《移动电话维护》PPT课件.ppt
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1、第3章 2G手机原理与维修,本章要点 GSM(GPRS)手机组成 数字移动通信系统中的话音处理 频率管理、越区切换与双频切换原理 手机电路模块结构 典型手机电路原理 CDMA手机电路组成 CDMA手机电路原理 手机拆装技能 手机维修仪器使用 手机常见信号测试技能 手机故障维修方法 手机主要元部件识别与检测技能 手机典型故障分析与维修方法 手机软件故障处理技能 手机典型故障维修处理技能,本章内容,3.1 GSM(GPRS)手机组成原理3.2 数字移动通信系统中的话音处理3.3 频率管理、越区切换与双频切换3.4 手机电路模块结构3.5 典型GSM(GPRS)手机电路分析3.6 CDMA手机电路组
2、成3.7 典型CDMA手机电路分析3.8 手机维修仪器使用3.9 手机故障维修方法3.10 手机典型故障分析与维修,3.1 GSM(GPRS)手机组成原理,虽然GSM(GPRS)手机品牌、型号众多,但无论是哪一种手机,作为移动通信的终端设备,其电路都可分为四个部分射频电路部分、逻辑/音频电路部分、输入输出接口部分、电源部分,这四个部分是一个有机的整体。特别是逻辑/音频部分和输入输出接口部分电路紧密融合,具体分析时常把看作一个整体。,3.1.1 手机电路组成,1射频电路,射频电路部分一般指手机中的模拟射频、中频处理部分,主要由以下电路组成:(1)射频接收电路。包括天线回路、高频放大、第一混频、第
3、一中频滤波、第一中放、第二混频、第二中频滤波和正交解调。(2)射频发射电路。包括发射调制、功率放大、功率检测和功率控制电路。(3)频率合成器。包括接收本振锁相环和发射本振锁相环电路。频率合成电路为接收的混频电路和发射的调制电路提供本振频率和载频频率。一部手机一般需要两个振荡频率,即本振频率和载频频率。有的手机则具有4个振荡频率,分别提供给接收一、二混频电路和发射一、二调制电路。射频电路主要任务有二:一是完成接收信号的下变频,得到模拟基带信号;二是完成发射模拟基带信号的上变频,得到发射高频信号。,GSM(GPRS)手机电路组成框图,2逻辑/音频电路,(1)音频信号处理电路,也称基带电路。由基带信
4、号发送、基带信号接收、CPU控制电路等组成。其中,基带信号发送包括语音编码、数据率适配、信道编码加密、TDMA帧脉冲形成、GMSK调制等电路。基带信号接收是基带信号发送的逆过程,包括自适应均衡、正交信号分离、信道解码、解密、GMSK解调、语音解码、数据率适配等电路。(2)系统逻辑控制。逻辑控制部分是由中央处理器、存储器组和总线等组成。包括时基控制、数字处理系统控制、射频部分控制、接口部分控制等。逻辑电路部分离不开软件的支持。,3电源电路电源电路包括射频部分电源和逻辑部分电源,两者各自独立,但同是手机电池原始提供。4接口电路输入/输出(I/O)接口部分包括模拟接口、数字接口以及人机接口三部分。话
5、音模拟接口包括A/D、D/A变换等,数字接口主要是数字终端适配器,人机接口有键盘输入、功能翻盖开关输入、话筒输入、液晶显示屏(LCD)输出、听筒输出、振铃输出、手机状态指示灯输出等。,3.1.2 SIM卡,手机与SIM卡共同构成移动通信终端设备。GSM手机用户在“入网”时会得到一张SIM卡,SIM是“用户识别模块”的意思。只有在处理异常的紧急呼叫(如拨打112)时可以不插入卡。维修者也可以在无卡的情况下,通过拨打“112”来判断手机发射是否正常。,1.手机卡的内容手机卡是一张符合通信网络规范的“智慧”卡,它内部包含了与用户有关的,被存储在用户这一方的信息。SIM内部保存的数据可以归纳为以下四种
