GSM手机培训资料.docx
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GSM手机培训资料
GSM手机培训教材
<内部资料>（Ver：
V1.0）
深圳市龙岗区龙坪西路志达工业园手机生产事业部
前言
一培训目的：
1.了解GSM的工作原理。
2.熟记GSM手机的组成结构。
3.掌握手机主板元件的作用。
4.学习GSM手机的基本故障排除方法。
二在学习GSM手机原理之前，先回忆一下电路的基础知识：
A电阻的串，并联：
电阻的串联结果等于串联各电阻之和。
电阻的并联结果等于并联各电阻的电导之和的倒数。
B电容的串，并联：
电容的串联结果计算方法等效于电阻的并联计算方法；电容的
并联结果计算方法等效于电阻的串联计算方法。
C三极管工作状态的条件：
放大状态：
三极管的发射结（BE）正向偏压，同时集电结（BC）
结反向偏压。
饱和状态：
三极管的发射结（BE）正向偏压，同时集电结（BC）
结正向偏向。
截止状态：
三极管的发射结（BE）反向偏压。
（注：
三极管的饱和导通状态，相当于开关的闭合状态；三极管的截止状态，相当于开关的断开状态）
DLC振荡电路的频率（f）的计算工式：
F=1/（2Л√LC）
E数字逻辑门电路：
与门图标Y逻辑表达式：
Y=A*B
或门图标Y逻辑表达式：
Y=A+B
非门图标Y逻辑表达式：
Y=A
第一章GSM原理
第一节GSM系统的网络结构
GSM的历史可以追溯到1982年，当时，北欧四国向CEPT（ConferenceEuropeofPostandTelecommunications）提交了一份建议书，要求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务规范，以建立全欧统一的蜂窝系统。
同年，成立了移动通信特别小组（GSM-GroupSpecialMobile）。
在1982年～1985年期间，讨论焦点是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网标准问题，直到1986年决定为制定数字蜂窝网标准。
1986年，在巴黎对不同公司、不同方案的系统（8个）进行了比较，包括现场试验。
1987年5月选定窄带TDMA方案。
与此同时，18个国家签署了谅解备忘录，相互达成履行规范的协议。
1988年颁布了GSM标准，也称泛欧数字蜂窝通信标准。
在GSM建议中，未对硬件作出规定，只对功能和接口制定了详细规定，这样便于不同产品可以互通。
GSM建议共有12个系统。
一.GSM系统的主要组成：
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。
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。
A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）。
B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）。
C基站收发台（BTS）包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机，接收机，支持各种小区结构（如全向，扇形，星状和链状）所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。
D基站控制器（BSC）是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和操作维修中心之间交换信息提供接口。
一个基站控制器通常控制几个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理，实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制等。
二.GSM的区域、号码、地址与识别：
1）区域划分：
从地理位置范围来看，GSM系统分为GSM服务区，公用陆地移动网业务区（PLMN）、移动交换控制区（MSC区）、位置区（LA）、基站区和小区。
AGSM服务区：
由联网的GSM全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服务，包括完成国际漫游。
BPLMN业务区
