智能手机维修技术 第一章 认识智能手机

四、GSM手机主要技术指标 1. 手机的技术性能 （1）工作频率：发射频率为880MHz－915MHz，接收频率为935MHz－960MHz，收发间隔为45MHz。 （2）载波间隔：200kHz。 （3）调制方式：高斯滤波最小频移键控（GMSK），BT＝0.3，调制速率为270.833kbit/s。 （4）信道编码：循环冗余编码，1/2卷积码以及交积编码。
3. 待机过程 用户监测BCCH时，必须与相近的基站取得同步。通过接收FCCH、SCH、BCCH信息，用户将被锁定到系统及适应的BCCH上。
4. 呼叫过程 （1）手机作主叫 （2）手机作被叫
5. 越区切换 移动中的手机，无论是处于待机状态还是通话状态，从当前小区进入另一个小区，使当前小区的无线信道切换到新小区的无线信道上，称为越区切换。越区切换分为以下两 种情况。 （1）待机状态下的越区切换 （2）通话状态下的越区切换
1．4G技术标准 4G网络是3G网络的演进，但却并非是基于3G网络简单升级形成。从技术角度来说，4G网络的核心与3G网络的核心是两种完全不同的技术。 目前4G标准只有两个，分别为LTE Advanced与WiMAX-Advanced（全球互通微波存取升级版）。其中，LTE-Advanced是LTE技术的升级版，在特性方面，LTE-Advanced向后完 全兼容LTE，其原理类似HSPA升级至WCDMA这样的关系。 4G标准的演进过程如图1-13所示。 2．4G的双工模式 目前4G有两种双工模式，分别是TDD-LTE和FDD-LTE。 （1）TDD-LTE和FDD-LTE的工作原理 TDD-LTE（Time Division Long Term Evolution，分时长期演进）是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚、 西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通信、中国移动等共同开发的第四代（4G）移动通信技术与标准。 在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源 在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和 发送，用保护频段来分离接收和发送信道。在优势方面，FDD在支持对称业务时，可以充分利用上下行的频 谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。FDD及TDD双工方式如图1-14所示。 图1-13 4G标准的演进过程
图1-15 TDD和FDD的微小差异
图1-17 LTE FDD和TDD设备通用性
பைடு நூலகம்
图1-18 LTE FDD和TDD基站的融合性
三、常见智能手机 1．iPhone 5S手机 iPhone 5S手机外形如图1-19所示。 2．三星i9505（GALAXY S4 LTE版） 三星i9505外形如图1-20所示。 3．华为Ascend P7（电信版） 华为Ascend P7（电信版）外观如图1-21所示。 四、智能手机电路结构 1.手机的机械部件结构 如图1-22所示。 手机整机结构部件如图1-23所示。 图1-19 iPhone 5S手机 图1-20 三星Galaxy S4外形
三、移动台基本通信过程
手机如何开机的？开机后是如何与基站进行联系？如何进行待机的？呼叫的时候手机是如何工作的？关机 时手机又是如何与基站断开联络的？这些问题对初学者来看，都是迷茫的。在本节中，我们就以GSM手机为 例，简要介绍手机的基本通信过程，了解手机在每个环节中的信号控制方式。 GSM手机所有的工作过程都是在中央处理器（CPU）的控制下进行的，具体包括开机、上网、待机、呼叫、 关机五个过程。 1. 开机过程 GSM手机开机工作流程如图1-11所示。 2. 上网过程 手机开机后，内部的锁相环PLL电路开始工作，从频率低端到高端扫描信道，即搜索广播控制信道（BCCH） 的载频。 手机内PLL锁相环在工作的时候，手机的电流会有小范围的波形，如果观察电流表，发现电流有轻微的规律 性波动，说明手机的PLL电路工作正常。 图1-11 GSM手机开机工作流程
6. 漫游过程 移动手机申请入网登记和结算的移动交换局称归属局，也称家区。当手机移动到另一个移动交换局通信时，称客区，该用户也称漫游用户。如果家区有两个重叠覆盖的移动
通信网，从本网到协议网也是漫游用户。
7. 关机过程 GSM手机关机时，它将向系统发最后一次信息，包括分离请求，因此测量关机电流，会发现从20mA（守候电流）上跳到200mA（发射电流），然后再回到0mA（关机电流）。
在掌握GSM手机通信原理的基础上，掌握4G基础知识，了解4G手机的基本参数。
一、什么是4G 到目前为止，人们还无法对4G通信进行精确地定义，有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术，从无线应用协定、全球无线服务到4G；有人说4G通信是系统中的系统， 可利用各种不同的无线技术；但不管人们对4G通信怎样定义，有一点能够肯定的是，4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界，它将创造出许多消费者难以想象的应用。 4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的 一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用将比3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星 通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
(8） 跳频 在语音信号经处理调制后发射时，还会采用跳频技术──即在不同时隙发射载频在不断地改变（当然，同时要符合频率规划原则）。如图1-10所示，在一给定 时间内，频率依次从f0、f2、f1、f4跳变，但在一个突发脉冲期间，频率保持不变。
频率
f0 f1 f2 f3 f4 帧 时间
图1-10 GSM系统调频示意图
图1-8 加密算法
