移動(dòng)通信基站課件

1、2022-6-61移動(dòng)通信基站安裝與維護(hù)技術(shù)移動(dòng)通信基站安裝與維護(hù)技術(shù) 主講主講 郭雙貴郭雙貴 華北局中職評(píng)委華北局中職評(píng)委高級(jí)工程師高級(jí)工程師2022-6-62第第1章章 移動(dòng)通信系統(tǒng)概述移動(dòng)通信系統(tǒng)概述n 移動(dòng)通信移動(dòng)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(dòng)移動(dòng)中中進(jìn)行進(jìn)行信息交互信息交互的通信，即的通信，即移動(dòng)體移動(dòng)體與與移動(dòng)體移動(dòng)體、移動(dòng)體移動(dòng)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(dòng)體移動(dòng)體所處的所處的運(yùn)動(dòng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)區(qū)域不同，移動(dòng)通信可不同，移動(dòng)通信可分為分為陸地移動(dòng)通信陸地移動(dòng)通信、海上移動(dòng)通信海上移動(dòng)通信和和空中移動(dòng)空中移動(dòng)通信通信。n陸地移動(dòng)通信以

2、陸地移動(dòng)通信以蜂窩移動(dòng)通信蜂窩移動(dòng)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(dòng)通信數(shù)字蜂窩移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。 2022-6-63 第一節(jié)第一節(jié) 移動(dòng)通信的特點(diǎn)及分類移動(dòng)通信的特點(diǎn)及分類 移動(dòng)通信系統(tǒng)由于移動(dòng)通信系統(tǒng)由于用戶的移動(dòng)性用戶的移動(dòng)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(dòng)移動(dòng)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(dòng)通信移動(dòng)通信有著與有著與固定通信固定通信不同的特點(diǎn)。不同的特點(diǎn)

3、。一、移動(dòng)通信的特點(diǎn)一、移動(dòng)通信的特點(diǎn) 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(dòng)通信的電波處在移動(dòng)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(shí)不僅有傳播時(shí)不僅有直射波直射波信號(hào)，還有經(jīng)信號(hào)，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(yùn)行。措施，才能保證正常運(yùn)行。2022-6-642、噪

4、聲和干擾嚴(yán)重：、噪聲和干擾嚴(yán)重： 移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)時(shí)移動(dòng)時(shí)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(gè)用戶多個(gè)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(dòng)性：、用戶的移動(dòng)性：用戶用戶的的移動(dòng)性移動(dòng)性和移動(dòng)的和移動(dòng)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(duì)用戶的對(duì)用戶的

5、位位置置進(jìn)行進(jìn)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(duì)對(duì)無線頻率無線頻率的劃分的劃分有嚴(yán)格有嚴(yán)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。2022-6-65二、移動(dòng)通信的分類二、移動(dòng)通信的分類 1. 按服務(wù)對(duì)象分類：按服務(wù)對(duì)象分類： 公用移動(dòng)通信公用移動(dòng)通信和專用移動(dòng)通信。和專用移動(dòng)通信。 2. 按組網(wǎng)方式分類：按組網(wǎng)方式分類： 峰窩狀移動(dòng)通信峰窩狀移動(dòng)通信、移動(dòng)衛(wèi)星通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)通、移動(dòng)衛(wèi)星通信、移動(dòng)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. 按工作方式分類

6、：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(dòng)通信系統(tǒng)和分為模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)和數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。 2022-6-66 第二節(jié)第二節(jié) 移動(dòng)通信的發(fā)展歷程移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)。移動(dòng)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?jǐn)?shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)（數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)

7、（3G）。）。n3G以以寬帶寬帶多媒體移動(dòng)通信多媒體移動(dòng)通信為目標(biāo)，數(shù)據(jù)傳輸速率：為目標(biāo)，數(shù)據(jù)傳輸速率： 高速移動(dòng)高速移動(dòng)環(huán)境環(huán)境 144kbit/s； 步行慢速移動(dòng)步行慢速移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)：世界三大主流標(biāo)準(zhǔn)： WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA（我國提出我國提出的標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)）。）。 2022-6-67 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)數(shù)字移動(dòng)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(hào)特性信號(hào)特性與與信道信道特性特性相匹配相匹配的一種技術(shù)。的一

