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手机原理与常见故障排除 学时:共30学时 （每周一,三晚各3学时） 考核：平时40%，作业60%,课程简介,本课程主要讲授现代移动通信基本原理和 基本知识、典型蜂窝通信系统及移动终端手机 的工作原理及基本故障排除方法。 包括:移动通信理论基础 移动电话(手机)原理 常见故障分析部分(含维修工具使用介绍),学习方法建议:,1.课堂认真听讲,不缺勤 2.做好笔记 3.多参考相关书籍,资料 4.必要的实践 5.兴趣是最好的老师和学习的动力,参考教材：,1.郭梯云,移动通信, 西安电子科技大学出版社 2.邬国扬等，蜂窝通信，西安电子科技大学出版社 3.张兴伟等，手机维修快速入门,电子工业出版社 4.刘南平, 手机原理与维修, 北京师范大学出版社 5.梅秀江，手机维修技能，机械工业出版社,一、移动通信系统概述 二、移动通信原理与技术 三、 GSM蜂窝系统和CDMA蜂窝系统 四、 GSM手机和CDMA手机 五、手机常用元器件识别和电路图识读 六、手机维修技能及基本故障排除 (部分视频素材),内容:,第1章 移动通信系统概述,1.1 无线通信基本常识 1.2 通信和移动通信中的名词术语 1.3 蜂窝移动通信的发展 1.4 蜂窝网小区制区域覆盖 1.5 蜂窝网移动通信的组成和特征,1.1 无线通信基本常识 一、通信系统组成 通信的任务是传送信息。信息包括语言、音乐、文字、图像、数据等各种信号。通信系统由发送设备、信道、接收设备组成，如1-1图所示。,信道是传送信息的通道。无线通信的信道是大气空间；有线通信的信道是传输线，如电线、电缆、光缆等。通信的种类很多，如人们生活中常见的电话、电视、广播、传真、卫星通信、移动通信、计算机通信等等。,二、移动通信和有线通信的区别,有线通信，比如目前我国广泛应用的公用交换电话网PSTN，其终端固定在某一地点，传输通过陆地中继线路进行，中继线路包括光纤、铜缆、微波中继及卫星中继等。PSTN中的网络配置是静态的，信道是封闭的，且是人造的，从而是优质的。除非终端用户改变地点或所需业务变更，网络需重新配置，否则网络不需改变配置。移动通信中，终端是移动的，网络配置是动态的，无线网络必须每隔很短的时间就为用户重新配置一次，保证用户在移动时能实现漫游和无缝切换。无线网络提供给用户的带宽会受到射频带宽资源的限制。无线信道是开放的，存在各种干扰和噪声，引起信号的多径效应和衰落现象，所有的移动通信技术都是为了克服和消除这些影响，用以解决移动通信中信息传输的有效性、可靠性和安全性问题。,移动通信的主要特点,（1）移动通信必须利用无线电波进行信息传输。 （2）移动通信是在复杂的干扰环境中运行 （3）移动通信可以利用的频谱资源有限。 （4）由于通信用户的随机移动性，网络管理和控制必须有效。 （5）移动终端必须适于在移动环境中使用,三、电磁波传递声音和图像信号的原理,电磁波传递声音和图像信号就象鸽子送信一样.（点击观看视频：鸽子送信） 先将信号载在电磁波上，再把载有信号的电磁波发射出去，到达接收处设法从电磁波上把信号检出来.,高频振荡器产生 高频振荡电流,信号发射机房,声音信号,图像信号,发射天线,彩塔接收天线,电信大楼上的接收天线,通讯系统,车载数字新闻通讯车,舰载卫星,四、调制与解调,在无线电技术中，调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术，就没有无线电通信，没有广播和电视，也没有今天的手持电话、传真、电脑通信及 Internet 国际互联网。 用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度，使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化，这个控制过程就称为调制。其中语言或音乐信号叫做调制信号，调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。无线通信采用把音频信号“搭乘”在高频载波上，借助于高频电磁波将低频信号发射出去，传向远方。 按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅；如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位，则称这种调制方式为频率调制或相位调制，简称调频或调相（调频与调相又统称调角）。 幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变，它的振幅是变化的。其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。