6、类型:(1)由SIM卡生产商存入的系统原始数据,如:生产厂商代码、生产串号、SIM卡资源配置数据等基本参数。(2)由GSM网络运营商写入的SIM卡所属网络与用户有关的、被存储在用户这一方的网络参数和用户数据等,包括:1)鉴权和加密信息Ki(Kc算法输入参数之一:密钥号)2)国际移动用户号(IMSI);3)A3:IMSI认证算法;4)A5:加密密钥生成算法;5)A8:密钥(Kc)生成前,用户密钥(Kc)生成算法;6)手机用户号码、呼叫限制信息等;(3)由用户自己存入的数据。如缩位拨号信息、电话号码薄、手机通信状态设置等。(4)用户在使用SIM卡过程中自动存入及更新的网络接续和用户信息。如临时移动
7、台识别码(TMSI)、区域识别码(LAI)、密钥(Kc)等。,2.SIM卡的结构SIM卡是带有微处理器的芯片,包括五个模块,每个模块对应一个功能:微处理器、程序存储器、工作存储器、数据存储器和串行通信单元。一般有六个端口:(1)电源;(2)时钟;(3)数据;(4)复位;(5)接地端;(6)编程端。图3-2表示SIM卡触点端口功能。SIM卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口。通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触,所以如果弹簧片变形,会导致SIM卡故障,如显示“检查卡”、“插入卡”等。,SIM卡触点功能,3.SIM卡相关知识(1)个人识别码个人识别码(PIN)是SIM卡内部的一个存储单元,PIN密
8、码锁定的是SIM卡。若将PIN密码设置开启,则该卡无论放入任何手机,每次开机均要求输入PIN密码,密码正确后,才可进入GSM网络。若错误地输入PIN码3次,将会导致“锁卡”的现象,此时只要在手机键盘上按一串阿拉伯数字(PUK码,即帕克码),就可以解锁。但是用户一般不知道PUK码。要特别注意:如果尝试输入10次仍未解锁,就会“烧卡”,就必须再去买张新卡了。设置PIN可防止SIM卡未经授权而使用。(2)国际移动设备识别码(IMEI码)在手机背面标签上有一些代码,这些代码有其特殊的含义。首先是15位数字组成的国际移动设备识别码(IMEI码),每部手机出厂时设置的该号码是全世界唯一的,作为手机本身的识
9、别码,不仅标在机背的标签上,还以电子方式存储于手机中,具体地说是在手机电路板中的电可擦除存储器(EEPROM)中。,3.1.3 GSM(GPRS)手机的工作过程,1GSM(GPRS)手机开机初始工作流程,GSM(GPRS)手机开机初始工作流程,通话过程当手机为主叫时,在RACH上发出寻呼请求信号,系统收到该寻呼请求信号后,通过AGCH为手机分配一个SDCCH,在SDCCH上建立手机与系统之间的交换信息,然后在SACCH上交换控制信息,最后手机在所分配的TCH(语音信道)上开始进入通话状态。当手机为被叫时,系统通过寻呼信道来呼叫手机,手机在RACH上发出寻呼响应信号,然后由系统通过AGCH为手机
10、分配一个SDCCH。系统与手机进行必要的信息交换以后,由系统为手机分配一个TCH,手机开始进入通话状态。,3.1.4 双频GSM(GPRS)手机的技术指标,双频 GSM(GPRS)手机的技术指标,3.2 数字移动通信系统中的话音处理,数字化的语音信号在无线传输时主要面临三个问题:一是选择低速率的编码方式,以适应有限带宽的要求;二是选择有效的方法减少误码率,即信道编码问题;三是选用有效的调制方法,减小杂波辐射,降低干扰。由话筒产生的模拟语音信号经过编码才能变成数字信号,语音信号有多种编码方式,但最基本的是脉冲编码调制PCM。典型的脉冲编码调制包括取样,量化,编码三个密切相关的过程,脉冲编码调制电
