有史以来最全面的手机原理资料 factory_traning 1

Analyzer Training Project Level IJune, 2000 Revision 1.1Motorola (China) Electronics Ltd. PCS Tianjin MFGAnalyzer Training ProjectLevel IFormal EditionWritten by Analyzer Expert TeamJune, 2000Motorola Internal Use OnlyAnalyzer Expert Team28Motorola Internal Use Only 序 言近年来，随着Motorola (China) Electronics Ltd.的发展，PCS天津厂的手机产量得到了很大的提高，这就对MFG的Analyzer Group提出更高的要求，无论从分析的准确性，及时性还是维修的能力等方面均需要适应不断增加的产量，因此需要对Analyzer进行有针对性的，持续的培训。基于这种情况，我们制订并编辑了这套培训资料。本资料主要内容包括Analyzer日常的生产流程介绍，GSM移动通信系统介绍，Motorola系列手机电路原理介绍，Analyzer日常仪器与工具介绍以及手机测试过程与缺陷分析方法介绍等内容。主要用于对新加入Analyzer队伍的人员进行培训，使之能很快地清楚Analyzer的工作意义与内容，了解Motorola手机产品的工作原理与生产、测试流程，掌握一定的仪器与工具的使用方法，并初步建立起分析工作的正常流程与思路。本资料将主要介绍一些概念性的内容，具体的技术问题请参阅相关资料。另外，与Analyzer工作相关的人员以及对Analyzer工作感兴趣的人员也可以此资料作为参考。Analyzer Expert TeamJune, 2000目 录序 言I目 录II1日常生产流程介绍11.1生产流程11.2生产质量控制21.2.1FCS21.2.1.1手机跟踪与记录21.2.1.2下线记录21.2.1.3缺陷输入21.2.1.4数据报告21.2.2Analyzer的职责21.2.2.1分析故障21.2.2.2反馈原因31.2.2.3维修缺陷31.3Analyzer日常工作流程32GSM移动通信系统简介42.1移动通信的概念42.1.1接入方式42.1.2传输方式42.1.3多址方式42.1.4频率资源复用42.2GSM的历史与发展42.3GSM系统的构成52.3.1MSC52.3.2BSS52.3.3MS52.4GSM空间接口52.4.1频带分配52.4.2多址方式52.4.3物理信道52.4.4调制方式62.4.5TDMA Burst62.4.6收发双工时序62.4.7功率控制62.4.8时序控制62.5身份鉴别SIM卡62.5.1IMSI62.5.2MCC72.5.3MNC72.5.4用户存储的信息72.6话音编码与传输72.6.1话音编码72.6.1.1取样、量化与编码72.6.1.2数据压缩编码72.6.1.3纠错编码72.6.2传输72.6.2.1时隙72.6.2.2帧72.6.2.3复帧72.6.2.4超帧72.6.2.5位交织、传输72.7逻辑信道72.7.1TCH72.7.2SACCH82.7.3FACCH82.7.4BCH82.7.4.1FCH82.7.4.2SCH82.7.4.3BCCH82.7.4.4CCCH82.7.4.4.1PCH82.7.4.4.2AGCH82.7.5RACH82.7.6SDCCH82.8呼叫建立过程82.8.1登录网络82.8.2手机发起呼叫92.8.3基站发起呼叫93基本电路元器件常识103.1电阻103.2电容103.3电感113.4晶体二极管113.5晶体三极管123.6场效应管123.7电声器件133.7.1扬声器133.7.2话筒133.8集成电路134手机各功能模块硬件电路原理介绍144.1Motorola手机概况144.1.1手机的制式144.1.2GSM手机各型号家族系列144.2手机电路原理流程144.2.1手机电路流程框图144.2.2接收通路144.2.3发射通路144.2.4音频通路144.3逻辑控制电路154.3.1CPU154.3.2总线154.3.3ROM154.3.4RAM154.3.5时钟154.3.6I/O设备154.4电源系统154.4.1External