由GSM系统构成的公用陆地移动网（GSM/PLMN）处于国际或国内汇接交换机的级别上，该区域为PLMN业务区，它可以与公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDNN）互连，在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。
一个PLMN业务区包括多个MSC业务区，甚至可扩展全国。
CMSC业务区
在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。
由一个移动交换中心控制区域称为MSC业务区。
一个MSC区可以由一个或多个位置区组成。
D位置区
每一个MSC业务区分成若干位置区（LA），位置区由若干基站区组成，它与一个或若干个基站控制器（BSC）有关。
在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。
当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。
系统中，位置区域以位置区识别码（LAI）来区分MSC业务区的不同位置区。
E基站区
一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。
F小区
小区也叫蜂窝区，理想形状是正六边形，一个小区包含一个基站，每个基站包含若干套收，发信机，其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素，一般为几公里。
基站可位于正六边形中心，采用全向天线，称为中心激励；也可位于正六边形顶点（相隔设置），采用120度或60度定向天线，称为顶点激励。
若小区内业务量激增时，小区可以缩小（一分为四），新的小区俗称“小小区”，在蜂窝网中称为小区分裂。
2）识别号码
A国际移动用户识别码（IMSI）
国际移动用户识别码是用于识别GSM/PLMN网中用户，简称用户识别码，根据GSM建议，IMSI最大长度为15位十进制数字。
MCC-MNC-MSIN-NMSI
MCC-移动国家码，3位数字。
如中国的MCC为460。
MNC-移动网号，最多2位数字。
用于识别归属的移动通信网（PLMN）。
MSIN-移动用户识别码。
用于识别移动通信网中的移动用户。
NMSI-国内移动用户识别码。
由移动网号和移动用户识别码组成。
B国际移动设备识别码（IMEI）
IMEI是唯一的，用于识别移动设备的号码。
用于监控被窃或无效的这一类移动设备，IMEI的构成如下图所示。
IMEI=TAC+FAC+SNR+SP（15位数）。
TAC-FAC-SNR-SP
6位数字-2位数字-6位数字-1位数字
TAC-TypeApprovalCode（TAC）型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。
前2位为国家码。
（例如：
Nokia的,Ericsson的,Motorola的,又各式各样不同型号的批准码又不尽相同,但只要是同一型号的,前六码一定一样,如果不一样,可能是冒牌货!
）
FAC-FinalAssemblyCode（FAC）最后装配码，表示生产厂或最后装配地，由厂家编码。
如40的话,是Motorola在英国（UK）的工厂,07也是Motorola的工厂,在德国，67的话也是,在美国本地。
对Nokia，FAC是51。
SNR-SerialNumber（SNR）序号码，独立地、唯一地识别每个TAC和FAC移动设备，所以同一个牌子的同一型号的SNR是不可能一样的。
SP-Spare备用（识别）码。
（计算方法：
从左往右开始，每第二位*2，将其得出结果的每一位数字加起来，然后再用大于它的整数去减，所得的余数即为SP识别）
第二节GSM系统信道分类
蜂窝通信系统要传输不同类型的信息，包括业务信息和各种控制信息，因而要在物理信道上安排相应的逻辑信道。
这些逻辑信道有的用于呼叫接续阶段，有的用于通信进行当中，也有的用于系统运行的全部时间内。
1、业务信道（TCH）传输话音和数据：
话音业务信道按速率的不同，可分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话音业务信道（TCH/HS）。
同样，数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道（如TCH/F9.6，TCH/F4.8，TCH/F2.4）和半速率数据业务信道（如TCH/H4.8,TCH/H2.4）（这里的数字9.6,4.8和2.4表示数据速率，单位为kb/s）。
