GSM系統(tǒng)概述2015

1、目錄第一章第一章 CME 20系統(tǒng)概述1第二章第二章 GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別第三章第三章 GSM無(wú)線接入原理 23目錄1.1 CME20系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)1 1.2 CME20系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成 1.3 GSM系統(tǒng)接口系統(tǒng)接口1.4 CME20系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)234GSM20系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述CME20系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)1、采用AXE-10交換系統(tǒng)的技術(shù)。CME 20系統(tǒng)實(shí)際上是 AXE的一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，是通過(guò)在AXE-10交換機(jī)基礎(chǔ)上增 加和減少相應(yīng)的子系統(tǒng)、功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣做的好 處是移動(dòng)通信系統(tǒng)可共享AXE技術(shù)的成熟和進(jìn)步。2、采用TDMA時(shí)分多址接入技術(shù)?？墒共煌囊苿?dòng)

2、臺(tái)分時(shí) 占用同一頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)通話，目前可以做到8個(gè)用戶 同時(shí)使用同一頻率。采用TDMA方式，可以增加系統(tǒng)的 容量和配置的靈活性。GSM20系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述3、采用高斯濾波最小移頻鍵控頻率調(diào)制技術(shù)（GMSK）。 數(shù)字調(diào)制是用基帶數(shù)字信號(hào)，改變高頻載波信號(hào)的某 一參數(shù)以傳遞數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。使用GMSK方式，其 優(yōu)點(diǎn)是避開了線性要求，使用非線性功率放大器可降 低移動(dòng)臺(tái)的成本。4、話音編碼方面采用了波形編碼和聲源編碼相結(jié)合的混 合編碼技術(shù)，速率可低于16Kbit/s。5、保密方面采用加密和用戶身份鑒別的識(shí)別數(shù)字化處理 技術(shù)，安全、保密性能好。目錄1.1 CME20系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)11.2

3、 CME20系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成1.3 GSM系統(tǒng)接口系統(tǒng)接口1.4 CME20系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)234GSM20系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述CME20系統(tǒng)的構(gòu)成 CME20系統(tǒng)是愛(ài)立信的 GSM系統(tǒng)產(chǎn)品（包括GSM900和DCS1800 標(biāo)準(zhǔn)），由以下幾部分組成： 交換系統(tǒng)（SS）基站系統(tǒng)（BSS）操作支持系統(tǒng)（OSS)和其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)GSM20系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述TAUCBGWSMS-GMSCSMS-IWMSCEIRSCMSCGMSCBSCRBSMSHLRVLRGGSNBSSSSSGSNOSS Call Connection and Information固定電話網(wǎng)固定電話網(wǎng)公共陸地移動(dòng)公共陸地移

4、動(dòng)通信網(wǎng)通信網(wǎng)GPRS業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)支支持持節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)通用無(wú)線通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)分組業(yè)務(wù)短信短信網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)子系統(tǒng)鑒權(quán)中心鑒權(quán)中心無(wú)線基站無(wú)線基站子系統(tǒng)子系統(tǒng)手機(jī)手機(jī)+SIM卡卡移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)無(wú)線基站無(wú)線基站基站控基站控制器制器移動(dòng)業(yè)務(wù)交移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心換中心MSC關(guān)口局關(guān)口局歸屬位置歸屬位置寄存器寄存器設(shè)備識(shí)別設(shè)備識(shí)別寄存器寄存器拜訪位置拜訪位置寄存器寄存器操作維護(hù)操作維護(hù)子系統(tǒng)子系統(tǒng)PSTNISDNPLMN計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)GSM20系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述一、交換系統(tǒng)（SS） SS 是整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)的控制中心，與公網(wǎng)中的電話交換設(shè)備功能類似，具有話務(wù)控制、號(hào)碼分析、計(jì)費(fèi)、呼叫統(tǒng)計(jì)等功能 ，另外它

5、還具有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能。交換系統(tǒng)包括下列功能單元： 移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC） 拜訪位置寄存器（VLR） 歸屬位置寄存器（HLR） 鑒權(quán)中心（AUC） 設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR） 短信息服務(wù)中心（SC） 操作維護(hù)中心（OMC） GSM 協(xié)調(diào)工作單元（GIWU)GSM20系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述1、 MSC是GSM網(wǎng)絡(luò)的核心核心部分，是對(duì)位于其覆蓋區(qū)域中的MS進(jìn)行 控制和完成話路交換的功能實(shí)體，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其他公用 通信網(wǎng)之間的接口。MSC有如下功能：提供交換功能、完成MS尋呼接入、信道分配、呼叫接續(xù)、話務(wù)量控制、計(jì)費(fèi)、多個(gè)BSC的管理功能。完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無(wú)線資源管理RR、

6、移動(dòng)性管理MM、連接性管理CM。完成MS位置更新、越區(qū)切換、自動(dòng)漫游、合法性檢驗(yàn)、頻道轉(zhuǎn)接及補(bǔ)充業(yè)務(wù)等功能與VLR、HLR、GMSC、DT（GIWU）、SMS-GMSC、 SMS-IWMSC、SGSN（GS）通信。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述2、HLR和和VLR：HLR 和 VLR是與呼叫建立密切相關(guān)的兩個(gè) 數(shù)據(jù)庫(kù)。HLR(歸屬位置寄存器)是一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于儲(chǔ)存本地本地用戶的資料信息。即運(yùn)營(yíng)商管理移動(dòng)用戶呼叫資料的數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)用戶購(gòu)買移動(dòng)號(hào)碼SIM卡時(shí)，號(hào)碼將被登記在該網(wǎng)絡(luò)的HLR中，HLR與各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的終端相連。它儲(chǔ)存兩類數(shù)據(jù)：一是用戶的參數(shù)，包括:MSISDN、IMSI 、用戶類別、Ki， 補(bǔ)充

7、業(yè)務(wù)及用戶的三參數(shù)組等參數(shù)。二是用戶的位置信息，該MS 目前處于哪個(gè)MSC/VLR中，即 MSC/VLR 地址。HLR可與MSC合設(shè)，也可單獨(dú)設(shè)置GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 VLR(拜訪位置寄存器)用于寄存所有進(jìn)入本交換機(jī)服務(wù)區(qū)域用戶的信息。VLR看成是分布的HLR，VLR與MSC配對(duì)合置于一個(gè)物理實(shí)體中。原因是每次呼叫，它們之間都會(huì)有大量的信令傳遞，若分開，信令鏈路負(fù)荷大，所以將MSC與VLR接口做成AXE 的內(nèi)部接口。VLR中也寄存兩類信息： 一是本交換區(qū)用戶參數(shù)，該參數(shù)是從HLR中獲得的。 二是本交換區(qū)MS的LAI 。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述3、AUC與與EIR也是數(shù)據(jù)庫(kù)，但與呼叫的建立無(wú)關(guān)。

8、AUC是向HLR提供出于安全原因而使用的鑒權(quán)參數(shù)和密鑰，即三 參數(shù)組。AUC是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。EIR用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)備的合法性，可以禁止末經(jīng)批準(zhǔn)的話機(jī)設(shè)備使用。它內(nèi)存三種名單：白名單-合法設(shè)備黑名單-非法設(shè)備灰名單-故障設(shè)備GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述4、GMSC稱為入口移動(dòng)交換局或稱門道局。Interworking Interface 信息交換接口(USE Call to MS)Interrogation（審查）Routing（路由建立）Call forward to C-No(面向C-No的呼叫）GMSC 可以是任意的MSC ，也可以單獨(dú)設(shè)置。單獨(dú)設(shè)置時(shí)，不處理 MS的呼叫，因此不需設(shè)VLR ，

