gsm手机基础培训手册

GSM手机维修培训手册GSM系统概述GSMGLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATION中文含义为全球移动通信系统，是目前世界上最成熟的移动通信系统。它的发展历程如下1982“移动通信特别组”在CEPT内建立1986建立一永久核心1987在1986年原型系统评价的基础上,选择了主要无线传输技术1987GSM成为欧洲电信标准协会的一个技术委员会198713家运营商签订协议1989广播系统的原型1990第一阶段GSM900规范制定1991英国，法国，德国和意大利介绍GSM服务1992摩托罗拉为COMVIQ建立第一个商用系统1994第二阶段GSM标准发放1996PHASE2标准被定义如今，我国已成为世界上拥有GSM用户最多的国家，因此市场潜力巨大。在这种前提下，我司也开始涉足GSM手机加工中，本手册的目的就是使维修人员和技术人员掌握一些基础知识，以便更好的开展工作。GSM原理GSM手机分三个频段GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCS1900则是别的一些国家使用的频段如美国，在我国目前还没有使用。GSM900/1800分别是工作在890960MHZ/17101880MHZ频段的。GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大），而DCS1800的手机的最大功率是1W。GSM900/DCS1800/PCN1900的区别GSM900是初始的GSM系统,MOBILE的功率从输出1W8W,GSM900的通道从1124,DCS1800的通道从512885DCS1800是低功率的,最高是1WGSM的频段GSM900小区半径35KM上行880915MHZ下行将925960MHZPHASE2890925MHZ和935960MHZ通道号1124GSM1800小区半径2KM由于1800MHZ手机的低功率上行7101785MHZ下行18051880MHZ。PHASE2SAME通道号512885为高密度的用户GSM190018501910MHZ19301990MHZ上行和下行组成一频率对,上行就是手机发射、基站接收；下行就是基站发射、手机接收。网络组成1BTS基站BASETRANSCEIVERSTATION基站首要是收发器，收发器的多少决定小区的容量，一个收发器能支持8个用户。一个小区有3个天线，一个发射，两个接收（分级接收）。2BSCBASESTATIONCONTROLLER基站控制器A几个BTS基站连接一个BSC,基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC所有的BSC连接至MSC,B每个BTS连结BSC用ABIS接口，是2MBPS的连接。使用MICROWAVELINK、OPTICALFIBER、COAXIALLINE等方式连接CBSC连结MSC使用的是A口D在BSC可提供小区广播等服务。3MSCMOBILESWITCHINGCENTER是网络的核心，呼叫建立、保持、和释放；链接BSC和PSTN、认证、呼叫转接、短信息、收费等。当用户增加到一定数量时，可增加MSC；MSC与MSC之间使用GMSC连结（GATEWAY）A当呼叫建立时，MSC起到保持通话和断开通话的功能。B存储所有的用户数据和它们的相关特征。C介于MS和PSTN之间，交换通信数据DMSC是GSM网络的心脏。是与别的GSM网络、非GSM网络的连接口。EMSC主要功能认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。F当用户增加时，超过一个MSC的容量，就需要多一个MSC，就增加一倍的用户4HLRHOMELOCATIONREGISTER归属位置寄存器。A在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。HLR中有永久用户数据库。B用户发出呼叫时，MSC从HLR之中获得用户数据。是用户核心数据库，大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。5VLRVISITINGLOCATIONREGISTER访问位置寄存器。A在VLR中有被激活的所有的用户号码。