微波射频网_GSM手机知识培训

GSM手机知识培训培训目的：使学员了解手机发展历程和通讯技术以及GSM手机电路结构分析培训方式：课程讲授考核方式：提交培训心得，试题测试SEC.SCORE课程刚要一：GSM发展历程二：GSM通讯技术三：GSM手机组成及原理四：V3手机电路结构与分析一：GSM发展历程GSM系统概述GSM最早是由欧洲邮政部门与电信管理联合移动特别小组提出的一种通信协议.由于其技术相对成熟而被大部分国家采用。1989年GSM被接納入ETSI組織﹐在ETSI組織的領導下﹐GSM系統被改名為(GlobalSystemformobilecommunication).称为全球通.GSM的系统:使用频率:GSM900,DCS1800,PCS1900.GSM:GroupSpecialMobile－－－中国DCS:DataCommunicationSystem－－－中国PCS:PersonalCommunicationSystem－－－美国GSM系统概述GSM(900M)频率与信道:GSM上下行频率各占25MHz,Total124Channel范围1-124.Channel间隔200KHz,收发间隔45MHz.TX(上行链路):890.2-915.2MHz.915.2-890.2=25MRX(下行链路):935.2-960.2MHz.935.2-860.2=25MEGSM(900M)频率与信道:(ExtendedGSM)Channel范围:975-1023.Total49Channel.TX(上行):880-915MHz.880-915=35MRX(下行):925-960MHz.925-960=35MGSM系统概述DCS(1800M)频率与信道:DCS上下行频率各占75MHz,Total374Channel范围512-885Channel间隔200KHz,收发间隔95MHz.TX(上行):1710.2-1784.8MHz.RX(下行):1805.2-1879.8MHz.PCS(1900M):频率与信道:(部分与DCS重叠)PCS上下行频率各占60MHz,Total300Channel范围512-810Channel间隔200KHz,收发间隔80MHz.TX:1850-1910MHz.RX:1930-1990MHz.二:GSM通讯技术1.GSM网络2.GSM空中接口3.GSM小区4.GSM通讯技术GSM网络NMCOMCEIRAUCHLRVLRVLROMCMSCMSCBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSSBSS其它网络接口MSMSOSSNSS系统接口A接口：MSC与BSC间的接口Abis接口：BSC与BTS间的接口Um接口：BTS与MS间的接口C接口：MSC与HLR间的接口D接口：HLR与VLR间的接口E接口：MSC与MSC间的接口G接口：VLR与VLR间的接口上行链路和下行链路使用单独的频段TDMA和FDMA复用–124个物理信道(ARFCN)GSM900频段–200kHz信道带宽–按照TDMA方式，8个手机共用RFCN0.3GMSK调制–270.833kbits/sec.速率手机发射功率和时间可变GSM空中接口一个GSM小区ControlCHannelTrafficCHannelBTSAbisInterfaceToBSCCCHTCHGSM的主要通信技术多址接入技术:(FDMA,TDMA,CDMA)频分多址:(FDMA)是將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用。FDMACH0CH1CH2Frequence(X坐标轴）Level(Y坐标轴)GSM的主要通信技术TDMASlot1Slot2时分多址:(TDMA)是把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都時互不重疊的)在頻分雙工(FDD)方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。在時分雙工(TDD)方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀都在相同的頻率上。Time(X坐标轴）Frequence(Z坐标轴)Level(Y坐标轴)Total8slot(slot0toslot7)GSM的主要通信技术CDMA01011101010101110101010111010101011101010101110101码分多址:(CDMA)是以擴頻技術為基礎，利用不同碼型實現不同用戶的信息傳輸。擴頻技術是一種經過偽隨機序列調制的寬帶信號，其帶寬通常比原始信號帶寬高幾個量級。GSM采用FDMA&TDMA技术.（目前采用)Algorithms(运算法则）GSM关键技术：TDMA与FDMA123456734567012TimeFrequencyAmplitudeARFCNTimeslot物理信道是由ARFCN和Timeslot组成GSMBurst（脉冲）FrequencyAmplitudeTimeGSMTDMAPowerBurst（功率脉冲）+1.0dB-1.0dB+4dB-6dB-30dB-70dB-6dB-30dB-70dB147UsefulBits542.8s148ActiveBits,546.42s357126157310s8s10s10s10s8sPowerTime一个时隙（约577us，156.25个比特）TXLevels（发射等级）TxLevelPowerdBm533631729**14151513PathLossDownlinkSACCHTCH语音编码器RPE-LTP编码器屏蔽部分语音以降低数据速率将20ms的语音转化为260Bits输出13kbit/s20msBlocksSpeechCoderBitsOrdered260Bits260Bits13278ImportantBitsOtherBits50VeryImportantBits三：GSM手机组成结构一、手机结构二、手机的性能参数三、手机工作原理一、手机结构手机起初设计基本的功能是移动通话由于现代社会的信息需求，手机的发展成多样话，甚至有预言手机可以取代电脑，电视，摄象机等等。