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1、阶段一 学习GSM的基本原理及手机的基本构造和工作原理GSM系统(GSM900/DCS1800)系统原理GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络，它们都是GSM标准。两个系统功能相同，主要是频率不同，GSM900工作在900MHZ，DCS1800工作在1800MHZ。GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。1、基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。
2、2、移动台（MS）即便携台（手机）或车载台。也可以配有终端设备（TE）或终端适配器（TA）。移动台是物理设备，它还必须包含用户识别模块（SIM），SIM卡和硬件设备一起组成移动台。没有SIM卡，MS是不能接入GSM网络的（紧急业务除外）。GSM手机的基本构造和工作原理移动台的硬件结构可分为两大部分：射频部分和基带部分(见图1)。从图1也可看出基带电路在手机中所起的作用。图1移动台原理框图在数字通信系统中，信息的传输都是以数字信号的形式进行的，因而在通信发送端必须将模拟信号转换为数字信号，在接收端将数字信号还原成模拟信号。移动通信中处理的信息包括语音、数据和信令信息，而处理最多的信息是语音信号，
3、因此高质量低速率的语音编码技术可以提高数字通信网的系统容量。目前已提出了多种适合于移动信道的语音编码技术，其中包括GSM系统采用的规则脉冲激励长期预测编码(RPELPT)，该编码属于中速率的混合型编码，纯语音编码速率为13kbits。GSM系统采用BT=0.3、调制速率为270.833kbits的高斯最小移频键控调制方式。这种调制方式具有包络恒定、相对较窄的带宽、可进行相干解调且满足移动通信中对带外辐射小的要求。2基带完成的功能基带部分可分为五个子块：CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。CPU处理器对整个移动台进行控制和管理，包括定时控制、数字系统控制、射频控制、省
4、电控制和人机接口控制等。若采用跳频，还应包括对跳频的控制。同时，CPU处理器完成GSM终端所有的软件功能，即GSM通信协议的layer 1(物理层)、layer 2(数据链路层)、layer 3(网络层)、MMI(人机接口)和应用层软件。信道编码器主要完成业务信息和控制信息的信道编码、加密等，其中信道编码包括卷积 编码、FIRE码、奇偶校验码、交织、突发脉冲格式化。数字信号处理器主要完成采用Viterbi算法的信道均衡和基于规则脉冲激励-长期预测技术(RPELPC)的语音编码解码。调制解调器主要完成GSM系统所要求的高斯最小移频键控(GMSK)调制解调方式。接口部分包括模拟接口、数字接口以及人
5、机接口三个子块。(1)模拟接口包括：语音输入输出接口：用于麦克风、扬声器、蜂鸣器、免提等。射频控制接口：产生用于射频控制的模拟量如AGC、AFC、APC等。(2)辅助接口：电池电量、电池温度等模拟量的采集。(3)数字接口包括：系统接口：完成数据通信(传真、图象、数据等)、数字音频测试(DAI TEST)、程序的下载等功能。SIM卡接口：用来驱动外部的SIM卡。经过特定的电平变换后，此接口可驱动3V卡、5V卡、35V兼容卡。测试接口：利用芯片的边界扫描寄存器来达到测试的目的(通常用于数字信号的测试)。此测试可确定芯片是否完成所要求的功能、各个功能模块是否正常以及整机是否正常工作。EEPROM接口
6、：主要存储用户数据和射频参数。如手机识别码(IMEI)、语言选择、键盘锁、双音多频的开关和射频的校准参数等。存储器接口：ROM接口主要用来连接存储程序的存储器FLASH ROM，在FLASH ROM中通常存储layer1，2，3、MMI和应用层的程序。RAM接口主要用来连接存贮暂存数据的静态RAM(SRA M)。(4)人机接口包括：显示器接口：用来连接串口并口液晶显示器(LCD)的驱动器。键盘背光接口：用来连接键盘和背光灯。3基带语音信号传输流程语音信号传输流程如图2所示，分为上行链路及下行链路。图2语音信号传输流程上行链路：来自送话器的话音信号经过8kHz抽样，13bits均匀量化变为104
7、kbits数据流，数据流进入话音编码器进行规则脉冲激励长期预测(RPELTP)编码。PRELTP编码属于中速率混合型编码，为提取特征参数而作的语音分析利用了语音信号的准平稳性，即在1020ms的短时间内可认为语音的特征参数不变。因此可将实际语音信号分成短的时间段，在各个段内分别进行参量提取。GSM系统的编码处理是按帧进行的，每帧20ms，含160个语音样本，经话音编码后为260bits的编码块，即话音编码后的信号速率为13kbits。同时，GSM标准(PHASE 2)要求移动台对语音进行检测，将每个时间段分为有声段和无声段。在有声段，进行语音编码产生编码语音帧；在无声段，对背影噪声进行估计，产
8、生SID帧(静寂描述帧)。发射机采用不连续发射方式，即仅在包含语音帧的时间段内才开发射机。SID帧是在语音段结束时发射的。接收端根据收到的SID帧中的信息在无声期内插入舒适噪声。13kbits话音信号进入信道编码进行编码。对于话音信号的每20ms段260bits，信道编码器首先对话音信号中最重要的Ia类50bits进行分组编码(CRC校验)，产生3bits校验位，再与132bits的Ib类比特组成185bits，再加上4个尾比特0，组合为189bits，这189bits再进入12速率卷积编码器，最后产生出378bits。这378bits再与话音信号中对无线信道最不敏感的类78bits组成最终的
