移動通信基站課件

1、2021-6-161移動通信基站安裝與維護技術(shù)移動通信基站安裝與維護技術(shù) 主講主講 郭雙貴郭雙貴 華北局中職評委華北局中職評委高級工程師高級工程師2021-6-162第第1章章 移動通信系統(tǒng)概述移動通信系統(tǒng)概述n 移動通信移動通信是指通信是指通信雙方雙方或至少或至少一方一方處于處于移動移動中中進行進行信息交互信息交互的通信，即的通信，即移動體移動體與與移動體移動體、移動體移動體與與固定體固定體之間的之間的通信通信。n按照按照移動體移動體所處的所處的運動區(qū)域運動區(qū)域不同，移動通信可不同，移動通信可分為分為陸地移動通信陸地移動通信、海上移動通信海上移動通信和和空中移動空中移動通信通信。n陸地移動通

2、信以陸地移動通信以蜂窩移動通信蜂窩移動通信系統(tǒng)應(yīng)用最為廣系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，以泛，以數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信發(fā)展最為迅速，本章發(fā)展最為迅速，本章著重介紹著重介紹數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。 2021-6-163 第一節(jié)第一節(jié) 移動通信的特點及分類移動通信的特點及分類 移動通信系統(tǒng)由于移動通信系統(tǒng)由于用戶的移動性用戶的移動性，管理技術(shù)管理技術(shù)要比要比固定通信固定通信要復(fù)雜，要復(fù)雜，移動移動通信網(wǎng)中依靠的是通信網(wǎng)中依靠的是無線電無線電波波的的傳播傳播，傳播，傳播環(huán)境環(huán)境比比有線媒質(zhì)有線媒質(zhì)的傳播特性的傳播特性復(fù)雜復(fù)雜，移動通信移動通信有著與有著與固定通信固定通信不同的特點。不同

3、的特點。一、移動通信的特點一、移動通信的特點 1、無線電波傳播環(huán)境復(fù)雜：、無線電波傳播環(huán)境復(fù)雜： 移動通信的電波處在移動通信的電波處在特高頻特高頻（3003000MHz）頻段，電波傳播主要方式是頻段，電波傳播主要方式是視距傳播視距傳播。電磁波在。電磁波在傳播時不僅有傳播時不僅有直射波直射波信號，還有經(jīng)信號，還有經(jīng)地面地面、建筑群建筑群等產(chǎn)生的等產(chǎn)生的反射反射、折射折射、繞射繞射的的傳播傳播，從而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生多多徑傳播徑傳播引起的引起的快衰落快衰落、陰影效應(yīng)陰影效應(yīng)引起的引起的慢衰落，慢衰落，系統(tǒng)必需配有系統(tǒng)必需配有抗衰落抗衰落措施，才能保證正常運行。措施，才能保證正常運行。2021-6-16

4、42、噪聲和干擾嚴重：、噪聲和干擾嚴重： 移動臺在移動臺在移動時移動時即受到即受到環(huán)環(huán)境噪聲境噪聲的干擾，又有的干擾，又有系統(tǒng)系統(tǒng)干擾。由于系統(tǒng)內(nèi)有干擾。由于系統(tǒng)內(nèi)有多個用戶多個用戶，必須采用，必須采用頻率復(fù)用頻率復(fù)用技術(shù)，系統(tǒng)就有技術(shù)，系統(tǒng)就有了了互調(diào)干擾互調(diào)干擾、鄰道干擾鄰道干擾、同頻干擾同頻干擾等主要的等主要的系系統(tǒng)干擾統(tǒng)干擾，這就要求系統(tǒng)有合理的，這就要求系統(tǒng)有合理的同頻復(fù)用同頻復(fù)用規(guī)劃規(guī)劃和和無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等措施。等措施。3、用戶的移動性：、用戶的移動性：用戶用戶的的移動性移動性和移動的和移動的不可預(yù)不可預(yù)知性知性，要求系統(tǒng)有完善的，要求系統(tǒng)有完善的管理技術(shù)管理技術(shù)對用戶的

5、對用戶的位位置置進行進行登記登記、跟蹤，跟蹤，不因不因位置位置改變改變中斷通信。中斷通信。4、頻率資源有限：、頻率資源有限： ITU對對無線頻率無線頻率的劃分的劃分有嚴格有嚴格規(guī)定規(guī)定，要設(shè)法提高系統(tǒng)的頻率利用率。，要設(shè)法提高系統(tǒng)的頻率利用率。2021-6-165二、移動通信的分類二、移動通信的分類 1. 按服務(wù)對象分類：按服務(wù)對象分類： 公用移動通信公用移動通信和專用移動通信。和專用移動通信。 2. 按組網(wǎng)方式分類：按組網(wǎng)方式分類： 峰窩狀移動通信峰窩狀移動通信、移動衛(wèi)星通信、移動數(shù)據(jù)通、移動衛(wèi)星通信、移動數(shù)據(jù)通信、公用無繩電話、集群調(diào)度電話等。信、公用無繩電話、集群調(diào)度電話等。 3. 按工

6、作方式分類：按工作方式分類： 單向和單向和雙向雙向通信方式兩大類，雙向通信方式可通信方式兩大類，雙向通信方式可又分為單工、又分為單工、雙工雙工和半雙工通信方式。和半雙工通信方式。 4. 按采用的技術(shù)分類：按采用的技術(shù)分類： 分為模擬移動通信系統(tǒng)和分為模擬移動通信系統(tǒng)和數(shù)字移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信系統(tǒng)。 2021-6-166 第二節(jié)第二節(jié) 移動通信的發(fā)展歷程移動通信的發(fā)展歷程n80年代發(fā)展起來的第一代年代發(fā)展起來的第一代模擬模擬移動通信系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)。n90年代初發(fā)展為第二代年代初發(fā)展為第二代數(shù)字數(shù)字移動通信系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)。n現(xiàn)正在建設(shè)第三代現(xiàn)正在建設(shè)第三代寬帶寬帶數(shù)字移動通信系統(tǒng)（數(shù)字

7、移動通信系統(tǒng)（3G）。）。n3G以以寬帶寬帶多媒體移動通信多媒體移動通信為目標，數(shù)據(jù)傳輸速率：為目標，數(shù)據(jù)傳輸速率： 高速移動高速移動環(huán)境環(huán)境 144kbit/s； 步行慢速移動步行慢速移動環(huán)境環(huán)境 384kbit/s； 室內(nèi)靜態(tài)室內(nèi)靜態(tài)環(huán)境環(huán)境 2Mbit/s；n3G世界三大主流標準：世界三大主流標準： WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA（我國提出我國提出的標準的標準）。）。 2021-6-167 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)字移動通信技術(shù)數(shù)字移動通信技術(shù)一、數(shù)字調(diào)制技術(shù)一、數(shù)字調(diào)制技術(shù)n數(shù)字調(diào)制是使在信道上傳送的數(shù)字調(diào)制是使在信道上傳送的信號特性信號特性與與信道信道特性特性相匹配相匹配的

