CN1395442A

CN1395442A - 一种三合一手机集成系统

Info

Publication number: CN1395442A
Application number: CN 02136421
Authority: CN
Inventors: 宋荣宗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2003-02-05

Abstract

本发明涉及一种三合一手机集成系统，主要包括CPU处理器、天线系统、显示、键盘模块、SIM卡模块、语音合成模块和电源模块，在CPU处理器的外围还设有RAM、Flash存储器、可编程器件和其他接口芯片，设有能与CPU处理器进行数据交换的数字信号处理器DSP；设有GSM射频模块、小灵通射频模块、无绳电话子机射频模块，分别通过AD和DA转换器与数字信号处理器DSP相连接。本发明有益的效果是：1)、能接受手机信号，也能接受无绳电话和小灵通的信号；2)、随时、随地与外界传递交换信息的轻便易携的个人通讯终端。3)、三合一移动电话手机适应用户的需求，因此它有巨大的市场需求。

Description

一种三合一手机集成系统

技术领域

本发明涉及移动通讯装置，主要是一种三合一手机集成系统。

背景技术

移动电话市场是目前通信业发展最快的一种业务，据预测今后移动通讯业务要占总通讯业务量的25％。2002年世界移动电话累计用户数将增加到8.3亿户，普及率从1996年的2.9％，提高到2002年的15％。毋庸质疑，经济高速发展的中国在移动通讯市场上具有巨大的市场潜力。据预测，到2010年中国移动电话的总需求量可达到40000万户。自从无线个人通信业用数字技术实现了无线个人通信系统，并具有完整性及成熟的业务以来，数字系统之间就掀起了竞争激烈的“数字领域世界大战”。其中主要蜂窝系统有：全球移动通信系统(GSM)、先进数字化移动电话系统(D-AMPS)、窄带码分多址(N-CDMA)系统、公共数字蜂窝系统(PDC)。主要的数字无绳系统有：欧洲数字化无绳电信系统(DECT)、个人访问通信系统(PACS)及个人手持电话系统(PHS)。GSM全球通移动电话制式的网络技术相对比较成熟，发展相对较快。目前，世界上有三种GSM体制，按其频率不同，可分为GSM900(900MHZ)、DCS1800(1800MHZ)和PCS1900(1900)。一种符合GSM PHASE 2标准，可通用于上述三种频率的“全球通手机”将快速发展，用一台“全球通手机”可在全球上述三种体制中漫游通话。由于GSM的开放性(插入SIM卡即可工作)和全球电信业务市场的开放，发展有竞争力的GSM手机可以直接面向全球市场的竞争。移动通信技术的发展经历了第一代模拟移动通信技术以及第二代数字的、以电话业务为主的窄带移动通信技术，正在向第三代以有限多媒体业务为目的的宽带移动通信技术发展，第四代以多媒体为目的的广带移动通信技术也正在大力研究中。移动通信经历了AMPS，TACS，NMT模拟移动通信，到D-AMPS，IS-95，GSM数字移动通信，现正处于向第三代移动通信--宽带CDMA的发展过程中。这同时，也出现了多种通信体制并存、各种标准层出不穷和频率资源缺乏的现象。以硬件为主的传统通信体制难以适应这种局面，这些新标准由于射频载波频率和调制方式不同而限制了各种设备的互通和兼容。移动通信技术发展的最终目标是与固定的公用网发展相结合相补充实现全球个人通信。由于通信业的发展，相对传统的电话业务，无线电话业务飞速增长，但不适应巨大需求，正是这种不适应，在技术层面上就产生了具大的推动力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能接受手机信号，也能接受无绳电话和小灵通的信号的三合一手机集成系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案。这种三合一手机集成系统，主要包括CPU处理器、天线系统、显示、键盘模块、SIM卡模块、语音合成模块和电源模块，在CPU处理器的外围还设有RAM、Flash存储器、可编程器件和其他接口芯片，设有能与CPU处理器进行数据交换的数字信号处理器DSP；设有GSM射频模块、小灵通射频模块、无绳电话子机射频模块，分别通过AD和DA转换器与数字信号处理器DSP相连接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案还可以进一步完善。GSM射频模块、小灵通射频模块共用一个频率合成器，无绳电话子机射频模块单独一个频率合成器，射频模块电路包括接收电路，发射电路以及频率合成器。所述的接收、发射电路为，天线通过天线射频开关输入与接收前端高频滤波、放大电路及接收滤波器相连，同时与GSM和PHS本振电路的输出端一起和混频管的基极相连接，进行混频处理；混频管的输出端通过平品滤波器和中频放大管与中频模块连接；同时与二本振电路的输出端一起和另一混频管的基极相连接，输出端通过开关控制解调与数字信号处理器DSP相连。频率合成器具有两套本振电路，本振电路由中频频率合成器，变容二极管，本振管，放大管，900MHZ本振开关管，1900MHZ本振开关管，控制模块及相应外围电路组成。

