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手机工作原理简介

[08-27]   来源:http://www.68lou.com  电脑专业知识   阅读:172

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正文:

全世界有无数人在使用手机。 手机是一种非常奇妙的小设备,有了它,您几乎可以在任何地方与任何人通话! 

如今手机提供的功能几乎让人不可思议,而新功能也在不断涌现,让人目不暇接。 根据您的手机型号,你可以: 

储存联系信息 
创建任务或待办事项列表 
跟踪约会以及设定提醒 
使用内置计算器进行简单计算 
发送或接收电子邮件 
从互联网获取信息(新闻、娱乐、股票报价) 
玩简单的游戏。 
集成PDA、MP3播放器和GPS接收器等其他设备 


有没有想过手机到底是怎么工作的?它与普通电话有什么不同?PCS、GSM、CDMA和TDMA等术语都是什么意思? 在本文中,我们将讨论手机背后的技术,让您了解它到底有多么神奇。 

如果您打算购买手机,请务必阅读怎样购买手机一文,以便在购买之前了解您应该知道的事项。 

最有趣的事情是,手机实际上就是一部无线电装置,它极其复杂,不过可不是收音机。1876年,贝尔发明了电话,无线通信则可能要追溯到尼科拉·特斯拉在1880年发明了无线电,而1894年才由一位年轻的意大利人马可尼正式提出)。最终,这两种技术结合到了一起。 

在手机问世以前,那些确实需要移动通信功能的人是在自己的汽车里安装无线电话。在无线电-电话系统中,每个城市都有一个中心天线塔,该塔上面可能有25个信道可用。此中心天线意味着汽车中的电话需要一个强大的发射器,功率应足够大以发射70公里。这还意味着能够使用无线电话的人数也不多,因为没有足够的信道。 

蜂窝系统的本质特征就是将一个城市分成一个个小的小区。这样在一个城市就可以广泛地复用频率,使得数百万人能够同时使用手机。 

将手机与CB无线电装置或无线电话机作比较,可帮助您很好地理解手机的复杂原理。 

全双工与半双工——无线电话机和CB无线电装置都属于半双工设备。 换句话说,用CB无线电装置通话的两个人使用同一频率,因此在一个时间只能有一个人讲话。手机则属于全双工设备,这意味着您使用一个频率进行讲话,使用另一个不同的频率进行接听,通话双方可以同时讲话。 
信道——无线电话机通常只有一个信道,CB无线电装置则有40个信道。一个普通的手机可以用1,664个或更多的信道通信! 
射程——使用0.5瓦发射器,无线电话机可以发射大约1.6公里。CB无线电装置采用5瓦的发射器,由于功率较高,它能够发射大约8公里。手机在小区内工作,它们在移动过程中可以切换小区。小区让手机拥有非常大的活动范围。通过这种蜂窝方法,手机用户可以开车到数百公里以外,还能够在整个时间里保持通话。 

在半双工无线电装置中,双方发射器都使用相同频率。一次只能有一方讲话。
 

在全双工无线电装置中,两个发射器使用不同频率,因此双方可以同时讲话。
手机就是全双工的。
 


在美国的标准模拟手机系统中,手机运营商获准在整个城市使用约800个频率。运营商将城市细分成小区,每个小区面积通常约26平方公里。通常把小区看作是一个大六边形网格上的一个个六边形,如下图所示: 


由于手机和基站使用低功率发射器,因此相同频率可以在非邻小区中重复使用。图中两个紫色小区就可以重复使用相同频率。

每个小区有一个基站(后面有详细介绍),由一个塔和一个安装有无线电设备的小机房组成。 

在模拟系统中,一个小区使用七分之一可用的双工语音信道。换句话说,在由七个小区构成的六边形网格中,每个小区使用七分之一的可用信道,因此每个小区都有唯一的一组频率,彼此间不会发生冲突: 

手机运营商通常可以在一个城市中使用832个无线电频率。 
每部手机在每次通话期间使用两个频率,即一个双工信道,因此每个运营商通常有395个语音信道。其他42个频率用于控制信道(后面有详细介绍)。 
因此,每个小区大约有56个语音信道可用。IZE: 10.5pt">换句话说,在任何小区中,可以有56个人同时用手机通话。模拟蜂窝系统就是第一代移动技术或1G,而采用数字传输方法(2G)之后,可用信道数量进一步增加。例如,基于TDMA的数字系统可以承载的通话数量是模拟系统的三倍,因此每个小区有168个可用信道(有关TDMA、CDMA、GSM和其他数字手机技术的更多信息,请参阅蜂窝接入技术一节)。 

手机中包含低功率发射器。许多手机都有两个信号强度:0.6瓦和3瓦(而大多数CB无线电装置的发射功率都是4瓦)。基站也采用低功率发射,低功率发射器有两个优点: 

基站与小区内手机之间的传输不会超出该小区太远。因此,在上图中,用紫色显示的两个小区可以重复使用相同的56个频率。这样在整个城市中就可以广泛地重复使用相同频率。 
通常由电池供电的手机的功耗相对较低。低功率意味着小电池,正是这一点使得手持蜂窝电话成为可能。 
蜂窝方案要求无论城市大小,都需要有大量的基站。一般的大城市可能有数百个发射塔,不过由于很多人使用手机,因此按用户平均下来,成本仍能保持较低。每个运营商在各个城市还会设置一个中心局,也称为移动电话交换局(MTSO)。该局处理与普通陆地电话系统的所有电话连接,控制所辖区域的所有基站。




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