11、路组成,3.2.1 话音编码,经过模数转换后获得的信号要受到系统带宽的限制。在维持一定话音质量的前提下,压缩话音数据量,减小所需的带宽,提高信息传输的效率,这项技术称为话音编码。语音编码有3种基本方案 1波形编码2参量编码3混合编码,3.2.2 信道编码,1信道编码的基本原理信道编码的基本思想是,在传递语音的信息码元中,增加一些码元,并进行交织重组,新增加的码元称为纠错码或冗余码。在信号传输过程中,当数字信号成片丢失或产生误码时,由于纠错码元的存在、交织技术的采用,会使有用码元损失数量减少。更为重要的是,通过纠错码可以检出误码并能纠正误码。信道编码可以理解为是一种“掺杂”法,当然,掺入的杂质最
12、后是要除去的。2.交织编码 所谓“交织”技术就是发送端将信息码排列顺序打乱,重新排列组合,使不同帧的信息码相互穿插交织后再发送到信道中去。在信道中即使产生成串突发性差错,由于相邻的数码已化整为零分散在不同的信息帧中,因此只引起随机差错。在接收端只要将数据去交织,恢复原来的数据序列后,可按随机错码的方法加以解决。,A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 C0 C 1,GSM交织重组示意图,3.3 频率管理、越区切换与双频切换,3.3.1 频率管理1基站对移动台(下行链路)为发射频率高,接收频率低;反之移动台对基站(上行链路)为
13、发射频率低,接收频率高。2在我国GSM900最初使用的频段为:905915MHz 上行频率950960MHz 下行频率每频道200kHz,频道号为76124,共10MHz带宽。中国移动公司:905909MHz(上行),950954MHz(下行),共4M带宽,20个频道,频道号为7695。中国联通公司:909915MHz(上行),954960MHz(下行),共6M带宽,29个频道,频道号为96124。随着中国移动TACS网的压频、停用,为GSM网留出了更大的空间,因而GSM实际可用频段为890915MHz(上行),935960MHz(下行)。3目前只有中国移动公司拥有GSM l800MHz网络,
14、可用频段为17101785MHz(上行),18051880MHz(下行)。目前各移动分公司大多只申请10M的带宽,频道号为512562。4无线寻呼系统:频段为130300MHz,频率间隔25kHz。5集群调度系统:380MHz、450MHz和800MHz左右。6采用CDMA制式的数字蜂窝移动电话系统:中国联通上行频率为825839MHz,下行频率为870884MHz。7第三代蜂窝移动系统(IMT-2000):国际上使用频率在2GHz左右,即在17002300MHz左右。我国第三代公众移动通信系统的主要工作频段:频分双工(FDD)方式:19201980MHz21102170MHz;时分双工(TD
15、D)方式:18801920MHz/20102025MHz。,3.3.2 越区切换,移动通信网络是由许多正六边形的蜂窝小区组成的,在实际通信过程中,必然会发生用户携带话机从一个小区移动到另一个小区的情形,这就是越区切换。当移动用户向离开这个小区的基站方向移动时,信号强度会减弱。当移动到两个小区的理论边界附近时,移动台会因信号强度太弱而决定转到邻近小区的无线频率上,为了正确选择无线小区,移动台要对每一个邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量。当发现新的基站发出的BCCH载频信号强度优于原小区时,移动台将锁定在这个新载频上,并继续接收广播消息及可能发给它的寻呼信息。这种切换过程是移动台先暂时断
16、开通话,在与原基站联系的信道上,传送切换的信令,移动台自动向新的频率调谐,与新的基站联系,建立新的信道。简单来说就是“先断开、后切换”,切换的过程中约有1/5秒时间的短暂中断。,3.3.3 双频切换,这里的双频在我国是指900MHz和1800MHz两个频段。它们在传播特性上存在以下差异:自由空间的传播损耗不同,GSMl800的衰耗比GSM900多6dB;建筑物贯穿损耗不同,1800MHz比900MHz的建筑物贯穿损耗小,但两者的差别不是很大。以混凝土建筑为例,实测结果对应于900MHz,1800MHz,2300MHz分别为14.2dB,13.4dB,12.8dB;绕射损耗不同,高频段电磁波的绕