9、不與BSC 相連。5、GIWU是傳真及數(shù)據(jù)通信的格式轉(zhuǎn)換與速率適配。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述二、基站系統(tǒng)（BSS）1、基站控制器（BSC） 處理與MS的連接。通過(guò)分配邏輯信道來(lái)實(shí)現(xiàn)。 小區(qū)數(shù)據(jù)的管理，無(wú)線信道的管理、分配、監(jiān)視、釋放。 傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理。 基站的操作與維護(hù) 定位與切換 話音編碼與速率適配 話務(wù)的集中與擴(kuò)散 2、無(wú)線基站（RBS） RBS用來(lái)提供移動(dòng)臺(tái)與系統(tǒng)的無(wú)線接口，主要由無(wú)線收發(fā)信機(jī)組構(gòu)成。 無(wú)線的傳輸、無(wú)線和有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線信道處理、發(fā)射、接收和跳頻 測(cè)量服務(wù)小區(qū)的SS和BER，TA。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述四、MS組成：MS=SIM+MEMS的功能:完成話音編碼、信道編碼、信息

10、加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息 的發(fā)射和接收測(cè)量服務(wù)小區(qū)的SS和BER，測(cè)量相鄰小區(qū)BCCH載波的SS。SIM中存有：固定信息（用戶的簽約信息，A3、A8）臨時(shí)信息（LAI）沒(méi)有SIM卡，MS不能接入GSM網(wǎng)絡(luò)，但是當(dāng)用于緊急業(yè)務(wù)時(shí)除外。ME是用戶設(shè)備（手機(jī)），防失竊系統(tǒng)配置了EIR。用戶權(quán)與用戶設(shè)備是分開的，用戶設(shè)備只是一臺(tái)有權(quán)收發(fā)信機(jī)。SIM卡由運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行管理，而設(shè)備終端則是用戶自行選擇。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述1.1 CME20系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)11.2 CME20系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成1.3 GSM系統(tǒng)接口系統(tǒng)接口1.4 CME20系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)234GSM系統(tǒng)概述系

11、統(tǒng)概述GSM系統(tǒng)的接口BSS與MS之間的接口為“Um”接口BTS與BSC之間的接口為“A-bis”接口BSC與MSC之間的接口為“A”接口MSC和VLR之間的接口為“B”接口MSC和HLR之間的接口為“C”接口HLR和VLR之間的接口為“D”接口MSC之間的接口為“E”接口MSC和EIR之間的接口為“F”接口VLR之間的接口為“G”接口GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述MSBTSBSCMSCMSCVLRVLREIRHLRAUCPSTNISDNPSDNGSM系統(tǒng)的接口連接圖UmA-bisABCDEFGNGSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述GSM系統(tǒng)遵循ITU-T建議的公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN)接口標(biāo)準(zhǔn)，采用7號(hào)信令支

12、持PLMN接口進(jìn)行所需的數(shù)據(jù)傳輸。GSM系統(tǒng)各功能實(shí)體之間的接口定義明確，GSM規(guī)范對(duì)各接口所使用的分層協(xié)議也作了詳細(xì)的定義。不同的接口可能使用不同形式的物理鏈路，完成各自特定的功能，傳遞各自特定的消息，這些都是由相應(yīng)的信令協(xié)議（OSI/NO.7信令協(xié)議）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在GSM系統(tǒng)中，Um接口上的協(xié)議為L(zhǎng)APDm協(xié)議；A-bis接口是的協(xié)議為L(zhǎng)APD協(xié)議；A接口是協(xié)議為BSSAP協(xié)議,其他接口是的協(xié)議都為MAP協(xié)議。目錄1.1 CME20系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)11.2 CME20系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成1.3 GSM系統(tǒng)接口系統(tǒng)接口1.4 CME20系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)234GSM系統(tǒng)概

13、述系統(tǒng)概述CME20系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1）入口MSC（GMSC） 提供CME20、PLMN網(wǎng)絡(luò)與其它通信網(wǎng)間的鏈路。具有 為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能。2）MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū) MSC所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，凡在該區(qū)的移動(dòng)臺(tái)均在該區(qū)的 拜訪位置寄存器（VLR）登記。3）位置區(qū)（LA） 廣播尋呼消息以便找到某移動(dòng)用戶的尋呼區(qū)域。4）小區(qū)（CELL） 一個(gè)位置區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)，它是網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)基本的無(wú)線覆蓋的區(qū)域。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 G SM 服 務(wù) 區(qū)P LM N 服 務(wù) 區(qū)M SC V LR 服 務(wù) 區(qū)位 置 區(qū)小 區(qū)CME20的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 MSC作為GSM/PLMN的入局匯接

14、交換機(jī)，它具有為移動(dòng)終端的呼叫詢問(wèn)呼叫路由的功能。它能使系統(tǒng)為呼叫選路至它們的最終的目的地被叫移動(dòng)臺(tái)。 GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)區(qū)是由一個(gè)或幾個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)構(gòu)成，能夠提供GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)與其它通信網(wǎng)絡(luò)間的鏈路，具有為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能的MSC稱為入口MSC，簡(jiǎn)稱GMSC。 MSC/VLR服務(wù)區(qū)表示由該MSC所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，凡在該區(qū)的移動(dòng)臺(tái)均在該區(qū)的拜訪位置寄存器（VLR）登記。 因此，MSC總與VLR構(gòu)成同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，寫作MSC/VLR。每MSC/VLR服務(wù)區(qū)又被分成若干個(gè)位置區(qū)，位置區(qū)是MSC/VLR服務(wù)區(qū)的一個(gè)部分，在一個(gè)位置區(qū)內(nèi)，移動(dòng)臺(tái)可以自由地移動(dòng)，不需做位置更

15、新。一個(gè)位置區(qū)是廣播尋呼消息以便找到某移動(dòng)用戶的尋呼區(qū)域。一個(gè)位置區(qū)只能屬于某一個(gè)MSC/VLR。利用位置區(qū)識(shí)別碼（LAI），系統(tǒng)能夠區(qū)別不同的位置區(qū)。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 一個(gè)位置區(qū)又劃分為若干個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)具有專用的識(shí)別碼（CGI），它表示網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)基本的無(wú)線覆蓋區(qū)域。利用基站識(shí)別碼（BSIC），移動(dòng)臺(tái)本身能區(qū)分使用同樣載頻的各個(gè)小區(qū)。注意：ERCSSON劃分LA幾乎與MSC服務(wù)區(qū)一樣大，LA大，尋呼 效率低：LA 小，要頻繁地做位置更新，網(wǎng)絡(luò)信令流量加大 ，手機(jī)電池也不耐用。建議在信令不超載的情況下，盡可 能劃大位置區(qū)。BSC不存在服務(wù)區(qū)的概念。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 目前的移動(dòng)通信