我们现在最基本的手机不可缺少的就是通话，能够完成其通话功能的需要最基本的有：1、能源：电池（或者稳压电源）2、沟通：按键，显示器（LCD）3、传输：天线，数据传输接口，SIM卡麦克风（MIC），听筒；4、系统控制：单板5、连接：外壳及相应连接器6、附加：马达，耳机，扬声器，多媒体设备，蓝牙设备，红外设备等RXSAWI&QDemoLPFTXSAWPhaseDetectorI&QModPLL1PLL2/690degShift/2/290degShift/2BaseBandIQIQAntS/W935-960MHZ参考振荡13MHZRFVCO1160-1185MHZ540MHZIFVCO270MHZ270MHZ270MHZ270MHZ45MHZIF225MHZ2IF45MHZTXVCOLNAPA890-915MHZAGCAFC1主板（功能电路）的组成：1、射频部分2、基带部分3、传输连接设备1、射频包括：发射部分，接收部分，频率合成2、基带包括：逻辑电路：CPU（系统中央处理单元），FLASH（存储器，学名字库）电源管理电路：电源IC，充电IC等其他振铃电路，振子电路，键盘电路，背景灯电路，键盘灯电路，服务指示灯电路，显示电路，SM卡电路和实时时钟电路等等。3、传输连接设备包括：数据接口，耳机接口，LCD接口等等。2、手机的性能参数1、手机的性能参数蜂窝系统：GSM900&DCS1800&PCS1900接收频带：GSM：935--960MHz；DCS：1805--1880MHz发射频带：GSM：890--915MHz；DCS：1710--1785MHz输出功率：GSM：5--33/3.2mW--2W；DCS：0--30/1mW--1W上、下行频率间隔宽度：GSM：45M；DCS：95M信道数目：GSM：124(1--124)；DCS：374(512--885)信道间隔频率：200KHZ功率等级GSM：15(5--19)；DCS：16(0--15)灵敏度：GSM：-102dBm/BER＜2%；DCS：-100dBm/BER＜2%频率误差：＜±0.1ppmRMS--均方根相位误差：＜5°峰值相位误差：＜20°二、手机原理1.开机原理2.接收原理3.发射原理1.开机原理当接上电池或电源供电时，电源管理器得到稳定的工作电压，32KHz开始振荡，只要后备电池有足够的供电电压，32KHz就会一直处于工作状态，按下开机键，电源管理器的一脚得到一个持续的高电平，内部检测到该电平做出开机动作送出各路的工作，13MHz得到这个电压开始工作输出13MHz信号，经过中频处理器整形放大后送往CPU，CPU得到13MHz后通过串行总线控制电源输出复位信号对CPU、FLASH、和弦进行复位，CPU复位以后会先访问内部ROM并根据内部ROM的程序发出一路信号至I/O连接器，检测是否有数据线连接到电脑程序，如果有，程序会自动回复信号给I/O连接器并传送给CPU，没有数据线连接和电脑程序连接的情况下CPU会发出片选信号给FLASH，FLASH开始工作并通过总线与CPU进行通信，手机打开键盘灯、LCD完成开机过程综上所述，手机正常开机必须要满足CPU、FLASH，13MHz和正常的工作这四大充分条件，复位信号现在基本上集成在CPU上，可以不做考虑手机的开机方式基本上有闹铃、充电、备忘录、程序设置自动开机和按键开机五种，因开机方式的不同会进入不同的工作。除按键开机以外的几种主要是通过对程序的控制，使得CPU强行输出高电平给电源管理器来实现的，另外，在有加电池的情况下，给测试点加6V电压，手机也可开机，即插入充电器的过程，这种开机形式只能启动手机部分电路功能，在生产测试中，手机处于测试状态，主要就是采用这种开机方式来完成开机过程的2.接收原理由天线接受的高频信号经过阻抗匹配电路后送到射频接口的一端，再从另一端出来送往天线开关，天线开关具有GSM和DCS两种工作频段和RX、TX两种工作方式，天线开关的工作频段和工作方式完全取决于控制信号，控制信号TX1800~RX900、TX900~RX1800是由CPU产生的，为状态0时工作在GSM-RX，为状态1时工作在DCS-RX状态经天线开关滤波后的900MHzRX和1800MHzRX信号分别送往900MHz和1800MHz带通滤波器，经过不平衡变换出来两路相位相差180度的差分信号进入中频处理器中频处理器对RX信号进行混频、解调，差分RX信号在内部进行低噪声放大，然后与送进来的RF-VCO信号进行混频，下变频到360MHz后送到中频滤波器滤波，滤波后的信号再次进入中频处理器，中频处理器对其进行二次混频并解调出67.768KHz的I/Q信号送往CPU进行解码、A/D转换、可编程增益放大后送到受话器3.发射原理声音信号通过送话器进行声电变换，变换的电信号输入CPU，送话器的工作电压由CPU提供，CPU内部将送进来的信号进行A/D转换、编码，再调制成I/Q信号，送入中频处理器由CPU送来的I/Q信号在中频处理器内进行调制上变频到到424MHz中频，再经过外部滤波器滤波，该中频作为锁相环的基准频率再通过锁相环上变频到发射频率锁相环是由压控振荡器和中频处理器内部电路组成的，滤波后的中频信号，在经过中频处理器的处理，生成一路信号控制外部的TX-VCO调制，直接产生相应需要发射的频率由TX-VCO产生的GSM和DCS进入功放进行放大，放大后的两路信号送入耦合器，经过处理后的发射信号送到天线开关，再通过控制信号的变换分别发射同时耦合器的反馈信号会送到功控，当手机收到基站发出的功率级别要求，在CPU的控制下，从FLASH的功率表中读出相应的功率级别值经A/D转换成控制功率电平，与功控返回的手机实际发射的功率值相比较，产生控制电平去调节功放