9、456bits组。同样，对于信令信号，由控制器产生并送给信道编码器，首先按FIRE码进行分组编码(称为块编码)，然后再进入12卷积编码，最后形成456bits组。因此信道编码后信道传输速率为22.8kbits。编码后的话音和信令信息再进入交织单元。首先将这456bit进行语音块内交织，并分成长为57bit的八个子块。不同语块之间的交织深度为2，在进行相邻语音块的块间交织后进入加密单元。加密是通过对一个伪随机比特序列与普通突发脉冲的114个有用比特作异或操作实现的。伪随机序列由突发脉冲信号和事先通过信令方式建立的会话密钥得到的。用来产生伪随机序列的算法在GSM系统规范中称为A5。加密后的数据进入
10、突发脉冲格式化单元。在突发脉冲格式化单元中，114bit数据流被加入训练序列及头、尾比特组成156.25bit(包括8.25防护比特)的突发，这些突发被按信道类型组合到不同的TDMA帧和时隙中去。突发脉冲格式化便于信息的接收、同步、均衡和信息分类处理。经格式化后的数据进入调制器。在调制器中对格式化后的数据进行GMSK调制。4基带实现通信协议的基本介绍物理层、数据链路层、网络层和应用层等所有GSM手机网络协议软件将下载到手机基带部分的闪烁存储器中(FLASH ROM)。在研究开发阶段可利用此功能下载测试程序来判断手机各个部分是否正常工作，设置校准参数等。基带实现通信协议的工作流程如图3所示：图3
11、基带下载通信协议示意图将终端适配器同手机的系统连接器相连。手机将自动检测外部终端适配器。手机处于CPU自举模式(数据下载模式)等待PC机传送相应的设置参数(例如：8bit或16bit数据传输、起始地址、传输速率等)。PC机应根据手机的外围器件来设置手机所要求的参数。当手机接收到设置参数之后，将传送应答信号给PC机。PC机收到应答后即开始按照设置的传输速率传送网络协议。通常传输速率可设置为9.6kbits、14.4kbits、38.4kbits。当网络协议传送完毕后手机立即运行网络协议，此时手机处于正常操作模式。5基带技术实现及芯片的构成目前手机发展趋势是小型化、省电、高可靠性，所以手机的基带芯
12、片均采用专用集成电路。各个芯片厂商基带芯片的组成可能不同，但其基带芯片所完成的功能基本相似。按目前水平基带芯片通常为两片，若有单芯片的基带电路，其本质也是两个芯片用多芯片组装工艺形成的。在两块芯片中，一片由信道编码、数字信号处理器、CPU组成。在CPU的控制下完成各种算法，包括语音编解码算法、基于Viterbi算法的信道均衡、软判决算法、交织去交织算法、加解密算法、信道编解码算法(卷积码、FIRE码、奇偶校验码)等。另一片主要完成射频控制(AFC、AGC、APC等)、GMSK调制解调器和AD、DA变换。6结束语目前，GSM单、双频手机，WCDMA手机以及未来第三代IMT2000手机的蓬勃发展对
13、基带芯片的要求越来越高：功耗小、体积小、DSP处理速度快、多种数据处理功能等。提高基带芯片性能将直接影响手机竞争力。在移动通信系统高速发展的今天，我们应把握机遇大力发展民族移动通信，使国产手机在手机市场中占有一席之地。 阶段二 对手机电池和充电器进行系统了解设计充电器电路图用POWERPCB布电路板电池是一种将化学能直接转变为电能的装置。随着通讯和计算机业的迅猛发展，不论是蜂窝电话，个人通信系统，便携式计算机还是各种电子设备，它们都对电池的质量和功能提出了更高的要求。这促使电池不断地更新换代，更高更优的新品种电池纷纷浮出水面，不但为其自身的发展展示出可观的前景，在促进与电池相关的各项产业上亦功
14、不可没。电池的发展进程 最早出现的电池是铅酸电池，这种传统型电池的能量密度较低，而且对环境的污染较为严重，所以在发展中逐渐被淘汰。镍镉电池(Ni-CD)相对较为优越，但是对于最新的便携式电子和通讯装置来说，它的能量亦不是很充，而且，由镍镉电池导致的环境污染问题同样是极为严峻的，故此在大多数国家，它是被严格控制的。 镍金属氢化物Ni-MH电池在许多方面都胜于镍镉电池，不过它的能量密度也有限，由其而引起的环境问题亦同样存在，而且这种电池的自释放率高，使用期也有限。 这样，一种可充电的锂金属技术成功地替代了镍基础体系。液体锂离LLI系统具有较高的能量密度，较长的使用期和低自释放率。不过，在锂离系统中
15、作用的钴价格昂贵而且有毒，在一定的情况下，它还会释放氧气。 最先进的锂充电电池技术是对可塑锂离电池PLI(PlasticLithiumIon)技术的改进和更新。它具有安全可靠，使用周期长，能量密度高等特点。而且，相对于Ni-MH或LLI技术来说，在设计和构造上具有更大的灵活性。其厚度由2毫米到10毫米或更多，而不同的形状设计则可以适应一些特殊的运用要求。随着对便携式装置的需求不断增长，充电电池市场亦呈稳步发展状态。据预计，此项目的增长率将可能达到20%。 电池行业永远是朝阳行业，用电器具的大量使用要求电池高速快速发展。电池本身的快速发展正体现出这一趋势：一次电池已经经历三代，二次电池的发展更快，从镉镍、金属氢化物镍到锂离子。锂离子电池发展更快.锂电池作为一种新型高能化学电源，它具有高容量、高功率、小型化、无污染的特点，其优越性正逐步被人们所认识，它的应用领域也在逐渐扩大。这种先进的技术产品，在越来越多的运用中将逐步替代Ni-CD和Ni-MH，其增长的势态亦将更加强劲。这项增长的保持主要得益于笔记簿计算机和移动电话这两个关键市场。随着通讯与计算机业的发展，锂电池将发挥着愈来愈重要的作用。
