手机工作原理介绍资料课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,手机工作原理介绍,五光十色的,通信,世界,微波网管,移动,微波,卫星,微波,W-LAN,机场,通信中心,微波网管,住宅区,互联网,互联网,Enterprises,长途台,旅店,局域网,市民大厦,通信中心,ICT,大厦,商业,视频会议,国际站,城域网,通信中心,城域网,国家网,何谓移动通信,通信的双,方或一方,处于移动,中的通信,就叫做移,动通信。,移动通信解决了因为人的移动而产生的动中通,问题。,典型的移动通信系统,集群通信,-,警察、出租车调度,蜂窝移动电话,-,车载、手持机,无线寻呼,-,数显、汉显、双向,无绳电话,-,家用、公共无线接入点,卫星移动通信,-,铱、全球星等,无线局域网,(WLAN)-802.11,、,UWB,个人无线接入系统,(WPAN/WVAN),固定无线接入系统,(WMAN)-LMDS,无线广播系统,-DAB,、,DVB,移动通信的发展历程,AMPS,TACS,NMT,其它,第一代（,1G,),上世纪,80,年代,模拟,模拟技术,(l),GSM,CDMA,IS95,TDMA,IS-136,PDC,第二代（,2G,),上世纪,90,年代,数字,数字技术,话音业务,第三代（,3G,),本世纪初期,IMT-2000,UMTS,WCDMA,cdma,2000,TD-,SCDMA,宽带业务,3G,1G,2G,2.5G,话音通信,主要系统：,AMPS,、,TACS,、,NMT,、,J-TACS,、其它,1G,模拟蜂窝（,FDMA,）,话音通信、低速数据通信：,9.6 kbps,主要系统：,GSM,、,IS-95 CDMA,、,TDMA IS-136,、,PDC,2G,数字蜂窝（,TDMA,、,CDMA,）,话音通信、数据通信：,115kbps/144kbps/153 kbps,主要系统：,GPRS,、,cdma2000 1X,2.5G,数据通信（,TDMA,、,CDMA,）,话音通信、数据通信、移动多媒体：,2Mbps,主要系统：,WCDMA,、,cdma 2000 EV,、,TD-SCDMA,3G,多媒体数据通信（,CDMA-DS/MC/TDD,、,TDMA,）,移动通信系统的组成,MSC:Mobile Service and Switching Centre,BS:Base Station,MS:Mobile Station,BSC:Base Station Controller,IP,PSTN,BS,BS,BS,BS,BS,BSC,BSC,MS,MSC,VLR/HLR,NMMC,MSC-,移动交换中心：主要负责整个移动通信系统数据的传输交换，网络管理以及与其他通信系统的联接等作用，手机用户的身份确认与位置更新，通信的路由选择等系统功能也需要,MSC,完成。,MS-,移动台：即手机，用户通过手机来进行通信，手机可以将用户的基带话音或数据信号转换成为能够传输的射频信号并能够同时进行反方向的转换。,BSS-,基站系统：包括,BTS,（基站台）与,BSC,（基站控制器）基站系统负责将,MSC,与,MS,连接起来，基站需要同时具备与,MSC,的固定的有线,(,或无线,),联接方式和与,MS,的移动的无线联接方式。每个基站覆盖一个蜂窝小区，在这个小,区中的手机都可以与此基站进行通信。基站将对此小区中手机的通信状态包括频率、功率、时序等参数进行控制和管理，当手机移动到另外一个小区时，将在基站控制下进行越区切换。,PSTN-,公共交换电话网络，负责,GSM,网络与市话连接。,VLR,访问位置寄存器，,VLR,中存放着其控制区域内所,有拜访的移动用户信息。,HLR-,归属位置寄存器，是运营者用于管理移动用户的,数据库。存放着该,HLR,控制的所有移动用户的数据以及,每个移动用户的路由信息和状态信息。,公用移动通信系统为双向的无线通信系统，由手机到网络的通信信号称为“,Uplink,上行”通信信号，简称为“,TX”,。从网络到手机的通信信号称为“,Downlink,下行”通信信号。简称为“,RX”,。手机必须能够同时进行双向的通信，所以上行和下行的射频信号不能在同一个频率上进行传输。一般的，移动通信系统的上行和下行信号分别位于互不重叠的两个频率带中。,GSM850,系统的上行频带分配为,824MHz849MHz,；下行频带为,869MHz894MHz,，对于一个通信信道，收发双工间隔为,45MHz,。,GSM900,系统的上行频带分配为,880MHz915MHz,；下行频带为,925MHz960MHz,，对于一个通信信道，收发双工间隔为,45MHz,。,DCS,系统的上行频带分配为,1710MHz1785MHz,；下行频带为,1805MHz1880MHz,，收发双工间隔为,95MHz,。,PCS,系统的上行频带分配为,1850MHz1910MHz,；下行频带为,1930MHz1990MHz,，收发双工间隔为,85MHz,。,频带分配,何为远近效应？,移动通信是在运动过程,中进行的，移动台之间,会出现近处移动台干扰,远处移动台的现象，称,为远近效应。因此，一,般要求移动台的发射功,率具有自动调整的能,力，同时移动台的接收,机需要具有自动增益控,制的能力，当通信距离,迅速改变时能自动进行,信号调整。,MS,1,MS,2,BS,Distance,Distance,0,d,2,d,1,Received signal strength,MS,1,MS,2,BS,功率控制,一个小区中的手机用户可能有很多，当许多用户同时与基站进行通信的时候，如果发射功率都相同，离基站近的用户会对离基站远的用户造成阻塞效应；而离基站较近的用户用大功率发射时电池消耗也比较大，所以基站必须能够对手机的发射功率进行调整，手机也应该具备改变发射功率的能力。