8、一種技術(shù)。的一種技術(shù)。 n模擬語音信號，經(jīng)過模擬語音信號，經(jīng)過語音編碼語音編碼所得到的所得到的數(shù)字信數(shù)字信號號必須經(jīng)過必須經(jīng)過調(diào)制調(diào)制才能實際傳輸。才能實際傳輸。n無線傳輸無線傳輸系統(tǒng)中，是利用系統(tǒng)中，是利用載波載波來來攜帶攜帶語音編碼語音編碼信號的，即用信號的，即用語音編碼語音編碼后的后的數(shù)字信號數(shù)字信號對對載波載波進進行行調(diào)制調(diào)制。n數(shù)字調(diào)制方式有以下幾種：數(shù)字調(diào)制方式有以下幾種：2021-6-168l移頻鍵控（移頻鍵控（FSK）：）： 載波的載波的頻率頻率按照按照數(shù)字信號數(shù)字信號 “1”、“0”變化變化而對應(yīng)而對應(yīng)變化變化；l移相鍵控（移相鍵控（PSK）：）： 載波的載波的相位相位按照按

9、照數(shù)字信號數(shù)字信號“1”、“0”變化變化而對應(yīng)而對應(yīng)變化變化；l振幅鍵控（振幅鍵控（ASK）：）： 載波的載波的振幅振幅按照按照數(shù)字信號數(shù)字信號“1”、“0”變化變化而對應(yīng)而對應(yīng)變化變化。lGSM移動通信系統(tǒng)采用移動通信系統(tǒng)采用高斯預(yù)濾波最小移頻鍵控高斯預(yù)濾波最小移頻鍵控GMSK。n移動通信使用的移動通信使用的調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)還有：還有： 二相移相鍵控二相移相鍵控（BPSK）、四相移相鍵控（）、四相移相鍵控（QPSK）、正交調(diào)幅）、正交調(diào)幅（QAM）,頻譜利用率較高頻譜利用率較高,設(shè)計設(shè)計難度難度和和成本成本較高。較高。2021-6-169二、多址技術(shù)二、多址技術(shù) n多址技術(shù)就是把多址技術(shù)就是

10、把多個用戶多個用戶接入接入一個傳輸媒質(zhì)實一個傳輸媒質(zhì)實現(xiàn)現(xiàn)相互間通信時，給相互間通信時，給每個用戶信號每個用戶信號賦予賦予不同的不同的特征特征，以，以區(qū)分不同區(qū)分不同的的用戶用戶的技術(shù)。的技術(shù)。n常用的多址方式：常用的多址方式： 頻分多址頻分多址（FDMAFDMA）、時分多址時分多址（TDMATDMA）和和碼分碼分多址多址（CDMACDMA）。nGSMGSM系統(tǒng)使用：系統(tǒng)使用：頻分多址（頻分多址（FDMAFDMA）/ /時分多址時分多址（TDMATDMA）混和多址方式，即混和多址方式，即 FDMA/TDMAFDMA/TDMA。n3G3G系統(tǒng)多址方式使用：系統(tǒng)多址方式使用：碼分多址（碼分多址（C

11、DMA)CDMA)方式。方式。2021-6-1610 1 1、頻分多址（、頻分多址（FDMAFDMA）nFDMAFDMA是把工作頻段劃分成是把工作頻段劃分成多個無線載頻多個無線載頻，每，每一個載一個載頻信道頻信道可以傳輸可以傳輸一路語音一路語音或或控制控制信息，通信時不同信息，通信時不同的的MSMS占用占用不同的頻率信道不同的頻率信道進行通信。進行通信。nFDMAFDMA的特點：的特點：（1）信道的）信道的帶寬較窄帶寬較窄（2530KHz），相鄰頻道要），相鄰頻道要留有留有防護頻帶防護頻帶；（2）與）與TDMA系統(tǒng)比，系統(tǒng)比，F(xiàn)DMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的復(fù)雜程度復(fù)雜程度低。低。（3）采用）采用單路單載

12、波單路單載波（SCPC）設(shè)計，需使用高性）設(shè)計，需使用高性能的能的射頻射頻（RF）帶通濾波器帶通濾波器來減少鄰道干擾，成來減少鄰道干擾，成本較高。本較高。 2021-6-16112、時分多址（、時分多址（TDMA）nTDMA是把是把時間時間分成周期性的分成周期性的幀幀，每，每一幀一幀再分再分割成割成若干時隙若干時隙，一個，一個時隙時隙就是一個通信就是一個通信信道信道。n通信時，給通信時，給每個用戶每個用戶分配分配一個時隙一個時隙，使各，使各移動移動臺臺在在每幀內(nèi)每幀內(nèi)只能按只能按指定的時隙指定的時隙向基站向基站發(fā)射發(fā)射或或接接收收信號。同信號。同一個頻道一個頻道就可供就可供幾個用戶同時幾個用戶

13、同時進行進行通信。通信。nGSM系統(tǒng)系統(tǒng)無線路徑上無線路徑上采用采用TDMA方式，方式，每一個每一個載頻載頻可分成可分成8個個時隙，一個時隙為一個時隙，一個時隙為一個信道信道，一，一個載頻最多可有個載頻最多可有8個個移動用戶移動用戶同時同時進行通信。進行通信。 2021-6-1612n如下圖所示的頻分多址和時分多址方式：如下圖所示的頻分多址和時分多址方式： a. FDMA b. TDMA2021-6-1613n時分多址（時分多址（TDMA）的特點）的特點 （1）TDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中幾個用戶幾個用戶共享共享同一個載頻同一個載頻，但，但每個用戶使用彼此每個用戶使用彼此互不重疊互不重疊的的時隙時隙。

14、 （2）TDMA系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射是不連續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)射是不連續(xù)的，是以，是以突發(fā)突發(fā)方式發(fā)射，方式發(fā)射，耗電較少耗電較少，移動臺可在，移動臺可在空閑空閑的的時時隙隙里里監(jiān)聽監(jiān)聽其他其他基站基站，使，使越區(qū)切換越區(qū)切換大為簡化。大為簡化。 （3）共享設(shè)備的）共享設(shè)備的成本低成本低，每，每一載頻一載頻為為許多用戶許多用戶提提供業(yè)務(wù)，用戶平均成本大大低于供業(yè)務(wù)，用戶平均成本大大低于FDMA系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （4）移動臺）移動臺復(fù)雜復(fù)雜，它需要，它需要處理復(fù)雜處理復(fù)雜的的數(shù)字信號數(shù)字信號。2021-6-1614 3 3、碼分多址（、碼分多址（CDMACDMA） 移動通信中，移動通信中，多個用戶多個用戶

15、使用的使用的頻率頻率和和時間時間都是都是相相同的同的，而給每個，而給每個移動臺移動臺分配一個分配一個獨立獨立的的碼序列碼序列，這種用這種用不同不同的的正交編碼序列正交編碼序列來來區(qū)分區(qū)分不同移動不同移動用戶用戶的的通信方式通信方式，稱為，稱為碼分多址碼分多址。n碼分多址（碼分多址（CDMA)CDMA)的特點的特點 （1 1）系統(tǒng)容量大。）系統(tǒng)容量大。CDMA CDMA 無線信道容量無線信道容量 比比 FDMAFDMA大近大近1010倍倍。 （2 2）有很強的抑制干擾和多徑衰落的能力。）有很強的抑制干擾和多徑衰落的能力。CDMACDMA的的擴頻系統(tǒng)擴頻系統(tǒng)可以把多徑干擾信號可以把多徑干擾信號解擴

