第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术 TDMA 和码分多址技术 CDMA 两种，它可以提供 9.6 ～ 28.8kbit ／ s 的传输速率。其典型系统，如欧洲的全球移动通信系统 GSM 、北美的数字增强型系统 IS-136 、 CDMAOneIS -95A 、 IS-95B　、日本的个人数字蜂窝系统 PDC 等。与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。无论是第一代还是第二代，主要针对话音通信设计的，话音仍是当前和未来一段时间内移动通信市场的基石和主阵地。数字话音移动通信仍是移动通信的主流市场。特别对发展中国家而言，人们对通信的需求还主要集中在话音领域，所以，在未来几年中，第二代数字话音通信仍然是这些国家移动通信市场的重点和支柱。

2.5G

GPRS 是迎合 GSM 移动通信市场和全球因特网的迅猛发展和日益融合而推出的，它为 GSM 运营商由仅提供话音业务向提供综合信息服务业务领域拓展提供了重要的网络平台，并为 GSM 向第三代移动通信的过渡打下基础，被喻为 " 未来 3G 市场的助推器 " 。它有如下特点：一是从无线部分到有线部分提供端到端的分组数据传输，无线部分可按需动态分配话音和分组信道，更为有效地利用频率资源；二是向用户提供更高的接入速率 115kbit ／ s　和更短的接入时间；三是可更为有效地提供短消息、 WAP 等原有数据业务；四是底层基于 TCP ／ IP 协议，可与因特网进行无缝连接；五是可提供按时间、流量、内容等更加灵活的计费方式；六是依靠 GSM 的广阔覆盖，可提供随时随地的数据接入；七是对原有 GSM 设备无需进行大的改动。专家普遍认为， GPRS 是 GSM 向第三代系统过渡，同时又兼顾现有第二代系统的 2.5G 系统。在 GPRS 后，如果 GSM 运营商没有第三代的频谱，则可以通过 EDGE 技术把速率提到 384kbit ／ s ，接近第三代移动通信系统的水平。如果运营商拥有第三代的频谱，则可以从 GPRS 直接过渡到第三代。

　　与 GPRS 作为 GSM 向第三代过渡的作用相似， CDMA2000 1X 则是窄带 IS-95 系统向第三代系统平滑过渡的标准，它可以提供 144kbit ／ s 速率以上的数据业务，而且增加了辅助信道等，可以对一个用户同时承载多个数据流和多种业务，为支持未来的各种多媒体分组业务打下了基础。

3G

目前，国际电联接受的第三代移动通信系统标准主要有三个，即美国提出的 CDMA2000 ，欧洲和日本提出的 WCDMA 和我国提出的 TD-SCDMA 。它们除了频谱利用率高、覆盖范围广、性能好、可以适应宽带多媒体通信要求等共同特点外，还有自身的技术特点。

　　 WCDMA 系统的核心网是基于 GSM-MAP ，同时通过网络扩展方式提供在基于 ANSI-41 的核心网上运行的能力，可以从第二代 GSM 系统逐步演进；支持一条连线上传输多条并行业务，支持高速率的分组接入；采用更加灵活的系统操作，包括支持基站间的异步操作、支持自适应天线阵技术与多用户检测的技术、支持非平衡频带下采用时分双工的模式，采用单信元频率复用等。

　　 CDMA2000 的核心网是基于 ANSI-41 ，采用直接扩频码分多址技术的无线接口，符合甚至超过了 ITU 的全部规范要求。具备先进的媒体接入控制，从而有效地支持高速分组数据业务；具有先进的多媒体业务质量控制能力，支持不同业务相应不同质量要求的控制，处理竞争业务间的优先权问题等；可以根据环境和需要灵活地选择语音、语音／数据和数据模式，支持分布式和集中式的分组数据业务，可选择采用独立的分组控制与信令传送话音；支持频分数字双工 FDD 和时分数字双工 TDD ；支持前向多载波结构和正交直接扩频。具有较好的灵活性与可伸缩性，可非常容易地从现有的 CDMAOne 平滑过渡，还可采用辅助导频、正交分集、多载波分集等技术来提高系统的性能。

　　 TD-SCDMA 基于 GSM 系统，采用智能天线和低码速率技术，频谱利用率很高，能够解决人口密度地区频率资源紧张的问题，并在互联网浏览等非对称移动数据和视频点播等多媒体业务方面具有突出优势。系统的基站天线是一个智能化的天线阵，能够自动确定并跟踪手机的方位，发射波束始终对准手机方向，可降低基站的发射功率。上行同步 CDMA 技术可使上行信号与基站解调器完全同步，降低了码首间的干扰，使硬件得到简化，成本降低。 TD-SCDMA 技术采用软件无线电技术，使运营商在增加业务时，可在同一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件就可实现不同的业务。同时，系统基站采用高集成度、低成本设计。此外， TD-SCDMA 系统可与第二代移动通信系统 GSM 兼容。