8、種技術(shù)。 n模擬語音信號(hào)，經(jīng)過模擬語音信號(hào)，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(hào)號(hào)必須經(jīng)過必須經(jīng)過調(diào)制調(diào)制才能實(shí)際傳輸。才能實(shí)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(hào)的，即用信號(hào)的，即用語音編碼語音編碼后的后的數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)對(duì)對(duì)載波載波進(jìn)進(jìn)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：2022-6-68l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(hào)數(shù)字信號(hào) “1”、“0”變化變化而對(duì)應(yīng)而對(duì)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照數(shù)字信號(hào)數(shù)字信

9、號(hào)“1”、“0”變化變化而對(duì)應(yīng)而對(duì)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(hào)數(shù)字信號(hào)“1”、“0”變化變化而對(duì)應(yīng)而對(duì)應(yīng)變化變化。lGSM移動(dòng)通信系統(tǒng)采用移動(dòng)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(dòng)通信使用的移動(dòng)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(jì)設(shè)計(jì)難度難度和和成本成本較高。較高。2022-6-69二、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)就是把多個(gè)用戶多個(gè)用戶

10、接入接入一個(gè)傳輸媒質(zhì)實(shí)一個(gè)傳輸媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)相互間通信時(shí)，給相互間通信時(shí)，給每個(gè)用戶信號(hào)每個(gè)用戶信號(hào)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(shí)分多址時(shí)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(shí)分多址時(shí)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（CDMA)CDMA)

11、方式。方式。2022-6-610 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(gè)無線載頻多個(gè)無線載頻，每，每一個(gè)載一個(gè)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(shí)不同信息，通信時(shí)不同的的MSMS占用占用不同的頻率信道不同的頻率信道進(jìn)行通信。進(jìn)行通信。nFDMAFDMA的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：（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(hù)頻帶防護(hù)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）采用單路單載波單路單載波（SCP

12、C）設(shè)計(jì)，需使用高性）設(shè)計(jì)，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。 2022-6-6112、時(shí)分多址（、時(shí)分多址（TDMA）nTDMA是把是把時(shí)間時(shí)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(shí)隙若干時(shí)隙，一個(gè)，一個(gè)時(shí)隙時(shí)隙就是一個(gè)通信就是一個(gè)通信信道信道。n通信時(shí)，給通信時(shí)，給每個(gè)用戶每個(gè)用戶分配分配一個(gè)時(shí)隙一個(gè)時(shí)隙，使各，使各移動(dòng)移動(dòng)臺(tái)臺(tái)在在每幀內(nèi)每幀內(nèi)只能按只能按指定的時(shí)隙指定的時(shí)隙向基站向基站發(fā)射發(fā)射或或接接收收信號(hào)。同信號(hào)。同一個(gè)頻道一個(gè)頻道就可供就可供幾個(gè)用戶同時(shí)幾個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行進(jìn)行通信。通信

13、。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(gè)每一個(gè)載頻載頻可分成可分成8個(gè)個(gè)時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙為一個(gè)時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙為一個(gè)信道信道，一，一個(gè)載頻最多可有個(gè)載頻最多可有8個(gè)個(gè)移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶同時(shí)同時(shí)進(jìn)行通信。進(jìn)行通信。 2022-6-612n如下圖所示的頻分多址和時(shí)分多址方式：如下圖所示的頻分多址和時(shí)分多址方式： a. FDMA b. TDMA2022-6-613n時(shí)分多址（時(shí)分多址（TDMA）的特點(diǎn)）的特點(diǎn) （1）TDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中幾個(gè)用戶幾個(gè)用戶共享共享同一個(gè)載頻同一個(gè)載頻，但，但每個(gè)用戶使用彼此每個(gè)用戶使用彼此互不重疊互不重疊的的時(shí)隙時(shí)隙。 （2）TDMA系統(tǒng)中的系

14、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(dòng)臺(tái)可在，移動(dòng)臺(tái)可在空閑空閑的的時(shí)時(shí)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(jiǎn)化。大為簡(jiǎn)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(dòng)臺(tái)）移動(dòng)臺(tái)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(hào)數(shù)字信號(hào)。2022-6-614 3 3、碼分多址（、碼分多址（CDMACDMA） 移動(dòng)通信中，移動(dòng)通信中，多個(gè)用戶多個(gè)用戶使用的使用的頻率頻率和和時(shí)間

