移動通信課設

摘要移動通信是當前發(fā)展最快、應用最廣和最前沿的通信領域之一。通常把移動通信分為三代：第一代是模擬的無線網(wǎng)絡（1G）；第二代是窄帶數(shù)字通信（2G），包括GSM、CDMA（IS95）等；第三代是寬帶數(shù)字通信（3G），包括WCDMA、cdma2000及TD-DCDMA等，支持分組型的業(yè)務。GPRS是界于第二代和第三代之間的一種技術，通常稱為2.5G，目前通過升級GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)。稱為2.5G是比較恰當?shù)?，因為它是一個混合體，采用TDMA方式傳輸語音，采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)。GSM是由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準。GSM是全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystemofMobilecommunication)的簡稱。它的空中接口采用時分多址技術.關鍵詞：GSM；2G；GPRS。目錄一、前言 11.1課程設計的要求 11.2課程設計環(huán)境 1二、課程設計的原理 22.1GSM簡介 22.2GSM系統(tǒng)結構 32.3GSM頻率配置 32.3.1GSM900MHz頻段 32.3.2中國GSM900使用頻率 42.3.3GSM1800MHz頻段 42.3.4中國GSM1800使用頻率 42.4GPRS簡介 52.4.1GPRS背景知識 52.4.2GPRS無線通信模塊 52.4.3GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0使用說明 62.4.4AT指令 72.4.5GPRS模塊有關電話控制的AT指令 8三、課程設計過程及測試分析 93.1硬件連接 93.2串口測試 93.3GPRS被叫處理 10四、課程設計體會 14參考文獻 15答辯記錄 16

一、前言本次課程設計的題目是《GPRS模塊用AT指令被叫通話》，本次課程設計的目的是要讓學生對移動通信的基本概念、基本原理和基本技術有較全面的了解和領會；通過課程設計能夠讓學生應用移動通信的原理和技術分析、詮釋和解決移動通信過程中出現(xiàn)的問題，并能設計一些簡單的移動通信系統(tǒng)；同時也使學生加深對移動通信課程理論的理解，為將來從事移動通信技術的技術管理、維護、設計和研究奠定必要的理論基礎和實際技能。本次課程設計的要求就是要求大家了解GSM無線通信模塊（又稱為GPRSMODEM或GPRS模塊）的基本知識，了解AT指令基本知識，掌握GSM/GPRS無線通信模塊的使用，通過對GSM模塊輸入AT指令實現(xiàn)GPRS模塊的被叫通話。最后在課設結束的時候?qū)W生要熟悉GSM模塊的AT指令，能夠簡述AT指令操作方法。能夠簡述出GSM模塊被叫過程。在本周的課設中主要用到的實驗設備有GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0、8A實驗箱GPRS模塊、CPU、電話、手機、SIM卡。1.1課程設計的要求通過課程設計，熟悉GSM模塊的AT指令，簡述GSM/GPRS模塊調(diào)試工具的AT指令操作方法；簡述GSM模塊的被叫過程。1.2課程設計環(huán)境GPRSMODEM調(diào)試工具V1.08A實驗箱GPRS模塊CPU電話、手機、SIM卡

二、課程設計的原理2.1GSM簡介GSM是由歐洲電信標準組織ETSI制定的一個數(shù)字移動標準。GSM是全球移動通信系統(tǒng)（GlobalSystemofMobilecommunication）的簡稱。它的空中接口采用時分多址技術。頻率分布：GSM900:上行（MHz）890-915；下行（MHz）935-960GSM900E:上行（MHz）880-915;下行（MHz）925-960GSM1800:上行（MHz）1710-1785;下行（MHz）1805-1880GSM1900：上行（MHz）1850-1910;下行（MHz）1930-1990GSM系統(tǒng)技術特點：頻譜效率由于采用高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術，使系統(tǒng)具有高頻譜效率。容量由于每個信道傳輸帶寬增加，使用頻復用栽干比要求降低至9dB，故GSM系統(tǒng)的同頻復用模式可以縮小到4/12或3/9甚至更?。M系統(tǒng)為7/21）；加上半頻率話音編碼的引入和自動話務分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使GSM系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比TACS系統(tǒng)高3—5倍。話音質(zhì)量鑒于數(shù)字傳輸技術的特點以及GSM規(guī)范中有關空中接口和話音編碼的定義，在門限值以上時，話音質(zhì)量總是達到相同的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關。開放的接口GSM標準所提供的開放性接口，不僅限于空中接口，而且報刊網(wǎng)絡直接以及網(wǎng)絡中各設備實體之間，例如A接口和Abis接口。安全性通過鑒權、加密和TMSI號碼的使用，達到安全的目的。鑒權用來驗證用戶的入網(wǎng)權力。加密用于空中接口，由SIM卡和網(wǎng)絡AUC的密鑰決定。TMSI是一個由業(yè)務網(wǎng)絡給用戶指定的臨時識別號，以防止有人跟蹤而泄露其地理位置。與ISDN、PSTN等的互連與其他網(wǎng)絡互連通常利用現(xiàn)有的接口，在SIM卡基礎上實現(xiàn)漫游。漫游是移動通信的重要特征，它標志著用戶可以從一個網(wǎng)絡自動進入另一個網(wǎng)絡。全球移動通信系統(tǒng)可以提供全球漫游，當?shù)匾残枰W(wǎng)絡運營者之間的某些協(xié)議。2.2GSM系統(tǒng)結構GSM系統(tǒng)主要由移動臺（MS）、移動網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和操作支持子系統(tǒng)（OSS）四部分組成。