16、系統(tǒng)一般采用小區(qū)制，即將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)域分為若干個(gè)小區(qū)。因這種服務(wù)區(qū)的形狀很像蜂窩，便將其稱之為蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，與之相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)為蜂窩式網(wǎng)絡(luò)。蜂窩小區(qū)分為以下幾種：蜂窩小區(qū)分為以下幾種：（1）宏蜂窩小區(qū)：每小區(qū)覆蓋半徑為125KM，發(fā)射功率較強(qiáng)在10W以上，是GSM小區(qū)的主要組成部分。（2）微蜂窩小區(qū)：是在宏蜂窩基站基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種小型化基站。它的覆蓋半徑為30300M，發(fā)射功率較小在1W以下，用于解決GSM系統(tǒng)中的盲點(diǎn)和熱點(diǎn)。（3）微微蜂窩小區(qū)：實(shí)質(zhì)就是微蜂窩的一種，只是它的覆蓋半徑更小為1030M,基站發(fā)射功率更小，大約在幾十毫瓦左右，它主要解決城內(nèi)的室內(nèi)覆蓋。GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述

17、蜂窩小區(qū)系統(tǒng)的三個(gè)主要特點(diǎn)：蜂窩小區(qū)系統(tǒng)的三個(gè)主要特點(diǎn)：（1）無(wú)線頻率資源再用。根據(jù)系統(tǒng)所選的調(diào)制方式、帶寬確定載干比，在滿足這個(gè)載干比要求的前提下考慮到多徑衰落等因素確定同頻再用保護(hù)距離。（2）越區(qū)自動(dòng)切換。當(dāng)一個(gè)處于通話狀態(tài)的移動(dòng)用戶從某小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，為使用通話不中斷需要自動(dòng)切換信道，而用戶不會(huì)察覺(jué)到這個(gè)過(guò)程。（3）漫游。漫游是GSM的一大優(yōu)點(diǎn)。所謂漫游就是指使PLMN網(wǎng)絡(luò)始終能跟蹤移動(dòng)用戶的實(shí)際位置，從而可以方便將呼叫終接至該用戶。GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別2.1 編號(hào)系統(tǒng)編號(hào)系統(tǒng)12.2 鑒權(quán)、加密及設(shè)備識(shí)別鑒權(quán)、加密及設(shè)備識(shí)別2GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別1、移動(dòng)臺(tái)的

18、國(guó)際身份號(hào)碼ISDN（MSISDN） 是供用戶撥打的公開號(hào)碼，具有全球唯一性。CCITT建議結(jié)構(gòu)為： MSISDNCCNDCSN CC國(guó)家碼即在國(guó)際長(zhǎng)途電話通信網(wǎng)中的號(hào)碼（中國(guó)+86） NDC國(guó)內(nèi)目的地碼 SN用戶號(hào)碼 如13531703456135317便是NDC，前三位用于識(shí)別網(wǎng)號(hào)，后三位用于識(shí)別歸屬區(qū)。編號(hào)系統(tǒng)編號(hào)系統(tǒng)CCNDCSN3digits6digitsNational MS NOInternational MS ISDNMAX 15digits4digitsGSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別2、國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（、國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI） 是指在無(wú)線路徑和GSM PLMN網(wǎng)絡(luò)

19、上唯一識(shí)別移動(dòng)用戶的號(hào)碼。用于PLMN所有信令中，存于HLR、VLR、SIM、AUC中 IMSIMCCMNCMSIN MCC移動(dòng)網(wǎng)的國(guó)家號(hào)碼（與CC不同，中國(guó)為460） MNC移動(dòng)網(wǎng)號(hào)。中移通為“00”，中聯(lián)通為“01” MSIN移動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào) 。 使用十進(jìn)制，最長(zhǎng)為15位MCCMNCMSIN3digitsNational MSIInternational MSI即IMSIMAX 15digits1-2digitsGSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別3、移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（、移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（MSRN） 用于一次呼叫的路由選擇。 MSRNCCNDCSN CC國(guó)家號(hào) NDC國(guó)內(nèi)目的地號(hào)碼(用于識(shí)別PLMN）

20、SN用戶號(hào)，用于識(shí)別MSC/VLR的地址。4、臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（、臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI） 用于保護(hù)IMSI碼，該號(hào)只在本MSC區(qū)域有效，本次呼叫有效，其結(jié)構(gòu)可由各電信部門選擇，長(zhǎng)度不超過(guò)4個(gè)字節(jié)。一個(gè)CCCC的尋呼容量為2個(gè)IMSI或4個(gè)TMSI。GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別5、國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（、國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI） 是唯一用來(lái)識(shí)別移動(dòng)臺(tái)終端設(shè)備的號(hào)碼，稱作系列號(hào)。 IMEITACFACSNRSP TAC型號(hào)論證碼 FAC最終裝配碼，用于識(shí)別制造廠家。 SNR序號(hào) SP備用6、位置區(qū)識(shí)別碼（、位置區(qū)識(shí)別碼（LAI） LAI代表MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)，用于移動(dòng)用戶

21、的位置更新。 LAIMCCMNCLAC MCC移動(dòng)國(guó)家號(hào)，識(shí)別一個(gè)國(guó)家 MNC移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，識(shí)別國(guó)內(nèi)的GSM網(wǎng) LAC位置區(qū)號(hào)碼，識(shí)別一個(gè)GSM網(wǎng)中的位置GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別7、小區(qū)全球識(shí)別碼（、小區(qū)全球識(shí)別碼（CGI） 用于識(shí)別一個(gè)位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)。 CGIMCCMNCLACCIMCCMNCLACLocation Area Identity （LAI）CICell Global Identity （CI）3digits1-2digitsMax 16 bitsMax 16 bitsGSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別8、基站識(shí)別碼（、基站識(shí)別碼（BSIC） BSICNCCBCC NCC國(guó)家色碼，

22、用于識(shí)別邊界上不同國(guó)家GSM移動(dòng)網(wǎng) BCC基站色碼，用于識(shí)別同頻基站，一個(gè)簇一個(gè)BCC 。小區(qū)數(shù)據(jù)中的NCCPERM=X，用于指定移動(dòng)臺(tái)允許接入的網(wǎng)絡(luò)。BCC可以在OMT2中讀出。NCCBCC0-7中取一位 0-7中取一位2 digitsGSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別2.1 編號(hào)系統(tǒng)編號(hào)系統(tǒng)12.2 鑒權(quán)、加密及設(shè)備識(shí)別鑒權(quán)、加密及設(shè)備識(shí)別2GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別CME20提供以下安全保密措施 對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的呼叫請(qǐng)求進(jìn)行鑒權(quán) 對(duì)無(wú)線信道上的消息進(jìn)行加密 對(duì)移動(dòng)臺(tái)的IMSI進(jìn)行保護(hù) 對(duì)移動(dòng)設(shè)備合法性進(jìn)行識(shí)別鑒權(quán)、加密及設(shè)備識(shí)別GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別一、鑒權(quán)1、下列情況需先經(jīng)過(guò)鑒權(quán)