15、時(shí)間都是都是相相同的同的，而給每個(gè)，而給每個(gè)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)分配一個(gè)獨(dú)立獨(dú)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(dòng)不同移動(dòng)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(diǎn)的特點(diǎn) （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(qiáng)的抑制干擾和多徑衰落的能力。）有很強(qiáng)的抑制干擾和多徑衰落的能力。CDMACDMA的的擴(kuò)頻系統(tǒng)擴(kuò)頻系統(tǒng)可以把多徑干擾信號(hào)可以把多徑干擾信號(hào)解擴(kuò)解擴(kuò)去除。去除。 （3 3）

16、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(shí)忙時(shí)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(fù)荷量動(dòng)態(tài)控制負(fù)荷量動(dòng)態(tài)控制。 2022-6-615（4）軟切換）軟切換。當(dāng)當(dāng) 移動(dòng)臺(tái)超越移動(dòng)臺(tái)超越小區(qū)小區(qū)或或扇區(qū)扇區(qū)時(shí)，由于時(shí)，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）存在多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)。）存在多址干擾和遠(yuǎn)近

17、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(kuò)解擴(kuò)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(shí)干擾也的同時(shí)干擾也增加增加。 CDMA系統(tǒng)通過系統(tǒng)通過自動(dòng)功率控制自動(dòng)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(gè)信道一個(gè)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。2022-6-616nCDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的多址干擾多址干擾直接限制直接限制容量容量的擴(kuò)大。的擴(kuò)

18、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(kuò)頻通信擴(kuò)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(kuò)頻通信擴(kuò)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(duì)某個(gè)對(duì)某個(gè)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(hào)信號(hào)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(kuò)頻技術(shù)）擴(kuò)頻技術(shù)2022-6-617TRXnTRX2TRX1耦耦 合合 器器基

19、帶信號(hào)基帶信號(hào)時(shí)隙時(shí)隙交叉交叉控制控制圖圖 1.21.2（a a）基帶跳頻）基帶跳頻2022-6-618PNPN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2022-6-619 擴(kuò)頻通信是將擴(kuò)頻通信是將信息信號(hào)信息信號(hào)的的頻譜擴(kuò)展頻譜擴(kuò)展后再進(jìn)行后再進(jìn)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(qiáng)干擾強(qiáng)干擾甚至甚至信號(hào)信號(hào)被噪聲淹沒被噪聲淹沒的情況下，能保證的情況下，能保證可靠通信。可靠通信。 常用的擴(kuò)頻通信技術(shù)如

20、下：常用的擴(kuò)頻通信技術(shù)如下：l直接擴(kuò)頻（直接擴(kuò)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(jī)碼序列調(diào)制速偽隨機(jī)碼序列調(diào)制，由于，由于偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列的速率的速率（帶寬）遠(yuǎn)大于（帶寬）遠(yuǎn)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(hào)的信號(hào)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(hào)信號(hào)受受偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)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(kuò)展了從而擴(kuò)展了發(fā)射信號(hào)發(fā)射信號(hào)的的頻譜頻譜。2022-6-620三、雙工方式三、雙工方式 1 1、頻分雙工（、頻分雙工（FDDFDD

21、）：）： 收發(fā)信收發(fā)信各占用一個(gè)頻率各占用一個(gè)頻率。 優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行，時(shí)延小，技術(shù)成熟，優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行，時(shí)延小，技術(shù)成熟，缺點(diǎn)是設(shè)備成本高。缺點(diǎn)是設(shè)備成本高。 2 2、時(shí)分雙工（、時(shí)分雙工（TDDTDD）：）： 收發(fā)信收發(fā)信使用使用同一個(gè)頻率同一個(gè)頻率, ,但使用但使用不同時(shí)隙不同時(shí)隙。 優(yōu)點(diǎn)是頻譜利用靈活優(yōu)點(diǎn)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(duì)稱業(yè)務(wù)不對(duì)稱業(yè)務(wù), ,設(shè)備成本低設(shè)備成本低等。等。 缺點(diǎn)是小區(qū)半徑小缺點(diǎn)是小區(qū)半徑小,

