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1、 第四章第四章 GSMGSM手机和手机和CDMACDMA手机手机一一.手机的功能手机的功能 移移动动终终端端就就是是“手手机机”,”,它它是是移移动动台台的的主主体体,是是完完成成语语音音编编码码、信信道道编编码码、信信息息加加密密、信信息息的的调调制制和和解解调调、信信号号的的发发射射和和接接收收的的主主要要设设备备。它它可可以以通通过过天天线线接接收收来来自自外外界界无无线线信信道道的的信信号号,然然后后经经过过一一系系列列的的变变换换和和处处理理,还还原原成成话话音音信信号号,供供用用户户接接听听;相相反反的的,它它也也可可以以将将用用户户的的话话音音信信号号,经经过过一一系系列列相相反
2、反的的变变换换和和处处理理,转转变变成成适适合合无无线线信信道道传传输输的的信信号号形形式式,通通过过天天线线发发送送出去。出去。常见的手机从外形结构上分为四种类型：第一种常见的手机从外形结构上分为四种类型：第一种是直板式，第二种是折叠式，第三种是滑盖式，第是直板式，第二种是折叠式，第三种是滑盖式，第四种是翻盖式四种是翻盖式.手机电路板结构识别 现在手机中主要的电路机板大多数为一块，机现在手机中主要的电路机板大多数为一块，机板正面主要是键盘触点和麦克风等，而在机板背面，板正面主要是键盘触点和麦克风等，而在机板背面，电路和芯片最集中，特别明显的是，机板背面一般电路和芯片最集中，特别明显的是，机板
3、背面一般有电池触片和手机卡座，有电池触片和手机卡座，GSM GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移动电话包括无线接收机动电话包括无线接收机(Receiver)(Receiver)、发射机、发射机(Transmitter)(Transmitter)、控制模块控制模块(Controller)(Controller)及人机界面部分及人机界面部分(Interface)(Interface)和电源和电源(Power Supply)(Power Supply)。GSMGSM手机电路结构分析GSM手机电路原理基本组成框图 1.开机流程开机流程
4、当手机的供电模块检测到电源开关键被按下后，当手机的供电模块检测到电源开关键被按下后，会将手机电池的电压转换为会将手机电池的电压转换为适合手机电路各部分使适合手机电路各部分使用的电压值用的电压值,供应给相应的电源模块，当时钟电路得供应给相应的电源模块，当时钟电路得到供电电压后产生到供电电压后产生震荡信号震荡信号，送入逻辑电路，送入逻辑电路，CPUCPU在在得到电压和时钟信号得到电压和时钟信号后会执行开机程序，首先从后会执行开机程序，首先从ROMROM中读出引导码中读出引导码，执行逻辑系统的自检。并且使所有，执行逻辑系统的自检。并且使所有的复位信号置高，如果自检通过，则的复位信号置高，如果自检通过
5、，则CPUCPU给出看门狗给出看门狗（WatchdogWatchdog）信号给各模块，然后电源模块在看门）信号给各模块，然后电源模块在看门狗狗WatchdogWatchdog）信号的作用下，维持开机状态。）信号的作用下，维持开机状态。2.入网流程入网流程 手机开机后，既搜索手机开机后，既搜索广播控制信号道（广播控制信号道（BCCHBCCH）的载频）的载频。因。因为系统随时都向在小区中的各用户发送出用户广播控制信息。为系统随时都向在小区中的各用户发送出用户广播控制信息。手机收集搜索到最强的（手机收集搜索到最强的（BCCHBCCH）的载频。）的载频。读取频率校正信道读取频率校正信道FCCHFCCH
6、），使手机（），使手机（MSMS）的频率与同步。每一个用户的手机在不）的频率与同步。每一个用户的手机在不同位置（既不同的小区）的载频是固定的，它是由同位置（既不同的小区）的载频是固定的，它是由GSMGSM网络运网络运营商组网时确定，而不是由用户的营商组网时确定，而不是由用户的GSMGSM手机来决定。手机读取手机来决定。手机读取同步信道（同步信道（SCHSCH）Satellite Channel Satellite Channel 的信息后找出的信息后找出基站基站（BTSBTS）Base Transceiver Station Base Transceiver Station 的认别码的认别码，