B+/B+154.4.2内部电路、芯片工作正电压154.4.3内部负电压154.4.4系统时钟备用电源154.5A/D，D/A转换器154.5.1音频A/D，D/A转换器164.5.2Battery V sense164.5.3Charger I sense164.5.4外接设备检测164.5.5GMSK Modem164.5.6Power Burst Ramp164.6用户接口电路164.6.1音频输入电路164.6.2音频输出电路164.6.3显示电路164.6.4键盘控制电路164.7射频通信电路164.7.1放大器164.7.2滤波器174.7.3振荡器174.8外接设备电路174.8.1SIM卡174.8.2电池175分析测试的仪器与工具185.1分析手机缺陷需要的仪器185.1.1手机供电电源设备185.1.2EMMI接口设备185.1.3GSM手机测试仪185.1.3.1HP8922系列配套仪器185.1.3.2HP8922的工作模式185.1.4示波器185.1.4.1Analyzer使用的示波器系列185.1.4.2示波器的使用设置195.1.4.2.1扫描宽度设定195.1.4.2.2信号幅度设置195.1.4.2.3触发模式设置195.1.4.2.4自动扫描195.1.4.2.5显示设置195.1.5频谱分析仪195.1.5.1中心频率195.1.5.2扫描频带宽度195.1.5.3参考幅度195.1.5.4扫描时间195.1.5.5测量标记195.1.6万用表205.1.7射频电缆205.2维修手机需要的工具205.2.1热风枪205.2.2电烙铁205.2.3PCB焊接托架205.2.4镊子205.2.5探针205.2.6吸锡线205.2.7助焊笔（剂）205.2.8隔热罩205.3手机维修的工艺要求205.3.1EHS205.3.2手工焊接工艺205.3.3温度控制206手机缺陷分析226.1缺陷判断226.2缺陷类型226.2.1测试问题226.2.2装配缺陷226.2.3工艺缺陷226.2.4元器件损坏226.2.5元器件缺陷226.3缺陷分析方法226.3.1观察法226.3.2测量分析法226.3.3对比测量法226.3.4元件替换法236.4各站测试内容与故障分析236.4.1Flash236.4.2Flexing236.4.3Alert236.4.3.1手机的Test Mode236.4.3.2键盘功能236.4.3.3Speaker音频236.4.3.4SIM卡通信测试236.4.3.5音频回环246.4.3.6振铃246.4.3.7振动246.4.3.8耳机246.4.3.9背景灯246.4.3.10显示246.4.4Tuning/Phasing246.4.4.1Initialization246.4.4.1.1Power Up256.4.4.1.2Flexing256.4.4.1.3CIT Check256.4.4.1.4Prelim Test256.4.4.2Phasing256.4.4.2.1Power Phase256.4.4.2.2AFC Phase256.4.4.2.3AGC Phase256.4.4.2.4Charger Phase266.4.4.2.5Battery Phase266.4.4.3Call Test266.4.4.3.1Time Camp266.4.4.3.2Mobile Call266.4.4.3.3Call Change266.4.4.3.4Rx Level266.4.4.3.5Rx Quality & BER266.4.4.3.6Power266.4.4.3.7Phase Error & Frequency Error266.4.4.3.8Flatness & Time Mask276.4.4.3.9Handover276.4.4.4Antenna Test276.4.4.5End Test276.4.5CIT277结束语及参考资料281 日常生产流程介绍1.1 生产流程首先介绍一下Motorola PCS天津厂手机产品生产流程。Back EndTestFront EndTestFront EndSMTTop SideSMT焊锡印刷Top Side贴装回流焊接Bottom SideSMT焊锡印刷Bottom Side贴装回流焊接Board InspectionBoard FlashBoard TestFinal TestBoard FlexingCIT装配ENDPCBAlert TestAnalyzeStationPPPPPPPFFFFFFF目前，PCS天津厂手机生产过程可由上图简单说明：PCB被投放到生产线上，先进行Top面的SMT贴装并进行回流焊接，然后经过相同的Bottom面贴装焊接过程，形成手机电路主板。