它的振幅变化曲线称之为包络线，代表了要传递的信息，例如某中波广播电台的频率为 540kHz ，这个频率是指载波的频率，它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦波频率。解调和调制过程相反. ,根据载波受调制参数的不同, 调制分为三种基本方式, 它们是振幅调制、 频率调制、 相位调制, 还可以有组合调制方式。,三种基本的模拟调制方法： AM 调幅、 FM 调频、PM 调相 三种基本的数字调制方法： ASK幅移键控, FSK频移键控, PSK相移键控,波形原理图,AM 调幅如下图所示 FM 调频如下图所示,ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1 FSK：用载波的两个不同频率表示0和1 PSK：用载波的起始相位的变化表示0 和1,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,ASK,FSK,PSK,五、无线电波的传播特性, 根据无线电波在传播过程所发生的现象, 电波的传播方式主要有直射（视距）传播、 绕射（地波）传播、 折射和反射（天波）传播及散射传播等, 决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。 任何信号都具有一定的频率或波长。无线电波是一种波长比较长的电磁波, 占据的频率范围很广。 在自由空间中, 波长与频率存在以下关系: c = f 电磁波从发射天线辐射出去后, 不仅电波的能量会扩散, 接收机只能收到其中极小的一部分, 而且在传播过程中, 电波的能量会被地面、 建筑物或高空的电离层吸收或反射, 或者在大气层中产生折射或散射等现象, 从而造成到达接收机时的强度大大衰减。,图1 2 无线电波的主要传播方式, （a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射传播,多径传播(干扰),六、典型无线电通信系统的组成举例 (调幅发射机,接收机) (a)发送设备,(b)接收设备,六、数字通信的特点,1抗干扰能力强，无噪声积累,两类通信方式抗干扰性能比较,2保密性能好,由于数字信号是将模拟信号变成“0”和“1”码，再经不同组合后才进行传输的，因而无法直接识别，具有固有的保密性。同时数字通信可以很容易地将复杂密码进行编码和解码，所以数字通信可以实现模拟通信无法达到的高质量保密性。,3便于组成现代化数字通信网，便于实现多媒体通信。,由于各种信息（声音、图像、数据等）都可变换成统一的二进制数字信号，通过多路复用组合在一起，经同一信道传输而不互相干扰，故数字通信可以将各种业务和不同的终端用户组合在一个系统，形成综合业务数字网（ISDNIntegrated Services Digital Network）。 综合业务数字网（ISDN）能实现两重任务：一是各种通信业务的综合，二是数字传输与数字交换的综合。由于直接与计算机联网，所以大大提高了通信效率。,4占用信道频带宽,在模拟通信系统中，一路电话所占带宽为4kHz，当数字电话用PCM 传输时，数码率为64kbit/s，频带为64kHz，后者是前者的16倍。显然，它将使频带资源的利用率降低。,1.2 通信和移动通信中的名词术语,1.多路复用技术：多个信息源共享一个公共信道的方式 为何要复用？提高线路利用率 类比：公共运输系统(铁路、海运、航空),实现多路通信的方法有： 频分多路复用；时分多路复用；码分多路复用,频分复用(FDMA) 原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。,时分复用(TDMA) 原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。,复用后的数据流,时隙号,1,2,3,1,D3,D2,D1,时间片1,2,时间片2,D1,时隙,D2,复用器,码分复用（CDMA）,码分复用是一种码分多址技术（CDMA），是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式. 码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。也就是说，每一个用户有自己的地址码，这个地址码用于区别每一个用户，地址码彼此之间是互相独立的，也就是互相不影响的 . CDMA手机即采用了CDMA技术的手机。,CDMA手机具有以下优点：,(1)、CDMA手机可以说是名副其实的绿色手机，它发射功率极小(2mw)，是GSM手机(功率为125mw)的1/60，甚至低于电视屏幕产生的辐射功率； (2)、CDMA手机采用了先进的切换技术软切换技术(即切换是先接续好后再断)，使得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美，而且没有GSM手机的掉线现象； (3)、使用CDMA网络，运营商的投资相对减少，这就为CDMA手机资费的下调预留了空间； (4) 、因采用以扩频通信为基础的一种调制和多址通信方式，其容量比模拟技术高10倍，超过GSM网络约4倍。 (5) 、基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。,2.基站 基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式， 是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。 3.小区 每个基站的覆盖区称为一个小区。为了使得服务区达到无缝覆盖，提高系统的容量，就需要采用多个基站来覆盖给定的服务区。 4. 漫游 漫游（ Roaming）指的是蜂窝移动电话的用户在离开本地区或本国时，仍可以在其他一些地区或国家继续使用他们的移动电话手机。漫游只能在网络制式兼容且已经联网的国内城市间或已经签署双边漫游协议的地区或国家之间进行。,5.带宽 带宽是通信信道的宽度,又叫频宽，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。带宽就像一条路的宽度，而网络速度是车流速度，两者不是一回事。在数字设备中，带宽通常以bps表示，即每秒可传输之位数。在模拟设备中，频宽通常以每秒传送周期或赫兹Hz来表示。 所谓 1M 宽带，其实是指 1Mbps (兆比特每秒)，亦即 1 x 1024 / 8 = 128KB/sec，但这只是理论上的速度，实际上则要再扣约 12% 的信息头标识等各种控制讯号，故其传输速度上限应为 112KB/sec 左右。这里列出了各个速度单位之间的关系： 1 Byte = 8 bits 1 Kb = 1024 bits 1 KB = 1024 bytes 1 Mb = 1024 Kb 1 MB = 1024 KB B 和 b 分别代表 Bytes 和 bits，两者的定义是不同的， 所以各种宽带的极限下载值也可以轻易的计算出来。 1 M =112 KB/s 2 M =225 KB/s 8 M =901 KB/s 10 M =1126 KB/s Mbps实际上是一个带宽单位，而非速度单位，在“Mbps”单位中的“b”是指“Bit（位）”。而真正的速度单位应为MB/s，其中的“B”是指“Byte（字节）”。因为数据是按字节传输的，而并非按位。,6. GSM,GSM（全球移动通信：Global System For Mobile Communication）是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术，统一的网络标准，使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。,7.双模手机,所谓的“双模”就是工作在两个网络模式下，这两个工作模式就是GSM网络和CDMA网络，所谓的“GSM/CDMA双模手机”就是指手机可以同时支持GSM以及CDMA这两个网络通信技术，它可以根据环境或者是实际操作的需要来从中做出选择，如果在一种模式下，手机通信质量不高或者是出现其他不良的通信现象，可以自由转到另外一个网络模式上工作，它实际上就是扩大了手机的通话频率，并大大提高通信的稳定性而已。一部手机可同时插入两张不同网络的号卡(双卡双待) ,并使之同时处于开机状态,用户无需切换网络,即可任意拨打、接听和收发短信,且这些手机均可支持多种增值业务，使商务人士尽享移动办公的自由以及休息娱乐的乐趣。此外，用户还可预设接听和拨打电话的顺序，使用起来非常方便.,8. 3G和3G手机,3G是3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机是指将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。3G手机完全是通信业和计算机工业相融合的产物， CDMA被认为是第三代移动通信（3G）技术的首选，目前的标准有WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA。,9. iPhone手机,iPhone由苹果公司（Apple, Inc.）在2007年1月9日宣布推出，2007年6月29日在美国上市，将创新的移动电话、可触摸宽屏iPod以及具有桌面级电子邮件、网页浏览、搜索和地图功能的突破性因特网通信设备这三种产品完美地融为一体。iPhone引入了基于大型多触点显示屏和领先性新软件的全新用户界面，让用户用手指即可控制iPhone。iPhone还开创了移动设备软件尖端功能的新纪元，重新定义了移动电话的功能。,10.智能手机,智能手机（Smartphone)，是指“像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。 