本发明有益的效果是：1)、能接受手机信号，也能接受无绳电话和小灵通的信号；2)、随时、随地与外界传递交换信息的轻便易携的个人通讯终端。3)、三合一移动电话手机适应用户的需求，因此它有巨大的市场需求。

附图说明

图1是本发明实施例1的原理方框示意图；

图2是本发明实施例1的接收电路原理示意图；

图3是本发明实施例1的发射电路原理示意图；

图4是本发明实施例2的原理方框示意图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。这种三合一手机集成系统，主要包括CPU处理器、天线系统、显示、键盘模块、SIM卡模块、语音合成模块和电源模块，在CPU处理器的外围还设有RAM、Flash存储器、可编程器件和其他接口芯片，设有能与CPU处理器进行数据交换的数字信号处理器DSP；设有GSM射频模块、小灵通射频模块、无绳电话子机射频模块，分别通过AD和DA转换器与数字信号处理器DSP相连接。GSM射频模块、小灵通射频模块，无绳电话子机射频模块单独一个频率合成器，射频模块电路包括接收电路，发射电路以及频率合成器。所述的接收、发射电路为，天线通过天线射频开关输入与接收前端高频滤波、放大电路及接收滤波器相连，同时与GSM和PHS本振电路的输出端一起和混频管的基极相连接，进行混频处理；混频管的输出端通过平品滤波器和中频放大管与中频模块连接；同时与二本振电路的输出端一起和另一混频管的基极相连接，输出端通过开关控制解调与数字信号处理器DSP相连。频率合成器具有两套本振电路，本振电路由中频频率合成器，变容二极管，本振管，放大管，900MHZ本振开关管，1900MHZ本振开关管，控制模块及相应外围电路组成。

工作原理：DSP处理器和CPU处理器是此方案的核心部分。GSM系统和小灵通无线市话系统都涉及到复杂的调制解调、协议实现和语音编解码、压缩等处理，所以必须将高速、高性能的数字信号处理器DSP芯片和擅长于逻辑操作、位运算、比较运算的通用16位或32位单片处理器芯片结合起来，共同完成一个复杂的系统。一般而言，DSP处理器完成物理层和MAC子层的协议实体，而CPU处理器实现逻辑链路层、网络层和其他接口层面的协议实体和管理实体，包括电源管理、人机对话接口和系统资源调配等。比如，在GSM终端系统中，物理层和MAC层的实体包括：信号打包/拆包、信道编码/解码、扰码/解扰、脉冲序列训练、GMSK调制/解调、语音的PCM编码/解码、语音压缩/解压缩，等等。在逻辑链路层中，包括逻辑链路层实体、加密/解码和管理实体。逻辑链路层实体对语音的处理和对短消息、命令的处理方式大不相同。对短消息和命令，具有反馈重传机制，而对实时语音，没有反馈重传。各种逻辑信道的管理也在链路层完成。GSM是一个非常复杂的系统。对DSP，我们可用TI公司的TMS320C54X系列处理器芯片，Nokia就曾经用它来开发GSM手机。而对CPU，我们可以Intel的ARM系列Core来完成链路层及其之上的功能。一旦硬件平台建立后，软件开发平台的选择也很重要。对DSP子系统，我们可以选择TI公司的DSP/BIOS实时操作系统，而对CPU平台，VxWorks系统是公认的性能极佳的嵌入式实时操作系统，但价格也及其昂贵。