B当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时，MSC和HLR之间通信，新的MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。C当手机漫游时，用户访问区被别的网络覆盖，而且归属位置网络批准它使用被访问的网络，它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR访问位置寄存器中暂存。6鉴权中心AUCAUTHENTICATIONCENTERA是SIM卡的验证过程。B每个SIM卡有一个IMSI，在IMSI有加密码C在HLR中有IMSI和密码D手机通信时，首先验证SIM卡的合法性，由AUC进行验证。7装备身份注册EIREQUIPMENTIDENTIFYREGISTERA包含了IMEI信息。所有的手机IMEI都存储在EIR中，是手机的数据库。B在GSM中有助于验证当手机遗失时，运营商可以禁止已经报失手机的使用。CEIR分类PERMITTEDLISTEVALUATIONLISTSTOLENLISTUNKNOWN8收费中心BCBILLINGCENTERABC产生每一个用户的费用状况B直接连到MSC,由MSC发送收费信息给BC（通话时）CBC处理按单位计费。9操作运营中心OMCOPERATIONANDMAINTENANCECENTERA每个GSM网络超过100个BTS组成，每一个实体需要操作和维护。B一些远程操纵是必要的，检测和远程进入。10短信中心SMSC信息通过短信息中心发到指定的手机。A信息通过SMSC传输B信息可通过人工终端（连到SMSC）发送。C短信中心SMSCENTERMSC/VLRBSCBTSMS11语音服务中心A它拥有所有语音用户的数据库；B它也存储了语音信息。调制方式GSM采用的是03GMSK调制高斯最小频移键控，03是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制，是一种典型的数字调频调制，实际上是调频。0和1代表的是载波加减不同的频率67708KHZ和67708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改变，两个频率表示频移键控语音编码速率时13KBPS数据速率调制速率BIT传送速率是270833KBPS。刚好是四倍于射频频移。这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率高斯滤波剧烈的频率变化会导致频谱扩散,所以用滤波器进行滤波平滑后,减少频谱扩散RF载频加67708和减67708KHZ靠频率转移GSM网络系统手机和机站的接口是空中接口，基站BS和基站控制台BSC是靠ABIS接口2MBPS的连接。（是光纤或者常用微波连接，DCS1800ABIS接口经常使用微波连接）,一个BSC控制2030个BTS；基站控制台BSC到交换局是A口连接。手机和基站的最大距离是349KM。手机开机后的步骤1首先搜索124个信道，即所有的BCH通道,决定收到的广播信道BCH强度,BCH的承载的信息是距MOBILE最近的BTS呼叫信息2跟网络同步时间和频率,由FCH/SCH调整频率和时间3解码BCH的子通道BCCH4网络检查SIM卡的合法身份是否是网络允许的SIM卡。5手机的位置更新6网络鉴权手机主叫MOC过程1手机给基站发送通道需求，即手机发送一个短的随即接入突发脉冲RACHBURST2由BCH指定传输信道SDCCH3手机和基站在独立专用信道SDCCH上通信4权限认证5指定手机在一个业务信道TCH上通信6在TCH上进行语音通信手机被叫BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI号码来呼叫用户。由手机发送RACH通道指定在BCH手机和基站在SDCCH上通信手机用户被鉴权手机被指定TCH通道。在TCH通道上进行语音和数据通信。紧急呼叫1GSM规格定义了112为紧急呼叫号码2112在手机有无SIM卡的情况下均可呼叫。3在RACH上,手机112建立紧急呼叫。AUTHENTICATION鉴权1目的验证用户身份（IMSI/SIM）提供手机新的加密键。2鉴权是在什么情况下每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游时的位置更新。