（1）移動臺（MS）

移動臺是公用GSM移動通信網(wǎng)中用戶使用的設備，也是用戶能夠直接接觸的整個GSM系統(tǒng)中的唯一設備。移動臺的類型不僅包括手持臺，還包括車載臺和便攜式臺。隨著GSM標準的數(shù)字式手持臺進一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢，手持臺的用戶將占整個用戶的極大部分。

（2）基站子系統(tǒng)（BSS）

基站子系統(tǒng)（BSS）是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動臺相接，負責無線發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）中的移動業(yè)務交換中心（MSC）相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等。當然，要對BSS部分進行操作維護管理，還要建立BSS與操作支持子系統(tǒng)（OSS）之間的通信連接。

（3）移動網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）

移動網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實體構成，整個GSM系統(tǒng)內(nèi)部，即NSS的各功能實體之間和NSS與BSS之間都通過符合CCITT信令系統(tǒng)No.7協(xié)議和GSM規(guī)范的7號信令網(wǎng)路互相通信。

（4）操作支持子系統(tǒng)（OSS）

操作支持子系統(tǒng)（OSS）需完成許多任務，包括移動用戶管理、移動設備管理以及網(wǎng)路操作和維護。2.3GSM頻率配置2.3.1GSM900MHz頻段GSM900MHz頻段雙工間隔為45MHz，有效帶寬為25MHz，124個載頻，每個載頻8個信道。

GSM900：上行（MHz）890-915；下行（MHz）935-960（GSM最先實現(xiàn)的頻段，也是使用最廣的頻段）

GSM900E：

上行（MHz）880-915；下行（MHz）925-960（900MHz擴展頻段）2.3.2中國GSM900使用頻率①中國移動

●上行頻段：890-909MHz

●下行頻段：935-954Mhz

②中國聯(lián)通

●上行頻段：909-915MHz

●下行頻段：954-960Mhz2.3.3GSM1800MHz頻段GSM1800MHz頻段雙工間隔為95MHz，有效帶寬為75MHz，374個載頻，每個載頻8個信道。