手机的主板开始测试。各生产线与各型号手机的装配与测试流程可能会有差别，主要由以下几个测试站完成：生产线对手机板进行Board Inspection整板外观检查，发现元器件外观缺陷将送Rework处维修。手机板经过Board Flash站，向手机中写入程序。如果手机中贴装的Flash ROM已经写入了程序，此站将被省略。此站下线手机板将由负责Flash站的Analyzer分析。手机板在Board Flexing站被写入Factory Serial Number，工厂序列号，并做一部分的Flexing过程，写入开机数据。下线手机由负责Flexing的Analyzer进行分析。手机板进行Board Test整板测试，也称为Tuning调谐测试，根据生产与测试流程的不同，此过程可能与后面的Final Test合并。手机板在此过程中将测试其电性能以及射频通信性能。下线手机由负责Board Test的Analyzer分析。手机进行装配后，进行Alert振铃及电测，对用户操作界面进行测试。下线的手机由负责Alert的Analyzer分析。在结束Alert站的测试后，手机进行Final Test最终测试，也称为Phasing Test调整测试。下线手机由负责Phasing的Analyzer分析。最后手机进行CIT，打印CIT Label后结束车间生产。质量检验部门FQA需要对生产出的手机进行抽样测试以保证质量。1.2 生产质量控制质量控制对于工厂的生产至关重要，对此，Motorola有一套完整的质量控制系统与方案。1.2.1 FCSOrancle的Factory Control System是一套大型数据库系统，主要完成手机生产过程中数据的跟踪、采集、记录、存储、查询与统计任务，根据FCS中的数据可以反映出生产的情况。FCS主要由以下几个部分组成。1.2.1.1 手机跟踪与记录生产线生产的手机板在Flexing站被统一编以一个10位的Factory Serial Number工厂序列号，在整个工厂生产过程中，该手机的所有数据都可以这个序列号码中查到。在Flexing站手机被贴上一个条码（Bar-code），条码上记录着6位编码，可由条码扫描器将条码读出，系统可以将条码的编码转换为Factory Serial Number。1.2.1.2 下线记录手机在测试过程中，下线缺陷将被记入FCS中。对于自动测试如Flexing，Board Test，Final Test，CIT和FQA Test等测试，系统将自动记录下线缺陷；对于手动测试如Flash，Alert测试可以由手工输入下线项目。1.2.1.3 缺陷输入当下线手机号码被输入FCS中，系统内生成一个TBA（To Be Analyzed）记录，表示需要进行分析。Analyzer工作台上的终端可以显示一FCS界面，称为Graphic Inspection，Analyzer完成分析工作后，在GI中显示的PCB板图中选中缺陷元件，点击Defect输入缺陷原因。然后后手机被重新测试，当通过测试后，系统删除这个TBA，并将缺陷元器件、缺陷原因记入FCS。在Board Test与Final Test中，对于下线但未输入FCS的手机，测试台将不进行测试并提示输入FCS。1.2.1.4 数据报告有了FCS采集的数据之后，我们可以很方便的查询许多种类的报告，如某个时段、某生产线或某种产品的产量、质量（DPHU）、测试、分析原因、缺陷以及周转时间等方面的详细或统计报告，这样可以根据数据来控制生产中各种缺陷的情况，改进产品质量；FCS还可以查询某一手机在整个生产测试过程中的详细数据，为Analyzer分析手机提供很好的参考；查询一个批次手机的某一项或某几项的测试数据，还可以统计地计算出手机性能参数分布的曲线，便于从工程技术方面来控制产品的质量。1.2.2 Analyzer的职责在生产测试的过程中，下线的手机被送到Analyzer处进行分析。对于整个生产系统，Analyzer主要负责以下几个方面：1.2.2.1 分析故障在生产过程中，下线的手机有许多原因，Analyzer首先要对这些手机进行分析，找出下线的原因。1.2.2.2 反馈原因Analyzer对缺陷的原因应该及时反馈。