2、控制信道（CCH）传输各种信令信息：
控制信道分为三类：
A广播信息（BCH）是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向所有移动台广播公用信息。
传输的内容是移动台入网和呼叫建立所需要的各种信息。
其中又分为：
a、频率校正信道（FCCH）：
传输供移动台校正其工作频率的信息；
b、同步信道（SCH）：
传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信
息；
c、广播控制信道（BCCH）：
传输通用信息，用于移动台测量信号强
度和识别小区标志等。
B公共控制信道（CCCH）是一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令与信息。
其中又分为：
a、寻呼信道（PCH）：
传输基站寻呼移动台的信息；
b、随机接入信道（RACH）：
移动台申请入网时，向基站发送入网请求信息；
c、准许接入信道（AGCH）：
基站在呼叫接续开始时，向移动台发送分配专用控制信道的信令。
C专用控制信道（DCCH）是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段和在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。
其中又分为：
a、独立专用控制信道（SDCCH）：
传输移动台和基站连接和信道分配的信令；
b、慢速辅助控制信道（SACCH）：
在移动台和基站之间，周期地传输一些特定的信息，如功率调整、帧调整和测量数据等信息；SACCH是安排在业务信道和有关的控制信道中，以复接方式传输信息。
安排在业务信道时，以SACCH/T表示，安排在控制信道时，以SACCH/C表示，SACCH/常与SDCCH联合使用。
c、快速辅助控制信道（FACCH）：
传送与SDCCH相同的信息。
使用时要中断业务信息（4帧），把FACCH插入。
由此可见，GSM通信系统为了传输所需的各种信令，设置了多种专门的控制信道。
这样做，除因为数字传输为设置多各逻辑信道提供了可能外，主要是为了增强系统的控制功能（比如后面将要提到的，为提高过境切换的速度而采用移动台辅助切换技术），也为了保证话音通信质量，在模拟蜂窝系统中，要在通话进行过程中，进行控制信息的传输，必须中断话音信息的传输（100ms），这就是所谓的“中断一猝发”的控制方式。
信道中断100ms，会使话音产生可以听得到的喀喇声。
如果这种中断过于频繁，势必明显地降低话音质量，因此，模拟蜂窝系统必须限制在通话过程中传输控制信息的容量。
与此不同，GSM蜂窝系统采用专用控制信道传输控制信息，除去FACCH外，不在通信过程中中断话音信息，因而能保证话音的传输质量。
其中FACCH虽然也采取“中断一猝发”控制方式，但是只在特定场合下才使用，而且占用的时间短（18.5ms），其影响明显减小。
GSM蜂窝系统还采用信息处理技术，来估计并补偿这种因为插入FACCH而被删除的话音。
第三节GSM/DCS手机发射功率及接收电平
GSM功率共分15级（5-19级）控制,DCS1800功率共分16级（0-15级）控制.（如下图）
GSM900
DCS1800
功率级别
功率标准值
允许误差
功率级别
功率标准值
允许误差
5
33dBm
±3dBm
0
30dBm
±3dBm
6
31dBm
±3dBm
1
28dBm
±3dBm
7
29dBm
±3dBm
2
26dBm
±3dBm
8
27dBm
±3dBm
3
24dBm
±3dBm
9
25dBm
±3dBm
4
22dBm
±3dBm
10
23dBm
±3dBm
5
20dBm
±3dBm
11
21dBm
±3dBm
6
18dBm
±3dBm
12
19dBm
±3dBm
7
16dBm
±3dBm
13
17dBm
±3dBm
8
14dBm
±3dBm
14
15dBm
±3dBm
9
12dBm
±4dBm
15
13dBm
±3dBm
10
10dBm
±4dBm
16
11dBm
±5dBm
11
8dBm
±4dBm
17
9dBm
±5dBm
12
6dBm
±4dBm
18
7dBm
±5dBm
13
4dBm
±4dBm
19
5dBm
±5dBm
14
2dBm
±5dBm
15
0dBm
±5dBm
由表可以看出：
GSM900的手机发射功率比DCS1800的要小，这是因为：