7、并同步到，并同步到超高超高幁幁TDMATDMA （Time Division Multiple AccessTime Division Multiple Access）的幁号上。手机）的幁号上。手机在处理呼叫前读取系统的信息。比如：邻近小区的情况、现在在处理呼叫前读取系统的信息。比如：邻近小区的情况、现在所处小区的使用频率及小区是否可以使用移动系统的国家号码所处小区的使用频率及小区是否可以使用移动系统的国家号码和网络号码等等，这些信息都可以在以和网络号码等等，这些信息都可以在以BCCHBCCH上得到。上得到。手机在手机在请求接入信道（请求接入信道（RACHRACH）上）上发出接入请求信发出接入
8、请求信息，向系统送息，向系统送SIMSIM卡帐号卡帐号等信息。系统在等信息。系统在鉴权鉴权合格后，合格后，通过通过允许接入信道（允许接入信道（AGCHAGCH）使使GSMGSM手机接入信道上并手机接入信道上并分配到分配到GSMGSM手机一个独立手机一个独立专用控制信道专用控制信道（SDCCHSDCCH）。）。手机在手机在SDDCCHSDDCCH上完成登记。在满速随路控制信道上完成登记。在满速随路控制信道（SACCHSACCH）上发出控制指令，然后手机返回空闲状态，）上发出控制指令，然后手机返回空闲状态，并监听并监听BCCHBCCH和和CCCHCCCH共控制信道上的信息。此时手机共控制信道上的信
9、息。此时手机已经做好了寻呼的准备工作。已经做好了寻呼的准备工作。2手机射频电路分析2.1接收电路部分一般有四种基本的电路结构：超外差一次变频接收电路 超外差二次变频接收电路 低中频接收电路 直接变频线性接收电路 2.2发射电路部分一般有三种电路结构：带偏移锁相环的发射电路 带发射上变频器的发射电路 直接变频的发射电路 2.3频率合成器3手机逻辑/音频电路及输入/输出（I/O）接口3.1音频信号处理部分3.2系统逻辑控制部分3.3 输入/输出（I/O）接口部分4手机电源电路分析手机电源的基本电路1.电池识别电路2.开机信号电路3.直流稳压电源4.升压电路5.机内充电电路6.非受控电源输出电路7.
10、受控电源输出电路5手机电路结构描述1.射频电路部分（1）接收电路（2）发射电路（3）频率合成器（4）间隔工作的收发部分受控电源电路2.2.逻辑/音频电路部分（1）逻辑控制电路（2）音频处理电路（3）接口电路（4）电源电路 GSM 移动终端原理框图移动终端原理框图 1.射频发射机发射机 发射机将发射机将模拟基带单元模拟基带单元送来的扩频调制送来的扩频调制中频信号中频信号经经中频滤波器中频滤波器滤除滤除噪声与干扰后，与噪声与干扰后，与频率合成器产生频率合成器产生的本振信号进行的本振信号进行上变频，上变频，变换为手机发射变换为手机发射频率，经频率，经AGCAGC开环控制开环控制放大放大、射频、射频滤
11、波滤波、功放功放后，再经后，再经双工器馈送到天线双工器馈送到天线上上发出。发出。CDMACDMA系统中，手机实际发射功率的大小由开环估计值和闭环功率调系统中，手机实际发射功率的大小由开环估计值和闭环功率调整命令共同确定。在多址地表通信中，大部分的功率不平衡来自整命令共同确定。在多址地表通信中，大部分的功率不平衡来自用户与用户与BSBS的的距离的差异距离的差异，另一部分来自于建筑物和其他物体的阴影影响。这种不平衡可，另一部分来自于建筑物和其他物体的阴影影响。这种不平衡可以通过以通过MSMS对所收到的对所收到的下行链路平均功率进行下行链路平均功率进行AGCAGC来调整自己的平均发射功率来调整自己的
12、平均发射功率。由于上下行链路相隔一定频率由于上下行链路相隔一定频率(45MHz)(45MHz)，其瞬时瑞利衰落不对称，尽管使用，其瞬时瑞利衰落不对称，尽管使用了以了以AGCAGC为基础的开环功率控制，上行链路功率也可能和下行链路功率相差为基础的开环功率控制，上行链路功率也可能和下行链路功率相差几分贝，这就需要采用闭环功率控制回路来跟踪瑞利衰落，即几分贝，这就需要采用闭环功率控制回路来跟踪瑞利衰落，即BSBS根据测量的根据测量的接收信号的强弱来指示接收信号的强弱来指示MSMS增减其发送功率增减其发送功率.接收机接收机 接收机将天线上所收到的来自基站发射机的接收机将天线上所收到的来自基站发射机的8
13、69869894MHz894MHz射频信号，射频信号，经双工器送到低噪声放大器经双工器送到低噪声放大器放大放大到所需电平，再送入射频到所需电平，再送入射频滤波器滤波器滤除带外干滤除带外干扰后，与频率合成器产生的本振信号进行扰后，与频率合成器产生的本振信号进行下变频处理下变频处理，变换为，变换为中频信号中频信号后送后送往往模拟基带单元模拟基带单元。目前，常见的中频为。目前，常见的中频为85MHz85MHz，中频滤波器为声表面波滤波，中频滤波器为声表面波滤波器器(SAW)(SAW)，其频率特性好，适合用于数据传输应用。对于中频的选取，涉及，其频率特性好，适合用于数据传输应用。对于中频的选取，涉及的