GSM1800：

上行（MHz）1710-1785；

下行（MHz）1805-1880（適用于對信道容量需求大的市場，應用范圍僅次于900M。）2.3.4中國GSM1800使用頻率①中國移動

●上行頻段：1710-1720MHz

●下行頻段：1805-1815Mhz

②中國聯(lián)通

●上行頻段：1710-1785Mhz

●下行頻段：1805-1880MHz2.4GPRS簡介2.4.1GPRS背景知識GPRS是通用分組無線業(yè)務（GeneralPacketRadioService）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的GSM（全球移動通信系統(tǒng)）上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務。GPRS是歐洲電信協(xié)會GSM系統(tǒng)中有關分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標準。它可提供高達115kbps的空中接口傳輸速率。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有”實時在線”、”按量計費”、”快捷登錄”、”高速傳輸”、”自如切換”的優(yōu)點?！駥崟r在線即客戶無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接?！癜戳坑嬞M客戶可以一直在線，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)來付費用；沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時，客戶即使掛在網(wǎng)上，也不用付費。因而，大家稱之為：”發(fā)呆是免費的”?！窨旖莸卿浢看问褂脮r只需一個激活的過程，一般只需1-3秒便即刻登錄至互聯(lián)網(wǎng)，比固定撥號方式接入互聯(lián)網(wǎng)大致要快4-5倍。●高速傳輸GPRS采用分組交換技術，數(shù)據(jù)傳輸速率最高理論值可達171.2kbit/s,目前傳送速率可達到40kbit/s。●自如切換GPRS還具有數(shù)據(jù)傳輸與話音傳輸可同時進行或切換進行的優(yōu)勢。GPRS無線通信模塊支持GPRS方式訪問互聯(lián)網(wǎng)，以GSM方式實現(xiàn)語音通話、短消息和收發(fā)傳真。移動技術的發(fā)展帶來了網(wǎng)絡、終端、應用類型和客戶群等各方面的變化和發(fā)展。從網(wǎng)絡的角度看，GPRS在傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)基礎上引入了IP核心網(wǎng)絡，以處理高速數(shù)據(jù)業(yè)務；從應用角度看，GPRS系統(tǒng)支持大量數(shù)據(jù)類業(yè)務，如移動商務、內(nèi)容服務、無線游戲等；作為支持終端，則要求處理能力、用戶界面相應增強，從而為商業(yè)用戶或其他特定用戶群的最終用戶提供靈活、高速的數(shù)據(jù)業(yè)務。2.4.2GPRS無線通信模塊GPRS模塊又稱GPRSMODEM，是一種可以進行語音、短消息、數(shù)據(jù)及傳真?zhèn)魉凸δ艿腉SM/GPRS無線通信模塊，同GSM/GPRS手機相比，它除了沒有人機界面LCD顯示、鍵盤外，其它的無線通信功能都是一樣的。它通過標準RS232串行接口與外界的微處理器、單片機、計算機等實現(xiàn)命令及數(shù)據(jù)的交互，利用現(xiàn)成的GSM/GPRS無線信道傳輸信息，不需要投資建設昂貴的無線傳輸網(wǎng)絡，具有體積小、功耗低、溫度范圍寬、便于二次開發(fā)與集成等特點，廣泛用于GPS-GSM衛(wèi)星導航監(jiān)控系統(tǒng)、遙控遙測系統(tǒng)、無線公話、無線POS信用卡確認機、無線售賣機等任何需要數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)漠a(chǎn)品中。GPRS無線通信模塊提供一個RS232接口，可直接由計算機的串口發(fā)送AT指令來控制該模塊，此時計算機作為DTE（數(shù)字終端設備），GPRS模塊作為DCE（數(shù)字電路設備）。在DTE和DCE之間用一套AT命令實現(xiàn)各種功能。GPRS的各種功能都有賴于DTE向DCE發(fā)送AT指令來實現(xiàn)，所以AT指令可視為DTE和DCE間的軟件接口。GPRSMODEM既可以方便的與PC機的串口相連接，也可以與其他自動控制設備連接進行遠端控制和數(shù)據(jù)采集等，從而將GPRS的應用擴展到了新的領域。GPRSMODEM可與PC機或單片機設備通過串口進行通訊。首先把GPRSMODEM的串口線接到PC機的串口，用GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0來調(diào)試模塊。2.4.3GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0使用說明GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0是針對GPRSMODEM的調(diào)試開發(fā)的工具軟件，該軟件不需要安裝，可以直接運行。雙擊GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0運行調(diào)試工具，進入如圖6-1所示的界面。圖2-4-3.1GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0首先要在調(diào)試工具中設置PC機的串口參數(shù)，需要設置的串口參數(shù)包括：串口號、串口波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位、打開/關閉串口等。AT指令輸入?yún)^(qū)用于輸入AT指令，輸入正確的AT指令后點擊”手動發(fā)送AT指令”按鈕發(fā)送AT指令，輸入AT指令見圖6-2。圖2-4-3.2AT指令輸入發(fā)送AT指令應答區(qū)用于接收GPRS模塊的AT指令應答。如圖6-3所示。圖2-4-3.3AT指令應答2.4.4AT指令在計算機上利用GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0來輸入AT指令對GPRS模塊進行控制，開機后首先要對模塊進行一些測試/查詢或設置。測試串口開機3～5s后，首先在調(diào)試工具中選擇合適的波特率，然后在調(diào)試工具的AT指令發(fā)送區(qū)中輸入AT輸入指令后點擊”手動發(fā)送AT指令”按鈕發(fā)送AT指令給GPRS模塊，看調(diào)試工具的AT指令應答區(qū)是否返回OK應答。該測試命令可以驗證串口是否已經(jīng)打開。如果沒有返回OK應答，修改波特率重新測試，直到返回OK應答為止。關閉回顯/打開回顯向模塊發(fā)送ATE0命令，關閉串口的回顯功能。串口的回顯功能主要是用于串口測試。向模塊發(fā)送ATE1命令打開回顯。電話主叫AT命令發(fā)送如下AT命令呼叫電話號碼stringnum（stringnum代表電話號碼）ATDstringnum；（注意此處的分號一定不可缺少）如果成功的與被叫方取得聯(lián)絡，則可聽到回鈴音；否則模塊返回BUSY（網(wǎng)絡忙）或NOCARRIER（無載波：脫網(wǎng)或網(wǎng)絡拒絕服務）。如果對方摘機，模塊將返回OK，表明建立了正確的話音通路。通話結束后，如果對方先掛機，則模塊返回NOCARRIER；如果GPRS模塊主叫方想先掛機，則發(fā)送ATH命令，模塊返回OK后話音通路被解除。這個命令ATDstringnum的功能最為豐富，國際標準定義了一系列的序列，用來實現(xiàn)各種功能。如查詢IMEI碼、設置附加業(yè)務、數(shù)據(jù)通信、GPRS撥號等功能都可以通過撥號序列實現(xiàn)。通話過程中，使用ATH命令和AT+CHUP命令都可以實現(xiàn)掛機，ATH命令更為通用一些。發(fā)送AT+VTS=“dtmfstring”,實現(xiàn)主叫撥分機號碼，模塊將撥出dtmfstring的號碼。在需要撥分機號和由語音提示的信息臺（如1860）等需要DTMF交互的場合，這是很有用的命令。2.4.5GPRS模塊有關電話控制的AT指令表2-4-5電話控制AT指令AT指令說明AT指令說明ATD撥號AT+CEER查看呼叫失敗原因ATH掛機AT+VTD設置DTMF語音長度ATA接電話ATDL重撥上一次電話號碼AT+VTS發(fā)送DTMF語音AT%Dn根據(jù)DTR信號自動撥號ATS0設置自動應答AT+CICB來電信差AT+VGT調(diào)整發(fā)送聲音增益AT+CMUT設置話筒靜音AT+SPEAKER話筒選擇AT+ECHO設置回音取消AT+CLIP設置來電顯示信息AT+CRC設置來電顯示信息

