3G移动通信终端MMI的设计与研究.pdf
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1、华中科技大学硕士学位论文3G移动通信终端MMI的设计与研究姓名:刘海燕申请学位级别:硕士专业:电子与通信工程指导教师:文灏20061104华中科技大学硕士学位论文摘要本文论述了3 G 移动通信终端的人机接口(M M I)的设计与实现。随着移动通信技术的发展迅速,3 G 系统商用化的不断临近,3 G 终端的研发也已经成为各通信行业的热点。相对第一代模拟制式手机(1 G)和第二代G S M、C D M A等数字手机(2 G),由于3 G 具有高宽带、高速率、多媒体化、综合化、智能化和个人化的特点,第三代手机一般地讲,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音
2、乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。本文重点对M M I 的设计和实现过程进行了描述。M M I 是人机接口的意思,就含义而言,M M I 是进行移动通信的人与提供移动通信服务的手机之间交往的界面,它包括了硬件和软件两部分。研究工作选择了处理功能强大的E P S O N 的S I C 3 3 2 0 9芯片作为应用处理器模块及配套仿真开发环境,采用了“基带十应用”的双处理器架构模式和中间层的方法进行,通过平台的选取,软硬件环境的搭建,串口驱动的实现等具体工作,开发了终端待机模式、呼叫流程控制,以及相关界面的设计等。通过实际项目的测试,验证了3 G 移动
3、终端中M M I 应用开发的设计与实现方法,通过此课题的预研工作,可以为企业满足未来市场的需求、加强学科建设和国际合作、提高企业的核心竞争力。关键词:M M I,移动通信终端,3 G,华中科技大学硕士学位论文A b s t r a c tT h i sp a p e rd i s s c r t a t e st h em a n-m a c h i n ei n t e r f a c e(M M I)d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f 3 Gm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e r m i
4、n a l s W i mt h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ea p p r o a c h i n go f3 Gs y s t e mc o m e r c i a l i z a t i o n,3 0t e r m i n a ld e v e l o p m e n th a sb e c o m eh o ti nt h ec o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y A s3
5、Gh a sh J 曲b r o a d b a n d,h i g h-s p e e d,m u l t i m e d i a,i n t e g r a t e d,i n t e l l i g e n ta n dp e r s o n a lc h a r a c t e r i s t i c s,T h ef i r s tg e n e r a t i o ns i m u l a t i o nr e l a t i v es t a n d a r dc e l lp h o n e(i o)a n ds e c o n d-g e n e r a t i o nG S
6、 Ma n dC D M Ad i g i t a lm o b i l ep h o n e(2 G)3 Gm o b i l ep h o n e sg e n e r a l l y,r e f e r st on e wg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m sw h i c hi n t e g r a t e sw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n sa n dm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o
7、n ss u c ha st h eI n t e m e t I tc a l lp r o c e s si m a g e s,m u s i c,v i d e oa n do t h e rf o r m so fm e d i a,i n c l u d i n gw e bs i t e s,t e l e p h o n ec o n f e r e n c e e-c o m m e r c ea n do t h e ri n f o r m a t i o ns e r v i c e s T h i sp a p e rw i l lf o c u so nt h ed
8、 e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h eM v i id e s c r i p t i o n M M Im e a n sh u m a n-m a c h i n ei n t e r f a c e M M Ii st h ei n t e r f a c eb e t w e e nh u m a n,w h on e e dm o b i lc o m m u n i c a t i o n,a n dt h em o b i l ep h o n ew h i c hp r o v i d em o b i l ec o