在实际工作中，反馈的工作是将缺陷元器件与缺陷原因及时、准确地输入FCS，相关人员将从FCS中的缺陷分析报告中总结得出缺陷所在，并采取相应的改善措施。1.2.2.3 维修缺陷发现缺陷的同时，Analyzer将对缺陷尽快修复，减少报废与积压，降低生产成本。1.3 Analyzer日常工作流程目前Analyzer日常工作的流程可以由下图简要说明。生产线Analyzer Service Center手机领取修复手机归还未修复手机归还输入FCS缺陷分析缺陷手机已修待测手机修复未修复报废报废修复手机下线手机Analyzer在Analyzer Service Center处凭身份识别条码领取手机。分析并修复缺陷手机。对于修复的手机，将缺陷准确输入FCS，在Analyzer Service Center处按照修复手机归还；对于未修复的手机，在Analyzer Service Center处按照未修复手机归还；对于报废的手机，标明报废原因后统一送给Analyzer Shift Leader处理。2 GSM移动通信系统简介Motorola是主要以生产移动通信产品的公司，PCS天津厂所生产的主要产品是移动通信手持机（以下简称手机），而手机是移动通信系统的重要组成部分终端接入设备，所以要介绍手机，有必要先介绍一下移动通信系统。2.1 移动通信的概念移动通信范指用户可以在移动中进行通信的系统。从通信方向上可以分为单向（例如BP机）和双向通信，从用户范围可以分为公用和专用（例如对讲机）等。我们以下主要介绍双向公用移动通信网络。2.1.1 接入方式移动通信要求用户在移动中必须可以进行通信，通信的终端设备手机与通信网络的连接方式必须有别于传统通信系统的有线连接，所以移动通信系统中手机与通信网络是通过射频无线电进行连接的。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，从网络到手机的通信信号称为“Downlink下行”通信信号。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。2.1.2 传输方式移动通信的传输方式可以分为模拟方式和数字方式。模拟传输方式是将需要传输的低频信号通过模拟的调制方式调制到可供通信的射频频率上进行通信。这种方式的优点是对手机的逻辑控制部分要求比较低，手机结构相对比较简单，比较容易实现。缺点是通信信号易受到干扰，对射频电路性能要求较高，通信速率较低。数字传输方式是将待传输的低频信号先进行数字编码，全部变成只有0和1两种状态的数字信号再进行调制与传输。这种通信方式的优点是抗干扰能力较强，通信速率较高，对射频电路要求相对较低。缺点是对手机的逻辑控制部分尤其是运算能力要求较高，手机结构复杂。2.1.3 多址方式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。2.1.4 频率资源复用对于一个移动通信系统来说，在相同范围内的用户数量有时会很多，而用于通信的频率资源是有限的，可能无法满足众多用户同时进行通信，所以合理地重复利用频率资源是有必要的。在移动通信系统中，频率复用是通过将一个大范围的通信覆盖区域分割成若干个小的通信区域来实现的，在每个小区之中，有限的用户与此小区的系统在部分的可用频带内进行多址通信，相临小区的用户只能使用不同的频带，而不相临小区的用户可以重复使用相同的频带。这样，一个大的地区被分割成为许多个小的区域，每个小区的形状近似于六边形，因此移动通信系统又称为“蜂窝系统”。相临小区允许使用的频带不相同，所以手机在通信之中由一个小区移动到另一个小区中时必须由系统控制进行越区切换。同时，由于手机所在位置经常会移动，所以手机必须及时向系统报告自身所处的位置以便系统能够随时找到手机。2.2 GSM的历史与发展移动通信系统发展到现在，经历了由模拟到数字的变化。早期的移动通信系统是以AMPS和ETACS为代表的模拟移动通信系统。90年代初，随着移动通信用户的增加，用户对跨地区、跨国漫游服务以及各种增值服务需求的增加，同时数字通信技术发展也日趋成熟，欧洲的移动通信运营商开始考虑发展一种新型的数字移动通信系统。GSM移动通信系统在此时产生了。GSM（Global System for Mobile）系统开始被设计成为一个泛欧洲的移动通信标准，是第一个数字移动通信系统，能够在欧洲范围内进行国际漫游。