GSM基礎(chǔ)理論培訓(xùn)教材(無線部分)

運(yùn)建部集中維護(hù)中心GSM基礎(chǔ)理論培訓(xùn)教材一、GSM綜述背景八十年代初歐洲郵電管理會議CEPT成立了命名為“移動通信特別小組”“GroupSpecialeMobile”的小組，規(guī)劃了一個公共移動系統(tǒng)，該系統(tǒng)也稱為GSM，即我們目前所用系統(tǒng)。GSM目前最常見解釋為全球移動通信系統(tǒng)（GlobalSystemforMobilecommunications)GSM技術(shù)規(guī)范GSM系統(tǒng)的特點(diǎn)頻譜效率高容量大抗干擾能力強(qiáng)，話音質(zhì)量好開放的接口安全性：鑒權(quán)、加密和TMSI號碼的使用。與其他網(wǎng)絡(luò)的互連：標(biāo)準(zhǔn)信令接口如ISUP、TUP等實(shí)現(xiàn)。漫游功能：GSM可提供全球漫游功能電信業(yè)務(wù)：

GSM的主要業(yè)務(wù)，包括電話、緊急呼叫、三類傳真以及短消息業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)：移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)：種類較多，如呼叫轉(zhuǎn)移、線路識別、呼叫等待、呼叫保持、多方會話等GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)二、GSM通信系統(tǒng)GSM系統(tǒng)分成三個部分：網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NetworkSwitchingSubsystemNSS）；基站子系統(tǒng)（BaseStationSubsystemBSS）；移動臺（MS）。還有附加的網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NetworkManagementSubsystemNMS），又叫操作維護(hù)中心（OMC--Operation&MaintenanceCenter）。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS是整個GSM系統(tǒng)的核心。它對GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換連接與管理的功能?；咀酉到y(tǒng)BSS是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分，它通過無線接口直接與移動臺相連負(fù)責(zé)無線信息的發(fā)送接收，無線資源管理及功率控制等，同時它與NSS相連實(shí)現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等。網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)NMS負(fù)責(zé)NSS和BSS系統(tǒng)維護(hù)管理工作。GSM系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)組成TMSC：專門用于轉(zhuǎn)接話務(wù)的移動交換中心。GMSC：移動關(guān)口交換中心，主要用于和其它電信運(yùn)營商設(shè)備的互聯(lián)互通。MSC：整個交換網(wǎng)絡(luò)的核心，完成或參與NSS的全部功能。對呼叫進(jìn)行控制與接續(xù)，提供計(jì)費(fèi)信息并協(xié)調(diào)控制整個網(wǎng)絡(luò)中的各個功能實(shí)體。VLR：拜訪位置寄存器，VLR是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶的數(shù)據(jù)庫。存儲進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR通常與MSC合設(shè)在一起。HLR：歸屬位置寄存器，專門存儲本地移動用戶數(shù)據(jù)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。包括用戶識別號碼，訪問能力，用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。同時也存儲移動用戶所在VLR區(qū)域的有關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)。AUC：鑒權(quán)中心，AUC存儲著鑒權(quán)信息和加密密鑰，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口數(shù)據(jù)被竊。EIR：設(shè)備識別寄存器，EIR存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼。IMEI通過核查三種表格：白名單、灰名單、黑名單，使網(wǎng)絡(luò)具有防止無權(quán)用戶接入。監(jiān)視故障設(shè)備的運(yùn)行和保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的功能。網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)基站控制器BSC：BSC是基站子系統(tǒng)BSS的控制部分。主要完成接口管理，BTS--BSC之間的地面信道管理，無線參數(shù)及無線資源管理測量和統(tǒng)計(jì)切換支持呼叫控制操作與維護(hù)等功能?；臼瞻l(fā)信臺BTS：BTS受控于基站控制器BSC。屬于基站子系統(tǒng)BSS的無線部分，是服務(wù)于某小區(qū)的無線收發(fā)信臺設(shè)備。實(shí)現(xiàn)BTS與移動臺MS空中接口的功能，BTS主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三部分?；鶐卧饕糜谠捯魯?shù)據(jù)速率適配以及信道編解碼等。載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機(jī)/接收機(jī)間的耦合。控制單元則用于BTS的操作與維護(hù)。

基站子系統(tǒng)移動臺MS移動臺MS就是移動客戶設(shè)備部分，由移動終端MS和客戶識別卡（SIM）組成。網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)NMS通過網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備功能的告警監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷、配置管理、事件管理等功能，主要是基于TMN（電信管理網(wǎng)）和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的。移動臺和網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)三、GSM關(guān)鍵技術(shù)使用頻段、雙工間隔：GSM900：890~915MHz（上行）、935~960MHz（下行），雙工間隔：45MHz，帶寬：200KHzGSM1800：1710~1785MHz（上行）、1805~1880MHz（下行），雙工間隔：95MHz，帶寬：200KHz頻道配置：1－124共124頻道號，可以計(jì)算標(biāo)稱中心頻率干擾保護(hù)比（載干比C/I）：