智能手机具有五大特点： 1. 具备无线接入互联网的能力，即需要支持GSM网络下的GPRS或者CDMA网络的CDMA 1X或3G（wcdma、cdma-evdo、TD-scdma）网络，甚至4G（HSPA+、FDD-LTE）。 2. 具有PDA的功能，包括PIM（个人信息管理），日程记事，任务安排，多媒体应用，浏览网页。 3. 具有开放性的操作系统，可以安装更多的应用程序，使智能手机的功能可以得到无限扩展。 智能手机(11张) 4. 人性化，可以根据个人需要扩展机器功能。 5. 功能强大，扩展性能强，第三方软件支持多,3G智能手机的基本要求 1高速度处理芯片。3G手机不仅要支持打电话、发短信，它还要处理音频、视频，甚至要支持多任务处理，这需要一颗功能强大、低功耗、具有多媒体处理能力的芯片。这样的芯片才能让手机不经常死机，不发热，不会让系统慢得如蜗牛。 2大存储芯片和存储扩展能力。如果要实现3G的大量应用功能，没有大存储就完全没有价值，一个完整的GPS导航图，要超过一个G的存储空间，而大量的视频、音频还和多种应用都需要存储。因此要保证足够的内存存储或扩展存储，才能真正满足3G的应用。 3面积大、标准化、可触摸的显示屏。只有面积大和标准化的显示屏，才能让用户充分享受3G的应用。分辨率一般不低于320240。而支持手机的触屏功能是中国用户必不可少的。 4支持播放式的手机电视。以现在的技术，如果手机电视完全采用电信网的点播模式，网络很难承受，而且为了保证网络质量，运营商一般对于点播视频的流量都有所控制，因此，广播式的手机电视是手机娱乐的一个重要组成部分。 5支持GPS导航。它不但可以帮助你很容易找到你想找到的地方，而且GPS导航还可以帮助找到你周围的兴趣点，未来的很多服务，也会和位置结合起来，这是手机特有特点。 6操作系统必须支持新应用的安装。有可能安装各种新的应用，使用户的手机可以安装和定制自己的应用。 7配备大容量电池，并支持电池更换。3G无论采用何种低功耗的技术，电量的消耗都是一个大问题，必须要配备高容量的电池，1500mAh是标准配备，随着3G的流行，很可能未来外接移动电源也会成为一个标准配置。 8. 良好的人机交互界面。,智能手机的操作系统 智能手机通常使用的操作系统有：Symbian、Windows Mobile、Windows phone、iOS、Linux（含Android、Maemo、MeeGo和WebOS）、Palm OS和BlackBerry OS。他们之间的应用软件互不兼容。 Symbian Symbian代表机型:诺基亚N8 Symbian（中文名：塞班）是一个实时性、多任务的纯32位操作系统，具有功耗低、内存占用少等特点，非常适合手机等移动设备使用，经过不断完善，虽然在智能型手机市场取得了无比的成功，并长期居于首位，但是Symbian S60、Symbian3,UIQ等（尤其是S60）系统近两年亦遭遇到显著的发展瓶颈。最近12个月欧洲手机公司诺基亚（Nokia）在智能手机市场市占率逐渐滑落。需要注意的是，并不是所有的Symbian系统都是智能系统，比如S40系统，就不属于智能手机系统。 支持厂商：芬兰诺基亚（日本索尼爱立信、韩国三星已宣布退出塞班阵营）,Belle 新的塞班Belle系统支持最高6个可横向切换的主屏幕，用户可以在上面随意创建、删除和拖拽Widget插件，和Android非常类似。全新的通知查看系统也是一个亮点下拉通知菜单中甚至包含了蓝牙、Wi-Fi、移动网络、以及声音模式的快速开关，所有通知都将在这里出现，这是Symbian系统的一个重大更新。借助于1.2GHz的标配级别处理器，Symbian Belle的动态多任务切换将会相当顺畅。 用户可以通过轻松触碰手机来共享内容，轻轻一碰即可连接NFC音箱（参考诺基亚N9发布会演示），甚至可以轻触NFC区域来共享内容到社交网络，更不用提之前我们已经非常熟悉的用NFC芯片来解锁愤怒的小鸟后续关卡 像视频中所说的一样，塞班Belle系统的确“all-new”（焕然一新），诺基亚的改变让我们对它多了许多期待，相信Belle系统能够让Symbian手机焕发新生。 Belle应该不算是塞班的一种，它给了人们全新的感官体验。,Android Android代表机型:摩托罗拉MileStone Android( 中文名：安卓) 是基于Linux平台开源手机操作系统名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，是为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。目前在市场上可谓如日中天，越来越受到青睐，倍受摩托罗拉推崇。在Android发展的过程中，摩托罗拉付出的是核心代码，Google付出的是公关和品牌效应，当然还有它的google app，但是Google掌握了Android Market以及通过android google apps获得的大量用户。 