（6）突发脉冲形成 逻辑信道有两种，一种是业务信道，一种是控制信道。 因此要把逻辑信道映射成物理信道，一个物理信道是由TDMA帧中的8个时隙中的一个来表示，一个时隙按一定的信令格式编码，称为突发脉冲，如图1-9所示。
图1-9 突发脉冲串 （7） 调制技术
GSM的调制方式是0.3GMSK，0.3表示了高斯滤波器的带宽和比特率之间的关系。
图1-12 GSM900 MHz手机功率等级
5. 频率误差和相位误差 在任何条件下，移动台载频的绝对误差应小于0.1ppm（即1×10-7），或相对于从基站接收的信号的频率误差小于0.1ppm。
6. 接收机的技术指标 作为数字无线系统，接收机的主要性能指标有：灵敏度、环帧指示、同频干扰抑制、邻道干扰抑制、互调干扰抑制、接收机杂散辐射等。 衡量接收机误码性能主要有三个参数： （1）帧删除率（FER） （2）残余误比特率（RBER） （3）误比特率（BER）
（9）时序调整 由于GSM采用TDMA，且它的小区半径最大可以达到35km，因此需要进行时序调整。因为从手机出来的信号需要经过一定时间才能到达基地站，所以我们必须采 取一定的措施，来保证信号在恰当的时候到达基地站。 通过时序调整，手机发出的信号就可以在正确的时间到达基站。当MS接近小区中心时，BTS就会通知它减少发射前置的时间，而当它远离小区中心时，就会要 求它加大发射前置时间。
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13
功率控制级
峰值功率（dBm）
正常测试条件下容限 （±dB）
2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
2. 发射机的技术指标 （1）手机的功率控制级 GSM900 MHz手机功率等级如图1-12所示。
掌握移动通信原理、手机的基本工作原理，了解和掌握手机与基站是如何进行通信的，手机是如何拨通电话的，手机的通话内容是如何进行加密的等基础性内容。
一、移动台的构成
1. 移动台结构框图 移动台包括两部分，MS（移动台）=ME（移动台设备）+SIM卡。 移动台结构框图如图1-1所示。 （1）键盘显示操作单元 （2）数字处理逻辑控制单元 （3）射频收发单元 2. SIM卡 SIM卡是（Subscriber Identity Module 客户识别模块）的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡，GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。它在芯 片上存储了数字移动电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密。 图1-1 移动台结构框图
＋3 50bit 块编 码器 ＋ 4× 2 激励 编码 器
456bit
132bit
78bit
图1-4 信道编码过程 （4）交织 在编码后，语音组成的是一系列有序的帧。为了纠正随机错误及突发错误，最有效的组码就是用交织技术来分散这些误差。
（5）加密 加密的目的就是在于保护信令与用户数据，防止窃听。加密算法实际上是一个“异或”算法，在接收部分，我们用相同的方法解密，以期待出现清晰的数据。 如图1-8所示。
3. 发射载频包络 发射载频包络是指发射载频功率相对于时间的关系。发射载频包络在一个时隙间要严格满足 GSM规定的TDMA时隙幅度上升沿、下降沿及幅度平坦度要求。
4. 发射机的输出射频频谱 在TDMA体制的数字蜂窝系统中，发射机射频功率输出采用突发（Burst）形式。一个突发对应 于无线信道的一个时隙，手机只有在所分配的时隙才输出射频功率。因此突发的频谱形成受 两种因素影响：调制和射频功率电平切换。
二、移动台工作原理
在移动台工作原理部分，我们以最常见的GSM移动台为例进行介绍。 1. 移动台框图 GSM移动台具体可以分为两部分，一部分是射频部分，主要负责信号的接收、发射和调制；另一部分是逻辑部分，主要负责语音处理、控制和信令处理。 GSM移动台原理框图如图1-2所示
图1-2 GSM移动台原理框图 2. 移动台工作原理 （1）A/D转换器 语音信号在MS中的处理过程，如图1-3所示。
图1-3 语音在MS中的处理过程 （2）语音编码 此编码方式称为规则脉冲激励──长期预测编码（RPE-LTP），其处理过程是先进行8kHz抽样，调整每20ms为一帧，每帧长为4个子帧，每个子帧长5ms，纯比特率
为13kbps。
（3）信道编码 为了检测和纠正传输期间引入的差错，在数据流中引入冗余——通过加入从信源数据计算得到的信息来提高其速率，信道编码的结果是一个码字流。 对它们分别进行不同的冗余处理，如图1-4所示。
图1-14 FDD及TDD双工方式
（2）FDD和TDD的共用性 LTE FDD和TDD拥有相同的核心网，相同的高层设计，只在“何时”处理任务方面有微小的差异，但是工作的内容、 方式和原理均相同，如图1-15所示。庞大的LTE生态系统如图1-16所示。LTE FDD和TDD设备通用性如图1-17所示。 LTE FDD和TDD内在的紧密互通使运营商能够利用拥有的全部频谱资源，通过相同的基础建设实施融合的FDD/TDD网 络，如图1-18所示。 二、4G的前景 在突破了网速这个瓶颈之后，视频类业务将成为最具推动力的4G应用，但适合4G网络的应用并不会局限在“高清视 频播放”这个框框里。网速越快，越能催生新产品、新应用的爆发，更多的行业将被带入智能时代。 1．新闻回传 2．智能交通 3．车联网 4．智能安防 5．智能家居 图1-16 庞大的LTE生态系统
项目一 智能手机原理基础
任务1 智能手机原理基础
知识目标： 1.了解GSM移动台的构成，了解移动台的结构；掌握GSM移动台的原理框图，并了解各部分的功能。2.掌握GSM移动台的工作原理，了解移动台收发过程中信号的处理方式；掌握GSM移动台的基本
通信过程。3.掌握GSM移动台的性能指标。
能力目标： 1.掌握4G通信技术基础。2.掌握智能手机机械结构及电路结构、操作系统的基础知识。 素质目标： 1.通过项目协作完成该任务，让学生体验到团队合作的精神，从而培养学生的团队合作能力。2.通过该项目的动手操作，使学生体验到收获劳动成果的快乐，从而培养学生热爱工作的精神，在 此基础上，掌握手机基本工作原理。