14、因素比较多，仅就器件的因素来说，中频取高，中频滤波器体积小，的因素比较多，仅就器件的因素来说，中频取高，中频滤波器体积小，A AD D、D DA A抽样速度快，但器件的功耗相应增大，通常要根据器件水平综合考虑。抽样速度快，但器件的功耗相应增大，通常要根据器件水平综合考虑。2.基带基带模拟基带模拟基带 模拟基带主要进行模拟基带主要进行中频处理中频处理。接收时，射频送来的中频信号经过接收时，射频送来的中频信号经过放大及二次变频放大及二次变频处理，变处理，变为为基带基带I I、Q Q信号信号，再经过，再经过A AD D变换和滤波变换和滤波之后送入之后送入数字基带模块进行解数字基带模块进行解扩处理扩处
15、理。发射时，数字基带送来的扩频信号经过发射时，数字基带送来的扩频信号经过D DA A转换及转换及上变频上变频处理处理，变为中频模拟信号，再经过，变为中频模拟信号，再经过AGCAGC功率控制放大后送入射频单元。功率控制放大后送入射频单元。数字基带数字基带 数字基带主要包括数字基带主要包括微处理器微处理器(MCU)(MCU)、数字信号处理器数字信号处理器(DSP)(DSP)、调制解调器、电源管理模块、充电电路、存储器电路、键盘电路、键调制解调器、电源管理模块、充电电路、存储器电路、键盘电路、键盘照明及显示背光电路、盘照明及显示背光电路、LCDLCD显示屏电路、显示屏电路、UIMUIM卡接口电路、实
16、时时钟电卡接口电路、实时时钟电路、系统基准时钟电路、路、系统基准时钟电路、PCMPCM模数数模转换电路等。模数数模转换电路等。它完成交织与编码、它完成交织与编码、去交织与解码、扩频解扩、执行系统软件、应用软件、人机接口控制去交织与解码、扩频解扩、执行系统软件、应用软件、人机接口控制等。等。实际应用中，通常在数字基带的前端采用不同时延的梳状滤实际应用中，通常在数字基带的前端采用不同时延的梳状滤波器波器(RAKE)(RAKE)，将不同路径来的不同延迟的信号在接收端从时间上对齐相，将不同路径来的不同延迟的信号在接收端从时间上对齐相加，合并成较强的有用信号，之后再送去解调。这一特性可以通过数字加，合并
17、成较强的有用信号，之后再送去解调。这一特性可以通过数字信号处理器用软件来实现。信号处理器用软件来实现。人机接口人机接口CDMACDMA手机的人机接口和手机的人机接口和GSMGSM手机相似，不过在手机相似，不过在CDMACDMA手机中使用手机中使用UIMUIM卡卡来识别手机用户。来识别手机用户。3.3.软件软件 软件包括基带单元内部功能电路的运算软件包括基带单元内部功能电路的运算程序和执行通信协议的运行程序。程序和执行通信协议的运行程序。CDMACDMA手机的主要特点手机的主要特点语音质量好。主要有以下原因：语音质量好。主要有以下原因：a a采用了伪随机序列进行扩频解扩，使得手机特别是在强背景噪
18、声采用了伪随机序列进行扩频解扩，使得手机特别是在强背景噪声环境中，语音质量不亚于固定电话。环境中，语音质量不亚于固定电话。b b采用了采用了RAKERAKE接收来减轻传播衰落的影响，将多径分量有效合并起到接收来减轻传播衰落的影响，将多径分量有效合并起到增加接收信号能量的作用，而不是如窄带传输时靠破坏性的合并来起到增加接收信号能量的作用，而不是如窄带传输时靠破坏性的合并来起到增强接收信号能量的作用。增强接收信号能量的作用。c c采用了各种软切换技术，使得移动环境中越区切换的掉话率大大降采用了各种软切换技术，使得移动环境中越区切换的掉话率大大降低，从而使通信品质比低，从而使通信品质比GSMGSM要
19、好得多。要好得多。符合环保要求。符合环保要求。CDMA CDMA手机的发射功率低，平均发射功率保持在几十毫瓦，因此不仅对手机的发射功率低，平均发射功率保持在几十毫瓦，因此不仅对人体的辐射小，而且对其他设备，如部分医疗设备、计算机、电视机等人体的辐射小，而且对其他设备，如部分医疗设备、计算机、电视机等的影响远小于的影响远小于GSMGSM终端。同时，发射功率低不仅对人体的辐射小，而且还终端。同时，发射功率低不仅对人体的辐射小，而且还可以延长手机电池的使用时间。可以延长手机电池的使用时间。可提供数据业务。可提供数据业务。无线高速分组数据业务或实时数据业务的接入手段，无线高速分组数据业务或实时数据业务的接入手段，为移动无线与因特网的融合提供了更好的技术条件。为移动无线与因特网的融合提供了更好的技术条件。