9、 m m u n i c a t i o ns e r v i c e s I ti n c l u d e st w op a r t s,h a r d w a r ea n ds o f t w a r e T h er e s e a r c hs e l e c to p t i o n st od e a lw i t ht h ep o w e r f u lE P S O NS 1 C 3 3 2 0 9c h i pa s t h ep r o c e s s o rm o d u l ea n ds u p p o r t i n gs i m u l a t i o nd
10、 e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t,a d o p t e da b a s e b a n d+a p p l i c a t i o n”d u a l p r o c e s s o rs t l B c t l l r ep a R e ma n dt h em i d d l el a y e r,t h r o u g ht h ep l a t f o r ms e l e c t i o n,t h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ee n v i r o n m e n tf o rs t
11、r u c t u r e s,a n dt h er e a l i z a t i o no fs e r i a l d r i v e n,d e v e l o pt h et e r m i n a lw a i t i n gm o d e l,c a l lf l o wc o n t r o l,a n dr e l a t e di n t e r f a c ed e s i g n T h r o u g ht e s to fa c t u a lp r o j e c t,t h ep a p e rv e r i f yt h em e t h o do fd e
12、 s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fM M Ia p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to f3 Gm o b i l et e r m i n a l T h r o u g ht h er e s e a r c ho nt h i ss u b j e c t,i th e l p st om e e tf u t u r em a r k e tn e e d so fc o m p a n i e s,s t r e n g t h e nI I华中科技大学硕士学位论文c o n s
13、 t r u c t i o no f t h es u b j e c ta n di n t e r n a t i o n a lc o o p e r a t i o n,a n di n c r e a s et h ec o m p a n i e sc o r ec o m p e t i t i v e K e yW o r d s:M M I,M o b i l eC o m m u n i c a t i o nT e r m i n a l,3 GI I I独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的
14、内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签日期:跏多学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密囱。(请在以上方框内打“”)学位论文作者签名:日期:&。年华中科
15、技大学硕士学位论文1 1 移动通信技术的发展1 1 1第一代移动通信技术I 绪论自从八十年代初第一代的以F D M A(F r e q u e n c y D i v i s i o n M u l t i p l e A c c e s s)技术为基础的模拟移动通信系统(A M P S A d v a n c e dM o b i l eP h o n eS y s t e m,T A C s _ _ T o t a】A c c e s sC o m m u n i c a t i o nS y s t e m)【1 1 建立使用以来,蜂窝移动通信市场的发展和需求大大超过了人们的预测。第一代
16、通信系统是典型的模拟移动通信系统,其主要制式有舢S 和T A C S。A M P S 采用7 小区复用模式,并可在需要时采用“扇区化”和“小区分裂”来提高容量,在无线传输中采用了频率调制,每个无线信道由一对单工信道组成,每个基站通常有一个控制信道发射器和一个控制信道接收器,以及8 个或更多频分复用双工语音信道。在一个典型的呼叫中,随着用户在业务区内移动,移动交换中心发出多个“空白突发”指令,使该用户在不同基站的不同语音信道间进行切换,当正在进行服务的基站的反向语音信道(R V C)上的信号强度低于一个预定的阀值,则由移动交换中心产生切换决定。英国的T A C S 系统只是A M P S 系统的
17、修改版本,主要是频段、频道间隔、频偏信令速率不同,其它完全一致。在短短几年时间内,模拟蜂窝系统就面临着阻塞概率增高、呼叫中断率增高、蜂窝系统的干扰增大、蜂窝系统迫切需要增容的压力。但由于模拟蜂窝系统本身的缺陷(例如,频谱效率低、保密性差等),系统的设计容量远远不能满足需求。1 1 2 第二代移动通信技术在这种情况下,九十年代初以T D M A(T i m eD i v i s i o nM u l t i p l e A c c e s s)和C D M A 2 1(C o d eD i v i s i o nM u R i p l eA c c e s s)技术为基础的第二代数字蜂窝移动通信