,GSM,规范要求手机必须能够以,2dB,为单位调整发射功率。,GSM,规定的手机发射功率分为,519,共,15,级，,5,级功率等级为,33dBm,，,5,级以下的功率每级以,2dB,的差值递减。,DCS,与,PCS,系统均设,015,共,16,级功率，最大功率,0,级为,30dBm,，其它功率同样以,2dB,递减。,多个用户同时与一个系统进行通信的方式叫多址通信。多址方式可以分为,FDMA,、,TDMA,和,CDMA,三种方式。,FDMA,（,Frequency Division Multiple Access,）,频分多址：多个用户各自在互不相同频带上同时与系统进行通信。此种通信方式多用于模拟通信系统。,TDMA,（,Time Division Multiple Access),时分多址：多个用户在同一个频带上按顺序轮流与系统进行通信，在某一时刻，只有一个用户与系统进行通信。此种方式主要用于数字通信系统。,CDMA,（,Code Division Multiple Access,）,码分多址：多个用户在同一时间、同一频带内与系统进行通信，但各自发出的信号编码互不相同，由系统识别各用户的通信内容。此种通信方式也用于数字系统。,多址方式,Summary of Multiple Access,FDMA,TDMA,CDMA,time,time,time,power,power,power,frequency,frequency,frequency,为便于系统控制，我们将上,/,下行频带中分割出的成对的 上,/,下行频带按照数字编号，称为物理信道。相应的信道编号称为,ARFCN,（,Absoluteness RF Channel Number,）,绝对射频信道号。一个,ARFCN,对应着一对上行和下行信道，这称为,GSM,系统中的物理信道。,在所有,GSM,系统中，信道的频率间隔均为,200kHz,。,GSM850,系统的,ARFCN,为,128-251,，,CH128,上行的中心频率为,824.2MHz,，,ARFCN,为,n,的上行信道的中心频率,fn=f1+(n-1),200kHz,。对应的下行信道中心频率需要加上双工间隔频率，,GSM850,为,45MHz,。,GSM900,系统的,ARFCN,为,975-1023,和,0-124,，,CH975,上行信道的中心频率为,880.2MHz,，,CH0,的上行信道的中心频率为,890MHz,。,DCS,系统的,ARFCN,为,512885,，,CH512,的上行中心频率为,1710.2MHz,。,PCS,系统的,ARFCN,为,512810,，,CH512,的上行中心频率为,1850.2MHz,。,需要说明的是,DCS,和,PCS,的,ARFCN,有很多是重合的，这是因为,PCS,系统仅限于北美使用，而北美没有,DCS,系统，也就是说,DCS,和,PCS,系统不可能在同一地区存在，所以,ARFCN,也就能够重合。,物理信道,GSM,系统信道分类,逻辑信道,GSM,数字蜂窝移动电话机原理,移动终端原理框图,手机话音通信包含以下几个步骤：,1.,人的声音通过麦克风转化成模拟的话音信号；,2.,模拟的话音信号转换成数字信号；,3.,数字信号转换成射频信号；,4.,射频信号通过电磁波进行传输；,5.,在接收端将射频信号转换成数字信号；,6.,数字信号被还原成模拟的话音信号；,7.,模拟的话音信号通过扬声器转化成人能听到的声音。,数字手机从印刷电路板的结构一般分为：逻辑系统、射频系统、电源系统，,3,个部分。在手机中，这,3,个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下，完成手机的各项功能。,射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到,GSM,系统的服务,首先必须有信号强度指示,能够进入,GSM,网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都能导致手机不能进入,GSM,网络。,超外差一次变频接收机框图,射频滤波器,低噪声放大器,射频滤波器,中频滤波器,解调电路,语音处理,受话器,天线,混频器,IF VCO,中频放大器,RX VCO,发射机结构框图,发射前置放大,数字语音处理,发射音频拾取,功率放大器,分频,I/Q,调制,RX VCO,发射射频处理,天线,逻辑电路分为手机系统逻辑电路控制及存储器电路与语音处理电路两大部分，它完成手机各电路的控制及数字与语音信号的处理。逻辑电路部分通常是由中央处理器,(CPU),或被称为,ASIC(,专用应用集成电路,),的器件，为中心的电路构成。在该电路中,还包含各种存储器电路：,SRAM,、,EEPROM,及,FLASH,电路,这些存储器在手机电路中起着不同的作用。,下面以,DELL,手机为例介绍一下逻辑电路的开机步骤。,U901,（,PMIC,）,U401,（,CPU,）,U1906,VBATT,VBAT,X601,32.768KHz,MICCO_RESET_IN,V_LDO_RTC,NBATT_FLT,SYS_EN,VCC_MVT,V_BUCK3,U303,Camera module,U304,GSM_VCC_ANALOG,VCC_VCTCXO,VCC_IORF1,VCC_RX_TX,VLDO2,/VCC_MEM,V_LDO3,1,2,3,5,4,6,7,8,9,10,10,10,26MHz,26MHz,13MHz,Power on sequence,手机实时时钟和系统时钟各自的作用,实时时钟的作用,:,（,32.768KHz),1.,显示时间和日期信息,2.,作为