支持厂商：美国摩托罗拉、中国台湾HTC、韩国三星、韩国LG、日本索尼爱立信，中国大陆联想、华为、中兴、魅族、Oppo和cafe手机等。,Windows Phone 作为软件巨头微软的掌上版本操作系统，在与桌面PC和Office办公的兼容性方面具有先天的优势，而且WP具有强大的多媒体性能，办公娱乐两不误，让他成为最有潜力的操作系统之一。最新版本为Windows Phone 7，几乎对旧有的Windows Mobile系统全盘推翻再造，其应用机型已逐渐上市，不过价格不菲。 支持厂商：中国台湾HTC、韩国三星电子、韩国LG、英国索尼爱立信、阿联酋i-mate，诺基亚与2011年初正式宣布与微软合作，将采用WP7操作系统；目前各大山寨厂商也同样生产着大量WP(66.5)产品 iOS iOS是（又称iPhone OS）由苹果公司为iPhone开发的操作系统，它主要是给iPhone、iPod touch以及iPad使用。最新版本为iOS5，该系统的UI设计及人机操作前所未有的优秀，软件极其丰富。苹果完美的工业设计配以iOS系统的优秀操作感受，就靠仅有的几款机型，已经赢得可观的市场份额。 支持厂商：苹果公司,MeeGo MeeGo代表机型:诺基亚N9 MeeGo是诺基亚和英特尔宣布推出一个免费手机操作系统，中文昵称米狗，该操作系统可在智能手机、笔记本电脑和电视等多种电子设备上运行，并有助于这些设备实现无缝集成。这种基于Linux的平台被称为MeeGo，融合了诺基亚的Maemo和英特尔的Moblin平台。如诺基亚新品N9就是采用MeeGo1.2系统的。 支持厂商：诺基亚。 Web OS Web OS（又称Palm os）以其独特的外形，另类的系统吸引了无数人的眼球，但是一个问题，就是目前没有任何正规途径，还有应用软件的问题，配套太少。Web OS系统目前仍有很多的计算机编程爱好者，在努力的专研。惠普收购Palm公司后，于2011年8月19日正式宣布放弃Web OS手机和平板电脑。惠普在这次会议的新闻稿中称：我们计划取消WebOS设备的运营，特别是WebOS手机和TouchPad平板电脑，但我们会继续探索优化WebOS软件的价值。由此看出WebOS并未被取消，惠普可能会将WebOS授权给其他的厂商，或者将WebOS用于其他的非手机/平板电脑设备中。 支持厂商：Palm，惠普,BlackBerry OS BlackBerry OS是RIM公司独立开发出的与黑莓手机配套的系统，目前在全世界都颇受欢迎，在此系统基础上，黑莓的手机更是独树一帜的在智能手机市场拼搏，目前也已在中国形成了大笔粉丝。 支持厂商：RIM 三星 黑莓手机名字由来 从技术上来说，黑莓是一种采用双向寻呼模式的移动邮件系统，兼容现有的无线数据链路。无线电子邮件接收器挤在一起的小小的标准英文黑色键盘，看起来像是黑莓表面的一粒粒种子，就起了这么一个有趣的名字。现在，黑莓独特的按键位置安排也是其一特色。 Bada Bada代表:三星S8500 bada是韩国三星公司自行开发的智能手机平台，支持丰富功能和用户体验的软件应用，于2009年11月10日发布。bada在韩语里是“海洋”的意思。 bada的设计目标是开创人人能用智能手机的时代。它的特点是配置灵活、用户交互性好、面向服务，非常重视SNS集成和地理位置服务应用。 bada系统由操作系统核心层、设备层、服务层和框架层组成。支持设备应用、服务应用和Web与Flash应用。 支持厂商：三星,1.3 蜂窝移动通信的发展 一、移动通信及发展阶段 所谓移动通信,就是指通信双方至少有一方处于运动状态中进行的信息交换.移动体与固定点之间、移动体相互之间信息的交换都可以称为移动通信。其中移动体可以是人, 也可以是车、 船、飞机等处在移动状态中的物体。 第一代(1G)移动通信 (70年代至80年代末) 采用的是模拟通信调制技术，频分复用方式.只能传输语音流量，并受网络容量的限制. AMPS为1G网络的典型代表。人们曾经使用过的大砖头手机,俗称“大哥大”，是第一代移动通信产品。我国于2001年12月31日关闭模拟蜂窝网系统。 第二代(2G)移动通信(90年代初至今) 采用的是数字通信调制技术，大多采用TDMA多址接入方式.主要业务为数字话音和少量数据信息.我国于1995年引进并开通使用 .,第三代（3G）移动通信(90年代后期提出,目前已商用) 是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。采用宽带码分多址技术。能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。