16、解擴去除。去除。 （3 3）具有軟容量和小區(qū)呼吸功能。系統(tǒng)）具有軟容量和小區(qū)呼吸功能。系統(tǒng)忙時忙時只需只需少許增加少許增加系統(tǒng)噪聲系統(tǒng)噪聲就可就可增加通話用戶增加通話用戶，即所謂軟，即所謂軟容量。小區(qū)呼吸功能是指容量。小區(qū)呼吸功能是指負荷量動態(tài)控制負荷量動態(tài)控制。 2021-6-1615（4）軟切換）軟切換。當(dāng)當(dāng) 移動臺超越移動臺超越小區(qū)小區(qū)或或扇區(qū)扇區(qū)時，由于時，由于工作工作頻率頻率相同，只是相同，只是地址碼地址碼序列不同，不需要序列不同，不需要頻頻率率的的切換切換，稱之為軟切換。，稱之為軟切換。軟切換是先接后斷切軟切換是先接后斷切換換，軟切換，軟切換可靠性高可靠性高。 （5）存在多址干擾和

17、遠近效應(yīng)。）存在多址干擾和遠近效應(yīng)。CDMA的的地址碼地址碼不可能不可能完全正交完全正交，在，在解擴解擴過程中必然帶來過程中必然帶來用戶間用戶間的干擾；的干擾；CDMA的的信道信道也采用也采用地址碼地址碼分割，并切分割，并切公用公用載波載波，增加，增加信道信道的同時干擾也的同時干擾也增加增加。 CDMA系統(tǒng)通過系統(tǒng)通過自動功率控制自動功率控制減輕其影響。減輕其影響。n由于由于信道地址碼信道地址碼的相互作用，任何的相互作用，任何一個信道一個信道將受將受到其他到其他不同地址碼信道不同地址碼信道的的干擾干擾，稱為，稱為多址干擾多址干擾。2021-6-1616nCDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的多址干擾多址干擾直接

18、限制直接限制容量容量的擴大。的擴大。 碼分多址技術(shù)是基于以下兩種碼分多址技術(shù)是基于以下兩種擴頻通信擴頻通信方式：方式： （1）跳頻技術(shù)）跳頻技術(shù) 跳頻技術(shù)是跳頻技術(shù)是擴頻通信擴頻通信中的一種，中的一種，GSM系統(tǒng)中系統(tǒng)中使用跳頻技術(shù)，其主要功能是可有效地減小使用跳頻技術(shù)，其主要功能是可有效地減小傳傳播信道播信道對某個對某個頻率頻率的的選擇性選擇性衰落；可避免衰落；可避免多徑多徑信號信號的干擾。的干擾。 跳頻分為跳頻分為基帶跳頻基帶跳頻和和射頻跳頻射頻跳頻兩種。兩種。 如圖所示。（如圖所示。（a）基帶跳頻）基帶跳頻 （b）射頻跳頻）射頻跳頻 （2）擴頻技術(shù)）擴頻技術(shù)2021-6-1617TRXn

19、TRX2TRX1耦耦 合合 器器基帶信號基帶信號時隙時隙交叉交叉控制控制圖圖 1.21.2（a a）基帶跳頻）基帶跳頻2021-6-1618PNPN碼發(fā)生器碼發(fā)生器可變頻率合成器可變頻率合成器射頻調(diào)制射頻調(diào)制頻率合成器頻率合成器射頻調(diào)制射頻調(diào)制耦耦 合合 器器基帶信令基帶信令基帶信息基帶信息F0F1-Fn圖圖 1.21.2（b b）射頻跳頻）射頻跳頻2021-6-1619 擴頻通信是將擴頻通信是將信息信號信息信號的的頻譜擴展頻譜擴展后再進行后再進行傳傳輸輸，提高了系統(tǒng)的，提高了系統(tǒng)的抗干擾抗干擾能力，在能力，在強干擾強干擾甚至甚至信號信號被噪聲淹沒被噪聲淹沒的情況下，能保證的情況下，能保證可靠

20、通信?？煽客ㄐ拧?常用的擴頻通信技術(shù)如下：常用的擴頻通信技術(shù)如下：l直接擴頻（直接擴頻（DS） 將要傳輸?shù)膶⒁獋鬏數(shù)男畔?shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)用用高高速偽隨機碼序列調(diào)制速偽隨機碼序列調(diào)制，由于，由于偽隨機序列偽隨機序列的速率的速率（帶寬）遠大于（帶寬）遠大于信息數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)速率，使要傳遞速率，使要傳遞信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號的信號的頻譜頻譜被展寬。被展寬。l跳頻（跳頻（FH） 荷載信息荷載信息的的信號信號受受偽隨機序列偽隨機序列的的控制控制，在，在一組預(yù)先指定一組預(yù)先指定的的頻率上頻率上離散地離散地跳變跳變，從而擴展了從而擴展了發(fā)射信號發(fā)射信號的的頻譜頻譜。2021-6-1620三、雙工方式三、雙工方式 1

21、 1、頻分雙工（、頻分雙工（FDDFDD）：）： 收發(fā)信收發(fā)信各占用一個頻率各占用一個頻率。 優(yōu)點是收、發(fā)信號同時進行，時延小，技術(shù)成熟，優(yōu)點是收、發(fā)信號同時進行，時延小，技術(shù)成熟，缺點是設(shè)備成本高。缺點是設(shè)備成本高。 2 2、時分雙工（、時分雙工（TDDTDD）：）： 收發(fā)信收發(fā)信使用使用同一個頻率同一個頻率, ,但使用但使用不同時隙不同時隙。 優(yōu)點是頻譜利用靈活優(yōu)點是頻譜利用靈活, ,上、下行上、下行使用使用相同的頻率相同的頻率，傳輸特性相同傳輸特性相同，有利于使用，有利于使用智能天線智能天線, ,無無收發(fā)間收發(fā)間隔隔要求要求, ,支持支持不對稱業(yè)務(wù)不對稱業(yè)務(wù), ,設(shè)備成本低設(shè)備成本低等。

22、等。 缺點是小區(qū)半徑小缺點是小區(qū)半徑小, ,抗快衰落和多普勒效應(yīng)的能抗快衰落和多普勒效應(yīng)的能力低于力低于FDD,FDD,終端移動速度不能超過終端移動速度不能超過120km/h120km/h。2021-6-1621四、頻率復(fù)用技術(shù)四、頻率復(fù)用技術(shù) 在移動通信系統(tǒng)中，在移動通信系統(tǒng)中，頻率資源有限頻率資源有限，為提高，為提高頻譜頻譜利用率利用率，在，在相隔一定距離相隔一定距離后重新使用后重新使用相同的頻率相同的頻率組組，這種，這種采用同頻復(fù)用采用同頻復(fù)用和和頻率分組頻率分組來提高來提高頻率利頻率利用率用率方式，就是方式，就是頻率復(fù)用技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)。n實際應(yīng)用中常采用實際應(yīng)用中常采用 4/12 4

