手机的信号是啥原理产生的？

Posted 2023-04-17

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了手机的信号是啥原理产生的？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

GSM是采用FDMA（频分）与TDMA（时分）制式相结合的一种通信技术，其网络中所有用户分时使用不同的频率进行通信。在GSM900频段，25MHZ的频率范围划分为124个不同的信道，每个信道带宽为200K，每个信道含8个时隙，即GSM900M频段在同一区域内，可同时供近1000个用户使用。而CDMA是采用码分多址技术的一种通信系统，在这个系统中所有用户都使用同一频率。FDMA、TDMA及CDMA的比较如图2.1.

一、GSM的理论基础.
GSM系统是第二代数字蜂窝移动通信系统,它采用900MHz频段,在后期又加入了1800MHz频段及1900MHz频段,为便于区别,分别称为GSM900、DCS1800及PCS1900. 凌锐手机具有GSM900MHz及DCS1800MHz两个频段自动切换的功能.

初期的GSM的工作频率是890～915MHz(移动台发),935～960MHz(基站发)共25MHz的双工频率;后加入了EGSM(扩展GSM)其频段为880～890MHz(移动台发),925～935MHz(基站发),为与EGSM区别,把前者称之为PGSM。GSM900上行与下行频段的间隔为45MHz,信道间隔为200KHz,可分为124个信道（EGSM加入了975～1023共49个信道）；因此E-GSM共有174个信道。
DCS1800的频段为1710～1785MHz(移动台发),1805～1880MHz(基站发),上行与下行频段的间隔为95MHz，频带宽度为75M，可分为374个信道（512至885）。
PCS1900的频段分为上行：1850～1910MHz，下行：1930～1990MHz，上行与下行频段的间隔为80MHz，频带宽度为60M，可分为300个信道。
每信道分成8个时隙(半速率是有16个),每个时隙信道速率是22.8kb/s,信道总传输速率270.83Kb/s,采用GMSK调制，通信方式是全双工，分集接收，每秒跳频217次,交错信道编码,自适应均衡.现在GSM向前发展开发了GPRS业务，作为2G向3G的过渡方式。

注：GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务）作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术，是由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。

GSM手机的话音编码采用RPE-LTP(规则脉冲激励线性预测编码)方案,它每20ms输出260比特,因此速率是13Kb/s.每帧为120/26=4.625ms,每时隙为577us,每比特宽度为3.692us.

下图是一个GSM的源编码与信道编码示意图.

图2-2-2 GSM的源编码与信道编码

但它还要加入纠错编码.因为话音编码的比特重要性不同,一种是重要的称为I类比特,必需加以保护,即规则脉冲编码与LPC参数比特共182个,加上3位奇偶检验比特,及4位尾比特共189比特.纠错编码使用1/2码率的卷积码,因此共编码为378个比特.260比特中的其余78个比特,则不加以保护.这样加起来,每20ms的总输出是456比特.如图1所示.

为了防止抗衰落引起的突了误码,编码后的比特还须进行交织.交织的原理在此从略.

二、GSM手机原理框图.

图2 GSM移动电话原理框图

移动电话(以下均称手机)电路结构可分为四个部分:无线部分、传输处理部分、接口部分、电源部分。其电路原理可归纳为两大部分：射频电路和基带电路。

1．无线部分

包括天线回路、发送、接收、调制解调和振荡器等高频系统.其中发送部分由射频功率放大器、带通滤波器组成.接收部分由高频滤波、高频放大、变频及中频滤波器组成,调制解调器采用GMSK.

2．传输处理

2.1发送通道的处理包括语音编码、信道编码、加密、TDMA帧形成.