18、系统相继投华中科技大学硕士学位论文入使用。9 0 年代末半导体技术的发展极大推进了蜂窝移动通信。专用集成电路(A S I C)的使用使话机尺寸缩减到较小的手持机。这小小的技术进步极大推动了蜂窝移动通信发展。其发展变化可归结为两个因素。一是,使用者不再仅限于车载用户,服务人群范围广大了;二是,话机的功能也不限于车内通话,几乎可以在任意地点通话。这样个人拥有自己手机的兴趣提高了,人们对移动通信的认知同样也增强-f t 3 J。第二代移动通信系统主要制式:G S M(全球移动通信系统)、D C S 1 8 0 0、T D M AI S 1 3 6(最初称为D A M P S)、C D M A I S
19、 9 5(Q C D M A)、P D C(个人数字蜂窝)。【4 l【5 l第二代蜂窝系统较F D M A 蜂窝系统有许多优势:标准化程度高,接口开放,联网能力强,能国际漫游,能提供标准I S D N 业务,使用S I M 卡,实现机卡分离,保密安全性能好,具有鉴权、加密功能,频谱利用率比模拟系统好,系统容量大,价格便宜。1 1 32 5 代蜂窝通信技术的发展G P R S(通用无线分组业务顶过升级G S M 网络实现,采用T D M A 方式传输语音,采用分组的方式传输数据。是欧洲电信协会G S M 系统中有关分组数据所规定的标准,可以提供高达1 1 5 K b p s 的空中接口传输速率。
20、G P R S 网为移动数据用户主要提供突发性数据业务,能快速建立连接,无建链时延。G P R S 有其局限:有限的蜂窝站容量(需要S M S 作为数据传输的补充,S M S 使用不同的射频资源);实际传输速度比理论低得多(个人用户要得到的速度较快的数据传输,要等E D G E 或U M T S 应用后才能实现);不能保证无线终止的终端应用;不太理想的调制方式(需要E D G E);传输延迟(需要应用H S C S D);没有存储和发送功能(需要S M S)。1 1 4 第三代移动通信技术的发展第三代移动通信通信系统需要有更大的系统容量和高速率、多速率数据传输的能力,除了话音和数据传输外,还能
21、传输高达2 M b i t s 的高质量的活动图象,可实现“任何人,在任何地点,任何时间,与任何人”都能方便地通信这样的目标。华中科技大学硕士学位论文基于第三代移动通信的无限发展前景,各国都积极的投入到第三代移动通信系统的开发工作当中,美国国家标准化协会(A N S I),电信工业学会(T I A)和电子工业协会(E I A)都研究了自己的R T T 方案,后由L u c e n t、M o t o r o l a、N o r t e l 和Q u a l c o m m以及后来加入的韩国S a m s u n g 一并提出了C D M A 2 0 0 0 N,并由T I A 将这种方案制定成
22、窄带C D M AI S-9 5 补充标准。实现C D M A 2 0 0 0 的演进是建立在目前已有的I S 9 5 C D M A 网络的基础上C D M A 2 0 0 0 具有以下特点:1 核心网络电路域继承了I S 9 5 的C D M A 网络,引入了义W I N 7 1 为基本架构的业务平台。2 核心网络分组域是基于M o b i l eI P t 8 l 技术的分组网络。3 C D M A 2 0 0 0 的无线接入网以A T M 交换机为平台,提供了丰富的适配层接口。4 空中接口向后兼容I S 9 5 的C D M A 网络。日本鉴于第一代模拟系统,第二代数字P D C 系统
23、只占领国内市场的教训,决心在第三代系统的标准制定、开发及研制上走在世界前列。因此,日本对第三代移动通信系统地研制与标准化工作非常的积极,曾先后制定了6 种R T T 方案,经过层层筛选和合并,形成了目前的以N T T D o C o M o 公司为主提出的W C D M A 9 1 方案。实现G S M 向W C D M A 的演进是建立在目前已有的G s MM A P 和正在发展中的G S M 通用分组无线业务(G P R S)1 0】网的基础上因此,W C D M A 具有以下特点:1 核心网络基于G S M G P R S 网络的演进,保持了与G S M G P R S 的兼容性。2 初
24、期核心网络的可以基于T D M、A T M 和I P 技术,全I P 的网络结构将是最终发展的目标。3 对于核心网络,仍保持在逻辑上分为电路域和分组域两部分的结构,分别完成电路型业务和分组型业务。4 U T R A N 在初期基于A T M 技术,统一处理语言和分组业务,并向全I P 的方向发展。5 空中接口采用w C D M A 技术。我国也于1 9 9 8 年6 月2 9 日向I T u 提交了具有自己知识产权的候选R 1 广r 方案:T D S C D M A 川,该方案将当今国际领先技术智能天线、同步C D M A 和软件无线电等华中科技大学硕士学位论文融于其中,具有较高的频谱利用率、
25、较低的成本和较大的灵活性,很具竞争性。1 2 移动终端的现状及发展趋势从1 9 7 8 年美国芝加哥开通第一台模拟移动电话以来,世界移动通信事业蓬勃发展,截止2 0 0 1 年7 月底,全球移动电话用户数已超过8 亿户。1 9 8 7 年1 1 月1 8 日,中国移动在广州开通了我国的第一台模拟移动电话;1 9 9 5 年中国移动和中国联通为用户提供G S M 数字移动通信系统;2 0 0 2 年1 月中国联通正式提供I S 9 5 C D M A 移动通信系统商用【1 2 1。经过1 4 年的迅猛发展截止2 0 0 2 年7 月底,我国移动电话用户超过1 7 6 亿户,约占世界移动用户总量的
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