切换HANDOVER切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。1上行和下行的接收质量报告2上行和下行的接收信号强度3距离，迁时4干扰层。5功率预算。6切换包括同一小区内部信道/时隙之间的切换。小区于小区之间。加密CIPHERING语音和数据的保密、信号信息的保密；手机位置更新LOCATIONUPDATE1MSC应知道呼叫手机的位置。2手机连续的改变位置，手机在改变位置时通知MSC关于新位置。由MSC处理位置更新。3手机位置更新过程（LOCATIONAREAIDENTITYLAI）手机改变位置区手机从BCCH上读新的位置区发送RACH,为通道需求。在AGCH上获得一个SDCCH在SDCCH发送IMSI和新旧LAI位置更新需求给MSCMSC开始认证如果认证成功，更新手机位置在VLR上发送确认信息给手机手机离开SDCCH,进入空闲模式。上行和下行上行是手机通过上行频率发信息给基站，下行是相反。上行和下行组成一对频率对（45MHZ分割），上行滞后下行3个时隙；上行和下行使用相同的时隙号；上行和下行使用相同的通道号；上行和下行使用不同的波段。（间隔45MHZ）。功率等级由于手机在小区内移动，它的发射功率要随着移动，当他靠近基站时，防止干扰别的用户功率要减小，当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。功率控制的好处是手机可以省电、基站减少干扰。动态基站功率控制1目标是减少平均干扰2基于MS发送的测量报告计算3不是和BCH载波。4非强制性的DTX不连续发射1当语音中断的大部分时间里，允许无线发射器关掉。2有DTXHANDLER处理器在发射端有语音激活检测、在发射端有背景声噪音、在切断时产生舒适噪音。3不连续发射在上行和下行都有执行。不连续发射、不连续接收；4在手机上执行不连续发射和不连续接收。5在BTS接收时有不连续接收时迁（定时提前）TIMINGADVANCE就是为了保证信号能在准确的时间内到达BS,当MS移动时,随着MS距离BS的远近,上行传递的时延的可变，基站命令移动台提前发送。由BS在SACCH信道上命令MS来改变它的迁时的大小手机在空闲模式时接收机站和解码BCH，在BCH中的SCH允许手机调整它的内部时间，当手机接收到SCH时不知道距离基站多远，通过SACH特殊的短突发。当手机在下行的SACCH上获得迁时信息，才发送正常的突发，30KM手机设置迟延100US基本信道介绍1BCH广播信道BCH就象灯塔,在每一小区的任何时候,都有BCH在ARFCN上，使手机能发现网络,并使手机同步于网络，并且BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的GSM网络每一小区使用的BCH频率通道都不同,通道被远距离的小区重复使用小区中的所有的手机接收BCH所有手机的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。基站产生的BCH在零时隙，FCHFREQUENCYCORRECTIONCHANNEL在BCH上重复使用特别的BURST,让手机开机时调整它的频率SCHSYNCHRONIZATIONCHANNEL,在FCH后,调整时间BCCH广播控制信道,带有网络身份CCCH共用控制信道,它的子通道PCHPAGINGCHANNEL在CCCH上手机能认出并用一个RACH作出反应还有子通道AGCH访问认可通道,命令手机进入SDCCH或TCH2CCCH共用控制信道是双向控制信道,CCCH和BCH在多帧上分享0时隙；CCCH包括RACHPCHAGCHCBCHPCH呼叫通道用于运载IMSI报知手机有呼叫、PCH是下行通道，1DCCH专用控制信道双向控制信道,由三个子通道组成SDCCH,FACCH,SACCH。SDCCH独立专用控制信道指定TCH之前的过渡信道，话务建立和用户验证SDCCH独立专用控制信道在呼叫建立时,于BCH和TCH之间起连接作用SACCH慢速相关控制信道上行接收信号质量报告、接收信号RXLEVEL报告、相邻小区的BCH功率报告。通道功率手机的状态下行命令MS的TX功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。FACCH快速相关控制信道由BTS用作命令手机切换，上行中断TCH信号、切换时快速信息交换。