手機工作原理介紹手機工作原理介紹五光十色的通信世界微波網管移動

微波衛星

微波W-LAN機場通信中心微波網管住宅區互聯網互聯網Enterprises長途臺旅店局域網市民大廈通信中心ICT大廈商業視頻會議國際站城域網通信中心城域網國家網五光十色的通信世界微波網管移動微波衛星微波W-L何謂移動通信通信的雙方或一方處于移動中的通信就叫做移動通信。移動通信解決了因為人的移動而產生的動中通問題。何謂移動通信通信的雙移動通信解決了因為人的移動而產生的動中通典型的移動通信系統集群通信---警察、出租車調度蜂窩移動電話---車載、手持機無線尋呼---數顯、漢顯、雙向無繩電話---家用、公共無線接入點衛星移動通信---銥、全球星等無線局域網(WLAN)---802.11、UWB個人無線接入系統(WPAN/WVAN)固定無線接入系統(WMAN)---LMDS無線廣播系統---DAB、DVB典型的移動通信系統集群通信---警察、出租車調度移動通信的發展歷程AMPSTACSNMT其它第一代（1G)上世紀80年代模擬模擬技術(l)GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代（2G)上世紀90年代數字數字技術話音業務

第三代（3G)本世紀初期IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000TD-SCDMA寬帶業務

移動通信的發展歷程AMPSTACSNMT其它第一代（1G)模3G1G2G2.5G話音通信主要系統：AMPS、TACS、NMT、J-TACS、其它

1G－模擬蜂窩（FDMA）話音通信、低速數據通信：9.6kbps主要系統：GSM、IS-95CDMA、TDMAIS-136、PDC

2G－數字蜂窩（TDMA、CDMA）話音通信、數據通信：115kbps/144kbps/153kbps主要系統：GPRS、cdma20001X

2.5G－數據通信（TDMA、CDMA）話音通信、數據通信、移動多媒體：2Mbps主要系統：WCDMA、cdma2000EV、TD-SCDMA

3G－多媒體數據通信（CDMA-DS/MC/TDD、TDMA）3G1G2G2.5G話音通信1G－模擬蜂窩（FDMA）話音移動通信系統的組成MSC:MobileServiceandSwitchingCentre,BS:BaseStation,MS:MobileStation,