同頻道載干比C/I>=9dB

鄰頻道載干比C/I>=－9dB工作頻段的分配蜂窩的概念和頻率復(fù)用蜂窩是將整個服務(wù)區(qū)劃分為若干個無線區(qū)，每個小無線區(qū)分別設(shè)置一個基地臺負(fù)責(zé)本區(qū)的移動電話通信的聯(lián)絡(luò)和控制。實(shí)現(xiàn)小區(qū)之間移動臺通信又可在移動電話交換局的統(tǒng)一控制之下。每個小區(qū)使用一組頻道，鄰近的小區(qū)使用不同的頻道。由于小區(qū)內(nèi)基地臺服務(wù)區(qū)域縮小，所以在整個服務(wù)區(qū)中，同一組頻道可以多次重復(fù)使用。因而大大提高了頻率利用率。另外，在區(qū)域內(nèi)可根據(jù)用戶的多少確定小區(qū)的大小。隨著用戶數(shù)目的增加，小區(qū)制具有相當(dāng)大的靈活性，可以繼續(xù)縮小，即“小區(qū)分裂”以便適應(yīng)用戶的增加，因此小區(qū)制具有相當(dāng)?shù)撵`活性。這樣，小區(qū)制解決了大區(qū)制中所存在的頻道有限和用戶不斷增加的矛盾，小區(qū)縮小可使用戶量大大增加。除此之外，由于基地臺服務(wù)區(qū)域縮小，移動臺和基地臺的發(fā)射功率減少，同時也減少了電臺之間的相互干擾。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，移動用戶在通話過程，從一個小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個小區(qū)的概率增加，移動臺需要經(jīng)常更換工作頻道，而且，由于增加了基地臺的數(shù)目，所以帶來了控制交換復(fù)雜，建網(wǎng)的成本也高。工作頻段的分配頻率復(fù)用技術(shù)是指同一載頻的無線信道用于覆蓋不同的區(qū)域，這些區(qū)域彼此相隔一定的距離，以便把頻率干擾控制在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)，這樣作的結(jié)果相當(dāng)于寶貴的頻率資源獲得再生。在按蜂窩結(jié)構(gòu)的移動網(wǎng)中，蜂窩小區(qū)是以N個正六邊形組成群，各蜂窩小區(qū)群可以按一定的規(guī)律使用相同的頻率組。假設(shè)每個群有N個小區(qū)，則需用N組頻率。頻率復(fù)用結(jié)果，使系統(tǒng)內(nèi)部必然會產(chǎn)生頻率干擾，因此必須采取抗干擾措施，使頻率干擾控制在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)。根據(jù)GSM體制的推薦，GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基本上采用4*3頻率復(fù)用方式，即每4個基站為一群，每個基站分成3個三葉草形60°扇區(qū)或3個120°扇區(qū)，共需12組頻率。因?yàn)檫@種方式同頻干擾保護(hù)比C/I能夠比較可靠的滿足GSM標(biāo)準(zhǔn)的要求。工作頻段的分配工作頻段的分配A3A2A1A3A2A1D3D2D1C3C2C1C3C2C1D3D2D1A3A2D3D2D1A1B3B2B1C3C2C1B3B2B1B3B2B1C3C2C1B3B2B1C3C2C1A3A2A14*3頻率復(fù)用方式移動通信系統(tǒng)必須盡可能有效利用分配的頻率，多址技術(shù)就是提高頻率資源利用率，使共用公共信道成為可能的技術(shù)。分為：FDMA、TDMA、CDMA和SDMA四種。多址技術(shù)時間功率頻率25kHz時間頻率功率123456200kHz頻率功率時間1.23MHzMSMSMSBTS空間傳播路徑不同，波束形成智能天線，多個波束覆蓋整個小區(qū)，智能天線可定位于每個MSTDMA信道GSM信道分為物理信道和邏輯信道，一個物理信道就是一個時隙（TS），而邏輯信道是根據(jù)BTS和MS間傳遞的信息種類而定義的，邏輯信道是通過映射到物理信道完成信息傳送的。物理信道：一個載頻上的TDMA幀的一個時隙稱為一個物理信道。GSM中每個載頻有8個物理信道,信道0～7(時隙0～7)。在一個TS中發(fā)出的信息稱為一個突發(fā)脈沖序列。邏輯信道：分為業(yè)務(wù)信道、控制信道TDMA幀TDMA幀4.615msTDMATDMA第n幀TDMA第n+1幀TDMA第n+2幀F(xiàn)DMA200kHz12312312425MHzChannel890上行915FDMA200kHz12312312425MHzChannel935下行960時隙577μs124信道×8時隙=922雙工信道邏輯信道業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送話音或用戶數(shù)據(jù)控制信道（CCH）：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。分廣播、公用及專用控制信道（1）廣播控制信道：頻率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）、廣播控制信道（BCCH）。FCCH：此信道供用戶傳送校正MS頻率的信息。SCH：此信道傳送給MS的幀同步(TDMA幀號)和BTS的識別碼(BSIC)的信息。BCCH：此信道廣播每個BTS的通用信息(小區(qū)特定信息)。TDMA幀（2）公共控制信道：尋呼信道（PCH）、隨機(jī)接入信道（RACH）、允許接入信道（AGCH）PCH：此信道用于尋呼(搜索)MS。下行。RACH：MS通過此信道申請分配一個SDCCH,它可作為對尋呼的響應(yīng)或MS主叫登記時的接入。上行。AGCH：此信道用于為MS分配一個SDCCH。下行。