GSM系统是迄今为止商业化运营最成功的移动通信系统，现在已经不仅限于欧洲范围内，世界上许多国家也采用了GSM系统。1994年GSM系统由中国联通首先引入中国，经过几年的发展，GSM网络已经覆盖了全国大多数的城市与乡镇，其用户数量也占中国移动通信用户的大多数。在GSM系统的发展中，陆续发展出几个系列通信系统。最初指定的GSM系统被称为PGSM系统，在此基础上通过频带的加宽又发展成EGSM系统；通过改变GSM的工作频带，又发展出了DCS（Digital Communication System）系统；在北美运营的GSM系统也对工作频带进行了修改，称为PCS（Personal Communication System）。所有的GSM系列的移动通信系统只有工作频率和手机的发射功率有所不同，射频调制解调方式全部相同。这样，GSM系统已经发展称为一个庞大的通信系统家族。Motorola PCS天津厂目前生产的手机绝大多数是GSM手机，所以后面将主要介绍GSM手机。2.3 GSM系统的构成各种移动通信系统的主要构成基本相同，都是由以下几个主要部分组成的。2.3.1 MSCMobile Switching Center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。系统提供的其他功能也需要MSC来实现。2.3.2 BSSBase Station System基站系统：基站系统负责将MSC与MS联接起来，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。2.3.3 MSMobile Station移动台：即手机，移动通信系统面对用户的终端设备。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。所以手机必须具有用于无线通信的射频电路和用于话音传输的音频电路，还有便于用户操作的键盘输入与显示电路。2.4 GSM空间接口GSM移动通信系统中MS到BS的传输方式为射频通信，以下简要介绍GSM系统的空间射频接口。2.4.1 频带分配PGSM系统的上行频带分配为890MHz915MHz；下行频带为935MHz960MHz，对于一个通信信道，收发双工间隔为45MHz。EGSM系统比PGSM系统的工作频带向下拓展了10MHz，上行频带分配为880MHz915MHz；下行频带为925MHz960MHz，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。2.4.2 多址方式GSM系统采用了FDMA/TDMA的多址方式，在给定的上/下行频带中根据FDMA分割称为等频带间隔的信道，在每个信道频带中按照TDMA分为8个时隙。2.4.3 物理信道为便于系统控制，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。PGSM系统的ARFCN为1124，CH1上行的中心频率为890.2MHz，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，PGSM为45MHz。EGSM系统包括了PGSM系统的1124信道，由CH1的频率向下扩展了10MHz，ARFCN为9751023，此外还有CH0。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。2.4.4 调制方式GSM手机的调制方式为0.3GMSK高斯滤波最小频移键控调制。此种调制方式能够减少发射频谱的宽度，减少对邻近信道的干扰。有关GMSK调制的其他具体原理请参阅其它专业文章，在此不多介绍了。2.4.5 TDMA BurstGSM系统是一个时分多址的通信系统，8个用户时分复用同一个信道。对于一个用户来说，发射信号是脉冲形的。TDMA Burst（突发）的概念是手机在一个脉冲中时间内所发射的所有频谱分量的集合，它携带着一个脉冲中所要传送的信息。GSM系统对一个Burst在每段时间的频谱宽度与幅度都有严格的要求，我们对手机发射信号的测试中有许多部分是对Burst的测试。2.4.6 收发双工时序GSM系统对手机的发射和接收时序也有规定。手机在接收信号的时隙后的第三个时隙发射信号。在实际情况中，手机在发射时隙到接收时隙的间隔中会将接收频率调整到邻近小区的广播信道上来监听邻近小区信号的场强，以便系统判断何时进行越区切换。