移动终端系统设计

.2.4　链路预算分析　34
2.5　多径效应　35
2.6　延时扩展　36
2.7　多普勒扩展　38
2.8　衰落　40
2.8.1　大尺度衰落　40
2.8.2　小尺度衰落　40
2.8.3　平坦衰落　42
2.8.4　频率选择性衰落　42
2.8.5　快衰落　42
2.8.6　慢衰落　42
2.9　信号衰落统计　43
2.9.1　赖斯分布　44
2.9.2　瑞利分布　44
2.9.3　对数正态分布　45
2.10　干扰　45
2.10.1　符号间干扰　45
2.10.2　同道干扰　45
2.10.3　邻道干扰　46
2.11　噪声　46
2.11.1　双端口电路的噪声　46
2.11.2　热噪声　47
2.11.3　白噪声　47
2.11.4　闪烁噪声　48
2.11.5　相位噪声　48
2.11.6　突发噪声　48
2.11.7　散粒噪声　49
2.11.8　雪崩噪声　49
2.11.9　噪声系数(nf)　49
本章参考文献　50
第3章　手机的基带设计　51
3.1　概述　51
3.2　分集技术　51
3.2.1　时间分集　52
3.2.2　频率分集　55
3.2.3　空间分集　55
3.3　信道估计和均衡　55
3.3.1　信道特性的研究-信道估计　55
3.3.2　均衡　58
3.3.3　均衡器的实现　59
3.3.4　信号模型　60
3.3.5　均衡器的类型　61
3.4　不同干扰抑制技术　65
3.4.1　跳频　65
3.4.2　不连续发送(dtx)　65
3.4.3　小区扇形化　65
3.4.4　自适应多速率(amr)编解码器的应用　66
3.4.5　mimo　66
3.5　信道编码　68
3.5.1　分组码　69
3.5.2　卷积码　71
3.5.3　turbo码　85
3.6　自动重复请求(arq)和增量冗余　86
3.7　交织　86
3.8　调制　87
3.8.1　模拟调制　88
3.8.2　数字调制　89
3.9　比特率、波特率和符号速率　95
3.10　带内信令　96
本章参考文献　96
第4章　移动rf收、发射机的设计方案　99
4.1　rf收、发射机的概述　99
4.2　混频器的实现　102
4.3　接收机前端架构　103
4.3.1　射频下变频技术　103
4.3.2　零差接收机　107
4.3.3　低中频接收机　113
4.3.4　宽带中频接收机　115
4.4　rf接收机性能评估参数　117
4.5　发射机前端架构　118
4.5.1　功率受限和带宽受限的数字通信系统设计问题　118
4.5.2　调制和放大器非线性的折中分析　121
4.6　发射机架构设计　122
4.6.1　非线性发射机　122
4.6.2　线性发射机　122
4.6.3　非线性和线性发射机的通用架构　123
4.6.4　极化发射机　124
4.7　发射机性能测量　126
本章参考文献　127
第5章　移动电话信道多址接入技术　129
5.1　多址接入技术介绍　129
5.1.1　时分复用　129
5.1.2　频分复用　130
5.2　双工技术　133
5.2.1　频分双工(fdd)　133
5.2.2　时分双工(tdd)　133
5.3　频谱效率　133
5.4　码分多址　133
5.4.1　扩频　134
5.4.2　数学概念　135
5.4.3　相关　136
5.4.4　自相关　136
5.4.5　互相关　136
5.4.6　正交性　136
5.4.7　实现　137
5.4.8　使用cdma的多址技术　139
5.4.9　cdma的商业化　140
5.4.10　扩频序列的产生　142
5.4.11　处理增益　142
5.4.12　扩频处理的分类　143
5.5　正交频分复用多址(ofdma)　148
5.5.1　正交的重要性　149
5.5.2　ofdm的数学表达　152
5.5.3　从数学理论到实际实现　153
5.5.4　傅里叶变换的数字实现　153
5.5.5　ofdm历史　154
5.5.6　ofdm传输机制的主要优点　154
5.5.7　ofdm技术的不足　155
本章参考文献　155
第6章　gsm系统(2g)概述　157
6.1　简介　157
6.2　gsm历史　157
6.3　gsm网络架构概述　158
6.3.1　移动台(ms)　159
6.3.2　基站子系统(bss)　159