下行中断TCH控制BITSSACCH和FACCH的区别SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号质量,切换是必要的在段时间内,由于SACCH没有足够的带宽,所以在短时间内由FACCH取代TCH切换就发生了FACCH象一个TCH当听到语音有小的中断时,可能发生了切换2TCH业务信道通话时使用的信道运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音信息3RACH随机接入信道由手机发送短的突发给基站，即呼叫需求；由MS使用来从基站获取注意手机并不知道路经的迟延,所以手机发短的BURST,当手机在下行的RACH上获得迁时时,手机才发正常的BURSTIMEI是INTERNATIONALMOBILEEQUIPMENTIDENTITY国际移动设备识别号就是手机串号，每一个手机都有一唯一的不同于别的手机的串号。IMSIINTERNATIONALMOBILESUBSCRIBERIDENTITY国际移动用户识别号是手机用户进入网络的正确身份。15位IMSI存于SIM卡中SIMSUBSCRIBERIDENTITYMODULE由48位的PIN码，3次错误的输入卡就停止工作；8位的PUK码，10次错误的输入SIM卡就被永久的锁住。SIM卡包含有串号、IMSI、鉴权算法加密、网络代码、PINPUK、充电信息。SIM卡保持有所有的用户信息,IMSI允许的网络单存有最后的位置信息拨打信息和存储信息存储电话号码等。凯虹系列手机原理介绍GSM手机结构基本相似，分为三大部分射频部分、基带部分、接口部分。这里我们着重介绍射频部分和基带部分（以凯虹A11为例），结构图如下A/D语音编码分段信道编码交织加密形成突发脉冲调制器/发射机A/D语音编码解密接收机均衡器解码去交织凯虹系列手机采用的是台湾联发科技MEDIATEKMTK的手机解决方案。手机基带部分由CPUMT6217AT（MT6219AT）和电源管理芯片MT6305BN组成，射频部分则由MT6129N和RFMICRODEVICE公司功放RF3146组成。此方案目前被广大手机制造商采用，有一定的代表性，我司总装线所生产的联合同创系列手机也是采用此手机解决方案。MT6305RF3146MT6129逻辑部分系统逻辑控制部分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部分以及外部接口键盘显示器SIM卡管理与控制等1CPUCPU通俗的讲就是手机的“大脑”，负责手机的数字信号处理，整机管理，系统控制包括射频部分的控制,液晶显示驱动振动声音告警控制通信控制,键盘扫描,确定GSM系统对本用户是否有使用本系统的权利,鉴视信号场强,本机充电监视,控制整机供电的开关状态,外部设备的接入监视,电池电压使用监视,以及对其它集成电路的指令控制与相互之间的数据传送对音频送来的PCM编码进行语音编码,信道编码,交织,加密,格式化接收通道的自适应均衡,信道分离解密信道解码和语音解码等一系列的数字信号处理凯虹A11的CPUMT6217AT芯片是一个高度集成的、提供多种控制功能的中央处理单元电路。MT6217AT是一个双内核处理器，它包含一个ARM（高级专业应用集成电路机器）微处理器内核，ARM处理器具有优异的性能，但功耗却很低，使用门的数量也很少，这样的简化实现了高的指令吞吐量；出色的实时中断响应；小的高性价比的处理器宏单元。还包括一个数字语音处理器（DSP）内核。CPU工作需要三个条件复位信号、工作电压、工作时钟。复位信号有三种，一个是电源提供的/SYSRST，一个是软件复位，一个是看门狗（WATCHDOG）复位，/SYSRST复位使CPU与系统时钟同步，软件复位和看门狗复位由软件控制。CPU内部时钟是由两个时钟电路提供，一个为32768K的睡眠时钟，一个为26M的系统时钟。工作电压由电源提供VCORE18V供给。2FLASHFLASH相当于电脑的硬盘内存，凯虹A11所使用的FLASH集成了3个部分的功能ROM、SRAM、EEPROM。ROM的功能为存放手机的运行程序，常称为字库。SRAM用来存储一些常用数据或程序运行的中间结果（如通话记录等）；EEPROM用来储存一些可修改的数据,如手机的机身码IMEI等,故常称之为码片。CPU通过数据线、地址线对FLASH进行读、写等操作。