工作过程：接收和发送支路都采用两级调制方案。其中末级采用正交调制解调方案。第一本振的振荡频率可以通过频率合成器来调节，以选择信道。基准频率源的频率稳定度应该在10^-6量级。无绳电话手持机模块和FM接收模块都采用模拟调制技术，而且频率只有几十MHz，因此比较容易实现。

1)、接收过程：从天线接收下来的信号(GSM为936~960MHZ，PHS为1895~1907MHZ)从天线射频开关输入，送到接收前端高频滤波及放大电路。A)、当手机工作在GSM900MHZ频段时，GSM900MHZ接收信号被送到高频接收滤波器进行滤波，滤波器的中心频率是947.4MHZ，带宽为25MHZ。经过滤波的935~960MHZ高频信号再送到900MHZ高频放大管的基极，经过放大后送到接收滤波器，同时由900MHZ本振电路送来的720~745MHZ接受一本振频率也送到，两信号经过滤波后同时送到混频管的基极，混频产生215MHZ的接收中频信号。B)、当手机工作在PHS1900MHZ频段时，输出的PHS1900MHZ接收信号被送到接受高频带同滤波器进行滤波。经滤波的PHS1895~1907MHZ频段信号接着被送到高频放大管进行放大，放大后的信号从高频滤波器输出，接受进一步的滤波。此时1900MHZ本振电路送来的1680MHZ~1692MHZ接收一本振频率信号，滤波后两信号同时送入混频管，进行混频处理以产生接收中频215MHZ。C)、输出的215MHZ的接收中频信号，经过平品滤波器的滤波和中频放大管放大后送入中频模块，215MHZ接收二本振信号与接收二本振信号混频，得到67.768KHZ的接受基带信号，该信号经过放大后输出，有开关控制解调，然后送到，送到DSP处理。

2)、发射过程：语音信号经过音频处理电路处理后得到发射基带信号，然后分别从数字信号处理器，送到中频模块。压控振荡器(GSM为340MHZ)，该振荡频率二分频器二分频后产生170MHZ(GSM)发射二本振信号，该信号经内部的调频电路将二本振信号调制到相位的载波上(即将发射基带信号与发射二本振混频)，以产生发射中频信号(GSM为1700MHZ)，一本振信号与发射取样信号混频。发射信号从发射压控振荡器产生后，经过预放，然后送到功率放大器进行功率放大。放大后的信号送到天线发射出去。

3)、频率合成器：与单频手机相比，”三合一”GSM手机的频率合成电路比较复杂，具有两套本振电路。它需要产生两种本振频率：720~745MHZ(GSM900MHZ频段)与1680~1692MHZ(PHS1900MHZ频段)。本振电路由中频频率合成器，变容二极管，本振管，放大管，900MHZ本振开关管，1900MHZ本振开关管，控制模块及相应外围电路组成。由于PHS和GSM是不同的传输速率和不同的协议标准，GSM是每个频率分8个信道。所以要使用两个定时的时钟，以使其达到同步。

4)、信号判定：手机扫描接收信号，顺序是无绳电话信号，小灵通信号，GSM手机信号。选择接通无绳电话。扫描到频率后，由手机鉴别是何种信号源，GSM是TDMA，GMSK调制的系统，PHS是TDMA，TDD的π/4DQPSK系统，而无绳电话是模拟系统，是FM调制的模拟系统。无绳电话也可能是数字的。