23、1 )移動(dòng)臺(tái)呼出及呼入。 2)移動(dòng)臺(tái)位置登記、位置更新。 3)移動(dòng)臺(tái)補(bǔ)充業(yè)務(wù)的登記、使用、刪除。2、鑒權(quán)過(guò)程GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別CME20鑒權(quán)過(guò)程：鑒權(quán)過(guò)程：1、用戶購(gòu)機(jī)入網(wǎng)時(shí)，電信部門將IMSI號(hào)和用戶鑒權(quán)鍵Ki一起分配給用戶。 同時(shí)，該用戶的IMSI和Ki存入AUC。2、在AUC鑒權(quán)中心按下步驟產(chǎn)生一個(gè)用于鑒權(quán)和加密的三參數(shù)組。 1）產(chǎn)生一個(gè)不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)數(shù)RAND。 2）以IMSI、Ki和RAND為輸入?yún)?shù)由兩個(gè)不同的算法電路（A8和A3） 計(jì)算出密鑰Kc和符號(hào)響應(yīng)SRES。 3）將RAND、SRES、Kc組成一個(gè)三參數(shù)組送往HLR作為今后為該用戶 鑒權(quán)時(shí)使用。3、HLR自動(dòng)存

24、儲(chǔ)110組每個(gè)用戶的三參數(shù)組，并在MSC/VLR需要時(shí)傳 給它。而在MSC/VLR中也為每個(gè)用戶存儲(chǔ)17組這樣的三參數(shù)組。 這樣做的目的是減少M(fèi)SC/VLR與HLR、AUC之間信號(hào)傳送的頻次。4、在呼叫處理過(guò)程中，MSC向需被鑒權(quán)的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一組參數(shù)中的RAND 號(hào)碼，移動(dòng)臺(tái)據(jù)此再加上本身SIM卡內(nèi)存儲(chǔ)的IMSI和Ki作為A3鑒權(quán)運(yùn)算 電路的輸入信號(hào)，算出鑒權(quán)的符號(hào)響應(yīng)SRES并將其送回MSC/VLR。5、MSC將原參數(shù)組中由AUC算出的SRES與移動(dòng)臺(tái)返回的SRES比較，若相 同，則認(rèn)為合法，允許接入，否則為不合法，拒絕為其服務(wù)。GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別A

25、UCHLRMSC/VLRMS算法A3RANDKiSRESRAND接入請(qǐng)求SRESAUC SRESMS?=存儲(chǔ)HLR中所有用戶的鑒權(quán)鍵Ki對(duì)所有用戶產(chǎn)生一參數(shù)RAND/KC/SRES臨時(shí)存儲(chǔ)所有用戶的三參數(shù)組(每用戶1至10個(gè))依請(qǐng)求發(fā)給VLR存儲(chǔ)所有拜訪用戶的三數(shù)組(每用戶1至7個(gè)三參數(shù)組)存儲(chǔ)所有有關(guān)的用戶信息NOYESGSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別加密-在RBS和MS之間無(wú)線信道上傳遞的消息加密，以防止第三者竊聽。加密原理： 未加密序列 0111 密鑰 異或運(yùn)算 1101 加密序列 1010 解密 1101 原消息 0111加密過(guò)程：1）Kc、RAND、SRES一起送往MSC/VLR。2）

26、MSC/VLR啟動(dòng)加密進(jìn)程，發(fā)加密模式命令“M”（一個(gè)數(shù)據(jù)模型） 經(jīng)基站發(fā)往移動(dòng)臺(tái)。3）在移動(dòng)臺(tái)中對(duì)“M”進(jìn)行加密運(yùn)算（A5算法）。加密后的消息送 基站解密。若解密成功（“M”被還原出來(lái)），則從現(xiàn)在開始， 雙方交換的信息（話音、數(shù)據(jù)、信令）均需經(jīng)過(guò)加密、解密步驟。二、加密GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別GSM網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別三、設(shè)備識(shí)別 1、鑒權(quán)是檢查移動(dòng)用戶的合法性(IMSI)設(shè)備識(shí)別是檢 查移動(dòng)設(shè)備的合法性(IMEI)2、EIR中定義有三個(gè)關(guān)于移動(dòng)用戶設(shè)備的清單 白名單：記有全部合法移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼 黑名單：記有全部被禁止使用的移動(dòng) 設(shè)備的號(hào)碼。 灰名單：記錄有故障的移動(dòng)設(shè)備號(hào)或 末經(jīng)型

27、號(hào)認(rèn)證的移動(dòng)設(shè)備號(hào)3、是否起用設(shè)備識(shí)別取決于運(yùn)營(yíng)者。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 3.1 無(wú)線數(shù)字傳輸和信號(hào)處理無(wú)線數(shù)字傳輸和信號(hào)處理1 3.2 無(wú)線數(shù)字信道無(wú)線數(shù)字信道23GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理一、多址技術(shù)FDMA頻分多址TDMA時(shí)分多址CDMA碼分多址FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAGSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理時(shí)分多址（TDMA）GSM 900： 上行頻率： 890915MHz 下行頻率： 935960MHz載頻間隔為200KHz，共分為124對(duì)雙工載頻，雙工間隔45MHZ 。

28、每載頻共分8個(gè)時(shí)隙，即為8個(gè)信道。 總信道數(shù)為1248992個(gè)信道。DCS 1800: 上行：1710-1785 （MHZ) 下行：1805-1880 （MHZ) 頻道號(hào)：512-885，可用頻點(diǎn)374個(gè)。 載頻間隔：200KHZ，雙工間隔95MHZ。帶寬75（MHZ）GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理根據(jù)頻率與ARFCN的關(guān)系計(jì)算：GSM900基站收：f1（n）890.2（n1）0.2 MHz基站發(fā)：f2（n）f1（n）45 MHzDCS1800:共374個(gè)頻點(diǎn)，ARFCN為512885。頻率與載頻號(hào)（n）的關(guān)系如下：基站收：f1（n）1710.2（n512）0.2 MHz基站發(fā)：f2（n）f1

29、（n）95 MHzGSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 在GSM中,無(wú)線路徑上傳輸?shù)氖蔷幋a后的數(shù)字話音，與模擬話音不同，數(shù)字話音是不連續(xù)的信號(hào)，可采用 時(shí)分的方式傳送，所以，在GSM中，無(wú)線路徑上采用的是時(shí)分多址(TDMA)方式。每一個(gè)載頻上有8個(gè)時(shí)隙，每一個(gè)時(shí)隙相當(dāng)于模擬系統(tǒng)中的一個(gè)信道，可提供一個(gè)移動(dòng)臺(tái)通話，最多可有8個(gè)移動(dòng)用戶使用同一頻點(diǎn)，他們使用不同的時(shí)隙。TACS系統(tǒng)：25MHZ/25KHZ=1000個(gè)頻道，頻道=信道GSM系統(tǒng)：25MHZ/200KHZ-1=124個(gè)頻道， 1248=992信道 頻道信道GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理GSM的頻率分組方案的頻率分組方案 分組目的：同一小區(qū)內(nèi)

30、的頻點(diǎn)不能太近，否則鄰頻干擾大；另一方面，相鄰小區(qū)的頻率不能一樣，否則同頻干擾大，所以這些頻率必須合理安排。常用的頻率分組方案有：4/12適用于GSM的正常小區(qū)，不跳頻。 把所有頻率分成12組，用于支持12個(gè)小區(qū)，其覆蓋一定的區(qū) 域，而其它區(qū)域?qū)?huì)再次使用這些頻率，在一PLMN網(wǎng)絡(luò)中 將有很多同頻小區(qū)，為區(qū)分這些小區(qū)而設(shè)置一識(shí)別碼BSIC。3/9適用于GSM的微小區(qū)，跳頻。 數(shù)字傳輸抗干擾能力強(qiáng)，所以可以縮短頻率復(fù)用距離，提高頻 率利用率。MRP 適用于話務(wù)密集的GSM網(wǎng)絡(luò) 把所有的頻率分為幾部分，每部分頻率采用不同的頻率再用 系數(shù)，其實(shí)現(xiàn)就是在同一網(wǎng)絡(luò)中采用不同的頻率再用方式。GSM無(wú)線接入

