手機通話原理是什么?

手機通話原理是什么?

手機之所以能夠打電話是由于它背后有一個龐大的系統在支持著它。在我國，模擬手機屬模擬網或稱ETACS系統，GSM數字手機屬GSM數字網或稱GSM系統。模擬ETACS系統的每個信道都有不同的頻率，當基站發出信號，指示一個移動電話發射指定頻率上網時，這個用戶便占用了這一條信道，另外的用戶就無法占用同一條信道了；GSM系統采用的是TDMA的選址方式，同一頻率的信道分為8個時隙，可以在不同時段由不同的用戶占用，各用戶之間的信號通過基站分配的一定協議加以區分。這使得GSM手機的結構更為復雜，抗干擾能力更強。

??? 話音信號又稱語音信號。語音信號的頻率通常在300～3400Hz之間，要將它變成脈沖信號負載在載波上傳送，首先要將這一低頻語音信號進行抽樣、量化。抽樣是模／數轉換中常用的技術，如圖1所示。模擬信號是一個連續的正弦或余弦波，要用一系列的脈沖信號對它進行基本不失真的再現，那么抽樣的頻率就要足夠高，這樣才能使信號得到還原。依據抽樣的定律，抽樣頻率應大等于兩倍的抽樣信號頻率，才能不失真。在目前的數字手機中，抽樣頻率都采用8kHz，這個抽樣率是足可以保證信號的可信度的。數字脈沖信號只有0和1兩種。經過抽樣后的脈沖波，其振幅有大有小，要對一個脈沖波進行準確的描述，就要有對它的“高度”也有一個定義，這就是量化的過程。每個采樣值經編碼成為8bit碼，形成為8k×8bit／s ＝64kbit／s的信號。這就是話音信號成為數字信號的第一步，即模／數轉換（A／D）。但是64kbit／s的信號所占的頻帶太寬，無疑是一種浪費。因此，需要將該信號進行壓縮，通過語音壓縮技術我們將64kbit／s的信號變為13kbit／s的信號，大大節省了頻帶。從抽樣、量化到壓縮的這一系列過程，稱之為語音編碼。

圖1? 抽樣頻率

語音編碼后，我們得到的是一組連貫地反映話音信息的13kbit／s脈沖信號，這組信號將被重新分組，分解出重要bit碼、次重要bit碼和不重要bit碼，然后將他們不按次序地插入碼群中，這就是分間插入。為什么要這樣做呢？因為無線信號在空中傳送會遇到各種各樣的干擾，而且這些干擾都是隨機的。如果將語音編碼器送來的13kbit／s信號順次負載在載波上加以傳送而不進行重新組合分間插入的話，那么在一段時間內受到干擾時就會造成這一段時間的所有資料的丟失，由于沒有這段時間的相關資料，恢復這些信號也就不可能了。而采用了分間插入的技術，即使一段時間的資料被破壞，也僅是一組語音群中的一小部份被破壞，完全可以根據其他脈沖群對它進行恢復。

當然，根據相關脈沖恢復受損的脈沖，是需要通過在編碼時加入一些碼元來辨別的。這種編碼方式可以由加入塊卷積碼、糾錯碼和奇偶校驗碼幾種形式來實現。上面所述的過程，就是信道編碼和交織的過程。

??? GSM手機較ETACS手機的一項十分先進的技術就是其保密性的極大提高。GSM手機加密采取多種方式，如在手機開機登記入網時，要傳送IMSI號及MIN號等每個用戶特有的入網號，這些號碼在空中傳送要經過了一個存儲在SIM卡上的ki值的運算，這一運算要與交換機相對應，因此要在空中截取和破獲這一信息基本上是不可能的。另外，GSM系統還有跳頻的功能。顧名思義，就是載頻的頻率不斷變化，以起到保護信息不被盜取的作用。這一過程，我們稱之為加密。
??? 經過了以上一系列對語音信號的處理，便形成了Burst，即幀信號。通過0．3高斯最小移頻鑒控即0．3GMSK技術，將二進制數據變換成為一個低頻調制信號，從而把它負載到載波上以電磁波的形式傳送出去，這就是調制過程。
??? 以上只是對GSM手機語音編碼的一個大致描述，這對于維修人員的實際意義在于，有了概括的印象，對手機硬件部分各個集成塊的作用就會比較明確，有利于維修時對故障起因的判定。下面是用更直觀的方式對以上敘述加以概括，見圖2。

圖2 語音信號處理流程