23、/12 和和 3/9 3/9 頻率復(fù)用頻率復(fù)用分組分組方式方式。即將。即將1212組頻率組頻率輪流分配到輪流分配到4 4個基站個基站和將和將9 9組組頻率頻率輪流分配到輪流分配到3 3個基站個基站，每個，每個站點站點可用到可用到3 3個頻個頻率組率組。n頻率復(fù)用會帶來頻率復(fù)用會帶來小區(qū)間小區(qū)間的的干擾干擾，GSMGSM系統(tǒng)要求：系統(tǒng)要求： 同頻干擾保護比同頻干擾保護比 C/I9dBC/I9dB 鄰頻干擾保護比鄰頻干擾保護比 C/I-9dB C/I-9dB 2021-6-1622A3D2B1C3B2D1D3A2C1B3C2A1B3C2A1A3A1B1D1D3D2C3B2A1C3D2C3C1D2B

24、1C2A1A2C1D3圖圖 1.3 1.3 按按4/124/12方式復(fù)用的小區(qū)示意圖方式復(fù)用的小區(qū)示意圖2021-6-1623A3C2B1B3A2C1C3B2A1A3C2B1B3A2C1B3A1C1A1A3A2C3B2A1A3A3C3C1B2A1B2A1A2C1B3圖圖1.5 1.5 按按3/93/9方式復(fù)用的小區(qū)示意圖方式復(fù)用的小區(qū)示意圖2021-6-1624 第四節(jié)第四節(jié) 無線電頻譜管理與使用無線電頻譜管理與使用 1 1、無線電頻譜管理、無線電頻譜管理 2 2、移動通信的頻譜特性和管理、移動通信的頻譜特性和管理2021-6-1625第第2 2章章 GSMGSM系統(tǒng)的基本原理系統(tǒng)的基本原理n

25、GSMGSM是是全球第一個標準化全球第一個標準化的的數(shù)字數(shù)字蜂窩移動通信系蜂窩移動通信系統(tǒng)，它對統(tǒng)，它對數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制方式、方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和和業(yè)務(wù)種類業(yè)務(wù)種類等等進行進行標準化規(guī)范標準化規(guī)范，GSMGSM系統(tǒng)可以提供系統(tǒng)可以提供全球漫游全球漫游。n主要特點主要特點1 1、頻譜效率高：采用了高效調(diào)制器、信道編碼和、頻譜效率高：采用了高效調(diào)制器、信道編碼和語音編碼等技術(shù)，系統(tǒng)具有高頻譜效率。語音編碼等技術(shù)，系統(tǒng)具有高頻譜效率。2 2、容量大：比、容量大：比TACSTACS（模擬移動通信系統(tǒng)）高（模擬移動通信系統(tǒng)）高3-53-5倍倍3 3、話音質(zhì)量好：、話音質(zhì)量好： 接收信號在接收信號在門

26、限值門限值以上時，達到與以上時，達到與有線傳輸相同有線傳輸相同的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關(guān)。的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關(guān)。2021-6-1626 4 4、開放的接口：、開放的接口： GSMGSM系統(tǒng)從系統(tǒng)從空中接口空中接口到到網(wǎng)絡(luò)之間網(wǎng)絡(luò)之間以及網(wǎng)絡(luò)中以及網(wǎng)絡(luò)中各實體各實體之間之間，提供的，提供的接口接口都是都是開放性的開放性的。 5 5、安全性高：、安全性高： 通過鑒權(quán)、加密和通過鑒權(quán)、加密和TMSITMSI（臨時用戶（臨時用戶識別碼）號碼的使用，實現(xiàn)了安全保護，識別碼）號碼的使用，實現(xiàn)了安全保護，鑒權(quán)鑒權(quán)用來用來驗證用戶的入網(wǎng)權(quán)力驗證用戶的入網(wǎng)權(quán)力，加密加密防止有人跟蹤而防止有人跟蹤而泄漏地泄

27、漏地理位置理位置。 6 6、可與、可與ISDNISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）、（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）、PSTNPSTN（公用電話（公用電話網(wǎng)）等互連，與網(wǎng)）等互連，與其它網(wǎng)絡(luò)互連其它網(wǎng)絡(luò)互連是利用是利用現(xiàn)有接口現(xiàn)有接口。 n在在SIMSIM卡卡基礎(chǔ)上實現(xiàn)基礎(chǔ)上實現(xiàn)漫游漫游，漫游漫游是移動通信的是移動通信的重要重要特征特征，GSMGSM系統(tǒng)可以提供系統(tǒng)可以提供全球漫游全球漫游。2021-6-1627 第一節(jié)第一節(jié) GSMGSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、一、GSMGSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 主要由主要由 移動臺移動臺（MSMS）、）、基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng) （BSSBSS）和）和 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS

28、NSS）三部分）三部分組成。組成。 GSMGSM系統(tǒng)通過一定的系統(tǒng)通過一定的網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口和和用戶連用戶連接接。 其結(jié)構(gòu)方框圖見圖其結(jié)構(gòu)方框圖見圖2.12.12021-6-1628SMC圖圖2.1 GSM2.1 GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2021-6-16291.1.移動臺（移動臺（MSMS）：）： 是移動用戶是移動用戶設(shè)備設(shè)備部分，由部分，由移動終端移動終端和和用戶識別卡用戶識別卡(SIM)(SIM)兩部分組成，移動終端是兩部分組成，移動終端是“機機”，SIMSIM卡是卡是“身份卡身份卡”，存有認證用戶身份的所有信息。，存有認證用戶身份的所有信息。SIMSIM卡還存儲與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的

29、管理數(shù)據(jù)，只有卡還存儲與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入插入SIMSIM卡后卡后移動臺才能移動臺才能接入進網(wǎng)接入進網(wǎng)。2.2.基站子系統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSSBSS）：）： 由由基站控制器基站控制器（BSCBSC）和）和基站收發(fā)信機基站收發(fā)信機（BTSBTS）兩部）兩部分組成，是分組成，是GSMGSM系統(tǒng)的基本組成部分。系統(tǒng)的基本組成部分。n 基站控制器（基站控制器（BSCBSC）：具有對）：具有對一個一個或或多個多個BTSBTS進行進行控制控制的功能，主要負責(zé)的功能，主要負責(zé)無線資源管理無線資源管理、小區(qū)配置數(shù)小區(qū)配置數(shù)據(jù)據(jù)管理、管理、功率控制功率控制、定位定位和和切換切換等。等。 基站控制

30、器（基站控制器（BSC)BSC)是一個很強的是一個很強的業(yè)務(wù)控制點業(yè)務(wù)控制點。 2021-6-1630n 基站收發(fā)信臺（基站收發(fā)信臺（BTSBTS）：）： 是是無線接口無線接口設(shè)備，主要包括設(shè)備，主要包括無線發(fā)射無線發(fā)射和和接收接收設(shè)備、設(shè)備、天線設(shè)備天線設(shè)備及及信號處理信號處理部分。完成部分。完成無線傳輸無線傳輸、有線有線與與無線轉(zhuǎn)換無線轉(zhuǎn)換、分集分集、加密加密、跳頻跳頻等。實現(xiàn)等。實現(xiàn)BTS BTS 與與 MS MS 之間之間無線傳輸無線傳輸和和相關(guān)控制相關(guān)控制功能。功能。3.3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSSNSS）：）： 由由移動業(yè)物交換中心移動業(yè)物交換中心（MSCMSC）、）、來訪用