31、原理無(wú)線接入原理頻率分組表GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3同頻小區(qū)4/12頻率分組頻率分組GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理在接收端，由于射頻信號(hào)的反射作用，接收機(jī)接收到的信號(hào)是多種多樣的，其中有的反射信號(hào)來(lái)自遠(yuǎn)離接收天線的物體，比直射的信號(hào)經(jīng)過(guò)的路程長(zhǎng)很多，因而形成相鄰符號(hào)間的相互干擾。這種現(xiàn)象稱為時(shí)間色散（也叫碼間干擾）。如圖所示： 010101 010101

32、 010101二、時(shí)間色散GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 基站發(fā)射010101的數(shù)字序列，一路是直射至移動(dòng)臺(tái)，一路經(jīng)物體反射至移動(dòng)臺(tái)，可見(jiàn)反射信號(hào)比直射信號(hào)經(jīng)過(guò)路程長(zhǎng)。在GSM系統(tǒng)中，比特速率為270Kbit/s，則每一比特時(shí)間為3.7 s，也即是一比特對(duì)應(yīng)1.1Km。假若反射信號(hào)經(jīng)過(guò)的路程比直射信號(hào)經(jīng)過(guò)的路程長(zhǎng)1.1公里，則移動(dòng)臺(tái)就會(huì)在接收到的有用信號(hào)中混有比它遲到一個(gè)比特時(shí)間的一個(gè)信號(hào)，即移動(dòng)臺(tái)同時(shí)會(huì)收到一個(gè)為“1”的信號(hào)和一個(gè)為“0”信號(hào)，這種現(xiàn)象會(huì)使移動(dòng)臺(tái)接收時(shí)的誤碼率升高。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 出現(xiàn)時(shí)間色散的典型環(huán)境為山區(qū)、丘陵城市、高層金屬建筑。出現(xiàn)時(shí)間色散的條件：反射路

33、徑直射路徑 1.1公里避免有害的時(shí)間色散的方法：1）將BTS盡可能建在離建筑物近的地方。2）將BTS背對(duì)反射物，天線有高的前背比。3）MS離反射物太遠(yuǎn)。4）MS離BTS或反射物近。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理由于采用了TDMA技術(shù)，因此要求移動(dòng)臺(tái)必須在指配給它的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，而在其余時(shí)間則必須保持沉默。否則它將對(duì)使用同一載頻上不同時(shí)隙的另一些移動(dòng)臺(tái)的呼叫造成干擾。如圖所示：0543216723三、時(shí)間提前量GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 某一移動(dòng)臺(tái)非?？拷荆概浣o它的是時(shí)隙2（TS2），它只能利用該時(shí)隙進(jìn)行呼叫，在該移動(dòng)臺(tái)呼叫期間，它向遠(yuǎn)離基站的方向移動(dòng)。因此，從基站發(fā)出的信息，將會(huì)越來(lái)越

34、遲地到達(dá)移動(dòng)臺(tái)，與此同時(shí)，移動(dòng)臺(tái)的應(yīng)答信息也將越來(lái)越遲地到達(dá)基站。如果不采取任何措施，則該時(shí)延將會(huì)長(zhǎng)到使該移動(dòng)臺(tái)在TS2發(fā)送的信息與基站在TS3接收到的信息相重迭起來(lái)，引起相鄰時(shí)隙的相互干擾。所以，在呼叫期間，要監(jiān)視呼叫到達(dá)基站的時(shí)間，并向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出指令，使移動(dòng)臺(tái)能夠隨著它離開基站距離的增加，逐漸提前發(fā)送信號(hào)，這個(gè)移動(dòng)臺(tái)提前發(fā)送信號(hào)的時(shí)間稱為定時(shí)提前時(shí)間（TA）。 小區(qū)參數(shù)中TALIM=0-63，MAXTA=63,對(duì)應(yīng)小區(qū)范圍為35KM。TALIM是發(fā)生緊急切換的門限。對(duì)于擴(kuò)展小區(qū)，其覆蓋半徑為72KM，TAMAX=126,每載波中8個(gè)TS分給4個(gè)用戶，且采用SDCCH/4的映射。GSM無(wú)線接

35、入原理無(wú)線接入原理 在GSM系統(tǒng)中，由于無(wú)線信道的帶寬只有200KHZ，且無(wú)線信道為變參信道，傳輸數(shù)字信號(hào)的誤碼率高，因此，話音信號(hào)在無(wú)線信道上傳送之前應(yīng)進(jìn)行處理，使話音數(shù)字信號(hào)能夠適合無(wú)線信道的高誤碼、窄帶寬的要求。本節(jié)主要講：話音編碼信道編碼交織突發(fā)脈沖串的形成GMSK調(diào)制均衡器四、信號(hào)處理GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理1、話音編碼、話音編碼 波形編碼有三種編碼技術(shù) 聲源編碼（參量編碼） 混合編碼 PCM編碼方式是一種波形編碼器，這類編碼方式傳送的是實(shí)際波形的直接信息，其編碼過(guò)程是先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取樣，再對(duì)取樣值進(jìn)行量化，然后進(jìn)行編碼形成數(shù)字信號(hào)，即是我們較為

36、熟識(shí)的取樣、量化、編碼的過(guò)程。在現(xiàn)在的公用電話中通常采用這種編碼方式，它質(zhì)量相應(yīng)較高，但需要很高的比特速率，公用電話中每個(gè)話路的比特速率為64Kbit/s。這樣高的比特速率不適應(yīng)在GSM系統(tǒng)中的無(wú)線信道中傳輸。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理在公用電話網(wǎng)中用戶電路的模擬信號(hào)經(jīng)PCM抽樣、量化、編碼后形成每個(gè)話路的數(shù)字信號(hào)速率為64Kbit/s，在GSM系統(tǒng)中，無(wú)線信道也采用數(shù)字信號(hào)，但每載頻的帶寬只有200KHZ，如果采用傳統(tǒng)的PCM編碼方式，則每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的數(shù)字話音比特速率為64Kbit/S，8個(gè)用戶至少為512Kbit/S，調(diào)制后的頻帶遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200KHZ，因此必須采用其它的編碼方式來(lái)降低每個(gè)

37、話路信息編碼所需的比特率。CME 20系統(tǒng)中采用了混合編碼方式。 波形編碼器具有音質(zhì)好的特點(diǎn)，但比特速率要求高；聲源編碼器具有編碼比特速率低的特點(diǎn)，但音質(zhì)較差；混合編碼器為波形編碼器和聲源編碼器兩者的結(jié)合，吸取兩種編碼器的優(yōu)點(diǎn)，使話音編碼后的比特速率能夠滿足GSM系統(tǒng)中無(wú)線信道的傳輸要求，而又能保證一定的話音質(zhì)量，但話音質(zhì)量比公用電話的PCM編碼方式差。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理GSM中話音編碼采用混合編碼器，其編碼過(guò)程分為： 第一階段：話音分段。 64KBITS的話音分成20mS一段進(jìn)行編碼。第二階段：編碼。 將每20mS話音編成260BIT的數(shù)碼。 即比特速率為：26020=13KBI

