 未來通信 手機什么樣 3G 4G 5G 一切皆有可能 用什么實現(xiàn)通信 電話 傳真 手機 計算機 互聯(lián)網(wǎng) 電子郵件 PDA qq msn 電信網(wǎng)中的通信工具1 通信網(wǎng)第一終端 電話機2 傳真 不可或缺的通信配角3 時尚先鋒 手機4 尋呼 大盛大衰5 電報 永不消逝的電波 手機通信 手機通信 輩份關(guān)系第一代 模擬通信技術(shù) FDMA 第二代 數(shù)字通信技術(shù) GSM和CDMA 第三代 3GWCDMA CDMA2000 TD SCDMA第四代 4G 1G 2G 3G 一代手機 二代手機E71 三代手機iphone4 第一代移動通信系統(tǒng) 歷史回顧 1978年 美國的貝爾實驗室成功開發(fā)了AMPS AdvanceMobilePhoneService 系統(tǒng) 實現(xiàn)了真正意義上的可以隨時隨地通信的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng) 主要特點 用戶的接入方式采用頻分多址 FDMA 當一個呼叫建立后 該用戶在其呼叫結(jié)束以前一直占用一個頻段調(diào)制方式 FM業(yè)務(wù)的種類單一 主要是話音業(yè)務(wù)系統(tǒng)的保密性較差頻譜效率較低 有限頻譜資源和無限用戶 容量之間的矛盾十分突出 第二代移動通信系統(tǒng) 歷史回顧 1992年 第一個數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 歐洲的GSM GlobalSystemforMobileCommunication 網(wǎng)絡(luò)在歐洲開始鋪設(shè) 由于其優(yōu)越的性能 在全球范圍內(nèi)以驚人的速度得以擴張 目前已是全球最大的蜂窩通信系統(tǒng) 1993年 中國的第一個全數(shù)字移動電話GSM系統(tǒng)建成開通 之后中國電信和中國聯(lián)通都采用了GSM 主要特點 微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)數(shù)字化技術(shù) 語音信號數(shù)字化新的調(diào)制方式 GMSK QPSK等FDMA TDMA頻譜利用率高 系統(tǒng)容量大便于實現(xiàn)通信安全保密 第三代移動和個人通信系統(tǒng)需要有更大的系統(tǒng)容量和更靈活的高速率 多速率數(shù)據(jù)的傳輸 除了語音和數(shù)據(jù)傳輸外 還能傳送高達2Mbit s的高質(zhì)量的活動圖像 最具代表性的IMT 2000技術(shù)標準 其中所涉及的CDMA技術(shù)可以分為三類 WCDMA CDMA2000和TD SCDMA技術(shù) 第三代移動通信系統(tǒng) 第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 3G的主要特點 支持移動多媒體業(yè)務(wù)寬帶CDMA技術(shù)高頻譜效率FDMA TDMA CDMA從電路交換到分組交換從媒體 media 到多媒體 Multi media 高保密性全球范圍無縫漫游系統(tǒng)微蜂窩結(jié)構(gòu) 3G 主流技術(shù) WCDMACDMA2000TD SCDMA 移動關(guān)鍵技術(shù) 語音編碼技術(shù)調(diào)制技術(shù)信道分配技術(shù)分集技術(shù)擴頻技術(shù) 語音編碼技術(shù) PCM 模擬 數(shù)字抽樣 時間域離散化 時間尺度離散化 量化 幅度離散化 低通抽樣定理 一個頻帶限制在 0 fH 內(nèi)的連續(xù)信號m t 如果抽樣頻率fs大于或等于2fH 則可以由抽樣序列 x nTs 無失真地重建恢復原始信號m t 采樣頻率44 1kHz 不同抽樣頻率的語音信號效果比較 采樣頻率22kHz 采樣頻率11kHz 采樣頻率5 5kHz 量化編碼頻分復用時分復用 調(diào)制技術(shù) 什么是調(diào)制 調(diào)制的目的 電磁波波譜 對無線電波的頻率或波長進行分段 分別稱為頻段或波段 調(diào)制分類 模擬調(diào)制 AM FM PM 常見在廣播 電視系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制 ASK FSK PSK GMSK是FSK的一種特例 手機核心部件 天線 外置 內(nèi)置 射頻中頻基帶 最核心 技術(shù)含量最高 德州儀器 諾基亞和愛立信 飛思卡爾 摩托羅拉 聯(lián)發(fā)科 大陸廠家 ADI LG和夏普 高通 CDMA基頻霸主 市場占有率80 以上 GMSK調(diào)制 DSP信號加密 交織 發(fā)射 接收 交加密 去交織 解調(diào) 手機簡單原理圖 MTK平臺功能模塊架構(gòu)圖 1 2 3 4 8 7 6 5 9 12 11 10 外部存儲器 照相模塊 顯示模塊 按鍵 多媒體卡 麥克風 揚聲器 受話器 SIM卡 子屏LCD USB接口 UART接口 射頻模塊 手機通訊原理 基本概念舉例說明如何建立一個電話連接ShortMessageService SMS 工作原理 基本概念 BTS基站 一般為我們看到的信號塔下的小房子里面的設(shè)備 BSC為基站控制器 一般在運營商機房中擺放 通?？刂贫鄠€BTS工作 MSC為程控交換機 就是一般在市局機房里面 我們電話完成線路交換的重要設(shè)備 HLR為歸屬位置寄存器 存放號碼資源 我們用戶的信息等以及一些智能業(yè)務(wù) 電話費用等均在里面存放 是一個大型數(shù)據(jù)庫 短信 SMS 手機短信是一種存儲和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù) 這意味著 如果您向朋友發(fā)送一條短信 短信不會直接進入到您朋友的手機上 這種方法的優(yōu)勢在于 您朋友的手機不必開機或處于服務(wù)區(qū)內(nèi) 您也可以發(fā)送短信 您發(fā)出的短信將被存儲在短消息業(yè)務(wù)中心 可以根據(jù)需要存儲數(shù)日 當您的朋友打開手機或進入服務(wù)區(qū)時 就會立即收到這條信息 如果不將它刪除 這條短信將始終存儲在您朋友的SIM卡上 SMS 短信 SMS 短信的 短 指的是文本信息的最大發(fā)送量 160個字符 字母 數(shù)字或拉丁字母中的符號 至于其他字母 例如中文 一條短信的最大發(fā)送量為70個字符 為什么是160個字符 手機短信可以提供像數(shù)字頁那樣的短量數(shù)據(jù) 為了避免使用多于標準的轉(zhuǎn)發(fā)和回復操作而使系統(tǒng)過載 短信技術(shù)的開發(fā)人員一致同意使用一次160個字符的最大發(fā)送量 手機短信 SMS 發(fā)展的歷史 手機短信創(chuàng)建于上世紀八十年代晚期 用于配合被稱為全球移動通信系統(tǒng) GSM 的數(shù)字技術(shù) GSM是大多數(shù)現(xiàn)代手機的基礎(chǔ) 發(fā)明SMS短信的挪威工程師需要一個非常簡單的短信系統(tǒng) 可以在手機關(guān)閉或不在服務(wù)區(qū)時發(fā)揮作用 多數(shù)資料認為 第一條SMS短信是1992年在英國發(fā)送的 彩信 多媒體短信服務(wù) MMS 多媒體短信服務(wù) MMS 除了可以發(fā)送文本短信息 還允許發(fā)送動畫 音頻和視頻文件 如果您的手機具有EMS或MMS功能 您就可以使用這些標準 就像使用SMS那樣 但是 每條短信的費用將會高一些