,第三代移动通信的主要特征有： (1) 高的灵活性及高的频率效率； (2) 除高质量的语音外， 数据通信速率应达到2 Mb/s； (3) 无缝隙的全球覆盖， 全球漫游； (4) 网络管理智能化程度更高； (5) 宽带多媒体服务、 综合业务服务； (6) 分层小区结构,智能天线,空分多址,软件无线电等.,目前对第四代移动通信系统主要有以下几方面的描述: ,(1) 建立在新的频段(比如58 GHz乃至更高)上的无线通信系统; (2) 基于分组数据的高速率传输(10 Mb/s以上); (3) 真正的“全球一统”(包括卫星部分)系统; (4) 基于全新网络体制的系统, 或者说其无线部分将是对新网络(智能的、 支持多业务的、 可进行移动管理)的“无线接入”; (5) 融合了数字通信、 数字音/视频接收和因特网接入的崭新的系统。 在4G之后, 个人通信系统将成为未来移动通信系统的大趋势。 “个人通信系统”的概念在20世纪80年代后期就已出现, 当时便引起了世界范围内的巨大兴趣。 个人通信系统是一个要求任何人能在任何时间、任何地点与任何人进行(任何)各种业务通信的通信系统。 这里指的个人通信是既能提供终端移动性,又能提供个人移动性的通信方式。终端移动性指用户携带终端连续移动时也能进行通信, 个人移动性指用户能在网中任何地理位置上根据他的通信要求选择或配置任一移动的或固定的终端进行通信。 可见个人通信的实现将使人类彻底摆脱现有通信网的束缚, 达到无约束自由通信的最高境界。,中国手机史 第一款移动电话：摩托罗拉3200,在模拟移动通信时代，摩托罗拉是绝对的霸主。作为手机的发明者，摩托罗拉也是最早进入中国市场的手机生产商，其型号为3200的移动电话是中国市场上第一款手机。这款手机体积庞大，功能贫乏，但是在当时价格昂贵，只有少数先富起来的款爷才能拥有，它就是“大哥大”的前身。 中国移动通信集团公司从1987年开始运营模拟移动电话业务，刚开通时只有区区150名用户，业务高峰时期拥有客户660万。中国移动通信集团公司于2001年12月31日后关闭模拟移动电话网，停止经营模拟移动电话业务。,第一款翻盖手机：摩托罗拉8900,国内第一款翻盖手机摩托罗拉8900采用下翻盖设计，虽然体积庞大其貌不扬，但是当时售价高达34万元人民币，是高端人群的标志性装备。 在模拟移动电话时代，手机功能往往仅仅限于通话，而且受到技术、材料各方面的限制，款式上相当单一，缺乏变化。中国的GSM数字网从1994年在中国建成第一个GSM通讯网络开始，2001年的模拟网转网，GSM数字网全面替代以往的模拟移动通信网络。9900手机被 称为“大哥大”一度成为中国手机的代名词。到了GSM时代后，各大手机厂家看好这一新的机会，争相拓展在这一市场上的份额，摩托罗拉不肯舍弃已有的地盘抱 死了模拟网络，以至没能及时调整市场战略，其霸主地位迅速下滑。与此同时，诺基亚、爱立信等厂商后来居上，并称三大霸主。,第一款GSM手机：爱立信GH337,爱立信GH337进入中国大陆市场时，我国普遍还处在模拟网络时代，广东省的GSM网络刚刚开通，GH337作为一款数字手机，其性能各方面都比模拟手机优秀，惹得大家竞相购买。GH337重达220克，三围为1304924毫米，适用于900MHz的GSM网络，与同时代的模拟手机相比较有抢线快、接收信号比较灵敏的特点。,第一款无天线手机：汉诺佳CH9771,由汉诺佳推出的采用了机械控制和符合人体工学S型设计的CH9771，虽然冷冷的线条让人觉得缺乏亲和力，但它是第一款使用了内置天线的手机， CH9771重达168克，有灰、黑、红三种颜色可选。虽然，这款手机在中国市场的反响不大，但内置天线设计却为诺基亚和西门子等公司采用。诺基亚3210就曾在国内风靡一时。,第一款全中文手机：摩托罗拉CD928 支持全中文的界面显示，而且还能够支持汉字输入，将中文短信变为了现实。CD928 重达210 克，三围为1225422毫米，颜色有香槟色、银河灰、雅典黑三种可选，而且是一款GSM900MHz/DCS1800MHz双频手机。,第一款256色GSM彩屏手机：爱立信T68,这款外观像鱼一样的手机在当时算是顶级配置，因为它是第一个采用256色STN显示屏的GSM手机，虽然分辨率仅为80101像素，但是已经是空前的视觉效果。爱立信T68机身尺寸为1004820毫米，重量为84克，在当时看来是非常时尚前卫的手机产品。,二、移动通信大发展的原因: 1.用户数量迅猛增加. 2.微电子技术得到长足发展，通信设备的小型化、微型化 3. 大规模集成电路及微处理器技术计算机技术的迅猛发展，从而为大型通 信网的管理与控制提供了技术手段。 4.提出并形成了移动通信新体制。 随着用户数量的增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索 新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在20世纪70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。,三、移动通信发展方向,移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段。