38、TSGSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理分段話音編碼64K bit/s20ms20ms260 bit260 bit/20ms=13Kbit/s編碼前話音編碼后話音 其編碼過(guò)程為：先對(duì)64Kbit/S的數(shù)字話音進(jìn)行分段，每段20ms，然后再進(jìn)行混合編碼，每20ms的話音編成260個(gè)比特，即比特速率為260bit/20ms=13Kbit/S，這樣每路話音的比特速率從64Kbit/S降至13Kbit/S。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理2、信道編碼、信道編碼 作用是克服無(wú)線信道中傳輸過(guò)程的誤碼。 由于在GSM系統(tǒng)中的無(wú)線信道為變參信道，傳輸時(shí)的誤碼較為嚴(yán)重，采用信道編碼能夠檢出和校正接收比特流中的差錯(cuò)，克服

39、無(wú)線信道的高誤碼缺點(diǎn)。信道編碼的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)原理可以從下面簡(jiǎn)單的例子看出：發(fā) 添加比特 接收比特0 000 0001或1110 糾一位錯(cuò)1 111 0011或1100 檢兩位錯(cuò)GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 假定要發(fā)送的信息是一個(gè)“0”或是一個(gè)“1”。為了提高保護(hù)能力，以這樣簡(jiǎn)單的方式添加3個(gè)比特，對(duì)于每一個(gè)比特（0或1），只有一個(gè)有效的編碼組（0000或1111）。如果收到的不是0000或1111，就說(shuō)明傳輸期間出現(xiàn)了差錯(cuò)，差錯(cuò)的情況有三種，錯(cuò)一個(gè)比特、錯(cuò)二個(gè)比特和錯(cuò)三個(gè)以上比特。 由圖例可見(jiàn)，錯(cuò)一個(gè)比特可以校正；錯(cuò)二個(gè)比特時(shí)不能夠校正，但能夠檢出；錯(cuò)三或四個(gè)比特才發(fā)生誤碼。所以，這個(gè)簡(jiǎn)單的編

40、碼方式能夠校正一個(gè)差錯(cuò)和檢出二個(gè)差錯(cuò)。由此例可見(jiàn)信道編碼可以糾錯(cuò)和檢錯(cuò)。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 在CME 20系統(tǒng)中，信道編碼采用了卷積編碼和分組編碼兩種編碼方式。卷積編碼具有糾錯(cuò)的功能；分組編碼具有檢錯(cuò)的功能。同時(shí)由于編碼時(shí)要添加比特，而使話音信號(hào)的比特速率升高，所以不能對(duì)全部的話音比特進(jìn)行編碼，而是只對(duì)部分重要的比特進(jìn)行編碼。 GSM中采用分組編碼和卷積編碼兩種編碼方式。把話音編碼產(chǎn)生的260比特分成 50個(gè)最重要比特 132個(gè)重要比特 78個(gè)不重要比特 對(duì)50個(gè)比特先添加3個(gè)奇偶檢驗(yàn)比特（分組編碼）。再與132比特和4 個(gè)尾比特一起一起卷積編碼，比率為1 2，形成378個(gè)比特。另

41、外78個(gè)不重要比特不予保護(hù)。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理501327850 3132 47837878末編碼比特已編碼比特GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 信道編碼的過(guò)程是：50個(gè)最重要的比特先加入3個(gè)比特進(jìn)行分組編碼，再與132個(gè)重要比特一起加入4個(gè)比特進(jìn)行第二次分組編碼，然后再按1：2的比率進(jìn)行卷積編碼，形成378個(gè)已編碼比特，78個(gè)不重要比特不進(jìn)行編碼。這樣，260個(gè)比特的數(shù)字話音信號(hào)經(jīng)信道編碼后成為456個(gè)比特。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理3、交織、交織 在實(shí)際應(yīng)用中，比特差錯(cuò)經(jīng)常成串發(fā)生。這是由于持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的衰落谷點(diǎn)會(huì)影響到幾個(gè)連續(xù)的比特。而信道編碼僅在檢測(cè)和校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長(zhǎng)

42、的差錯(cuò)串時(shí)才是最有效的。采用交織技術(shù)，即是將碼流以非連續(xù)的方式發(fā)送出去，使成串的比特差錯(cuò)能夠被間隔開來(lái)，再由信道編碼進(jìn)行糾錯(cuò)和檢錯(cuò)。12341 2 3 41122 3 411121324212334313334414344413 4消息分組交織后消息分組去交織消息分組GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 在GSM系統(tǒng)中，由于采用了TDMA技術(shù)，所以移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)不是連續(xù)的，而是每幀接收到一串?dāng)?shù)據(jù)，信息量為2組57bit，所以信道編碼后的20ms的話音要分成8組57bit，即分成8組，要4個(gè)幀才能送完。 為克服比特差錯(cuò)經(jīng)常成串發(fā)生，而信道編碼只在檢測(cè)和校正不太長(zhǎng)的差錯(cuò)串時(shí)才最有效，利用交織可把一條

43、消息中相繼比特隔開，將它們以非相繼的方式發(fā)送，從而使成串的差錯(cuò)化為較短的差錯(cuò)串。 一次交織在20MS話音內(nèi)進(jìn)行 二次交織在相鄰的兩個(gè)20MS話音間進(jìn)行GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 在GSM系統(tǒng)中，信道編碼器為每一段20ms的話音提供456個(gè)比特，根據(jù)上述的交織原理，把456個(gè)比特分成八組，每組57個(gè)比特，在4個(gè)TDMA幀發(fā)送。發(fā)送時(shí)按非連續(xù)的方式發(fā)碼，即對(duì)它們作交織處理，其發(fā)碼規(guī)律如圖所示，這個(gè)比特的處理過(guò)程稱為第一次交織。第一次交織是在20ms的話音中進(jìn)行的。 設(shè)某個(gè)用戶進(jìn)行通話，每20ms產(chǎn)生一個(gè)456bit的話音幀，假設(shè)現(xiàn)有A、B、C、D四幀，每幀第一次交織后形成8組，每組57個(gè)比特，

44、如果每幀的2組57個(gè)比特是取自同一話音幀并插入同一突發(fā)脈串，那么該突發(fā)脈沖串如果喪失將會(huì)導(dǎo)致總共喪失25%的比特，而信道編碼難以對(duì)付丟失這么多的比特，所以必須在兩個(gè)話音幀間再來(lái)一次交織。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理第二次交織是在兩個(gè)20ms的話音之間進(jìn)行的，其原理如圖所示，第二次交織后，每串突發(fā)脈沖串發(fā)送相鄰兩個(gè)20ms各57個(gè)比特的信息，每20ms的話音要分到8個(gè)TDMA幀才能送完。 二次交織將增加系統(tǒng)的時(shí)延，但卻能經(jīng)得住喪失整個(gè)突發(fā)脈串的打擊。因?yàn)閱适б粋€(gè)脈沖串只影響每個(gè)話音幀比特?cái)?shù)的12.5%，而這是能通過(guò)信道編碼加以校正的。4、調(diào)制、調(diào)制 采用高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK），比普通