22、 ,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(dòng)速度不能超過終端移動(dòng)速度不能超過120km/h120km/h。2022-6-621四、頻率復(fù)用技術(shù)四、頻率復(fù)用技術(shù) 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，在移動(dòng)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(shí)際應(yīng)用中常采用實(shí)際應(yīng)用中常采用 4/12 4/12 和和 3/9 3/9 頻率復(fù)用頻率

23、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(gè)基站個(gè)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(gè)基站個(gè)基站，每個(gè)，每個(gè)站點(diǎn)站點(diǎn)可用到可用到3 3個(gè)頻個(gè)頻率組率組。n頻率復(fù)用會(huì)帶來頻率復(fù)用會(huì)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(hù)比同頻干擾保護(hù)比 C/I9dBC/I9dB 鄰頻干擾保護(hù)比鄰頻干擾保護(hù)比 C/I-9dB C/I-9dB 2022-6-622A3D2B1C3B2D1D3A2C1B3C2A1B3C2A1A3A1B1D1D3D2C3B2A1C3D2C3C1D2B1C2A1A2C1D3圖圖 1.3 1.3

24、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2022-6-623A3C2B1B3A2C1C3B2A1A3C2B1B3A2C1B3A1C1A1A3A2C3B2A1A3A3C3C1B2A1B2A1A2C1B3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2022-6-624 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(dòng)通信的頻譜特性和管理、移動(dòng)通信的頻譜特性和管理2022-6-625第第2 2章章 GSMGSM系統(tǒng)的基本原理系統(tǒng)的基本原理nGSMGSM是是全球第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化全球第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的

25、的數(shù)字?jǐn)?shù)字蜂窩移動(dòng)通信系蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，它對(duì)統(tǒng)，它對(duì)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(jìn)行進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)主要特點(diǎn)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(dòng)通信系統(tǒng)）高（模擬移動(dòng)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(hào)在接收信號(hào)在門限值門限值以上時(shí)，達(dá)到與以上時(shí)，達(dá)到與有線傳輸相同

26、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)。2022-6-626 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(shí)體各實(shí)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(shí)用戶（臨時(shí)用戶識(shí)別碼）號(hào)碼的使用，實(shí)現(xiàn)了安全保護(hù)，識(shí)別碼）號(hào)碼的使用，實(shí)現(xiàn)了安全保護(hù)，鑒權(quán)鑒權(quán)用來用來驗(yàn)證用戶的入網(wǎng)權(quán)力驗(yàn)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漏地理位置理位置。 6 6、可與、可與ISDNISD

27、N（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(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游漫游，漫游漫游是移動(dòng)通信的是移動(dòng)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。2022-6-627 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(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)（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)（NSSNSS）三部分）三部分組成。組成。 GSMGSM系統(tǒng)通

28、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2.12.12022-6-628SMC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2022-6-6291.1.移動(dòng)臺(tái)（移動(dòng)臺(tái)（MSMS）：）： 是移動(dòng)用戶是移動(dòng)用戶設(shè)備設(shè)備部分，由部分，由移動(dòng)終端移動(dòng)終端和和用戶識(shí)別卡用戶識(shí)別卡(SIM)(SIM)兩部分組成，移動(dòng)終端是兩部分組成，移動(dòng)終端是“機(jī)機(jī)”，SIMSIM卡是卡是“身份卡身份卡”，存有認(rèn)證用戶身份的所有信息。，存有認(rèn)證用戶身份的所有信息。SIMSIM卡還存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有卡還存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入

29、插入SIMSIM卡后卡后移動(dòng)臺(tái)才能移動(dòng)臺(tái)才能接入進(jìn)網(wǎng)接入進(jìn)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(jī)基站收發(fā)信機(jī)（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(duì)）：具有對(duì)一個(gè)一個(gè)或或多個(gè)多個(gè)BTSBTS進(jìn)行進(jìn)行控制控制的功能，主要負(fù)責(zé)的功能，主要負(fù)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。 基站控制器（基站控制器（BSC)BSC)是一個(gè)很強(qiáng)的是一個(gè)很強(qiáng)的業(yè)

30、務(wù)控制點(diǎn)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。 2022-6-630n 基站收發(fā)信臺(tái)（基站收發(fā)信臺(tái)（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(hào)處理信號(hào)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(shí)現(xiàn)等。實(shí)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(dòng)業(yè)物交換中心移動(dòng)業(yè)物交換中心（MSCMSC）、）、來訪用戶位置寄存器來訪用戶位置寄存器（VLRVLR）、）、歸屬用歸