所有手机均遵循此规则，这样，在同一时刻GSM手机只有一种工作状态，即发射、接收、监听或待机。2.4.7 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2dBm为单位调整发射功率。PGSM规定的手机发射功率分为115共15级，15级功率相等，均为33dBm，5级以下的功率以每级2dBm的差值递减。EGSM规范从15级向下增加到19级。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2dBm递减。2.4.8 时序控制手机用户离基站有远近，发射的信号到达基站的时间会有差别。这样按照同一个时序发射的脉冲经过传输到达基站有可能会发生重叠。为避免此种情况的发生，需要对手机发射的时序进行调整，使距离基站远的手机在基站的控制下提前一定时间发射，使得到达基站的脉冲满足时序而不发生重叠。GSM各系统主要参数列表如下： PGSMEGSMDCSPCSARFCN范围11249751023, 0, 1124512885512810上行频带范围890MHz915MHz880MHz915MHz1710MHz1785MHz1850MHz1910MHz下行频带范围935MHz960MHz925MHz960MHz1805MHz1880MHz1930MHz1990MHz信道宽度200kHz200kHz200kHz200kHz双工间隔频率45MHz45MHz95MHz85MHzTDMA用户数8888调制方式0.3GMSK0.3GMSK0.3GMSK0.3GMSK功率等级范围515519015015最大功率33dBm33dBm30dBm30dBm功率等级差别2dBm2dBm2dBm2dBm2.5 身份鉴别SIM卡GSM系统需要确定每个用户是否具有合法的身份后才能允许用户接入网络。记录着用户身份信息的部分称为SIM（Subscriber Identification Module）卡，网络会根据上面的信息确定用户的合法性。SIM卡作为一个单独的部分插入手机，上面记录着如下内容。2.5.1 IMSIInternational Mobile Subscriber Identification国际移动用户身份鉴别信息。此号码为国际唯一的号码，代表用户的身份，在登录系统的时候，系统会根据此项信息找到用户的信息。另外，在手机等移动设备硬件中还有一个号码IMEI（International Mobile Equipment Identification），国际移动设备鉴别号，也是国际唯一的号码，系统也可以根据此号码鉴别设备的合法性。2.5.2 MCCMobile Country Code移动国家号，代表用户归属网络所在国家的编号。2.5.3 MNCMobile Network Code移动网络号，代表用户归属网络运营商的编号。2.5.4 用户存储的信息SIM卡上还有一些存储空间，可以用来存储一些用户自己的数据，例如电话本，设置等。2.6 话音编码与传输GSM系统的传输为数字方式，模拟的话音编码被转换成为数字信号再进行传输。如果将全部的话音信号都传送出去，会占用非常多的频带，所以需要进行数据压缩编码。话音信号主要经过以下的过程进行传输。2.6.1 话音编码我们这里主要介绍一下话音信号的发送过程，接收过程与此相反。2.6.1.1 取样、量化与编码模拟的话音信号经过数字抽样变为离散的信号，再经过量化编码为PCM数字信号。2.6.1.2 数据压缩编码数字语音信号流以20ms为一个时间单位，每个单位共有456 bits。这20ms的数据通过RELP/LTP（残余激励线性预测编码/长期预测）编码器进行压缩编码，变成260 bits的数据。这时的码速率为13kbps，称为全速率编码。2.6.1.3 纠错编码20ms的260bits的数据按照重要性被分为182bits的I类比特和78bits的II类比特，182bits的I类比特又进一步分为50bits的Ia类重要比特和132bits的Ib类比特。182bits的I类比特有卷积纠错码进行保护，其中Ia类比特有CRC码进行保护。78bits的II类比特没有被保护。这样，经过纠错编码后182bits的I类比特变为378bits，与78bits的II类比特组成在20ms中的456bits的数据。2.6.2 传输这样，话音信号完成了到数字信号的转换，接下来就进行分时隙传输。2.6.2.1 时隙在GSM系统中，每个用户被允许在各自的时隙(Time Slot)中发射信号，每一个正常时隙携带156.25bits的数据，长为576.92ms。