近年来，在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从过去简单的无线对讲或广播方式发展成为一个把有线、无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，全球范围的通信系统。,移动通信的发展方向是数字化、微型化、标准化、多媒体化、智能化. 具有电脑功能的智能手机正在成为移动通信的主流。,1.4 蜂窝网小区制区域覆盖及组网 早期的公用移动电话系统采用大区制工作方式， 虽然服务半径大到几十公里，但容纳的用户数有限， 通常只有几百用户。为了解决有限频率资源与大量用户的矛盾，可以采取小区制的覆盖方式。 对服务区域呈线状的，可采取线状网；而对一般的服务区而言， 均采用六边形的蜂窝网格式。为了使得服务区达到无缝覆盖，提高系统的容量，就需要采用多个基站来覆盖给定的服务区。(每个基站的覆盖区称为一个小区。),1. 大区制 大区制的移动通信系统一般设有一个基站，它负责服务区内移动通信的联络与控制。 大区制的移动通信系统，网络结构简单、所需频道数少、不需交换设备、投资少、见效快，适合用在用户数较少的区域。,2. 小区制 小区制就是把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区分别设置一个基站，负责本小区移动通信的联络和控制。 可在移动交换中心的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。 小区制提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了。 无线小区的大小,主要由发射功率和基站天线的高度决定。,小区制（蜂窝）移动通信网,3.蜂窝网 在平面区域内划分小区，通常组成蜂窝式的网络。在带状网中，小区呈线状排列. 全向天线辐射的覆盖区是个圆形。为了不留空隙地覆盖整个平面的服务区，一个个圆形辐射区之间一定含有很多的交叠。在考虑了交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。根据交叠情况不同，若在每个小区相间120设置三个邻区，则有效覆盖区为正三角形；若每个小区相间90设置四个邻区，则有效覆盖区为正方形；若每个小区相间60设置六个邻区，则有效覆盖区为正六边形；,蜂窝网有效区域,蜂窝结构,(a) Frequencies are not reused in adjacent cells. (b) To add more users, smaller cells can be used.,4.带状网 带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的 。 带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形。带状网可进行频率再用。 若以采用不同信道的两个小区组成一个区群(在一个区群内各小区使用不同的频率，不同的区群可使用相同的频率)，如图 ( a )所示，称为双频制。若以采用不同信道的三个小区组成一个区群，如图 所示， 称为三频制。从造价和频率资源的利用而言，当然双频制最好；但从抗同频道干扰而言，双频制最差，还应考虑多频制。 ,双频制,三频制,带状网,5. 小区分裂 在整个服务区中每个区的大小可以是相同的，这只能适应用户密度均匀的情况。事实上服务区内的用户密度是不均匀的，例如城市中心商业区的用户密度高，居民区和市郊区的用户密度低。为了适应这种情况，在用户密度高的市中心区可使小区的面积小一些，在用户密度低的市郊区可使小区的面积大一些。另外，对于已设置好的蜂窝通信网，随着城市建设的发展，原来的低用户密度区可能变成了高用户密度区，这时相应地在该地区设置新的基站，将小区面积划小。解决以上问题可用小区分裂的方法。,6. 中心激励与顶点激励 在每个小区中，基站可设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区，就是所谓“中心激励”方式，也可以将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各1/3区域，每个小区由三副120扇形天线共同覆盖，这就是所谓“顶点激励” 。,7. 盲区及直放站 在组网布局时， 由于地形、 地物等方面的考虑， 会出现覆盖不到的地域， 通常称为盲区或死角,如城市高大建筑群、 会议大厅、 地铁车站、 高速公路等。,为了使死角变活,消除盲区，通常在适当地方建立直放站,以沟通盲区移动台与基地站的通信。 直放站实际上就是一个同频放大的中继站， 通过它把基地站部分信道引过来,以实现接收和转发来自基地站和移动台的信号.,基站及基站天线,全向天线,在水平方向图上360均匀辐射(无方向性)，基本为圆形。