BSC:BaseStationControllerIPPSTNBSBSBSBSBSBSCBSCMSMSCVLR/HLRNMMC移動通信系統的組成MSC:MobileServiceaMSC-移動交換中心：主要負責整個移動通信系統數據的傳輸交換，網絡管理以及與其他通信系統的聯接等作用，手機用戶的身份確認與位置更新，通信的路由選擇等系統功能也需要MSC完成。MS-移動臺：即手機，用戶通過手機來進行通信，手機可以將用戶的基帶話音或數據信號轉換成為能夠傳輸的射頻信號并能夠同時進行反方向的轉換。BSS-基站系統：包括BTS（基站臺）與BSC（基站控制器）基站系統負責將MSC與MS連接起來，基站需要同時具備與MSC的固定的有線(或無線)聯接方式和與MS的移動的無線聯接方式。每個基站覆蓋一個蜂窩小區，在這個小MSC-移動交換中心：主要負責整個移動通信系統數據的傳輸交換區中的手機都可以與此基站進行通信?；緦Υ诵^中手機的通信狀態包括頻率、功率、時序等參數進行控制和管理，當手機移動到另外一個小區時，將在基站控制下進行越區切換。PSTN-公共交換電話網絡，負責GSM網絡與市話連接。VLR–訪問位置寄存器，VLR中存放著其控制區域內所有拜訪的移動用戶信息。HLR-歸屬位置寄存器，是運營者用于管理移動用戶的數據庫。存放著該HLR控制的所有移動用戶的數據以及每個移動用戶的路由信息和狀態信息。區中的手機都可以與此基站進行通信?；緦Υ诵^中手機公用移動通信系統為雙向的無線通信系統，由手機到網絡的通信信號稱為“Uplink——上行”通信信號，簡稱為“TX”。從網絡到手機的通信信號稱為“Downlink——下行”通信信號。簡稱為“RX”。手機必須能夠同時進行雙向的通信，所以上行和下行的射頻信號不能在同一個頻率上進行傳輸。一般的，移動通信系統的上行和下行信號分別位于互不重疊的兩個頻率帶中。公用移動通信系統為雙向的無線通信系統，由手機到GSM850系統的上行頻帶分配為824MHz~849MHz；下行頻帶為869MHz~894MHz，對于一個通信信道，收發雙工間隔為45MHz。GSM900系統的上行頻帶分配為880MHz~915MHz；下行頻帶為925MHz~960MHz，對于一個通信信道，收發雙工間隔為45MHz。DCS系統的上行頻帶分配為1710MHz~1785MHz；下行頻帶為1805MHz~1880MHz，收發雙工間隔為95MHz。PCS系統的上行頻帶分配為1850MHz~1910MHz；下行頻帶為1930MHz~1990MHz，收發雙工間隔為85MHz。頻帶分配GSM850系統的上行頻帶分配為824MHz~849MHz；何為遠近效應？移動通信是在運動過程中進行的，移動臺之間會出現近處移動臺干擾遠處移動臺的現象，稱為遠近效應。因此，一般要求移動臺的發射功率具有自動調整的能力，同時移動臺的接收機需要具有自動增益控制的能力，當通信距離迅速改變時能自動進行信號調整。MS1MS2BSDistanceDistance0d2d1ReceivedsignalstrengthMS1MS2BS何為遠近效應？移動通信是在運動過程MS1MS2BSDista功率控制一個小區中的手機用戶可能有很多，當許多用戶同時與基站進行通信的時候，如果發射功率都相同，離基站近的用戶會對離基站遠的用戶造成阻塞效應；而離基站較近的用戶用大功率發射時電池消耗也比較大，所以基站必須能夠對手機的發射功率進行調整，手機也應該具備改變發射功率的能力。GSM規范要求手機必須能夠以2dB為單位調整發射功率。GSM規定的手機發射功率分為5~19共15級，5級功率等級為33dBm，5級以下的功率每級以2dB的差值遞減。DCS與PCS系統均設0~15共16級功率，最大功率0級為30dBm，其它功率同樣以2dB遞減。功率控制一個小區中的手機用戶可能有很多，當許多用戶同時與基站多個用戶同時與一個系統進行通信的方式叫多址通信。多址方式可以分為FDMA、TDMA和CDMA三種方式。FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess）——頻分多址：多個用戶各自在互不相同頻帶上同時與系統進行通信。此種通信方式多用于模擬通信系統。TDMA（TimeDivisionMultipleAccess)——時分多址：多個用戶在同一個頻帶上按順序輪流與系統進行通信，在某一時刻，只有一個用戶與系統進行通信。此種方式主要用于數字通信系統。CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）——碼分多址：多個用戶在同一時間、同一頻帶內與系統進行通信，但各自發出的信號編碼互不相同，由系統識別各用戶的通信內容。此種通信方式也用于數字系統。多址方式多個用戶同時與一個系統進行通信的方式叫多址通信。多址SummaryofMultipleAccessFDMATDMACDMAtimetimetimepowerpowerpowerfrequencyfrequencyfrequencySummaryofMultipleAccessFDMA為便于系統控制，我們將上/下行頻帶中分割出的成對的上/下行頻帶按照數字編號，稱為物理信道。相應的信道編號稱為ARFCN（AbsolutenessRFChannelNumber）——絕對射頻信道號。一個ARFCN對應著一對上行和下行信道，這稱為GSM系統中的物理信道。在所有GSM系統中，信道的頻率間隔均為200kHz。GSM850系統的ARFCN為128-251，CH128上行的中心頻率為824.2MHz，ARFCN為n的上行信道的中心頻率fn=f1+(n-1)200kHz。對應的下行信道中心頻率需要加上雙工間隔頻率，GSM850為45MHz。GSM900系統的ARFCN為975-1023和0-124，CH975上行信道的中心頻率為880.2MHz，CH0的上行信道的中心頻率為890MHz。DCS系統的ARFCN為512~885，CH512的上行中心頻率為1710.2MHz。PCS系統的ARFCN為512~810，CH512的上行中心頻率為1850.2MHz。需要說明的是DCS和PCS的ARFCN有很多是重合的，這是因為PCS系統僅限于北美使用，而北美沒有DCS系統，也就是說DCS和PCS系統不可能在同一地區存在，所以ARFCN也就能夠重合。物理信道GSM系統信道分類物理信道GSM系統信道分類邏輯信道邏輯信道GSM數字蜂窩移動電話機原理移動終端原理框圖GSM數字蜂窩移動電話機原理移動終端原理框圖手機話音通信包含以下幾個步驟：1.人的聲音通過麥克風轉化成模擬的話音信號；2.模擬的話音信號轉換成數字信號；3.數字信號轉換成射頻信號；4.射頻信號通過電磁波進行傳輸；5.在接收端將射頻信號轉換成數字信號；6.數字信號被還原成模擬的話音信號；7.模擬的話音信號通過揚聲器轉化成人能聽到的聲音。手機話音通信包含以下幾個步驟：1.人的聲音通過麥克風轉化成模數字手機從印刷電路板的結構一般分為：邏輯系統、射頻系統、電源系統，3個部分。在手機中，這3個部分相互配合，在邏輯控制系統統一指揮下，完成手機的各項功能。射頻系統由射頻接收和射頻發射兩部分組成。射頻接收電路完成接收信號的濾波、信號放大、解調等功能；射頻發射電路主要完成語音基帶信號的調制、變頻、功率放大等功能。手機要得到GSM系統的服務,首先必須有信號強度指示,能夠進入GSM網絡。手機電路中不管是射頻接收系統還是射頻發射系統出現故障,都能導致手機不能進入GSM網絡。數字手機從印刷電路板的結構一般分為：邏輯系統、射超外差一次變頻接收機框圖射頻濾波器低噪聲放大器射頻濾波器中頻濾波器解調電路語音處理受話器天線混頻器IFVCO中頻放大器RXVCO超外差一次變頻接收機框圖射頻濾波器低噪聲放大器射頻濾波器中頻發射機結構框圖發射前置放大數字語音處理發射音頻拾取功率放大器分頻I/Q調制RXVCO發射射頻處理天線發射機結構框圖發射前置放大數字語音處理發射音頻拾取功率放大器