45、的MSK更窄的帶寬，但代價(jià)是減小了對(duì)噪聲的抵抗能力。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理5、均衡器、均衡器 用于消除時(shí)間色散，當(dāng)出現(xiàn)反射信號(hào)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)收到的可能是直射信號(hào)和反射信號(hào)，按一比特1.1公里計(jì)算，兩種信號(hào)的路徑差距是1.1公里時(shí)，移動(dòng)臺(tái)收到的可能是兩個(gè)比特，如0和1，這時(shí)移動(dòng)臺(tái)無(wú)法取舍。 假設(shè)基站的發(fā)信序列為A（t），無(wú)線信道的規(guī)律為G（t），移動(dòng)臺(tái)的接收到的序列為B（t）。如果我們知道了無(wú)線信道的規(guī)律G（t），并且知道移動(dòng)臺(tái)的接收序列B（t），那么可以計(jì)算出基站的發(fā)信序列A（t）。 無(wú)線信道G(t)B(t)GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 基站的發(fā)信序列A經(jīng)無(wú)線信道的傳輸后到達(dá)移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)

46、臺(tái)所接收的序列為B，B序列中的26個(gè)訓(xùn)練比特被提出來(lái)后經(jīng)相關(guān)器的計(jì)算形成信道模型的控制參數(shù)去控制信道模型，使道模型與實(shí)際的無(wú)線信道相似，然后碼發(fā)生器產(chǎn)生可能出現(xiàn)的基站發(fā)信序列經(jīng)信道模型后與接收到的實(shí)際接收序列相比較，經(jīng)比較后，差值最小的碼發(fā)生器所產(chǎn)生的序列作為接收到的數(shù)據(jù)輸出。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理最小值原則接收碼輸出接收碼輸出信道模型相關(guān)器357126313？126？31比較57RBS基站發(fā)信序列 M移動(dòng)臺(tái)接收序列 N移動(dòng)臺(tái)碼發(fā)生器GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理6、突發(fā)脈沖串的形成、突發(fā)脈沖串的形成 在GSM系統(tǒng)中，一個(gè)TDMA幀每時(shí)隙只能送出257個(gè)比特，并以不連續(xù)的脈沖串形式在無(wú)

47、線信道上傳送，因此除了257個(gè)比特的話音數(shù)據(jù)外，還必須加入其它的一些比特，這些比特包括前后各3個(gè)尾比特（TB），用于幫助均衡器知道突發(fā)脈沖串的起始位和停止位；26個(gè)訓(xùn)練比特，用于均衡器計(jì)算信道模型；兩個(gè)1比特的借用標(biāo)志，用于表示此突發(fā)脈沖序列是否被FACCH信令借用。插入這些比特后，信號(hào)的數(shù)碼率從22.8Kbit/s升至33.8Kbit/S。26GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理7、移動(dòng)臺(tái)框圖、移動(dòng)臺(tái)框圖GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 話音先要經(jīng)A/D電路的數(shù)字化處理，分成20ms的音段。此后是話音編碼，以降低比特率，信道編碼以控制差錯(cuò)。經(jīng)交織處理和加密，然后，這些比特形成8個(gè)1/2突發(fā)脈沖串（對(duì)

48、應(yīng)每20ms的話音）。最后，它們填充在適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙內(nèi)，以約270Kbit/s的速率發(fā)送。 因此有每比特3.7s,相對(duì)于1.1公里的空中距離 接收機(jī)的工作流程是：接收突發(fā)脈沖串，在均衡器中計(jì)算評(píng)估比特序列的同時(shí)，還建立起信道模型。在全部8個(gè)1/2突發(fā)脈沖串接收齊和解密之后，它們被 重新裝配成456個(gè)比特的消息。該消息序列被解碼，以便檢測(cè)和校正傳輸期間的差錯(cuò)。解碼器使用來(lái)自均衡器的、能改善差錯(cuò)校正功能的軟信息，即比特正確的概率。最后是對(duì)該比特流進(jìn)行話音解碼，把它轉(zhuǎn)換成模擬話音。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 有發(fā)射分集也有接收分集，GSM中基站采用接收分集能改善上行鏈路的衰落現(xiàn)象?？臻g分集主要改善慢

49、衰落。 GSM中的實(shí)現(xiàn)分集的方法是使用兩個(gè)接收天線，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的。它們兩者在某一時(shí)該經(jīng)受深衰落谷點(diǎn)影響的可能性很小。利用兩付接收天線來(lái)接收信號(hào)，它們獨(dú)立接收同一信號(hào)，并因此受到衰落包絡(luò)的不同影響，兩路信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)中，接收機(jī)對(duì)它們進(jìn)行選擇性丟棄。在900MHz頻段，天線間距4米6米，可得到6dB左右的增益。在1800MHz頻段，天線間距2米3米由于波長(zhǎng)較短，所以天線間距可以縮短。 空間分集可以減輕衰落現(xiàn)象。五、天線（空間）分集接收GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 瑞利衰落的衰落圖形是與頻率相關(guān)的，即衰落谷點(diǎn)將因頻率不同而發(fā)生在不同的地點(diǎn)。這樣如果在呼叫期間，讓載波頻率在幾個(gè)頻率上

50、變化，并假定只在一個(gè)頻率上有一衰落谷點(diǎn)，那么僅會(huì)損失呼叫的一小部分，而采用復(fù)雜的信號(hào)處理過(guò)程能重新恢復(fù)全部信息內(nèi)容。這種方法稱為跳頻。跳頻主要改善上下行快衰落。 在呼叫期間，載波頻率在幾個(gè)頻率上變化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰落谷點(diǎn)只是對(duì)某一個(gè)頻點(diǎn)有效，對(duì)另一個(gè)頻點(diǎn)無(wú)效。 另外，跳頻與不連續(xù)發(fā)射可以降低干擾，但當(dāng)大負(fù)荷時(shí)，所有的發(fā)信機(jī)都同時(shí)打開，碰撞的機(jī)會(huì)很大，跳頻的作用體現(xiàn)不出來(lái)。若按照4/12分組方案，鄰頻碰撞也無(wú)妨，但若采用多頻復(fù)用技術(shù)，鄰頻的距離小于12，彼此干擾變大，若采用跳頻技術(shù)，且負(fù)荷不大時(shí)，可以減小碰撞機(jī)會(huì)。 頻率分集可以抵抗衰落現(xiàn)象。六、跳頻GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 跳頻

51、分為慢跳頻和快跳頻，跳頻速率越高，跳頻系統(tǒng)的抗干擾性就越好。慢跳頻：跳頻速率低于信息比特率。GSM系統(tǒng)的跳頻屬于慢跳頻，為217次/S?？焯l：跳頻速率高于或等于信息比特率。 慢跳頻的基本原則：MS由BCH分配參數(shù)中導(dǎo)出跳頻系列（跳頻所用一系列頻率）和小區(qū)的跳頻序列號(hào)（同簇小區(qū)上允許不同的序列號(hào)），跳頻是在兩個(gè)時(shí)隙之間發(fā)生，一個(gè)MS在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)（577US）用固定頻率發(fā)送和接收，在下一個(gè)TDMA幀時(shí)用另一頻率發(fā)送和接收。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理GSM系統(tǒng)的跳頻屬于慢跳頻，其跳頻方法有：基帶跳頻和射頻跳頻（合成器跳頻）。基帶跳頻是將話音隨時(shí)間的變換使用不同頻率發(fā)射機(jī)發(fā)射；射頻跳頻是將話音信