三、課程設計過程及測試分析3.1硬件連接在操作之前需要進行硬件連接：連接計算機串口和GPRS模塊串口；連接好GPRS模塊天線；在GPRS模塊的SIM卡座上插入SIM卡；在GPRS模塊上接好電話手柄；檢查連接無誤后接上實驗箱電源，將實驗箱電源開關K5撥到GPRS一側，GPRS模塊通電開始搜索網(wǎng)絡，指示燈以1秒周期閃亮；搜索到網(wǎng)絡后指示燈以3秒周期閃亮；運行GPRSMODEM調(diào)試工具V1.0，在其界面上選擇正確的串口號，設置串口：波特率（9600）、奇偶校驗（None）、數(shù)據(jù)位數(shù)（8）和停止位數(shù)（1），并打開串口。圖3-1硬件連接示意圖3.2串口測試調(diào)試工具運行后，在調(diào)試工具中輸入測試命令測試串口通訊是否正常。在AT指令發(fā)送區(qū)輸入AT點擊“手動發(fā)送AT指令”按鈕發(fā)送AT指令，如果在應答區(qū)返回OK應答表明串口通訊正常，如果不能返回OK應答，則表明調(diào)試工具所設置的波特率和GPRS模塊的波特率不適應，此時需要修改調(diào)試工具的波特率繼續(xù)測試直到能夠返回OK應答為止。圖3-2手動發(fā)送AT指令3.3GPRS被叫處理可以用手機或其他電話呼叫模塊進行GPRS被叫處理的實驗，模塊的號碼是模塊中所安裝的SIM卡的號碼。通過AT＋CRC和AT+CLIP指令設置模塊接收到來電后的顯示信息，設置方式如下所示：（1）在模塊上電復位，或發(fā)AT命令AT＋CRC＝0和AT+CLIP=0設置模塊狀態(tài)后，模塊收到來電時則顯示RING，如圖3-3.1所示。圖3-3.1設置AT+CRC=0和AT+CLIP=0時所顯示的信息（2）在發(fā)AT命令AT＋CRC＝0和AT+CLIP=1設置模塊狀態(tài)后，收到來電時則顯示如圖3-3.2所示的信息，其中第二行為來電號碼顯示。圖3-3.2在設置AT+CRC=0和AT+CLIP=1時所顯示的信息（3）在發(fā)AT命令AT＋CRC＝1和AT+CLIP=1設置模塊狀態(tài)后，收到來電指示見圖3-3.3。圖3-3.3有電話呼叫時所顯示的信息接下來就可以在調(diào)試工具中輸入ATA指令來接聽電話了，見圖3-3.4。圖3-3.4ATA指令來接聽電話圖7-5ATH指令接聽電話在AT指令發(fā)送區(qū)輸入接聽電話的AT指令ATA，然后點擊“手動發(fā)送AT指令”按鈕發(fā)送，發(fā)送之后在AT指令應答區(qū)收到OK應答表示已經(jīng)接通語音通路，此時就可以進行正常的語音通話了。通話結束后，如果對方先掛機，則模塊返回NOCARRIER；如果模塊方想先掛機，則發(fā)送ATH命令，模塊返回OK后話音通路被解除，結束通話。通話過程中，使用ATH命令和AT+CHUP命令都可以實現(xiàn)掛機，ATH命令更