辐射能量是集中的，可获得天线增益。 全向天线在移动通信系统中一般应用于郊县大区制的站型，覆盖范围大。 全向天线一般由半波振子排列成的直线阵构成，并把按设计要求的功率和相位馈送到各个半波振子，以提高辐射方向上的功率。 振子单元数每增加一倍（相应于长度增加一倍），增益增加3dB。 典型的增益值是69dBd，受限制的因素主要是物理尺寸。 例如9dBd增益的全向天线，其高度为3m,定向天线,定向天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的 常用于扇形小区，也称扇区天线，辐射功率或多或少集中在一个方向。 定向天线在蜂窝系统中使用方向天线的原因： 覆盖扩展和频率复用 使用方向天线可改善蜂窝移动网中的干扰。 定向天线一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高,特殊天线,用于特殊场合信号覆盖的天线，如室内、隧道等 辐射方向图根据用途来选择天线类型使其适应场合要求，常用的有天线分布系统等。 天线分布系统通过大量低功率天线分散安装在建筑物内，全面解决室内的覆盖问题，且可以完全覆盖,多天线系统,许多单独天线形成的合成辐射方向图 用一个小区覆盖大范围，使用较少的信道数：在塔上相反方向安装两个方向性天线，通过功率分配器馈电 不能使用全向天线，或当所需增益比一个全向天线系统所能提供的要大时：用多天线系统来形成全向方向图，如建筑物四周 使用多天线系统时，空间分集非常复杂。 典型增益值是所用单独天线增益减去由于功率分配器带来的3dB损耗,智能天线,利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零点对准干扰信号到达方向，充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰。 作用：有效降低同频干扰、多址干扰，在保证服务质量的前提下增加系统容量 但不具有抗多径衰落的能力 类型 多波束智能天线-GSM中应用 自适应智能天线 -3G中应用,移动通信网络接入固定电话网,移动卫星通信系统,1.5 蜂窝网移动通信的组成和特征 一、系统结构 通常，蜂窝网移动通信系统中有若干个移动电话交换局，也称作移动电话交换中心(MSC)。图示出了蜂窝网移动通信系统的主要结构。 ,蜂窝网移动通信系统组成包括: 移动电话交换局(或交换中心)、 基站 移动台。 MSC是蜂窝网的控制中心，它与公用网(如公用电话交换网PSTN或综合业务数字网ISDN，或公用数据网PDN)和所辖的基站相连，其连接方式通常有电缆、光缆或数字微波线路等，它们之间都有相应的接口标准。移动交换中心一般由专用的数字程控交换机组成，它不仅具有普通程控交换机所具有的交换、控制功能，而且还具有适应移动通信特点的移动性管理功能(如过境切换、漫游等)，以完成移动用户主呼或被呼、建立通信路由等所必需的控制和管理功能。根据服务区域 及移动用户的数量，在一个 MSC所管辖范围内建立几十个甚至几百个基站。为了控制方便，在MSC与基站(BS)之间，可加入基站控制器(BSC)。 ,基站机房的基本配置,基站中各类信号的传输 用户信息和信令：通过传输线由BSC经过传输设备和主设备相连，无线信号经主设备中的收发信部分通过天馈线收发 电源：提供可由交流市电或油机提供，两者间用转换设备转换，在短暂停电时间由蓄电池供电，所提供的电源经通信电源设备提供给主设备、传输设备等 监控：告警信号传至基站设备与主设备告警、传输设备的告警信号经由传输设备送至OMC。 监控系统主要完成对动力和环境的监控 动力的监控：交直流、空调 环境的监控：水浸、火情、温度、湿度、烟雾、门禁、防盗等,基站故障时的故障处理流程,当基站故障时，处理流程为先电源，后传输，最后主设备。 对电源部分，检查开关电源输出、设备电源输入(指示灯） 对传输部分，在传输网管配合下检查SDH（PDH）告警灯、进行远环、近环测试 对主设备部分，检查连线、模块工作状态，在网管配合下进行相应维护操作。,每个基站主要由多部信道机组成，信道机数量主要由通信容量来决定，在频分多址 (FDMA) 方式情况下，一部信道机只能与一个移动用户进行发射和接收，且收、发频率各 1 个；在时分多址(TDMA)方式下，一部信道机允许与若干个移动用户进行发射和接收。例如，在 GSM 系统中，全速率工作情况下，有 8 个时隙 ( 即有8 个信道)，除了 1 个信道用作信令信道外，其它 7 个信道可用来传输业务信息。在这种情况下，允许有 7 个移动用户同时与基站进行双向的无线通信。 基站信道机主要由发射机、接收机组成，天线多采用有向天线。此外，基站还配有定位接收机，用于监测移动台的位置。 移动台可以是装载在汽车上的电台，也可以是手持式电台(简称手机)。它由发射机、接收机、逻辑控制单元、按键式电话拨号盘和送受话器等组成。,二、蜂窝网的主要功能