31、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(dòng)移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器設(shè)備識(shí)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(dòng)性管理動(dòng)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。 2022-6-631 （1 1） 移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（移動(dòng)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

32、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(qǐng)求呼叫請(qǐng)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(jì)費(fèi)計(jì)費(fèi)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(shí)，外部網(wǎng)絡(luò)用戶之間呼叫時(shí)，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(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心（GMSCGMSC網(wǎng)網(wǎng)關(guān)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心），它負(fù)責(zé)獲取關(guān)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心），它負(fù)責(zé)獲取移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶的的位置位置信息，并把信息，并把呼叫轉(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)

33、的 MSCMSC。 2022-6-632（2）來訪用戶位置寄存器（）來訪用戶位置寄存器（VLR）：）： 是一個(gè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)著，存儲(chǔ)著進(jìn)入進(jìn)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(dòng)用戶動(dòng)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(shí)，制區(qū)域時(shí)，暫時(shí)存儲(chǔ)暫時(shí)存儲(chǔ)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(gè)可以看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。 VLR總是和總是和MSC集成在一起的（集成在一起的（MSC/VLR）。）。 （

34、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(gè)）：它也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)著存儲(chǔ)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(dòng)用所有移動(dòng)用戶戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。的有關(guān)數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)的靜態(tài)數(shù)據(jù)有：存儲(chǔ)的靜態(tài)數(shù)據(jù)有：移動(dòng)用戶號(hào)碼移動(dòng)用戶號(hào)碼、訪問能力訪問能力、用戶類別用戶類別和和補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)等，還暫存移動(dòng)用戶等，還暫存移動(dòng)用戶漫游時(shí)漫游時(shí)的有關(guān)的有關(guān)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)。信息數(shù)據(jù)。2022-6-633（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(dòng)用戶為確定移動(dòng)用戶 的的身份身份和對(duì)和對(duì)呼叫保密呼叫保密所需所需監(jiān)權(quán)監(jiān)權(quán)、加密加密的的3個(gè)個(gè)參數(shù)參數(shù)（隨機(jī)數(shù)（隨機(jī)數(shù)R

35、AND. 響應(yīng)數(shù)響應(yīng)數(shù)SRES. 密鑰密鑰Kc）。）。 （5）移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（）移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）：也是一個(gè)）：也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼設(shè)備識(shí)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(duì)三種清單，完成對(duì)移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備設(shè)備的的識(shí)別識(shí)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(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)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(jī)傳呼機(jī)的業(yè)務(wù)功能，在移動(dòng)用戶和移動(dòng)用戶之的業(yè)務(wù)功能，在移動(dòng)用戶和移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶和固定用

36、戶之間或移動(dòng)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。 2022-6-6344. 操作維護(hù)中心（操作維護(hù)中心（OMC） 操作維護(hù)中心，是對(duì)操作維護(hù)中心，是對(duì)整個(gè)整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)行控制控制和和操作操作。通過它實(shí)現(xiàn)對(duì)通過它實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)話務(wù)量統(tǒng)計(jì)和和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)計(jì)費(fèi)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 GSM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

37、 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(yùn)行正常運(yùn)行和和使用使用。 2022-6-635BTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFG圖圖2.2 GSM2.2 GSM系統(tǒng)的接口系統(tǒng)的接口 BTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFGBTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFG2022-6-636 1）A接口。接口。 nA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(shí)體

38、來看，就是從系統(tǒng)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)的是通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbit/s的的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)的。nA接口傳送的信息包括對(duì)接口傳送的信息包括對(duì)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)和和基站基站的管理、的管理、移動(dòng)性移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)的。它是采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbit/s或或64Kbit/s的的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。 Abis接口支持所有向接口支持所有向

39、用戶用戶提供的服務(wù)，支持提供的服務(wù)，支持對(duì)對(duì)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。2022-6-637 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)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

40、、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(dòng)業(yè)務(wù)交換中心通過移動(dòng)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。2022-6-638 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(gè)小區(qū)有構(gòu)成，每個(gè)小區(qū)有多多個(gè)個(gè)載頻