6.3.3　网络子系统(nss)　160
6.3.4　运营和维护子系统(omss)　161
6.4　plmn和网络运营商　161
6.4.1　gsm网络实体层级　161
6.4.2　gsm网络区域　163
6.4.3　gsm plmn的目标　163
6.4.4　plmn　164
6.5　gsm移动性和漫游　164
6.6　gsm plmn业务　165
6.7　gsm接口　165
6.7.1　无线接口(ms至bts)　165
6.7.2　abis接口(bts至bsc)　165
6.7.3　a接口(bsc至msc)　166
6.8　gsm用户和设备识别码　166
6.8.1　国际移动设备识别码(imei)　166
6.8.2　国际移动用户识别码(imsi)　167
6.8.3　临时国际移动用户识别码(tmsi)(译者注，原文为timsi，gsm规范中检查不到)　167
6.8.4　移动用户isdn序列号(ms-isdn)　167
6.8.5　移动台漫游号码(msrn)　168
6.8.6　位置区域识别码(lai)　168
6.8.7　本地移动用户识别码(lmsi)　168
6.8.8　小区识别码(ci)　169
6.8.9　基站识别码(bsic)　169
6.8.10　msc和位置寄存器的识别　169
6.8.11　pin和puk　169
本章参考文献　169
第7章　gsm基带模块的设计：从话音到射频电波　171
7.1　简介　171
7.2　gsm逻辑信道　174
7.2.1　业务信道　174
7.2.2　信令信道　175
7.2.3　小区广播信道　178
7.3　gsm物理信道　178
7.4　gsm的突发脉冲　179
7.5　脉冲rf输出谱　183
7.6　信道分配　186
7.7　gsm帧结构　188
7.8　逻辑信道到物理帧结构的组合映射　189
7.8.1　tch、sacch到tdma帧的映射　190
7.8.2　sdcch到tdma帧的映射　191
7.8.3　广播和公共信道到tdma帧的映射　192
7.9　逻辑信道发送和接收过程的物理层处理　195
7.9.1　业务信道发送过程(从语音到无线电波)　195
7.9.2　tch上的用户数据传输　200
7.9.3　信令信道传输过程　201
7.10　gsm无线调制解调器发射机和接收机模块的设计　207
本章参考文献　208
第8章　gsm手机软件设计　211
8.1　gsm手机软件介绍　211
8.2　操作系统软件　212
8.2.1　symbian　212
8.2.2　rt-linux　213
8.2.3　palm　213
8.3　设备驱动软件　214
8.4　gsm系统协议软件　214
8.4.1　gsm手机协议栈　215
8.4.2　空中接口(um)协议　216
8.4.3　abis接口　220
8.4.4　a接口　221
8.5　语音和多媒体应用软件　222
8.5.1　语音声码器　222
8.5.2　音频声码器　229
8.5.3　图像　230
8.5.4　视频　231
本章参考文献　232
第9章　gsm手机的操作和进程　235
9.1　手机开机之后的初始化过程　235
9.1.1　小区选择　235
9.1.2　同步　237
9.1.3　手机首次实现捕获的流程图　238
9.2　空闲模式　239
9.2.1　寻呼和非连续接收(drx)　239
9.2.2　小区重选　240
9.2.3　plmn选择　240
9.3　位置更新　241
9.4　安全进程　242
9.4.1　pin码保护　242
9.4.2　匿名机制　243
9.4.3　鉴权　243
9.4.4　加密和解密　245
9.4.5　gsm安全性的不足　246
9.5　接入模式　246
9.5.1　移动台作为主叫的通话建立(mo)过程　246
9.5.2　手机作为被叫的通话建立过程的信道配合　248
9.6　切换　250
9.6.1　切换过程　251
9.6.2　切换过程示例　253
9.7　无线资源控制过程　256
9.8　移动性管理进程　256
9.9　呼叫路由　257
9.10　功率控制　257
9.11　非连续发送和接收　258
9.12　跳频　258
本章参考文献　259
第10章　gsm手机的解析　261
10.1　gsm手机的介绍　261
10.2　gsm手机的功能模块　262