52、號(hào)用固定的發(fā)射機(jī)，由跳頻序列控制，采用不同頻率發(fā)射。它必須有兩個(gè)發(fā)射機(jī)，一個(gè)固定頻率發(fā)射（BCCH頻率），另一個(gè)發(fā)射機(jī)頻率隨跳頻序列的序列值的改變而改變。 當(dāng)采用跳頻時(shí)，要在系統(tǒng)信息中發(fā)“小區(qū)信道描述”和HSN=0-63。 GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 該方式僅在有話音幀需發(fā)送時(shí)(話音激活狀態(tài)下)，才使發(fā)射機(jī)工作的一種工作模式。是否采用該種模式在系統(tǒng)信息中播送。發(fā)話時(shí)： 話音和背景噪聲一起發(fā)送，將發(fā)端背景噪聲的參數(shù) 傳給收端，收端利用這些參數(shù)合成與發(fā)端相似的噪聲。不發(fā)話時(shí)：僅發(fā)背景噪聲以滿足聽覺(jué)需要。發(fā)送側(cè)需要有語(yǔ)音 活動(dòng)檢測(cè)器以檢測(cè)是否有話音。作用： 1）減少空中干擾電平。 2）降低移動(dòng)臺(tái)

53、電池消耗七、話音信號(hào)的間斷傳輸方式（DTX）GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理DTXD=ON/OFF,基站使用DTXD,可以降低干擾，減輕基站處理負(fù)荷。該功能要有transcoder的支持。DTXU=0-2,由網(wǎng)絡(luò)操作員決定是否使用該功能，若使用，不僅降低干擾，而且手機(jī)電池耐用。0：MS可以使用上行不連續(xù)發(fā)射。1：MS應(yīng)該使用上行不連續(xù)發(fā)射。2：MS不能使用上行不連續(xù)發(fā)射。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理練習(xí)題1.實(shí)現(xiàn)了話音編碼的主要目的是為了： A A、降低話音的比特速率；B、克服無(wú)線信道上的誤碼；C、提高A-BIS接口的PCM的利用率；D、使話音變得簡(jiǎn)單易聽清楚。 2.在GSM中，信道編碼采用了

54、哪種編碼格式。 C A、波形編碼 B、聲音編碼 C、混合編碼 D、PCM編碼以下關(guān)于DTX的描述， B 是錯(cuò)誤的？A、采用DTX，既可以延長(zhǎng)手機(jī)電池的使用時(shí)間，又可以減少無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的干擾B、DTX指有話音信號(hào)時(shí)發(fā)送話音，沒(méi)有話音信號(hào)時(shí)發(fā)送空閑脈沖。C、BCCH載波不能采用DTX。D、上下行鏈路都可以采用DTX。以下哪種情況可以通過(guò)跳頻有效地改善？BA、時(shí)間色散 B、多徑衰落 C、互調(diào)干擾 D、碼間干擾GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 3.1 無(wú)線數(shù)字傳輸和信號(hào)處理無(wú)線數(shù)字傳輸和信號(hào)處理1 3.2 無(wú)線數(shù)字信道無(wú)線數(shù)字信道2GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 物理信道是指一個(gè)載頻上一個(gè)TDMA幀的一個(gè)時(shí)

55、隙，它相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道。用戶通過(guò)某一個(gè)載頻上的某個(gè)信道接入系統(tǒng)通信。用戶在該信道上，即該時(shí)隙上發(fā)出的信息比特流被稱為突發(fā)脈沖序列。 邏輯信道是從信息內(nèi)容的性質(zhì)角度定義劃分的。把信道上傳遞的內(nèi)容分成業(yè)務(wù)信息（話音、數(shù)據(jù)等）和控制信息（控制呼叫進(jìn)程的信令）兩大類。定義與之對(duì)應(yīng)的邏輯信道稱為業(yè)務(wù)信道和控制信道。邏輯信道有12條。 業(yè)務(wù)信道（TCH）-用于傳送編碼后的話音或數(shù)據(jù)信息。 全速率半速率加強(qiáng)全速率Speech13Kbit/s6.5Kbit/s15.1Kbit/sData9.6Kbit/s4.8Kbit/s9.6Kbit/s無(wú)線數(shù)字信道無(wú)線數(shù)字信道GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理控

56、制信道（CCH）- 用于傳遞控制信息如控制呼叫進(jìn)程 的信令的信道。一、控制信道（一、控制信道（CCH） 控制信道分為 廣播信道(BCH) 公共控制信道(CCCH) 專用控制信道(DCCH) 1、廣播信道包括FCCH、SCH、BCCH三種信道。其特點(diǎn)為下行信道，且是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式，用于向移動(dòng)臺(tái)傳遞小區(qū)的各項(xiàng)廣播信息，使移動(dòng)臺(tái)與基站取得同步。 頻率校正信道向移動(dòng)臺(tái)傳遞頻率校正信號(hào)，使移動(dòng)臺(tái)能調(diào)到相應(yīng)的頻率上。 同步信道用于向移動(dòng)臺(tái)傳送幀同步號(hào)，即TDMA幀號(hào)，同時(shí)也傳送基站識(shí)別碼BSIC。 廣播控制信道用于向移動(dòng)臺(tái)傳送所有小區(qū)的通用消息。如LAI、小區(qū)內(nèi)允許最大輸出功率、相鄰小區(qū)的BCCH載頻等。

57、GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理2、公共控制信道包括PCH、RACH、AGCH三種信道。 該類信道主要用于尋呼被叫，以及完成移動(dòng)臺(tái)所需專用控制信道的申請(qǐng)和分配。所以移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)不僅要有傳遞話音的業(yè)務(wù)信道，還要相應(yīng)的控制信道配合才行。尋呼信道（PCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)想與某一個(gè)MS建立通信時(shí)，它就會(huì)根據(jù)MS所等級(jí)的LAC號(hào)向所有該LAC號(hào)的小區(qū)的PCH信道上尋呼。屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播方式。Paging request.接入許可信道（AGCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到處于空閑模式下的MS發(fā)出的信道請(qǐng)求后，就根據(jù)該請(qǐng)求需要分配一專用信道。屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播方式。 IMMEDIATE_ASSINGMENT隨機(jī)接入信道（RACH）:當(dāng)MS想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，它會(huì)通過(guò)RACH信道來(lái)發(fā)起接入請(qǐng)求。屬于上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播方式。 CHANNEL _REQUEST 3、 專用控制信道由SDCCH、SACCH、FACCH三種信道組成，用于向特定的呼叫提供專門的信道來(lái)傳遞其專用信令信息。是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向信道。GSM無(wú)線接入原理無(wú)線接入原理 獨(dú)立專用控制信道 SDCCH是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向信道，主要用于在移動(dòng)臺(tái)呼叫建立之前，即在使用TCH之前，傳送系統(tǒng)信息：如登記和鑒權(quán)呼在此信道上進(jìn)行。 慢速隨路控制信道 SACCH，它