邏輯電路分為手機系統邏輯電路控制及存儲器電路與語音處理電路兩大部分，它完成手機各電路的控制及數字與語音信號的處理。邏輯電路部分通常是由中央處理器(CPU)或被稱為ASIC(專用應用集成電路)的器件，為中心的電路構成。在該電路中,還包含各種存儲器電路：SRAM、EEPROM及FLASH電路,這些存儲器在手機電路中起著不同的作用。下面以DELL手機為例介紹一下邏輯電路的開機步驟。邏輯電路分為手機系統邏輯電路控制及存U901（PMIC）U401（CPU）U1906VBATTVBATX60132.768KHzMICCO_RESET_INV_LDO_RTCNBATT_FLTSYS_ENVCC_MVTV_BUCK3U303CameramoduleU304GSM_VCC_ANALOGVCC_VCTCXOVCC_IORF1VCC_RX_TXVLDO2/VCC_MEMV_LDO312354678910101026MHz26MHz13MHzPoweronsequenceU901U401U1906VBATTVBATX60132.7手機實時時鐘和系統時鐘各自的作用實時時鐘的作用:（32.768KHz)

1.顯示時間和日期信息2.作為CPU副時鐘用于開機3.作為睡眠時鐘節省手機的功耗.系統時鐘的作用：(13MHzor19.2MHz）

1.

給CPU提供的主頻﹐用于手機的開關機

2.作為手機鎖相環的參考時鐘﹐使手機能嚴格地與基站之間保持同步。手機實時時鐘和系統時鐘各自的作用實時時鐘的作用:（32.763GPP第三代合作伙伴計劃GMSK高斯濾波最小頻移鍵控AGC

自動增益控製

GPRS通用分組無線業務ADC模擬/數字轉換器USB通用串行總線AMPS

高級移動電話系統

I2C內部集成電路總線DSP

數字信號處理WCDMA

寬頻帶碼分多址IMEI

國際移動設備識別碼TD-SCDMA

時分同步碼分多址EDGE增強型數據速率GSM演進技術ARFCH

絕對射頻信道LNA低噪聲放大器LDO低壓差線性穩壓器GPIO通用輸入/輸出總線常用專業名詞3GPP第三代合作伙伴計劃DSP

數字思考訓練1.相同的手機和電池，在裝上SIM卡和不裝SIM卡兩種情況下，哪個待機時間更長？為什么？

2.手機電路中的0歐姆的電阻起什么作用？

3.目前中國移動和聯通使用的頻段各是多少？思考訓練1.相同的手機和電池，在裝上SIM卡和不裝SIM手機工作原理介紹手機工作原理介紹五光十色的通信世界微波網管移動

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第三代（3G)本世紀初期IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000TD-SCDMA寬帶業務