10.3　移动手机的硬件框图　264
10.4　gsm发送和接收模块　265
10.5　天线　268
10.5.1　天线参数　268
10.5.2　常规手机天线　270
10.6　模数转换(adc)模块　272
10.7　自动增益控制模块　273
10.8　自动频率纠正模块　274
10.8.1　模拟vc-tcxo　275
10.8.2　数字控制晶体振荡器——dcxo　275
10.8.3　gsm手机的典型afc的实现　276
10.9　扬声器　277
10.10　麦克风(mic)　277
10.11　用户识别模块(sim)　279
10.12　应用进程单元　280
10.13　相机　281
10.14　lcd显示屏　281
10.15　键盘　282
10.16　连接设备　283
10.16.1　蓝牙　283
10.16.2　usb　284
10.17　电池　286
10.17.1　干电池　286
10.17.2　可充电电池　286
10.17.3　电池充电电路　287
10.17.4　睡眠模式　288
10.18　时钟机制　288
10.19　提示信号的产生　288
10.20　存储器　289
10.20.1　只读存储器(rom)　289
10.20.2　flash存储器　289
10.20.3　随机存取存储器(ram)　291
10.21　gsm接收机性能　292
10.21.1　灵敏度和噪声系数要求　293
10.21.2　参考干扰电平　293
10.21.3　发送频率的指标要求　293
本章参考文献　294
第11章　gprs和edge网络　295
11.1　简介　295
11.2　系统架构　295
11.3　业务　296
11.4　会话管理、移动性管理以及路由选择　298
11.5　gprs的协议体系结构　300
11.5.1　传输平面　300
11.5.2　信令平面　302
11.6　空中接口——物理层　303
11.6.1　物理信道　304
11.6.2　逻辑信道　304
11.6.3　信道分配　305
11.7　分组数据跨层传输　308
11.8　信道编码和打孔　311
11.9　小区重选　312
11.10　无线电环境监测　313
11.11　多信道类型　313
11.12　双传输模式(dtm)　315
11.13　edge(增强型数据速率gsm演进技术)概述　316
11.13.1　物理层　316
11.13.2　链路自适应　319
11.13.3　rlc层　320
11.13.4　数据传输　322
11.13.5　媒介接入控制(mac)　322
11.13.6　支持edge对空中接口和设备的影响　323
11.14　geran(gsm/gprs/edge无线接入网)的最新进展　324
11.14.1　edge的演进　324
11.14.2　自适应多用户正交子信道提供的语音业务(vamos)　324
本章参考文献　332
第12章　umts系统(3g)综述　333
12.1　简介　333
12.2　3g网络的演进　334
12.2.1　同步和异步网络　336
12.2.2　umts网络架构　337
12.3　utran架构　337
12.3.1　无线网络控制器(rnc)　338
12.3.2　node b　339
12.3.3　用户设备(ue)　339
12.4　umts系统中不同的接口　339
12.5　支持的数据速率　340
12.6　业务需求和频谱　340
12.7　小区结构　342
12.8　utran功能描述　342
12.8.1　整体系统接入控制　342
12.8.2　安全性和隐私　343
12.8.3　切换　343
12.8.4　无线资源管理和控制　343
12.9　iub的功能划分　345
本章参考文献　345
第13章　umts无线调制解调器设计：从语音到射频波　347
13.1　简介　347
13.2　频带　348
13.3　无线链路帧结构　349
13.4　信道结构　350
13.4.1　逻辑信道　350
13.4.2　传输信道　351
13.4.3　物理信道　354
13.5　扩频、加扰和调制　355
13.5.1　下行链路(dl)扩频和调制　356
13.5.2　上行链路扩频和调制　359
13.6　上行链路物理信道　360
13.6.1　专用上行物理信道　360
13.6.2　公共上行物理信道　362