手机之硬件系统构架：

硬件系统原理阐述：

一般认为 , 手机（移动站） ( 下简称 MS) 的硬件体系包括三个部分：

RF transiver

( 射频模块 )

[FS:PAGE]

Analog baseband

( 模拟基带处理模块 )

Digital baseband

( 数字基带处理模块 )

Figure 1 . 手机原理框图

或者简单的分为两个部分：

RF transiver

( 射频模块 )

baseband

( 基带处理模块 )

Figure 2 . 早期手机简单框图

目前有的 3G 方案的 MS 系统采用四模块方式，这种方式对于复杂的应用系统比如 smartphone 之类的多媒体平台，使用一个专一的处理器和 dsp 来处理多媒体计算 ( 和复杂的应用 ) 以保证多媒体信息的即时性

Digital baseband

( 数字基带处理模块 )

Analog baseband

( 模拟基带处理模块 )

RF transiver

( 射频模块 )

Application

proccessor

( 应用处理模块 )

Figure 3 .3g 方案手机框图

硬件系统之分类阐述：

Figure 4 . 手机 RF 原理图

Figure 5 . 手机基带处理原理图

figure 6 流程模块框图

上面是最简单的 gsm 手机的原理框图。

按照硬件模块分：

1．射频单元：

（ 1 ）下行链路接收机单元：

由蜂窝小区基站发出的已调载波通过 Um 无线接口，传到手机天线端。在接收时隙接收到的信号先通过收发隔离器，再经过 GSM900MHz 的 LNA( 低噪声放大器 ) ，将微伏量级的弱信号放大。放大后的信号经过 GSM900 的第一 RF 混频器后，将得到的第一中频信号 ( 一般是 113MHz) 进行窄带 (200kHz) 滤波，以滤除带外噪声，保证接收机选择性指标。然后信号经过具有 AGC 功能的第一中频放大器放大，再经过第二混频器和第二中频 ( 一般是 13MHz) 滤波器。在这之后，输出的信号由具有 AGC 功能的第二中频放大器进行放大。放大后的信号进入 I ／ Q 正交解调器解调，正交解调后的模拟 I 、 Q 信号平衡输出到后面的基带、音频部分等待作进一步的信道译码和倍源译码处理。 DCS1800MHz 频段接收单元的信号处理过程与 [FS:PAGE] GSM900 相同，只是工作频段不同而已。接收机中 AGC 的作用是：当天线端的 RF 信号电平在大范围内变化时，保证 I ／ Q 输出信号的电平基本不变；在监听时隙探测相邻小区基站的下行广播信号强度，配合完成越区切换功能。

现在的手机设计方案采取零中频的方案，就是不将信号转为中频信号，直接转为 I/Q 信号。

（ 2 ）上行链路发射单元：

由基带部分传输过来的 I 、 Q 正交模拟基带信号，在发射时隙期间双端平衡输入到中频 I ／ Q 正交调制器，调制后的中频信号经过发射中频声表面 (SAW) 窄带滤波器 (200kHz) ，滤波后的信号经过上变频后，再经过 35MHz 带宽的 900MHz 发射滤波器，滤波器输出的信号先通过功率激励级放大以达到末级 RF 功放 (PA) 所需的激励电平。最后再经过功率放大器 PA 和收发隔离器，通过天线把已调载波发射出去。 PA 部分 APC 控制电路的作用是：保证 RF 功率电平等级满足 5dBm-33dBm 的变化要求，以避免在多用户组网时发生 “ 远近 ” 干扰。 DCS1800MHz 频段发射单元的信号处理过程与 GSM900 相同，只是工作频段不同而已。

2 ．基带单元：

TDMA 基带部分可以分成七大块。

第一块包括射频 (RF) 到基带的接口（ RF Interface ）。从基站到移动台间的下行传输链路中， RF 信号以最小奈奎斯特速率进行数字化。在上行链路中，处理过程则相反，来自数字信号处理器 (DSP) 的数字化取样信号被转化为模拟信号。

第二块包括配备 ROM 、 RAM 的 DSP 芯片，以及协处理器。在这些组件中， DSP 是基带模块的核心，它执行多种与协议物理层对应的计算强度要求高的功能。 DSP 用来实现编解码、调制解调、加密解密、话音数据的压缩解压缩和通信协议栈中物理层协议的功能；而 MCU 则用来支持用户操作界面，并实现通信协议栈中的上层协议的各项功能。