31、戶位置寄存器來訪用戶位置寄存器（VLRVLR）、）、歸屬用歸屬用戶位置寄存器戶位置寄存器（HLRHLR）、）、鑒權(quán)中心鑒權(quán)中心（AUCAUC）和）和移動移動設(shè)備識別寄存器設(shè)備識別寄存器（EIREIR）、）、短消息業(yè)物中心短消息業(yè)物中心（SMC)SMC)等單元組成。主要完成等單元組成。主要完成交換功能交換功能和和用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)與與移移動性管理動性管理、安全性管理安全性管理所需的所需的數(shù)據(jù)庫功能數(shù)據(jù)庫功能。 2021-6-1631 （1 1） 移動業(yè)務(wù)交換中心（移動業(yè)務(wù)交換中心（MSCMSC）：）：n是是GSMGSM系統(tǒng)的系統(tǒng)的核心核心，它一側(cè)和，它一側(cè)和 BSSBSS接口，另一側(cè)接口，另一側(cè)與

32、與外部網(wǎng)絡(luò)外部網(wǎng)絡(luò)接口，主要提供接口，主要提供交換功能，交換功能，MSCMSC可以可以從從HLRHLR、VLRVLR和和AUCAUC中中獲取獲取有關(guān)處理用戶有關(guān)處理用戶位置登記位置登記和和呼叫請求呼叫請求的全部數(shù)據(jù)，支持的全部數(shù)據(jù)，支持位置登記位置登記和和更新更新、越區(qū)切換越區(qū)切換、漫游漫游和和計費計費功能。功能。n外部網(wǎng)絡(luò)用戶與外部網(wǎng)絡(luò)用戶與GSMGSM用戶之間呼叫時，外部網(wǎng)絡(luò)用戶之間呼叫時，外部網(wǎng)絡(luò)用戶首先被接到用戶首先被接到入口入口移動交換中心移動交換中心（GMSCGMSC網(wǎng)網(wǎng)關(guān)移動業(yè)務(wù)交換中心），它負責(zé)獲取關(guān)移動業(yè)務(wù)交換中心），它負責(zé)獲取移動用戶移動用戶的的位置位置信息，并把信息，并把

33、呼叫轉(zhuǎn)移到呼叫轉(zhuǎn)移到可向被叫用戶提可向被叫用戶提供服務(wù)的供服務(wù)的 MSCMSC。 2021-6-1632（2）來訪用戶位置寄存器（）來訪用戶位置寄存器（VLR）：）： 是一個是一個動態(tài)動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)庫，存儲著，存儲著進入進入其控制區(qū)域內(nèi)其控制區(qū)域內(nèi)來訪的移來訪的移動用戶動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是從該用戶的歸屬的有關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是從該用戶的歸屬位置寄存器位置寄存器獲得獲得并并暫存的暫存的，當(dāng)，當(dāng)該用戶離開該用戶離開它的控它的控制區(qū)域時，制區(qū)域時，暫時存儲暫時存儲的該用戶數(shù)據(jù)即的該用戶數(shù)據(jù)即被刪除被刪除。VLR可以看作是一個可以看作是一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。 VLR總是和總

34、是和MSC集成在一起的（集成在一起的（MSC/VLR）。）。 （3）歸屬用戶位置寄存器（）歸屬用戶位置寄存器（HLR）：它也是一個）：它也是一個數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫，存儲著存儲著該該GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)系統(tǒng)業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)所有移動用所有移動用戶戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。的有關(guān)數(shù)據(jù)。 存儲的靜態(tài)數(shù)據(jù)有：存儲的靜態(tài)數(shù)據(jù)有：移動用戶號碼移動用戶號碼、訪問能力訪問能力、用戶類別用戶類別和和補充業(yè)務(wù)補充業(yè)務(wù)等，還暫存移動用戶等，還暫存移動用戶漫游時漫游時的有關(guān)的有關(guān)動態(tài)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。信息數(shù)據(jù)。2021-6-1633（4）鑒權(quán)中心（）鑒權(quán)中心（AUC）：用于）：用于產(chǎn)生產(chǎn)生為確定移動用戶為確定移動用戶 的的身份身份和對和對呼叫保密呼叫

35、保密所需所需監(jiān)權(quán)監(jiān)權(quán)、加密加密的的3個個參數(shù)參數(shù)（隨機數(shù)（隨機數(shù)RAND. 響應(yīng)數(shù)響應(yīng)數(shù)SRES. 密鑰密鑰Kc）。）。 （5）移動設(shè)備識別寄存器（）移動設(shè)備識別寄存器（EIR）：也是一個）：也是一個數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺存儲有關(guān)移動臺設(shè)備識別碼設(shè)備識別碼（IMSI）。）。 通過核查通過核查白色白色、黑色黑色和和灰色灰色三種清單，完成對三種清單，完成對移動移動設(shè)備設(shè)備的的識別識別、監(jiān)視監(jiān)視、閉鎖閉鎖功能，以防止功能，以防止非法非法移動臺移動臺的使用。的使用。 （6）短消息業(yè)務(wù)中心（）短消息業(yè)務(wù)中心（SMC）：短消息業(yè)務(wù)是一）：短消息業(yè)務(wù)是一 種種類似類似傳呼機傳呼機的業(yè)務(wù)功能，在移動用戶

36、和移動用戶之的業(yè)務(wù)功能，在移動用戶和移動用戶之間或移動用戶和固定用戶之間或移動用戶和固定用戶之 間發(fā)送間發(fā)送較短較短的信息。的信息。 2021-6-16344. 操作維護中心（操作維護中心（OMC） 操作維護中心，是對操作維護中心，是對整個整個GSM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)進行進行控制控制和和操作操作。通過它實現(xiàn)對通過它實現(xiàn)對GSM系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)的的自檢自檢、故障診斷故障診斷和和處理處理、話務(wù)量統(tǒng)計話務(wù)量統(tǒng)計和和計費數(shù)據(jù)計費數(shù)據(jù)的的記錄記錄和和傳遞傳遞，以及各種參，以及各種參數(shù)的數(shù)的收集收集、分析分析與與顯示顯示等。等。 5. GSM的網(wǎng)絡(luò)接口的網(wǎng)絡(luò)接口 如圖如圖5.2所示。所示。 （1）主要接口）主要接口 G

37、SM主要接口是指主要接口是指 A接口接口、Abis接口接口和和 Um 接口接口。 這三種接口可保證這三種接口可保證不同廠商不同廠商生產(chǎn)的生產(chǎn)的MS、BSS及及NSS等設(shè)備等設(shè)備能夠納入能夠納入GSM系統(tǒng)中系統(tǒng)中正常運行正常運行和和使用使用。 2021-6-1635BTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFG圖圖2.2 GSM2.2 GSM系統(tǒng)的接口系統(tǒng)的接口 BTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFGBTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFG2021-6-1636 1）A接口。接口。 nA