3电源电路MT6217FLASH电源电路是手机的动力源，手机各个部分的供电都是由电源电路提供的。电源出现故障，则会引起手机部分或全部功能罢工。凯虹A11的电源芯片（MT6305BN电源管理IC）是一个高度集成的电源管理器（PMU）。包含了7个LDO电源（VCORE18V、VDD28V、VMEM18、AVDD28V、VSIM18V、VRTC15V、AVDO28V、VTCXO28V）。内置SIM卡接口电路，振动器、蜂鸣器、LED驱动电路，开机时序和保护逻辑电路，复位信号发生器等。以下是MT6305BN的各脚对应的功能PIN名称功能1CHRIN充电器输入电压2GATEDRV门驱动输出3、29NC4ISENSE充电电流感应输入5CHRCNTL充电控制，由MT6217AT输出6CHRDET充电检测输出到MT6217AT7BATSNS电池电压感应输入8VSIMSIM电源供应9SIMIOSIM双向I/O10SIMRSTSIM复位（高电平）11SIMCLKSIM卡时钟输入12SIMVCCSIM电源13SIMSEL高电平选择3V，低电平选18V14SIO水平移位SIM双向I/O15SRST水平移位SIM复位输出16SCLK水平移位SIM时钟输出17、21、46DGND数字地18VMMEMORY电源（18V）19VBAT电池电压输入20VIO数字IO电源22VRTC实时时钟电源23RSTCAP复位延时电容24RESET系统复位，低电平有效25VTCXOVTCXO电源输出26AVBAT电池电压输入给模拟块电路27VA模拟电源输出28AGND模拟地30VREF参考电压输出31SRCLKENVTCOX和VA使能32PWRKEYPOWER开机信号33PWRBBPOWER开机维持信号34VIBRATOREN马达驱动使能（从MT6217AT送过来）35ALERTEREN蜂鸣器驱动使能36LEDENLED驱动使能37，40PGND电源地38VIBRATOR马达驱动输出（低电平有效）39ALERTER蜂鸣器驱动输出（低电平有效）41LEDLED驱动输出（低电平有效）42BATUSE电池类型选择低电平选LIION43BATDET电池检测输入，低电位表示电池连接，高则否44VASEL高电平VA和VTCXO输出，低电平VA和VD输出45VMSEL高电平时，VM28V，低电平时，VM18V47VBAT电池电压输入48VCORE数字中心电源输出电源电路大概包括供电电路、开/关机电路、电源输出电路三类。A供电电路手机一般有2种供电方式，一种为电池供电，一种为外接电源供电。如凯虹A11手机电池通过BT400转换为VBAT，通过测量R407两端电压进行电池电压的ADC换算。B开/关机电路手机开机有3种触发方式一个是通过电源开关键产生的开机触发信号触发开机；一个是通过外部充电器连接到手机时，通过手机的系统连接器所产生的开机触发信号开机；另一个是输出实时时钟单元的中断信号触发开机。开关键产生开机触发信号有两种，一种为高电平触发，另一种为低电平触发。凯虹A11手机是采用低电平触发方式，当按下开关键时，使MT6305BN的32脚接地，当电源开关键被按下并保持足够的时间时（2秒以上），产生一个低电平开机触发信号，启动MT6305BN内的各种电压调节器，首先U400输出VCORE到CPU,输出VTCXO到U603,当U603输出26M系统时钟到CPU后，U400输出复位信号，使CPU复位和系统时钟同步，随后输出VDD、AVDD、VMEM等电压，CPU输出送出另外一些复位信号和时钟给数字语音处理、逻辑射频接口及语音编译码电路，同时调出存储器内的开机程序数据，CPU送出BBWAKEUP开机维持信号到U400，手机开机。充电开机当手机连接上充电器时，充电电路电源被送到MT6305BN的1脚。MT6305BN芯片的1脚输入信号相当于一个开机触发信号，同时启动MT6305BN内的基带电压调节器，使手机开机。实时时钟中断信号触发开机当用户设置了定时开机功能，当定时时间到时，MT6217输出开机信号，MT6305BN启动电压调节器，触发手机开机。按键关机过程手机处于正常开机状态下，按住开/关机键时，PWRKEY信号变为低电平，此低电平信号维持2S以上，BBWAKEUP开机维持信号置低，CPU启动关机程序，手机关机，松开开/关机键后，MT6305BN停止工作，所有输出供电电压转换模块全部关闭，背光灯及关机画面等也随之消失，整个关机过程完成。4时钟电路手机有两个时钟电路，一个为26M系统时钟电路，一个为32768K实时时钟电路。