41、載頻，每個(gè)載頻又，每個(gè)載頻又有有8 8個(gè)個(gè)時(shí)隙時(shí)隙，即，即8 8個(gè)物理信道個(gè)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(gè)物理信道就是物理信道：一個(gè)物理信道就是一個(gè)時(shí)隙一個(gè)時(shí)隙。n邏輯信道：是根據(jù)邏輯信道：是根據(jù) BTS BTS 與與 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

42、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。2022-6-639 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

43、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(dòng)臺(tái)廣播公用移動(dòng)臺(tái)廣播公用 2022-6-640 用于用于基站基站向向移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)廣播廣播公用信息公用信

44、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(biāo)信息目標(biāo)是是小區(qū)內(nèi)小區(qū)內(nèi)所有手機(jī)，是所有手機(jī)，是一點(diǎn)一點(diǎn) 對(duì)對(duì)多點(diǎn)多點(diǎn)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（CBCH）和和隨機(jī)接入信道隨機(jī)接入信道（RACH）。）。（3）專用控制信道（）專用控制

45、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(jìn)行中，在進(jìn)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。2022-6-641二、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(gè)載頻一個(gè)載頻被定義為被定義為一個(gè)幀一個(gè)幀。n每個(gè)幀的每個(gè)幀的周期周期是是4.615ms4.615ms，包括，包括8 8個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙： TS0 TS0 TS7, TS7

46、, 每個(gè)時(shí)隙占每個(gè)時(shí)隙占 0.577ms0.577ms。nTDMATDMA幀的編號(hào)以超高幀為周期的：幀的編號(hào)以超高幀為周期的： 從從 0 027156472715647，每，每27156482715648個(gè)個(gè)TDMATDMA幀幀為一個(gè)為一個(gè)超高幀超高幀。n一個(gè)一個(gè)超高幀超高幀由由20482048個(gè)超幀個(gè)超幀組成，一個(gè)組成，一個(gè)超幀超幀的的幀長(zhǎng)為幀長(zhǎng)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(gè)控制復(fù)個(gè)控制復(fù)幀幀組成。組成。2022-6-642 第三節(jié)第三節(jié) 話音、信道編碼和交織話音、信道編碼和交織一、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

47、統(tǒng)，話音話音或其他信號(hào)都要或其他信號(hào)都要進(jìn)進(jìn)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(hào)話音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 2.PCM2.PCM編碼是編碼是波形波形編碼，可分為三個(gè)步驟：編碼，可分為三個(gè)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(hào)的數(shù)字話信號(hào)的速率速率是：是： 8bit8bit（一個(gè)字節(jié)）（一個(gè)字節(jié)） 80008000次次/s/s64Kbit/s64Kbit/sn8 8個(gè)個(gè)時(shí)隙時(shí)隙的的速率速率：64kbit/s64kbit/s8=512kbit/s8=512kbit/s。2022-6-643 GSM

48、 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(gè)個(gè)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(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼器規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)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

49、比特率為 13Kbt/s13Kbt/s； 混合混合編碼的優(yōu)點(diǎn)：編碼速率低編碼的優(yōu)點(diǎn)：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。2022-6-644圖圖2.4 GSM2.4 GSM話音編碼器框圖話音編碼器框圖2022-6-645二、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

50、因素對(duì)對(duì)信號(hào)信號(hào)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(jià)的。為代價(jià)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(jìn)比特信息，進(jìn)行行糾錯(cuò)編碼糾錯(cuò)編碼，減少減少傳輸過程中傳輸過程中比特差錯(cuò)率比特差錯(cuò)率。n信道編碼的糾錯(cuò)方式信道編碼的糾錯(cuò)方式 1.1.塊卷積碼：主要用于塊卷積碼：主要用于糾錯(cuò)糾錯(cuò)，糾錯(cuò)效果好。，糾錯(cuò)效果好。 2.2.糾錯(cuò)循環(huán)碼：用于糾錯(cuò)循環(huán)碼：用于檢測(cè)檢測(cè)和和糾正成組糾正成組的誤碼。的誤碼。 3.3.奇偶校驗(yàn)碼：常用最簡(jiǎn)單的奇偶校驗(yàn)碼：常用最簡(jiǎn)單的檢測(cè)誤碼檢測(cè)誤碼的方法。的方法。20