5)、软件无线电的应用：软件无线电系统的工作过程是在射频(RF)或中频(IF)对接收信号进行数字化，通过软件编程来灵活实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信令控制、信源编码及解码功能。在接收时，来自天线的信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，然后通过可编程DSP模块实现所需的各种信号处理，并将结果送至多功能用户终端。发送时，通过类似接收信号的流程将数据通过天线发射出去。为用户提供在无线与有线环境下统一的业务使用方式，又适应多种业务环境，且与GSM手机兼容，便于平滑升级，对通信终端而言，它面对的是多种网络的综合系统，因而需要多频多模手机。“三合一”手机的天线跨多个频段，形式统一，损耗低。射频部分完成输出功率的产生及前置放大，将射频信号转换成标准中频信号，或将标准中频信号转换成射频信号，该标准中频信号适合A/D和D/A转换。中频部分完成中频信号与已调基带信号之间的变换(接收和发射)，它的主要功能是频率变换和滤波。基带信号处理部分把数据流变换成适合信道传输的基带信号和解调基带信号(含定时恢复)。灵活应用软件无线电的基本硬软件模块，可使软件无线电设备对传播条件具有多种自适应能力(包括频率、功率、速率及多径分集等)，多种抗干扰能力(包括自适应天线调零、自适应干扰抵消、扩频及跳频等)，灵活可变的多址方式(包括FDMA、TDMA、CDMA、SDMA及其混合等)，用户需要的多种业务(包括话音、传真、数据，图象等)及多种组网与接口能力等。软件无线电为通信系统提供一种新型的结构，那就是利用统一的硬件平台，不同的软件来实现不同的功能。只有软件无线电技术才能解决多频多模多业务终端问题。手机的宽带射频前端要求器件有较宽的频率范围，主要完成宽带低噪声放大、滤波、混频、自动增益控制以及输出功率放大等功能。射频前端可分三段实现，做成可置换的标准化模块。软件无线电通过硬件平台安装不同的软件，完成不同的功能，因此可以在不改变硬件设备的条件下，通过软件升级来实现系统功能。将软件无线电技术用于设计多频多模(MBMM，multiband multimode，可兼容GSM/DSC，PHS，CORDLESS)可编程手机。它自动检测接收信号，接入不同的网络而且能满足不同接续时间的要求。软件无线电技术可以用不同的软件实现不同的无线电设备的各种功能，可以任意改变信道接入方式或调制方式，利用不同软件即可适应，不同标准，构成多模手机。它的出现，使无线通信的发展经理的由固定到移动，由模拟到数字，由硬件到软件的三次变革。

实施例2：如图4所示，在本系统中，使GSM手机和小灵通手机的射频部分共用一个频率合成器，而无绳电话子机采用一个单独的频率合成器，这样可以使解调出来的中频部分的频率一致，GSM和小灵通收发模块就可以共享AD转换器，DA转换器，频率合成器，正交调制器等，有利于降低成本.但其缺点也是显然的，GSM网络和小灵通网络无法同时工作。当希望从GSM网络切换到小灵通网络时，必须先与GSM网络断线，然后扫描小灵通网络，此时若不在小灵通网络覆盖区，必须再次切换到GSM网络。两个网络之间的频繁切换，将降低接通质量。

Claims

1、一种三合一手机集成系统，主要包括CPU处理器、天线系统、显示、键盘模块、SIM卡模块、语音合成模块和电源模块，在CPU处理器的外围还设有RAM、Flash存储器、可编程器件和其他接口芯片，其特征是：设有能与CPU处理器进行数据交换的数字信号处理器DSP；设有GSM射频模块、小灵通射频模块、无绳电话子机射频模块，分别通过AD和DA转换器与数字信号处理器DSP相连接。

2、根据权利要求1所述的三合一手机集成系统，其特征在于：GSM射频模块、小灵通射频模块共用一个频率合成器，无绳电话子机射频模块单独一个频率合成器，射频模块电路包括接收电路，发射电路以及频率合成器。

3、根据权利要求2所述的三合一手机集成系统，其特征在于：所述的接收、发射电路为，天线通过天线射频开关输入与接收前端高频滤波、放大电路及接收滤波器相连，同时与GSM和PHS本振电路的输出端一起和混频管的基极相连接，进行混频处理；混频管的输出端通过平品滤波器和中频放大管与中频模块连接；同时与二本振电路的输出端一起和另一混频管的基极相连接，输出端通过开关控制解调与数字信号处理器DSP相连。

4、根据权利要求2所述的三合一手机集成系统，其特征在于：频率合成器具有两套本振电路，本振电路由中频频率合成器，变容二极管，本振管，放大管，900MHZ本振开关管，1900MHZ本振开关管，控制模块及相应外围电路组成。