38、接口為接口為NSS與與BSS之間的通信接口。之間的通信接口。 從系統(tǒng)實體來看，就是從系統(tǒng)實體來看，就是MSC與與BSC之間的互連接之間的互連接口，其口，其網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接是通過采用標準的是通過采用標準的2.048Mbit/s的的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的。數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的。nA接口傳送的信息包括對接口傳送的信息包括對移動臺移動臺和和基站基站的管理、的管理、移動性移動性及及呼叫接續(xù)呼叫接續(xù)管理等。管理等。 2）Abis接口。接口。 是基站子系統(tǒng)的是基站子系統(tǒng)的BSC與與BTS之間之間的的通信接口通信接口。它是采用標準的。它是采用標準的2.048Mbit/s或或64Kbit/s的的PCM數(shù)字傳

39、輸鏈路來實現(xiàn)。數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。 Abis接口支持所有向接口支持所有向用戶用戶提供的服務(wù)，支持提供的服務(wù)，支持對對BTS無線設(shè)備的無線設(shè)備的控制控制和和無線資源無線資源的分配。的分配。2021-6-1637 3 3）UmUm接口（空中接口）。接口（空中接口）。 UmUm接口定義為接口定義為 MS MS 和和 BTS BTS 之間的之間的無線通信無線通信接口，接口，是是GSMGSM系統(tǒng)中系統(tǒng)中最重要最重要、最復(fù)雜最復(fù)雜的接口，包含的接口，包含信令信令接口接口和和物理接口物理接口兩方面的含義。兩方面的含義。 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSSNSS）內(nèi)部接口。）內(nèi)部接口。 NSSNSS內(nèi)部接口有：內(nèi)

40、部接口有：B B接口、接口、C C接口、接口、D D接口、接口、E E接口、接口、F F接口、接口、G G接口。接口。 GSM GSM系統(tǒng)與其它公用網(wǎng)絡(luò)接口。系統(tǒng)與其它公用網(wǎng)絡(luò)接口。 GSMGSM通過移動業(yè)務(wù)交換中心通過移動業(yè)務(wù)交換中心 MSC MSC 與與 PSTNPSTN、ISDNISDN等等公用網(wǎng)絡(luò)公用網(wǎng)絡(luò)連接，一般采用連接，一般采用No.7No.7信令信令接口，其物接口，其物理連接是理連接是2.048Mbit/s2.048Mbit/s的的PCMPCM數(shù)字傳輸鏈路。數(shù)字傳輸鏈路。2021-6-1638 第二節(jié)第二節(jié) GSMGSM的的 TDMA TDMA 信道信道nGSMGSM系統(tǒng)的系統(tǒng)的

41、無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)，由，由小區(qū)小區(qū)構(gòu)成，每個小區(qū)有構(gòu)成，每個小區(qū)有多多個個載頻載頻，每個載頻又，每個載頻又有有8 8個個時隙時隙，即，即8 8個物理信道個物理信道。nGSM GSM 采用采用 FDMA/TDMAFDMA/TDMA 的混和接入方式的混和接入方式。 下面介紹下面介紹FDMA/TDMAFDMA/TDMA接入方式中的接入方式中的無線信道無線信道。 一、一、TDMA TDMA 信道信道nTDMATDMA信道：可分為信道：可分為物理信道物理信道和和邏輯信道邏輯信道。n物理信道：一個物理信道就是物理信道：一個物理信道就是一個時隙一個時隙。n邏輯信道：是根據(jù)邏輯信道：是根據(jù) BTS BTS 與與

42、 MS MS 之間傳遞的之間傳遞的消息種消息種類類不同而定義的不同不同而定義的不同邏輯信道邏輯信道，邏輯信道邏輯信道要通過要通過BTSBTS影射影射到不同的物理信道上來到不同的物理信道上來傳送傳送，從，從BTSBTS到到MSMS的的方向方向稱為稱為下行鏈路下行鏈路，從，從MSMS到到BTSBTS方向稱為方向稱為上行鏈路上行鏈路。2021-6-1639 邏輯信道又可分為邏輯信道又可分為業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道和和控制信道控制信道。1 1、業(yè)務(wù)信道（、業(yè)務(wù)信道（TCHTCH） 用于傳送用于傳送數(shù)字話音數(shù)字話音或或數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，還有少量，還有少量控制信令控制信令。 業(yè)務(wù)信道可分為：業(yè)務(wù)信道可分為：語音業(yè)務(wù)信道語

43、音業(yè)務(wù)信道和和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，在在TCHTCH中可安排中可安排慢速隨路控制信道慢速隨路控制信道（SACCH)SACCH)或或快速隨快速隨路控制信道路控制信道（FACCH)FACCH)。2 2、控制信道（、控制信道（CCHCCH） 用于傳送用于傳送信令信令或或同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所完成的功能把。根據(jù)所完成的功能把 控制信道分為：控制信道分為：廣播信道廣播信道 (BCH)(BCH)、公共控制信道公共控制信道(CCCH)(CCCH)和和專用控制信道專用控制信道 (DCCH)(DCCH)。 （1 1）廣播信道（）廣播信道（BCHBCH）：用于）：用于基站基站向向移動臺廣播公用移動臺廣播公用

44、 2021-6-1640 用于用于基站基站向向移動臺移動臺廣播廣播公用信息公用信息。 BCHBCH包括包括廣播控制信道廣播控制信道（BCCHBCCH）、）、頻率校正頻率校正信道信道（FCCH）和）和同步信道同步信道（SCH）。）。 它們攜帶的它們攜帶的信息目標信息目標是是小區(qū)內(nèi)小區(qū)內(nèi)所有手機，是所有手機，是一點一點 對對多點多點的的單向單向的的下行下行信道信道。（2）公共控制信道（）公共控制信道（CCCH）：用于傳輸）：用于傳輸MS接入過接入過程程中所需的中所需的控制指令控制指令。接入許可信道接入許可信道（AGCH）、）、尋呼信道尋呼信道（PCH）、）、小區(qū)廣播控制信道小區(qū)廣播控制信道（CBC

45、H）和和隨機接入信道隨機接入信道（RACH）。）。（3）專用控制信道（）專用控制信道（DCCH）：是一種）：是一種雙向雙向控制信道，控制信道，其用途是在其用途是在呼叫接續(xù)呼叫接續(xù)階段以及在階段以及在通信通信進行中，在進行中，在 MS 和和 BTS 之間之間傳輸傳輸必需的必需的控制信息控制信息。 又分為又分為SDCCH、SACCH 和和 FACCH。2021-6-1641二、二、TDMA TDMA 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) nGSMGSM系統(tǒng)系統(tǒng)TDMATDMA的的物理信道物理信道，是用，是用幀幀來描述的，來描述的，每每一個載頻一個載頻被定義為被定義為一個幀一個幀。n每個幀的每個幀的周期周期是是4.615m