移動通信的發展歷程AMPSTACSNMT其它第一代（1G)模3G1G2G2.5G話音通信主要系統：AMPS、TACS、NMT、J-TACS、其它

1G－模擬蜂窩（FDMA）話音通信、低速數據通信：9.6kbps主要系統：GSM、IS-95CDMA、TDMAIS-136、PDC

2G－數字蜂窩（TDMA、CDMA）話音通信、數據通信：115kbps/144kbps/153kbps主要系統：GPRS、cdma20001X

2.5G－數據通信（TDMA、CDMA）話音通信、數據通信、移動多媒體：2Mbps主要系統：WCDMA、cdma2000EV、TD-SCDMA

3G－多媒體數據通信（CDMA-DS/MC/TDD、TDMA）3G1G2G2.5G話音通信1G－模擬蜂窩（FDMA）話音移動通信系統的組成MSC:MobileServiceandSwitchingCentre,BS:BaseStation,MS:MobileStation,

BSC:BaseStationControllerIPPSTNBSBSBSBSBSBSCBSCMSMSCVLR/HLRNMMC移動通信系統的組成MSC:MobileServiceaMSC-移動交換中心：主要負責整個移動通信系統數據的傳輸交換，網絡管理以及與其他通信系統的聯接等作用，手機用戶的身份確認與位置更新，通信的路由選擇等系統功能也需要MSC完成。MS-移動臺：即手機，用戶通過手機來進行通信，手機可以將用戶的基帶話音或數據信號轉換成為能夠傳輸的射頻信號并能夠同時進行反方向的轉換。BSS-基站系統：包括BTS（基站臺）與BSC（基站控制器）基站系統負責將MSC與MS連接起來，基站需要同時具備與MSC的固定的有線(或無線)聯接方式和與MS的移動的無線聯接方式。每個基站覆蓋一個蜂窩小區，在這個小MSC-移動交換中心：主要負責整個移動通信系統數據的傳輸交換區中的手機都可以與此基站進行通信?；緦Υ诵^中手機的通信狀態包括頻率、功率、時序等參數進行控制和管理，當手機移動到另外一個小區時，將在基站控制下進行越區切換。PSTN-公共交換電話網絡，負責GSM網絡與市話連接。VLR–訪問位置寄存器，VLR中存放著其控制區域內所有拜訪的移動用戶信息。HLR-歸屬位置寄存器，是運營者用于管理移動用戶的數據庫。存放著該HLR控制的所有移動用戶的數據以及每個移動用戶的路由信息和狀態信息。區中的手機都可以與此基站進行通信?；緦Υ诵^中手機公用移動通信系統為雙向的無線通信系統，由手機到網絡的通信信號稱為“Uplink——上行”通信信號，簡稱為“TX”。從網絡到手機的通信信號稱為“Downlink——下行”通信信號。簡稱為“RX”。手機必須能夠同時進行雙向的通信，所以上行和下行的射頻信號不能在同一個頻率上進行傳輸。一般的，移動通信系統的上行和下行信號分別位于互不重疊的兩個頻率帶中。公用移動通信系統為雙向的無線通信系統，由手機到GSM850系統的上行頻帶分配為824MHz~849MHz；下行頻帶為869MHz~894MHz，對于一個通信信道，收發雙工間隔為45MHz。GSM900系統的上行頻帶分配為880MHz~915MHz；下行頻帶為925MHz~960MHz，對于一個通信信道，收發雙工間隔為45MHz。DCS系統的上行頻帶分配為1710MHz~1785MHz；下行頻帶為1805MHz~1880MHz，收發雙工間隔為95MHz。PCS系統的上行頻帶分配為1850MHz~1910MHz；下行頻帶為1930MHz~1990MHz，收發雙工間隔為85MHz。頻帶分配GSM850系統的上行頻帶分配為824MHz~849MHz；何為遠近效應？移動通信是在運動過程中進行的，移動臺之間會出現近處移動臺干擾遠處移動臺的現象，稱為遠近效應。因此，一般要求移動臺的發射功率具有自動調整的能力，同時移動臺的接收機需要具有自動增益控制的能力，當通信距離迅速改變時能自動進行信號調整。MS1MS2BSDistanceDistance0d2d1ReceivedsignalstrengthMS1MS2BS何為遠近效應？移動通信是在運動過程MS1MS2BSDista功率控制一個小區中的手機用戶可能有很多，當許多用戶同時與基站進行通信的時候，如果發射功率都相同，離基站近的用戶會對離基站遠的用戶造成阻塞效應；而離基站較近的用戶用大功率發射時電池消耗也比較大，所以基站必須能夠對手機的發射功率進行調整，手機也應該具備改變發射功率的能力。GSM規范要求手機必須能夠以2dB為單位調整發射功率。GSM規定的手機發射功率分為5~19共15級，5級功率等級為33dBm，5級以下的功率每級以2dB的差值遞減。