[分享] 手机工作原理[1] 计算器, 分享, 工作原理

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   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，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。
　　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。
　　所有手机都有特殊代码与其相关联，这些代码用于识别手机、手机的所有者和服务提供商。
　　假设您有一个手机，您把它打开，有人正在尝试呼叫您，对于该呼叫会发生以下情况：
　　当您首次打开手机电源时，它会侦听控制信道上的系统识别码。控制信道是手机和基站用来沟通呼叫设置和信道变更等信息的特殊频率。如果手机找不到可侦听的控制信道，它就知道自己在射程外，然后显示一则“无服务”信息。
　　当它接收到系统识别码时，手机会将其与编程到手机的系统识别码作比较。如果系统识别码匹配，手机便知道正在通信的小区属于它的本地系统。
　　连同系统识别码一起，手机还将传输一个注册请求，移动电话交换局会在数据库中记录手机的位置。这样，移动电话交换局在想要连接到您的手机时就知道您在哪个小区。
　　移动电话交换局先获取呼叫，然后尝试查找您，它会在数据库中查看您所在的小区。
　　移动电话交换局会拾取一个频率对，您的手机将在该小区中使用该频率对来接听电话。
　　移动电话交换局通过控制信道与您的手机通信，告诉手机使用哪些频率，在手机和发射塔开通这些频率后，呼叫才会连通。现在，您就可以与朋友进行双向通话了。
　　当您移向小区边缘时，小区的基站会注意到您的信号强度逐渐减弱。与此同时，您正在移向的小区中的基站(正在侦听和测量所有频率的信号强度，而不只是它所使用的那部分频率，即总频率的七分之一)会发现您的手机的信号强度不断增强。两个基站通过移动电话交换局相互协调，在某个时刻，您的手机会在控制信道上获取一个信号，指示手机更改频率，而切换功能会将您的手机切换到新小区。
　　当您旅游时，信号会在小区间不断传递。
　　如果您正在通话，并且从一个小区转移到另一个小区，但您移入的小区属于另一个服务提供商，而不是您的服务提供商，那么此时通话并不会因此挂断，事实上会切换到另一个服务提供商。
　　如果控制信道上的系统识别码与编程到手机中的系统识别码不匹配，手机便知道它正在漫游。 您漫游时所在小区的移动电话交换局会与您所属的本地系统的移动电话交换局联系，然后检查其数据库来确认使用的手机系统识别码有效。您的本地系统会向本地移动电话交换局核实您的手机，本地移动电话交换局会在您移经它的小区时跟踪您的手机。今人惊奇的是，所有这些仅在几秒内完成。
　　不好的一点是，您可能需要为漫游时的通话支付高额费用。在大多数手机上，当您离开您的提供商的服务区进入另一个服务区时，屏幕上都会出现“漫游”字样。如果没有，您最好认真研究一下您的服务范围地图，许多人都对漫游费感到不满和吃惊。仔细阅读您的服务合同，了解在漫游时的收费情况。
　　注意，如果您想要国际漫游，您需要有一个在国内、国外都可以使用的电话。 不同的国家/地区使用不同的蜂窝接入技术。请参阅蜂窝接入技术部分了解更多信息。
　　让我们来看一下数字手机的内部构造。
　　手机构造
　　手机是人们日常使用的最复杂设备之一，它的每一个小部分都非常复杂。现代数字手机每秒可以处理数百万的计算来压缩和解压缩语音流。