46、s4.615ms，包括，包括8 8個時隙個時隙： TS0 TS0 TS7, TS7, 每個時隙占每個時隙占 0.577ms0.577ms。nTDMATDMA幀的編號以超高幀為周期的：幀的編號以超高幀為周期的： 從從 0 027156472715647，每，每27156482715648個個TDMATDMA幀幀為一個為一個超高幀超高幀。n一個一個超高幀超高幀由由20482048個超幀個超幀組成，一個組成，一個超幀超幀的的幀長為幀長為6.12s6.12s，它由，它由5151業(yè)務(wù)復(fù)幀業(yè)務(wù)復(fù)幀或或2626個控制復(fù)個控制復(fù)幀幀組成。組成。2021-6-1642 第三節(jié)第三節(jié) 話音、信道編碼和交織話音、信

47、道編碼和交織一、話音編碼一、話音編碼 1.GSM 1.GSM 是是全數(shù)字系統(tǒng)全數(shù)字系統(tǒng)，話音話音或其他信號都要或其他信號都要進進行數(shù)字化行數(shù)字化處理，第一步就是要把處理，第一步就是要把話音模擬信號話音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 2.PCM2.PCM編碼是編碼是波形波形編碼，可分為三個步驟：編碼，可分為三個步驟： 采樣采樣 量化量化 編碼編碼 3.3.采用采用PCMPCM方式編碼方式編碼數(shù)字話信號的數(shù)字話信號的速率速率是：是： 8bit8bit（一個字節(jié)）（一個字節(jié)） 80008000次次/s/s64Kbit/s64Kbit/sn8 8個個時隙時隙的的速率速率：64kbit/s64k

48、bit/s8=512kbit/s8=512kbit/s。2021-6-1643 GSM GSM系統(tǒng)若采用這種編碼方式，則系統(tǒng)若采用這種編碼方式，則8 8個個語音信道的語音信道的比特率就是比特率就是 64kbt/s8 512Kbit/s，GSMGSM系統(tǒng)系統(tǒng)的的載頻間隔載頻間隔為為200KHz200KHz, ,要保持在規(guī)定的要保持在規(guī)定的頻帶內(nèi)頻帶內(nèi)，必，必需大大需大大降低降低每路每路語音信道語音信道的的編碼編碼的的比特率比特率。4 4、GSMGSM采用了采用了規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼器規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼器（RPE-RPE-LTPLTP編碼器）編碼器）, ,來來降低降低每路語音每路語音信道

49、編碼信道編碼比特率。比特率。 這種這種混和混和編碼編碼一路數(shù)字話一路數(shù)字話的比特率為的比特率為 13Kbt/s13Kbt/s； 混合混合編碼的優(yōu)點：編碼速率低編碼的優(yōu)點：編碼速率低, ,語音質(zhì)量好。語音質(zhì)量好。 8 8路數(shù)字話的速率是：路數(shù)字話的速率是：13Kbit/s13Kbit/s8 8104Kbit/s104Kbit/s, ,滿足了滿足了無線信道帶寬無線信道帶寬(200Kbit/s)(200Kbit/s)的傳輸要求。的傳輸要求。2021-6-1644圖圖2.4 GSM2.4 GSM話音編碼器框圖話音編碼器框圖2021-6-1645二、信道編碼二、信道編碼n信道編碼的目的信道編碼的目的 信

50、道編碼用于信道編碼用于改善信道的傳輸質(zhì)量改善信道的傳輸質(zhì)量，克服各種，克服各種干擾因素干擾因素對對信號信號產(chǎn)生的產(chǎn)生的不良影響不良影響。是以。是以增加比增加比特特而而降低信息量降低信息量為代價的。為代價的。n編碼的基本原理編碼的基本原理 在所傳送的數(shù)據(jù)上在所傳送的數(shù)據(jù)上增加增加一些一些冗余冗余比特信息，進比特信息，進行行糾錯編碼糾錯編碼，減少減少傳輸過程中傳輸過程中比特差錯率比特差錯率。n信道編碼的糾錯方式信道編碼的糾錯方式 1.1.塊卷積碼：主要用于塊卷積碼：主要用于糾錯糾錯，糾錯效果好。，糾錯效果好。 2.2.糾錯循環(huán)碼：用于糾錯循環(huán)碼：用于檢測檢測和和糾正成組糾正成組的誤碼。的誤碼。 3

51、.3.奇偶校驗碼：常用最簡單的奇偶校驗碼：常用最簡單的檢測誤碼檢測誤碼的方法。的方法。2021-6-1646三、交織技術(shù)三、交織技術(shù)n無線電信道是無線電信道是變參變參信道，比特差錯經(jīng)常是信道，比特差錯經(jīng)常是成串成串發(fā)發(fā)生的，這是由于持續(xù)的生的，這是由于持續(xù)的深衰落深衰落會影響到會影響到相繼一串相繼一串的比特。的比特。n辦法是信息中的辦法是信息中的相繼比特相繼比特分開，把順序相關(guān)的比分開，把順序相關(guān)的比特特非相關(guān)化非相關(guān)化，使突發(fā)差錯信道變?yōu)?，使突發(fā)差錯信道變?yōu)殡x散信道離散信道，再，再用用信道編碼信道編碼的糾錯功能來的糾錯功能來糾正差錯糾正差錯，這種辦法就，這種辦法就是是交織技術(shù)交織技術(shù)。n交織

52、交織可以把可以把碼字順序相關(guān)的碼字順序相關(guān)的bitbit非相關(guān)化非相關(guān)化，把，把 m m 個個bitbit的碼字分布到的碼字分布到 n n 個傳輸單元之中個傳輸單元之中,n ,n 越大，越大，非相關(guān)性越好非相關(guān)性越好, ,持續(xù)誤碼越少持續(xù)誤碼越少, ,傳輸質(zhì)量越高。傳輸質(zhì)量越高。 但會增加但會增加傳輸時延傳輸時延，移動臺移動臺和和中繼電路中繼電路上增加了上增加了回波回波抵消器，改善由抵消器，改善由時延時延引起的引起的通話回音通話回音。2021-6-1647 第四節(jié)第四節(jié) GSMGSM的調(diào)制技術(shù)的調(diào)制技術(shù)一、一、GSMGSM調(diào)制方式調(diào)制方式 GSMGSM采用的是采用的是高斯濾波最小移頻鍵控高斯濾

53、波最小移頻鍵控GMSKGMSK。n工作原理：工作原理： 在保持在保持MSKMSK較好的頻譜特性和較低較好的頻譜特性和較低的誤碼率基礎(chǔ)上，在的誤碼率基礎(chǔ)上，在MSKMSK之前加入一之前加入一高斯濾波器高斯濾波器，輸入的輸入的基帶信號基帶信號經(jīng)過經(jīng)過高斯濾波器高斯濾波器形成的形成的高斯脈高斯脈沖包絡(luò)沖包絡(luò)無無陡峭沿陡峭沿、拐點拐點，經(jīng)，經(jīng)調(diào)制調(diào)制后的信號后的信號比較比較平滑平滑，改善了，改善了頻譜特性頻譜特性。nGMSKGMSK調(diào)制方式，改善了調(diào)制方式，改善了頻譜特性頻譜特性，加快，加快帶外衰帶外衰減減，滿足了相鄰信道干擾電平小于，滿足了相鄰信道干擾電平小于-60dB-60dB要求。要求。 202