（3）專用控制信道：獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）、慢速隨路控制信道（SACCH）、快速隨路控制信道（FACCH）SDCCH:用于在分配TCH之前呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。例如登記和鑒權(quán)在此信道上進(jìn)行。TDMA幀SACCH:與一個業(yè)務(wù)信道TCH或一個獨(dú)立專用控制信道SDCCH相關(guān)。它是一個傳送連接信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信道;如傳送移動臺接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號強(qiáng)度的測試報告。這對實(shí)現(xiàn)移動臺參與的切換功能是必要的,它還用于MS的功率管理和時間的調(diào)整。FACCH:與一個業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH在話間傳輸過程中,如果突然需要以比慢速隨路控制信道SACCH所能處理的高得多的速度傳送信令信息,則借用20ms的話音(數(shù)據(jù))突發(fā)脈沖序列來傳信令。這種情況通常在切換時使用。由于話音譯碼器會重復(fù)最后20ms的話音,所以這種中斷不被用戶查覺。TDMA幀突發(fā)脈沖序列定義：FDMA信道上一個時隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列。分類：普通突發(fā)脈沖序列（NB）：用于攜帶TCH及除RACH，SCH和FCCH以外的控制信道上的信息。頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）：用于移動臺的同步。相當(dāng)于一個帶載頻的未調(diào)載波。同步突發(fā)脈沖序列（SB）：用于移動臺的時間同步。接入突發(fā)脈沖序列（AB）：用于隨機(jī)接入。空閑突發(fā)脈沖序列（DB）：不攜帶任何信息。TDMA幀TDMA幀普通突發(fā)脈沖序列NBTB3加密比特5711訓(xùn)練比特26加密比特57TB3GP8.250.577ms156.25bits一個幀中的時隙布局為：有兩個58比特的用戶信息脈沖串，其中57比特傳送用戶信息，1比特是用來識別傳輸?shù)脑捯簦?”比特狀態(tài)表示話音信息，“1”表示被快速隨路信令借用。在時隙的中間有26個比特的訓(xùn)練脈沖串，在時隙的開始和結(jié)束均有3個比特的邏輯零的尾位。GP：保護(hù)間隔8.25bit大約30μs，是一個空白空間。由于每個信道最多有8個用戶，我們必須保證它們使用各自時隙時不互相重疊。TDMA幀頻率校正突發(fā)脈沖序列FBTB3固定比特142TB3GP8.25

0.577ms156.25bit142固定比特：為“0”bit狀態(tài)下的載頻f0

+67.5kHzTDMA幀同步突發(fā)脈沖序列SBTB3加密比特39同步序列64加密比特39TB3GP8.250.577ms156.25bit39加密比特：25bit信息位+10bit奇偶校驗(yàn)+4bit尾比特，再經(jīng)過1:2卷積編碼，得到總比特數(shù)78bit。其中25bit信息位由兩部分組成：6bit基站識別碼信息BSIC信息+19bitTDMA幀號。TDMA幀接入突發(fā)脈沖序列ABTB3同步序列（41）加密比特36TB3GP68.250.577ms156.25bit36加密比特：其中有8bit的信息位（3bit為接入原因，5bit為隨機(jī)鑒別器），加上6bit奇偶校驗(yàn)，再加上4bit的尾比特，總數(shù)為18bit。最后經(jīng)過1:2的卷積編碼得到36bit。TDMA幀突發(fā)脈沖序列與TDMA幀01234567

數(shù)據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)5712515733突發(fā)脈沖序列148bit156.25bit0.577ms邏輯信道到物理信道的映射BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用TDMA幀F(xiàn)SBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCC…I012…701…70…BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用下行鏈路TS0上RACH的復(fù)用TDMA幀

012…701…70…RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRTDMA幀RACH上行鏈路SDCCH和SACCH在TS1上的復(fù)用TDMA幀012---7012------701-----TDMA幀A5A6A7111D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2