为突出该 DSP 的重要性，在处理一个对 MIPS 要求高的数字信道 (DTC) 时，应该对该组件的主要任务进行检测。在 TDMA 设计中，处理一个 DTC 接收时隙过程中， DSP 首先进行“粗同步”，以寻找该时隙中的 SYNC 字。这样做是为了建立粗略的时间基准、频率误差和自动增益控制 (AGC) 的设置。接着处理器执行“精确同步”，建立均衡器的定时标志和初始信道系数。如果该信道传输有很大延迟，则采用一个微分检波器或均衡器对 P/4 微积分相移键控 (DQPSK) 信号进行解调。

该 DSP 接着将进行数字确认色标编码 (DVCC) 以及低速访问控制信道 (SACCH) 的序列解码。 DVCC 是一个确认收到正确的基站信号的参数。 SACCH 是在同一个时隙内作为话音信号或快速访问控制信道 (FACCH) 发送的低速控制信息。然后，进行话音 /FACCH 分离和解码。这些功能与传输端完成的交织和信道编码相对应，表现为时间分散性和误码率 (BER) 。

DSP 还进行语音解码、回波对消、语音编码、 SACCH 信道编码 / 交织、语音 /FACCH 编码和交织，以及脉冲群格式化 (burst formatting) 。在脉冲群格式化阶段，数据位和其它数据块，如 SYNC 、 SACCH 和 CDVCC 将被格式化以便占据 324 位 IS-136 时隙中的正确位置。

在 TDMA 设计中，如果工程师们用一个协处理器进行一部分信道解码，他们可以把所需的 5MIPS 减少到大约 2MIPS 。此外，要注意一些较小运算项也需要消耗额外的 MIPS ，因此一个第二代 IS-136 DSP 需要大约 37MIPS 的处理能力。

在基带设计中， DSP 由一个微处理器辅助工作，它被用来优化决策导向码 (decision-directed code) 并且感知、控制外部事件。此嵌入式处理器提供 DSP 的接口层、 Layer2 和 Layer3 协议，以及用户接口软件。 IS-136 需要的处理能力要求微处理器工作在 10MHz 左右。

音频接口是传统 TDMA 基带结构的另一模块。这个接口包括 8kHz 语音编码、滤波器和放大器。

音频接口之后是功率管理模块，它支持的主要功能有电池充电及监控、全部基带电路和 RF 的电压调节器、开机控制、 LED 驱动器以及振荡器。

TDMA 蜂窝电话基带部分的最后模块专用于存储。首先是快闪存储模块，存储所有微处理器编码。典型的 IS-136 手机需要 16Mb 快闪存储空间，这取决于所支持的应用软件。然后是静态存储器 (SRAM) 模块，用作缓存、寄存器和中间存储器。该存储模块在 TDMA 手机设计中占 2Mb 空间。

目前基带的集成功能大部分由三个集成芯片和若干分立元件实现。最主要的集成芯片实现方式有两种：一种是所有模拟功能集中在一个芯片上， DSP 和微处理器集成在另一个芯片上，存储器件则在最后的集成芯片上

Figure 7 手机基带处理模拟数字分离解决模块图

另一种是射频 RF 接口、音频接口、 DSP 和微处理器都在一个芯片上，存储模块在第二块芯片上，功率管理功能在最后一块芯片上实现

Figure 8 手机基带处理模拟数字统一解决模块图

这两种实现方式各有其优点和缺点。在第一种设计中，其主要的优点是将模拟功能组合到一个单一芯片上，通过将所有的模拟功能捆绑在一起，容易应用先进的技术工艺。其缺点是要求 DSP 放在一个单独的芯片上，因此，设计者需解决 RF 接口和 DSP 之间以及音频接口和 [FS:PAGE] DSP 之间的联接线。这将占据 PCB 的布线空间、增加额外噪声并在驱动这些线上的电容时产生功率损耗。

在第一种实现中 , 功率管理功能也是一个问题，其功率管理功能是和附加电路结合在同一个 IC 上的。这会引起封装设计中的散热处理问题。最后一点，工作在 IS-136 子帧速率下的固定电压调节器会在音频电路中引起噪声。

第二种设计同样也有长处和短处。好的方面，就是它能很好地将 RF 接口、 DSP 和音频接口的连接做在同一芯片上。通过单一芯片上的这种功能组合，设计人员可以改善 PCB 的布线空间以及这些模块间的信息传递。差的方面，就是模拟电路和数字电路合在同一芯片上。因此，实现该功能的芯片会存在布局和隔离问题。而且，由于模拟电压的变化落后于数字电压，这种拓扑结构不利于工程师采用先进的数字工艺。

Figure 9 dsp 核心所完成的功能

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