GSM900的网络小区比DCS1800的网络小区要大。
GSM900小区半径最大为：
35KM
DCS1800小区半径一般为：
2KM
A请问：
手机在小区的边缘和中心，也就是手机在信号弱的地方和手机在信号强的地方所要求的手机的发射功率是怎样的？
答：
手机在网络信号超弱的地方，其所要的发射功率越高，在信号超强的地方，所需要的发射功率越小。
B请问：
手机为什么要进行功率的等级控制？
答：
一是为了省电，手机在不同的小区位置不同的信号强度下使用不同的发射功率，避免手机一直工作在最大发射功率下而浪费手机的电能。
二是减小手机在信号强的地方的电磁波干扰。
第四节相位误差/频率误差
A相位误差和频率误差：
发射机的相位误差和频率误差是指测得的实际相位，频率与理论期望的相位，频率之差。
——相位误差均方根值（RMS）应不大于5度。
——频率误差应不大于1X10ˉ7。
⏹900MHZX1X10ˉ7=±90HZ
⏹1800NHZX1X10ˉ7=±180HZ
注意：
对手机的性能及使用来说，此三项性能是致关重要的，在生产的测试及实际使用中，此三项不良，会造成手机的不联网，通话断线或收网慢等不良现象。
B在测试手机发射功率时，相同频率及相同测试条件下，两相邻功率控制
级的发射机（TX）载频峰值功率的差值应不小于0.5dB且不大于3.5dB。
C手机的接收电平共分有64级控制（0-63）如下图所示：
#
级（dBm）
#
级（dBm）
#
级（dBm）
#
级（dBm）
0
≤-110
16
-95至-94
32
-79至-78
48
-63至-62
1
-110至-109
17
-94至-93
33
-78至-77
49
-62至-61
2
-109至-108
18
-93至-92
34
-77至-76
50
-61至-60
3
-108至-107
19
-92至-91
35
-76至-75
51
-60至-59
4
-107至-106
20
-91至-90
36
-75至-74
52
-59至-58
5
-106至-105
21
-90至-89
37
-74至-73
53
-58至-57
6
-105至-104
22
-89至-88
38
-73至-72
54
-57至-56
7
-104至-103
23
-88至-87
39
-72至-71
55
-56至-55
8
-103至-102
24
-87至-86
40
-71至-70
56
-55至-54
9
-102至-101
25
-86至-85
41
-70至-69
57
-54至-53
10
-101至-100
26
-85至-84
42
-69至-68
58
-53至-52
11
-100至-99
27
-84至-83
43
-68至-67
59
-52至-51
12
-99至-98
28
-83至-82
44
-67至-66
60
-51至-50
13
-98至-97
29
-82至-81
45
-66至-65
61
-50至-49
14
-97至-96
30
-81至-80
46
-65至-64
62
-49至-48
15
-96至-95
31
-80至-79
47
-64至-63
63
≥-48
第五节误码率/GSM信道
A手机的误码率分为三种：
⏹帧误码率也称帧擦除率（FER）
定义：
接收机中误差检测功能指示出的差错帧定义为擦除帧，擦除帧数与总帧数之比定义为帧擦除率。
⏹残余比特误码率（RBER）
定义：
RBER定义为未擦除帧中的比特误码率。
⏹BIT误码率（BER）
定义：
BER指误码比特与发送的所有数据比特之比。
标准：
MAX2.4%
⏹RX质量是反映手机接收信息质量的量值，如下表：
#
质量（%）
#
质量（%）
0
<0.2
4
1.6---3.2
1
0.2---0.4
5
3.2---6.4
2
0.4---0.8
6
6.4---12.8
3
0.8---1.6
7
>12.8
B调制方式：
1）GSM的调制方式是：
0.3GMSK,0.3表示了高斯滤波器的带宽各比特率之间的关系。
2）GMSK是一种特殊的数字调频方式，它通过在载波频率上增加或者减少67.708KHZ（I/Q信号的频率）,来表示0或1。
3）在GSM中，数据的比特率被选择为正好是频偏的4倍，这可以有效的减小频谱的扩散，增加信道的有效性，系统中最小的时间单位是数据比特单元，每个比特长为3.69μS,每个手机用来收发一次信息的时间也就是一个时隙，由156.25个数据比特组成，由于每个频点上有8个用户，因此每帧由8个时隙组成，每帧的时间为4.615ms.