13.7　下行链路物理信道　366
13.7.1　专用下行物理信道　366
13.7.2　公共下行物理信道　368
13.8　物理信道的定时关系　374
13.9　发射机特性　374
13.10　各种情况下的信道利用　375
13.11　压缩模式　376
本章参考文献　377
第14章　umts终端的软件及操作　379
14.1　umts协议架构介绍　379
14.2　协议架构　381
14.3　ue协议架构　381
14.3.1　物理层　382
14.3.2　媒体接入控制(mac)　382
14.3.3　无线链路控制(rlc)　384
14.3.4　无线资源控制(rrc)　386
14.3.5　分组数据会聚协议(pdcp)　388
14.3.6　呼叫控制(cc)　388
14.3.7　移动性管理(mm)　388
14.3.8　会话管理(sm)　389
14.3.9　通用用户识别模块(usim)接口　389
14.3.10　人机界面(mmi)　389
14.3.11　互通单元(iwu)　390
14.4　ue内的进程　390
14.4.1　空闲模式下的进程　390
14.4.2　utran选择和重选　390
14.4.3　小区选择和重选　391
14.4.4　位置注册　391
14.4.5　连接模式下的进程　391
14.5　连接模式下的移动管理进程　392
14.6　连接模式下的其他进程　392
14.7　安全进程　393
14.7.1　umts安全性概述　393
14.7.2　完整性保护　397
14.7.3　加密　398
14.7.4　umts安全性方面的缺陷　400
14.8　测量进程　400
14.9　切换进程　401
14.10　小区更新　404
14.11　高速下行链路分组接入(hsdpa)　405
14.12　高速上行链路分组接入(hsupa)　408
14.13　ip多媒体系统(ims)　408
本章参考文献　410
第15章　umts手机解析　411
15.1　简介　411
15.2　手机系统架构　411
15.3　ue硬件架构和构件　413
15.3.1　rf前端架构　414
15.3.2　基带架构　414
15.4　多速率用户数据传输　418
15.5　ue系统过程的实现　420
15.5.1　小区搜索进程　422
15.5.2　功率控制　424
15.6　umts l1工作状态机的设计　426
本章参考文献　428
第16章　下一代手机　429
16.1　简介　429
16.1.1　现有无线技术(1g、2g和3g)的局限性　429
16.1.2　4g无线技术的需求　430
16.1.3　4g的演进　430
16.2　3gpp lte　431
16.3　lte系统设计　432
16.3.1　rf　432
16.3.2　物理层/基带　432
16.3.3　协议架构　437
16.3.4　主要lte进程　437
16.4　ieee 802.16系统　438
16.4.1　ieee 802.16架构概述　439
16.4.2　业务类别　445
16.4.3　移动性支持　445
16.4.4　功率控制　445
16.5　4g移动系统　447
16.6　4g移动系统设计和研究领域内的关键挑战　447
16.7　认知无线电　449
16.7.1　系统概述　450
16.7.2　系统架构　450
16.7.3　关键挑战和研究领域　451
本章参考文献　452
第17章　手机系统设计中的竞争优势　455
17.1　简介　455
17.2　手机系统设计的关键挑战　455
17.3　系统设计目标　455
17.4　协议架构设计优化　456
17.5　硬件/软件分割　459
17.6　系统性能　460
17.6.1　cpu选择　461
17.6.2　存储器选择　461
17.6.3　操作系统选择　462
17.6.4　掉电模式　462
17.6.5　自适应时钟/电压机制　463
17.6.6　算法选择　463
17.6.7　mips需求　463
17.7　适应性　463
17.7.1　与不同物理层实现方案的适配　464
17.7.2　与不同应用的适配　464
17.7.3　与不同操作系统的适配　464
17.7.4　与不同空中接口标准的适配　465
17.8　验证，确认和测试　465
17.9　产品化　466
本章参考文献　466