17、射能力较差。双频手机有2个特点,一是支持一个以上的频段;二是可以在同一PLMN(移动通信网)中不同频段之间执行切换、信道指配、小区选择和小区重选。,1GSM900/1800系统介绍随着GSM移动通信网络用户数量的迅速增长,GSM900频段的有限资源已经明显不够用,有必要引入另一个频段以满足GSM网络容量增长的需求。2双频切换手机开机后将会选择一个合适的小区,在GSM900与GSM1800的共同覆盖区内,手机将会优先选择1800MHz小区。,3.4 手机电路模块结构,3.4.1 射频电路 射频电路部分一般指手机电路的模拟射频、中频处理部分。它在接收时,主要完成接收信号的下变频,得到模拟基带信号;
18、在发射时完成发射模拟基带信号的上变频,得到发射高频信号。从电路结构上,可将射频电路分为接收部分、发射部分与频率合成器3部分。1.接收电路部分,手机接收电路框图,(1)直接变频线性接收电路(2)超外差一次变频接收电路,直接变频线性接收电路框图,超外差一次变频接收电路框图,(3)超外差二次变频接收电路,超外差二次变频接收电路框图,发射电路部分(1)带发射变换模块的发射电路框图,手机发射电路框图,带发射变换模块的发射电路框图,(2)带发射上变频器的发射电路(3)直接变频发射电路,带发射上变频器的发射电路框图,直接变频发射电路框图,3频率合成器频率合成电路为接收的混频电路和发射的调制电路提供本振频率和
19、载频频率。在手机中,通常包含3个频率合成环路:一本振VCO频率合成环路(UHFVCO、RFVCO、RXVCO);二本振VCO频率合成环路(IFVCO、VHFVCO等);发射中频VCO频率合成环路。这3个频率合成器的参考信号都来自基准频率时钟电路。,4双频手机,摩托罗拉 V998双频手机射频部分方框图,3.4.2 逻辑/音频电路,逻辑/音频部分包括音频信号处理(也称基带电路)和系统逻辑控制 1.系统逻辑控制部分系统逻辑控制对整个手机的工作进行控制和管理,包括开机操作、定时控制、数字系统控制、射频部分控制以及外部接口、键盘、显示器控制等。逻辑控制部分主要是由中央处理器、存储器组和总线等组成。存储器
20、组一般包括两种不同类型的存储器:数据存储器和程序存储器。数据存储器即SRAM-静态随机存储器,又称暂存器;手机的程序存储器多数由两部分组成,包括EEPROM-电可擦写只读存储器(俗称码片)和FLASHROM-闪速只读存储器(俗称字库或版本)SRAM作为数据缓冲区,内部存放手机当前运行程序时产生的中间数据,如果关机,则内容全部消失,这一点和我们在计算机中常讲的内存的功能是一致的。字库(版本)FLASH ROM的功能是以代码的形式存放了手机的基本程序和各种功能程序,即存储手机出厂设置的整机运行系统软件控制指令程序,如开机和关机程序、LCD字符调出程序、与系统网络通信控制及检测程序等,它存储的是手机
21、工作的主程序;一般FLASH的容量是最大的,它也存放字库信息等固定的大容量数据。码片EEPROM 容量较小,主要存储手机机身码(IMEI)及检测程序,如电池检测、显示电压检测等。,2音频信号处理部分(1)接收音频信号处理,发送音频信号处理变化流程示意图,发送音频信号处理变化流程示意图,发送音频信号处理变化流程示意图,3.4.3 电源电路1.手机电源电路的基本工作过程,手机电源开机过程,手机机内充电器基本组成,电源IC模型,(2)开机信号电路,(3)升压电路,1)电感升压,2)振荡升压,(4)机内充电器,手机机内充电器基本组成,3.4.4 输入输出(I/O)接口部分,输入/输出(I/O)接口部分
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