1)语音编码:用户的话音通过MIC转化成电信号,这个电信号通过ADC转化成数字的、代表语音的13Kbitps的信息流。
2）信道编码：为了检测甚至纠正传输期间产生的差错，在数据流中引入冗余码，通过从信
源数据计算得到的信息来提高其速率。信道编码的结果是一个码字流。
3）交织:将几个码字的比特混合起来,使得在已调制信号中相互靠近的比特能扩展到几个
码字上.由于调制流中连续出错的可能性是紧密相关的,而且由于当差错被去相关后,信道编
码性能会改善,交织的目的就是去除差错及它们在码字中位置的相关性,交织以后,信息流就
成了信息块的序列.
4）突发脉冲格式化：为有助于接收信号的同步和均衡，向加密的信息块中增加一些二进制信息使其成为二进制信息块。
5）加密：通过仅由移动台和基站收发台知道的加密方式修改这些信息块的内容。
6）调制：使用GMSK调制技术，在适当时刻将数码信号转变为合适的频率的模拟信号；然后通过射频电路的处理，以无线电波的形式发射出去。

2.2接收通道的处理包括均衡、信道分离、解密、信道解码和语音解码.
1）解调：无线电波被天线接收以后，接收机根据多址规则接收相应的信息。在突发脉冲格式化期间引入的附加信息的帮助下对这部分信号进行解调，结果为二进制信息块的序列。
2）均衡：采用均衡解调的目的是校正因复杂地形引起的无线电信号失真。
3）解密：通过与加密相反的方法修改这些比特。
4）去交织：为了重建码字，把不同的突发脉冲的比特放回原位。
5）信道解码：利用附加的冗余码，检测或纠正解调器输出中可能的差错，从解调器的输出中恢复信源信息。
6）语音解码：通过译码器DAC将数字语音信息还原成模拟的语音信号。

控制部分对移动电话进行控制和管理.包括定时控制、数字系统控制、天线系统控制以及人机接口控制等.若采用跳频,还应包括对跳频的控制.控制器采用微处理器.

3．接口部分

包括模拟语音接口、数字接口及人机接口三个部分.模拟语音接口包括A/D、D/A变换、话筒和扬声器.数字接口主要是数字终端适配器.人机接口主要有显示器和键盘.

4．电源部分

电源部分包括电池直接供电的电路和由电池供电通过专用集成电源IC转换成各路直流电压的电路参考技术A

GSM是采用FDMA（频分）与TDMA（时分）制式相结合的一种通信技术，其网络中所有用户分时使用不同的频率进行通信。在GSM900频段，25MHZ的频率范围划分为124个不同的信道，每个信道带宽为200K，每个信道含8个时隙，

即GSM900M频段在同一区域内，可同时供近1000个用户使用。而CDMA是采用码分多址技术的一种通信系统，在这个系统中所有用户都使用同一频率。

手机信号是一种高频的振荡波,它将声波加密后,加载在手机自身电路产生的高频电波上,在功放放大后,通过天线发送到最近的一个移动基站,基站通过有线连接到机房的交换机,

交换机再通过线连接到另一部手机最近的基站,基站将信号发送出去,通过已知信道被另一部手机接收,另一站手机解调解密后变成声波。

ibeacon是啥？能实现哪些功能？

iBeacon技术是苹果在2013年推出的低功耗蓝牙4.0协议，通过蓝牙信号搭建一个信号区域实现临近感知、电子围栏、消息推送等功能。

基本的工作原理

第一步：iBeacon向手机通过蓝牙广播自身的唯一标识码；

第二步：手机APP将这个标识码发往云端询问，得到场景信息；

第三步：手机端获取场景信息后触发某项功能动作。

另外 ibeacon还可以用来做室内定位，主要是依据蓝牙信号传播的衰减规律。

iBeacon设备根据定位精度需求，按照一定间隔部署，确保用户设备实时都会有三个Beacon覆盖，用户智能设备扫描Beacon信号，并通过定位引擎处理得出目前用户位置，iBeacon蓝牙定位技术精度可达0.5米-2米。

参考技术A

SKYLAB Beacon实质是一个不可连接而实时在广播的一个蓝牙从机(Periphral)设备。Beacon会每隔一定的时间广播一个数据包到周围中，作为独立的蓝牙主机(Central)在执行扫描动作时，会间隔地接收到Beacon广播出来的数据包。该数据包的内容可以包含最多31个字节的内容。同时，在主机接收到广播包时，其中会指示该广播包来自于哪一个MAC地址(每个Beacon拥有唯一的MAC地址)的从机设备，当前的接收发送信号强度指示值(RSSI)为多少。而RSSI值是确定主机位置和Beacon之间的远近距离的依据。

适用场景：商超、景点、停车场定位导航（反向寻车）、医院、养老院、展会、机场火车站、展馆博物馆等。