26M时钟是由U400输出28V的PMIC_VTCXO供电，AFC信号由U100CPU输出，U603起振，输出26M到U602的频率合成电路，用于控制产生正确的本振信号，另一路通过U602第31脚输出到CPU作系统时钟用。实时时钟电路的作用是向手机提供时间、日期、闹钟等功能。它由U100、U400及时间晶体X100、后备电池M301等组成。X100内部的振荡电路产生32768KHZ实时时钟信号，直接提供给U100。X100供电有两种方式，加上电池后，不论手机是否开机，U40022脚都自动提供VRTC15V电压，给U100供电，同时也给后备电池M301充电。当手机取下电池后，由M301给U100供电，使手机在取下电池后，不影响X100正常工作。射频部分射频部分一般是指电路的模拟射频，中频处理部分，它主要完成信号的下变频，得到模拟基带信号，和模拟基带信号的上变频，得到发射高频信号。按照电路的划分，射频部分可分为接收机，发射机，和频率合成器。接收机部分包括天线开关、高频滤波、高频放大、混频等。它将接收到的高频信号进行下变频，最后得到音频信号。发射机包括带通滤波器、发射混频、发射压控振荡器、功率放大、功率控制、天线开关等。它将67768的模拟信号上变频，并且进行功率放大，使信号从天线上发射出去。频率合成器为接收机和发射机的混频电路提供本振频率。凯虹A11射频部分主要有两个重要芯片RF3146和MT6129组成。RF3146介绍RF3146是一个高效率的四频发射机功率放大器模组，所有的功率控制电路（内置方向耦合器、检波二极管、和专用功率控制集成电路（ASIC）也被集成在RF3146模组内。它可应用于GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900频段。整个RF3146电路被封装在7MM7MM的模块内。输出功率控制范围达到50DB。引脚说明PIN名称功能1、3、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17NC2VCC2GSMGSM驱动放大控制4、5、7、30、32、34、36、47、49GND6EGSM_OUTGSM射频信号输出18VCC3GSMGSM末级放大控制19、20VCCOUT外接输出端口21VCC3DCS/PCSDCS/PCS末级放大控制22、23、24、25、26、27、28、29、33、38、44NC31DPCSOUTDCS/PCS射频信号输出35VCC2DCS/PCSDCS/PCS驱动放大控制37DPCS_INDCS/PCS射频信号输入39VCC1D/PDCS/PCS前级放大控制40BANDSW_DCS频段选择控制41PA_EN功放使能42、43VBAT工作电源45VAPC自动功率控制信号46VCC1GSMGSM前级放大控制48EGSM_INGSM射频信号输入MT6129N介绍MT6129N是一块用于多频段的GSM和GPRS移动电话的高集成度射频收发芯片，MT6219N包括四个低噪声放大器、两个积分射频混频器、一个信道滤波器、可编程的增益放大器和一个用于接收机的IQ解调器、一个用于发射机的带有偏移锁相环的IQ调制器，两个内置的TXVCO,一个VCXO,一个稳压器，一个RFVCO。56PINQFN封装。引脚说明PIN名称功能1VCCTXVCOTXVCO控制信号2CREG1TXVCO开关控制3VBAT工作电压4VCCRF射频本振供电5PCSRFPCSRF接收6PCSRFBPCSRF接收7DCSRFDCSRF接收8DCSRFBDCSRF接收9GSMRFGSM接收10GSMRFBGSM接收11AMPSRFAMPSRF接收（NC）12AMPSRFBAMPSRF接收（NC）13CREG2RXVCO开关控制14VCXOENTXVCO和RXVCO使能16VCCSYN频率合成器控制信号输出18RFVCOP20RFTUNERF调节21VCCRFVCORFVCO控制信号23RFCPORFVCO充电泵输出端口24VCCRFCPRFVCO充电泵控制信号25VCCSYN频率合成器控制信号27VCXOCXR内、外晶振选择控制28VCXOCAP晶振延时电容29XTAL26MHZ与主时钟电路连接端口30VCCVCXO主时钟电路控制信号31REFOUT26MHZ输出33VCCSYN频率合成器控制信号35VCCMODIQ解调器供电37AVDD射