2.6.2.2 帧8个时隙组成一个帧（Frame），长4.615ms。2.6.2.3 复帧26个帧组成一个复帧（Multiframe），长120ms。2.6.2.4 超帧51个多帧组成一个超帧（Superframe)，长6.12s。2.6.2.5 位交织、传输20ms的456bits数据被分为8块，每块57bits。每个Burst在中间同步字两端各传送57bits数据，共114bits话音数据。实际上每个Burst传送2个不同20ms中的数据。120ms内，6个20ms块，共2736bits数据共同被交织传输，组成24个Burst，分别位于24个帧中。一个复帧的周期也是120ms，有26个帧，传送24个话音数据帧后有两个帧多余，其中一个用于SACCH控制信道，另一个保留。2.7 逻辑信道在GSM系统中，所有数据均由Burst传输，但Burst并不只携带话音数据，还传输许多用于控制的数据。我们将这些Burst按照功能分成一些逻辑信道。2.7.1 TCHTraffic CHannel，业务信道：负责传送话音数据的信道。2.7.2 SACCHSlow Associated Control CHannel，慢速随路控制信道：一个复帧有26个帧，正常情况下，24个用于TCH，1个用于SACCH。SACCH的下行信道主要负责传送系统对手机的控制数据，如功率等级控制信号，时序控制信号，小区的信道配置信息如基站地址列表、信道地址列表等。SACCH的上行信道用于传输手机向系统报告的一些数据，如接收信号等级（RX Level）报告，接收信号质量（RX Quality）报告，邻近小区场强测量报告，手机状态等。SACCH的周期比较长，只能用来传输一些对速度要求不高的控制数据。2.7.3 FACCHFast Associate Control CHannel，快速随路控制信道：当手机需要越区切换时，系统与手机需要交换一些重要的控制信息，如新的信道号和时隙号等，仅仅靠SACCH的控制就不够了。这时由系统控制，将TCH变为传送控制数据的Burst，这就是FACCH，这样可以很快地完成控制信息的传输。不过由于TCH被占用，所以在越区切换时可能会造成话音中断。2.7.4 BCHBroadcast CHannel，广播信道：顾名思义，BCH的作用类似广播，只用于单向传输数据。BCH的作用象一个灯塔，每一个小区内只有一个BCH，用于标识网络的存在，并广播一些公用和专用的控制信息。它的内容有许多方面，按照功能还可以细分为许多子信道。2.7.4.1 FCHFrequency Correction Channel，校准信道：由一个特定比特序列组成，使手机自身内部的频率能同步调谐到基站的频率上。2.7.4.2 SCHSynchronization CHannel，同步信道，手机在和FCH同步后，利用SCH调整自己的时序，与网络的复帧同步。2.7.4.3 BCCHBroadcast Control CHannel，广播控制信道：用于标识网络的存在，传送网络的识别信息与小区内可以使用的信道信息。2.7.4.4 CCCHCommon Control CHannel，公用控制信道：用于传送一些公用控制信号的信道。2.7.4.4.1 PCHPaging CHannel寻呼信道：CCCH的一个子信道，用于系统寻找手机。当手机在PCH上发现自己后，返回一个RACH信号，请求服务。2.7.4.4.2 AGCHAccess Grant CHannel，接入允许信道：CCCH的另一个子信道，发出许手机接入网络的信号，并指示手机进入指定的SDCCH或TCH中。2.7.5 RACHRandom Access CHannel，随机接入信道：手机发出接入请求的信道，它利用用BCH对应的的上行信道。在一个小区内所有手机都需要利用RACH进行呼叫申请，这些RACH呼叫是随机产生的，所以有互相碰撞的可能。为减少这种情况的发生，AGCH的Burst比正常的Burst要短。2.7.6 SDCCHStand-alone Dedicated Control CHannel，独立专用控制信道：有时作为BCH的一个逻辑信道，更多时候拥有独立的物理信道以及自己的SACCH和FACCH。SACCH的Burst也比较短，重复率比TCH要低，一个物理信道可以容纳8个以上的SDCCH。SDCCH的作用主要用于过渡。