54、1-6-1648預(yù)調(diào)制濾波器預(yù)調(diào)制濾波器MSK輸入輸入GMSKh=0.5圖圖5.5 GMSK5.5 GMSK調(diào)制原理框圖調(diào)制原理框圖二、二、GMSKGMSK的解調(diào)的解調(diào)n可以采用正相干解調(diào)，但相干載波提取比較難?？梢圆捎谜喔山庹{(diào)，但相干載波提取比較難。nGMSKGMSK信號的信號的解調(diào)解調(diào)常采用常采用差分解調(diào)差分解調(diào)和和鑒頻器解調(diào)鑒頻器解調(diào)等等非相干非相干解調(diào)。解調(diào)。2021-6-1649 第五節(jié)第五節(jié) GSMGSM的控制和管理的控制和管理 控制控制和和管理管理對對GSMGSM系統(tǒng)的正常運行是系統(tǒng)的正常運行是至關(guān)重要至關(guān)重要，本節(jié)僅就本節(jié)僅就位置登記位置登記和和更新更新、鑒權(quán)鑒權(quán)與與保密保密

55、、呼叫接呼叫接續(xù)續(xù)和和越區(qū)切換越區(qū)切換等控制和管理進行討論。等控制和管理進行討論。一、位置登記和更新一、位置登記和更新 GSMGSM為了為了跟蹤跟蹤 MS MS 的的位置變化位置變化, ,對其對其位置信息位置信息進行進行登記登記、刪除刪除和和更新更新的過程。的過程。二、鑒權(quán)與加密二、鑒權(quán)與加密 GSMGSM系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)為了保證安全安全，采取了，采取了鑒權(quán)鑒權(quán)與與加密加密。 1.1.鑒權(quán)：確認鑒權(quán)：確認 MS MS 的的合法性合法性。 2.2.加密：防止第三者加密：防止第三者竊聽竊聽。 2021-6-16503.3.設(shè)備識別碼（設(shè)備識別碼（IMEI)IMEI) 每個每個移動臺移動臺均有一個惟

56、一的設(shè)備識別碼均有一個惟一的設(shè)備識別碼 IMEIIMEI，EIREIR中存儲了所有入網(wǎng)中存儲了所有入網(wǎng)移動臺設(shè)移動臺設(shè)備的備的IMEIIMEI，目的，目的是確保系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是是確保系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是盜用盜用或或非法非法的。的。 EIREIR中存有中存有3 3種名單：即種名單：即白名單白名單（合法）、（合法）、黑名單黑名單（禁用）、（禁用）、灰名單灰名單（由運營商決定）。（由運營商決定）。4.4.臨時識別碼（臨時識別碼（TMSITMSI） 是為防止是為防止非法監(jiān)聽非法監(jiān)聽或或盜用盜用用戶識別碼用戶識別碼 IMSIIMSI，在，在無線鏈路上需要傳送無線鏈路上需要傳送IMSIIMSI時，均用

57、臨時用戶識別時，均用臨時用戶識別 碼碼TMSITMSI代替代替IMSIIMSI。 由由 MSC/VLR MSC/VLR 分配并定期更換分配并定期更換TMSI,TMSI,在在無線信道無線信道上上傳送的是傳送的是TMSITMSI, ,確保了確保了IMSIIMSI的的安全性安全性。2021-6-1651三、三、GSMGSM用戶呼叫接續(xù)過程用戶呼叫接續(xù)過程 1 1、移動用戶、移動用戶主叫主叫固定用戶：固定用戶： 移動臺在移動臺在 “ 隨機信隨機信道道RACH ”向基站發(fā)出向基站發(fā)出 “信道請求信道請求” 信息，若信息，若BS接收成功，給接收成功，給 MS 分配一個分配一個“ 專用接入信道專用接入信道

58、DCCH ”，即在，即在“準許接入信道準許接入信道 AGCH ”上，向上，向MS發(fā)出發(fā)出“立刻分配立刻分配”指令。指令。 MS在發(fā)起呼叫的同時，在發(fā)起呼叫的同時，設(shè)置一定時器，在規(guī)定的時間內(nèi)可設(shè)置一定時器，在規(guī)定的時間內(nèi)可重復(fù)呼叫重復(fù)呼叫。 MS MS 收到收到 “ 立即分配立即分配 ”的信令后，利用分配的的信令后，利用分配的DCCH與與 BS 建立起建立起信令鏈路信令鏈路，經(jīng)，經(jīng) BS 向向 MSC 發(fā)發(fā)送送“ 業(yè)務(wù)請求信息業(yè)務(wù)請求信息 ”。 MSC向向VLR發(fā)送發(fā)送“開始接入請求開始接入請求”應(yīng)答信令，應(yīng)答信令，VLR收到后，經(jīng)收到后，經(jīng)MSC和和BS向向MS發(fā)出發(fā)出“鑒權(quán)請求鑒權(quán)請求”，

59、其，其中包含一隨機數(shù)（中包含一隨機數(shù)（RAND），），MS按鑒權(quán)算法按鑒權(quán)算法A3進進行處理后，向行處理后，向MSC發(fā)回發(fā)回“鑒權(quán)鑒權(quán)”響應(yīng)信息。響應(yīng)信息。 2021-6-1652 若鑒權(quán)通過，承認若鑒權(quán)通過，承認MS的合法性，的合法性，VLR就給就給MSC發(fā)送發(fā)送“置密模式置密模式”信息，由信息，由 MSC 經(jīng)經(jīng) BS 向向 MS 發(fā)送發(fā)送“置密模式置密模式”指令。指令。 MS 收到并完成置密后，要向收到并完成置密后，要向 MSC 發(fā)送發(fā)送“置密置密模式完成模式完成”的相應(yīng)信息，經(jīng)的相應(yīng)信息，經(jīng)鑒權(quán)鑒權(quán)、置密置密完成后，完成后，VLR才向才向 MSC 作出作出“開始接入請求開始接入請求”應(yīng)答

60、。應(yīng)答。 為了保護為了保護 IMSI 不被不被監(jiān)聽監(jiān)聽或或盜用盜用，VLR 將給將給 MS分配一個新的分配一個新的TMSI。 接著接著 MS 向向 MSC 發(fā)出發(fā)出“建立呼叫請求建立呼叫請求”，MSC收到后，向收到后，向 VLR 發(fā)出指令，要求它傳送建發(fā)出指令，要求它傳送建立呼叫所需的信息。立呼叫所需的信息。2021-6-1653 如果成功，如果成功，MSC 即向即向 MS 發(fā)送發(fā)送“呼叫開始呼叫開始”的的指令，并向指令，并向 BS 發(fā)出發(fā)出分配無線業(yè)務(wù)信道分配無線業(yè)務(wù)信道的的“信道信道指配指配”指令。指令。 如果如果 BS 有空閑有空閑“ 業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道 TCH ”，即向，即向 MS 發(fā)出