DCS與PCS系統均設0~15共16級功率，最大功率0級為30dBm，其它功率同樣以2dB遞減。功率控制一個小區中的手機用戶可能有很多，當許多用戶同時與基站多個用戶同時與一個系統進行通信的方式叫多址通信。多址方式可以分為FDMA、TDMA和CDMA三種方式。FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess）——頻分多址：多個用戶各自在互不相同頻帶上同時與系統進行通信。此種通信方式多用于模擬通信系統。TDMA（TimeDivisionMultipleAccess)——時分多址：多個用戶在同一個頻帶上按順序輪流與系統進行通信，在某一時刻，只有一個用戶與系統進行通信。此種方式主要用于數字通信系統。CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）——碼分多址：多個用戶在同一時間、同一頻帶內與系統進行通信，但各自發出的信號編碼互不相同，由系統識別各用戶的通信內容。此種通信方式也用于數字系統。多址方式多個用戶同時與一個系統進行通信的方式叫多址通信。多址SummaryofMultipleAccessFDMATDMACDMAtimetimetimepowerpowerpowerfrequencyfrequencyfrequencySummaryofMultipleAccessFDMA為便于系統控制，我們將上/下行頻帶中分割出的成對的上/下行頻帶按照數字編號，稱為物理信道。相應的信道編號稱為ARFCN（AbsolutenessRFChannelNumber）——絕對射頻信道號。一個ARFCN對應著一對上行和下行信道，這稱為GSM系統中的物理信道。在所有GSM系統中，信道的頻率間隔均為200kHz。GSM850系統的ARFCN為128-251，CH128上行的中心頻率為824.2MHz，ARFCN為n的上行信道的中心頻率fn=f1+(n-1)200kHz。對應的下行信道中心頻率需要加上雙工間隔頻率，GSM850為45MHz。GSM900系統的ARFCN為975-1023和0-124，CH975上行信道的中心頻率為880.2MHz，CH0的上行信道的中心頻率為890MHz。DCS系統的ARFCN為512~885，CH512的上行中心頻率為1710.2MHz。PCS系統的ARFCN為512~810，CH512的上行中心頻率為1850.2MHz。需要說明的是DCS和PCS的ARFCN有很多是重合的，這是因為PCS系統僅限于北美使用，而北美沒有DCS系統，也就是說DCS和PCS系統不可能在同一地區存在，所以ARFCN也就能夠重合。物理信道GSM系統信道分類物理信道GSM系統信道分類邏輯信道邏輯信道GSM數字蜂窩移動電話機原理移動終端原理框圖GSM數字蜂窩移動電話機原理移動終端原理框圖手機話音通信包含以下幾個步驟：1.人的聲音通過麥克風轉化成模擬的話音信號；2.模擬的話音信號轉換成數字信號；3.數字信號轉換成射頻信號；4.射頻信號通過電磁波進行傳輸；5.在接收端將射頻信號轉換成數字信號；6.數字信號被還原成模擬的話音信號；7.模擬的話音信號通過揚聲器轉化成人能聽到的聲音。手機話音通信包含以下幾個步驟：1.人的聲音通過麥克風轉化成模數字手機從印刷電路板的結構一般分為：邏輯系統、射頻系統、電源系統，3個部分。在手機中，這3個部分相互配合，在邏輯控制系統統一指揮下，完成手機的各項功能。射頻系統由射頻接收和射頻發射兩部分組成。射頻接收電路完成接收信號的濾波、信號放大、解調等功能；射頻發射電路主要完成語音基帶信號的調制、變頻、功率放大等功能。手機要得到GSM系統的服務,首先必須有信號強度指示,能夠進入GSM網絡。手機電路中不管是射頻接收系統還是射頻發射系統出現故障,都能導致手機不能進入GSM網絡。數字手機從印刷電路板的結構一般分為：邏輯系統、射超外差一次變頻接收機框圖射頻濾波器低噪聲放大器射頻濾波器中頻濾波器解調電路語音處理受話器天線混頻器IFVCO中頻放大器RXVCO超外差一次變頻接收機框圖射頻濾波器低噪聲放大器射頻濾波器中頻發射機結構框圖發射前置放大數字語音處理發射音頻拾取功率放大器分頻I/Q調制RXVCO發射射頻處理天線發射機結構框圖發射前置放大數字語音處理發射音頻拾取功率放大器

邏輯電路分為手機系統邏輯電路控制及存儲器電路與語音處理電路兩大部分，它完成手機各電路的控制及數字與語音信號的處理。邏輯電路部分通常是由中央處理器(CPU)或被稱為ASIC(專用應用集成