从手机发出RACH申请到开始通话期间，会有相当长时间用于振铃和等待应答，在这个过程中，手机与基站之间会在SACCH上交换一些控制信息。2.8 呼叫建立过程至此已经简要介绍了GSM手机通信所涉及到的一些射频信道的概念，下面简要介绍一下手机是如何与系统建立连接的。2.8.1 登录网络手机开机后，首先在下行的各个信道上搜索信号，并将搜索到的信号按照强弱顺序排列，检查是否有BCH。当发现一个BCH后，根据FCH和SCH调整内部频率和时序，与此BCH同步。然后手机通过比较本机SIM卡上所记录的MCC和MNC是否与BCCH上所发送的信息一致。手机一直重复以上过程直到找到并锁定属于本网络的最好的BCH。然后手机向基站报告自己的信息与位置：发送RACH请求，基站回应AGCH，然后进入SDCCH进行双向通信，交换控制数据，最后结束呼叫。至此完成登录网络。此时，手机已经能够进行发出呼叫和接听来话的通信了。需要说明的是，如果手机内无SIM卡，手机仍然会完成寻找并锁定BCH的程序，只不过不能开发射来进行注册和位置更新。2.8.2 手机发起呼叫当用户在手机上输入号码，并按了“OK”或“Send”后，手机向基站发出RACH脉冲。基站通过CCCH中的子信道AGCH中应答手机的请求。手机收到AGCH后，按照指令，转到指定的ARFCN和时隙上，与基站在SDCCH上进行双向通信：手机首先接收SDCCH中的SACCH，获得基站发来的时序调整和功率控制信号，此前基站已经从RACH脉冲到达的时间计算出正确的时序调整时间。在接收到时序调整时间后，手机就可以发送正常长度的脉冲。SDCCH信道上的双向通信主要完成振铃响应和身份确认过程。在12秒后，手机就会从SDCCH转到TCH上，开始进行话音数据的通信。2.8.3 基站发起呼叫基站首先在CCCH上的PCH子信道上发送一个寻呼信息，包含要寻找的手机的号码。手机收到PCH后，回送一个RACH信号。以下的过程与手机发起的呼叫过程相同。以上简要介绍了GSM移动通信系统中的一些概念，相关的进一步的介绍，请参阅有关移动通信与GSM系统的专业书籍。3 基本电路元器件常识3.1 电阻各种材料的物体对通过它的电流呈现一定的阻力，这种阻碍电流的作用叫做电阻。电阻在电路中用作负载电阻、分流器、分压器、与电容器配合作滤波器、在在电源中做去耦电阻、做石英晶体管工作点偏置电阻、稳压电源中的取样电阻等等，石无线电设备中应用最为广泛的元件之一。电阻的符号：或电阻在电路图中的代号一般为R。电阻的基本单位是欧姆（W），1kW=103W, 1MW=103kW=106W在电路图中阻值在1kW以下的电阻都不用注“W”，如470W写为470；1kW1MW的电阻用k表示，如22kW写为22k。电阻的种类有：合成（实芯）电阻、碳膜电阻，金属膜电阻，线绕电阻等。电阻的主要参数：标称阻值，额定功率。电阻计算：R（欧姆）=U（伏特）/I（安培）串联电阻：R1R2R=R1+R2并联电阻：R1R2R=1/(1/R1+1/R2)=R1R2/(R1+R2)特殊电阻：热敏电阻：电阻值随温度的变化会产生显著的变化。光敏电阻：电阻值随入射光线强弱而发生变化。压敏电阻：在其两端施加电压到某一特定值时，其电阻值会发生急剧变化的一种电阻。磁敏电阻、湿敏电阻等。电阻的测量：将电阻器从电路中摘下，万用表设置为欧姆档，量程选择自动，用两只表笔接触电阻两端焊点即可测得阻值。3.2 电容电容器由两个金属电极及其中间夹的一层电介质构成，具有储存电能的作用。电容在电路中多用来做滤波、隔直、交流耦合、交流旁路以及与电感元件组成振荡回路等作用。电容器在电路图中一般标为C，其符号如下：（电解电容）+电容的单位是法拉（F）。1F=103mF=106mF=109nF=1012pF其中常用的单位是mF和pF。电容的种类：纸介电容器、有机薄膜电容器、瓷介电容器、电解电容器等。电容的主要参数：标称电容量，额定工作电压，漏电电阻和漏电电流。电容的计算：C=Q（库仑）/U（伏特）串联C1C2C=1(1/C1+1/C2)=C1C2/(C1+C2)C1C2并联C=C1+C23.3 电感根据电磁感应定律，磁场的变化将在导体内部引起感应电动势。电路中电流变化时产生感应电动势的现象成为自感应。电感就是用来表示感应特性的一个量，它表示某一回路通过一定电流时，所建立的自感通量与该电流的比值。电感在电路中多与电容一起组成滤波电路、谐振电路、电源去耦电路。电感器在电路图中的代号为L，其代号如下：电感的基本单位为亨利（H）。1H=103mH=106m