4）1帧=8个时隙1个时隙为156.25个数据比特1个数据比特单元为3.69μS故一帧为：
3.69μS*156.25*8=4.615ms故控制时钟为：
1÷4.615ms=216.68KHZ
5）移动电话机的工作频带为：
频段
发射（TX）频率[上行]
接收（RX）频率[下行]
PGSM
890---915MHZ
935---960MHZ
E-GSM
880---915MHZ
925---960MHZ
DCS1800
1710---1785MHZ
1805---1880MHZ
6）双工频率间隔：
──GSM90045MHZ
──DCS180095MHZ
7）载频间隔：
200KHZ
8）GSM900共有124个信道：
（915-890）÷0.2–1=124（1为空信道）
9）DCS1800共有374个信道：
（1785-1710）÷0.2–1=374（1同上）
10）信道频率的计算公式：
GSM900：
F=890MHZ+N*0.2MHZ（N为信道数）
DCS1800:
F=1710MHZ+N*0.2MHZ（N为信道数）
第二章手机工作原理
一学习维修手机，不但要会理论知识，更重要的是将理论与实际相结合起来综合应用，所以熟悉手机组成结构以及手机的工作原理至关重要。
二手机整体分为逻辑部分和射频部分。
⏹射频部分方框图：
射频部分主要是对磁----电信号的转换过程。
功放（PA）
发射
VCO
TXTX
天线开关（双工器）
ANT
RXRX
GSM
滤波器
DCS
滤波器
CPU
⏹逻辑部分方框图：
基带部分包括模拟话音的数字化、语音编／解码、加／解密、TDMA时帧形成／分解、键盘／显示接口电路。
中央处理器（CPU）
TX/RX
I/Q信号
VBATMIC
听筒
充电扬声器
三手机元件的具体作用：
⏹双工器：
双工器又称天线开关，它是一个双刀双掷开关，它的常规状态下是工作在接收（RX）端的闭合状态，当它的控制端有相应的高H，低L电平时它会转换到GSM或DCS的发射闭合状态。
具体的工作原理：
在常规状态（无控制信号输入）下，双工器外处于接收闭合状态（GSM-RX），当它的控制电路接收到来自音频IC和处理器CPU的触发信号时，电路开始工作，使双工器的控制引脚处于高电平H或低电平L来控制手机的射频（RF）部分。
（当频段转换信号（Bandset）输入为低电平L时，电路处于GSM状态，当频段转换信号（Bandset）输入为高电平H时，电路处于DCS状态）。
⏹功放（PA）
功放是一个功率放大器，同一般的放大器不同的地方，是它的功率放大可以在控制电路的控制下进行分级别的控制放大。
具体的工作原理：
它的作用主要是对来自发射VCO的已调制好的手机发射信号进行功率放大；功率的放大程度是受功率控制电路来控制的（因为手机的发射功率是分级的），所以功率控制电路要接收来自音频IC和CPU控制信号对功放进行功率放大等控制；功率控制电路还接收来自功率耦合器的发射功率取样信号，对其进行对比来控制功放，使其在功率等级内的发射功率稳定。
⏹发射（TX）VCO
发射VCO是一个调制电路，它把输入端的脉动直流信息调制在一个高频信号上输出。
⏹中频IC
中频IC主要是对接收或发射的信号进行调制或解调。
（如：
TXI/Q，RXI/Q信号等，注意：
I/Q信号的I表示相信号，Q表示求积分；I信号与Q信号相位相差90度，I+与I-相位相差180度）
⏹接收（RX）VCO
接收VCO正好与发射VCO相反，它是一个解调电路，将从高频信号上面解调出直流信息，再发送到中频进行解密。
⏹中央处理器CPU
CPU是手机的大脑，心脏，开机时读取，运行开机主程序，控制手机的所有输出部分。
⏹音频IC
音频IC处理来自射频部分中频IC的接收信号，对其进行解调，解码，解密等处理，还原成原来的信号输出；另外还处理来自MIC的音频信号，对其进行量化，抽样，编码，加密，调制等处理，输出到中频IC作进一步的处理。
⏹FLASHMEMOR
是一个可读写程序存贮器，它存贮手机的开机程序和GSM网络协议，在手机工作时它是只读的。
⏹SRAMMEMOR
是一个可读写程序存贮器，它存贮手机开机运行的中间数据，在手机工作时它是可读可写的，在手机关机后它所存贮的数据全部丢失。
⏹EEPROM
它是一个电可擦除的存贮器，它存贮手机的发射功率表数据，手机的
IMEI号，手机电话薄，用户的设置数据，手机的参数校准数据等信息。
⏹电源IC
电源IC处理模块是一个DC/DC转换模块，把手机电池提供的单一的DC电源，转换成手机所需的一组直流电源输出到手机的各部分，以维持手机的正常工作，它在手机键盘的开关机键按下后得到一个触发信号，开始/停止工作，同时它还有SIM卡信号的转换，处理功能。
四手机故障的具体维修方法：
不读卡故障：
Y
Y
Y
NN
Y
NN
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