51、22-6-646三、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(cuò)經(jīng)常是信道，比特差錯(cuò)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(huì)影響到會(huì)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(cuò)信道變?yōu)?，使突發(fā)差錯(cuò)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(cuò)功能來的糾錯(cuò)功能來糾正差錯(cuò)糾正差錯(cuò)，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(gè)

52、個(gè)bitbit的碼字分布到的碼字分布到 n n 個(gè)傳輸單元之中個(gè)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(huì)增加但會(huì)增加傳輸時(shí)延傳輸時(shí)延，移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)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(shí)延時(shí)延引起的引起的通話回音通話回音。2022-6-647 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

53、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(hào)基帶信號(hào)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(diǎn)拐點(diǎn)，經(jīng)，經(jīng)調(diào)制調(diào)制后的信號(hào)后的信號(hào)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。 2022-6-648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.

54、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(hào)的信號(hào)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)。2022-6-649 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(duì)對(duì)GSMGSM系統(tǒng)的正常運(yùn)行是系統(tǒng)的正常運(yùn)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、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(jìn)行討論。等控制和管理進(jìn)行討論。一、位置登記和更

55、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(duì)其對(duì)其位置信息位置信息進(jìn)行進(jìn)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(rèn)鑒權(quán)：確認(rèn) 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。 2022-6-6503.3.設(shè)備識(shí)別碼（設(shè)備識(shí)別碼（IMEI)IMEI) 每個(gè)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)均有一個(gè)惟一的設(shè)備識(shí)別碼均有一個(gè)惟一的設(shè)備識(shí)別碼 IMEIIMEI，EIREIR中存儲(chǔ)了所有入網(wǎng)中存儲(chǔ)了所有入

56、網(wǎng)移動(dòng)臺(tái)設(shè)移動(dòng)臺(tái)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(yùn)營商決定）。（由運(yùn)營商決定）。4.4.臨時(shí)識(shí)別碼（臨時(shí)識(shí)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(shí)別碼用戶識(shí)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(shí)，均用臨時(shí)用戶識(shí)別時(shí)，均用臨時(shí)用戶識(shí)別 碼碼TMSITMSI代替代替IMSIIMSI。 由由 MSC/VL

57、R 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。2022-6-651三、三、GSMGSM用戶呼叫接續(xù)過程用戶呼叫接續(xù)過程 1 1、移動(dòng)用戶、移動(dòng)用戶主叫主叫固定用戶：固定用戶： 移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)臺(tái)在 “ 隨機(jī)信隨機(jī)信道道RACH ”向基站發(fā)出向基站發(fā)出 “信道請(qǐng)求信道請(qǐng)求” 信息，若信息，若BS接收成功，給接收成功，給 MS 分配一個(gè)分配一個(gè)“ 專用接入信道專用接入信道 DCCH ”，即在，即在“準(zhǔn)許接入信道準(zhǔn)許接入信道 AGCH ”上，向上，向MS發(fā)出發(fā)出“立刻分配立刻

58、分配”指令。指令。 MS在發(fā)起呼叫的同時(shí)，在發(fā)起呼叫的同時(shí)，設(shè)置一定時(shí)器，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可設(shè)置一定時(shí)器，在規(guī)定的時(shí)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(qǐng)求信息業(yè)務(wù)請(qǐng)求信息 ”。 MSC向向VLR發(fā)送發(fā)送“開始接入請(qǐng)求開始接入請(qǐng)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(qǐng)求鑒權(quán)請(qǐng)求”，其，其中包含一隨機(jī)數(shù)（中包含一隨機(jī)數(shù)（RAND），），MS按鑒權(quán)算法按鑒權(quán)算法A3進(jìn)進(jìn)行處理后，向行處

59、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。 2022-6-652 若鑒權(quán)通過，承認(rèn)若鑒權(quán)通過，承認(rèn)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(qǐng)求開始接入請(qǐng)求”應(yīng)答。應(yīng)答。 為了保護(hù)為了保護(hù) 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(gè)新的分

60、配一個(gè)新的TMSI。 接著接著 MS 向向 MSC 發(fā)出發(fā)出“建立呼叫請(qǐng)求建立呼叫請(qǐng)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。2022-6-653 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)出發(fā)出“ 信道指配信道指配 ” 指令，當(dāng)指令，當(dāng) MS 得到業(yè)務(wù)信道得到業(yè)務(wù)信道時(shí)，向時(shí)，向 BS 和和 M