A3111D0D1D2D3D4D5D6D7A7SDCCH+SACCH上行鏈路TDMA幀SDCCH+SACCH下行鏈路D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3111

D0D1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7111012---7012------701-----TDMA幀TCH在TS2—TS7上的復(fù)用TDMA幀

TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTITDMA幀

TCH

下行鏈路012…7012…7012…A為控制時隙I為空閑時隙TCH上下行偏移TDMA幀下行

C0上行

C0

0101234567012345670123456701234567BTS到MSMS到BTS偏移GSM的上、下信道TDMA幀上行鏈路下行鏈路-------PCH+BCCH（尋呼）（系統(tǒng)信息）RACH（隨機(jī)接入）AGCH（指配專用控制信道）SDCCH+SACCH（信令程序）（測量）SDCCH+SACCH（信令程序）（測量）TCH+SACCH（話音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或信令程序）（測量）TCH+SACCH（話音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或信令程序）（測量）TDMA分級幀結(jié)構(gòu)一個超高幀，每個超幀持續(xù)時間為6.12秒，一個超幀又可分為復(fù)幀，復(fù)幀有兩種類型：26幀的復(fù)幀：一個復(fù)幀有26個TDMA幀。51個這樣的復(fù)幀組成一個超幀。這種復(fù)幀包含用戶業(yè)務(wù)信道，慢速隨路控制信道（SACCH）和快速隨路控制信道（FACCH）。51幀的復(fù)幀：一個復(fù)幀有51個TDMA幀。26個這樣的復(fù)幀組成一個超幀，這種復(fù)幀用于廣播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）。TDMA幀01234562042204320442045204620470123474849500125240123222324250123474849500123456701234567012345670123456701234567012345671超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀1超幀=1326TDMA幀（6.12秒）（=51（26幀）的復(fù)幀或26（51幀）的復(fù)幀）1（26幀）的復(fù)幀=26TDMA幀（120毫秒）1（51幀）的復(fù)幀=51TDMA幀（3060/13毫秒）012TDMA復(fù)幀自由空間的傳播衰落

LS=33.4＋20lgf＋20lgd，實(shí)際無線電波傳播Okomura或Egli模型更接近。衰落和干擾多徑衰落或瑞利衰落，也稱快衰落：移動臺因受到高大建筑物的阻擋、反射、電離層的散射的影響，收到的信號往往不是直接波，而是從各種途徑來的散射波（稱為多徑效應(yīng)），相位和幅度隨機(jī)，出現(xiàn)嚴(yán)重的衰落現(xiàn)象。陰影衰落，也稱慢衰落：移動臺受障礙物阻擋造成電磁場陰影，產(chǎn)生陰影效應(yīng)，致使接受信號強(qiáng)度下降。遠(yuǎn)近效應(yīng)：移動通信是在運(yùn)動過程中進(jìn)行通信，則大量移動臺之間會出現(xiàn)近處移動臺干擾遠(yuǎn)距離鄰道移動臺的通信，一般要求移動臺的發(fā)射功率進(jìn)行自動調(diào)整，同時因通信距離迅速改變，則移動臺的收信機(jī)應(yīng)有良好的自動增益控制。強(qiáng)干擾：移動臺通信環(huán)境變化很大，太空粒子、車輛噪聲和其他干擾。多卜勒效應(yīng)：當(dāng)頻率增高，移動速度加快時，頻譜延展，多卜勒效應(yīng)很明顯。路徑的損耗和衰落分集技術(shù)分集技術(shù)是一項(xiàng)主要的抗衰落和干擾技術(shù)，它可以大大提高多徑衰落信道下的傳輸可靠性。對無線傳輸可靠性影響最大的是各類快衰落，他們是空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落，分集技術(shù)是一種極為有效的抗衰落措施。分集技術(shù)充分利用傳輸中的多徑信號能量來改善傳輸?shù)目煽啃浴樵诮邮斩说玫綆缀跸嗷オ?dú)立的不同路徑，可通過空域、頻域和時域不同角度、不同方法與措施來加以實(shí)現(xiàn)。

依分集的目的可分為：宏觀分集：抗長期（慢）衰落為目的；微觀分集：抗短期（快）衰落為目的。依信號傳輸?shù)姆绞娇煞譃椋猴@分集：構(gòu)成明顯分集信號的傳輸方式，多指利用多付天線接收信號的分集；隱分集：分集作用隱含在傳輸信號之中的方式，在接收端利用信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集。分集技術(shù)顯分級技術(shù)分類空間分集：利用在空間相距為d的多付天線接收信號來實(shí)現(xiàn)分集。當(dāng)工作波長為λ時，要求d≥λ/2，以保證多付天線之間接收路徑的獨(dú)立性。極化分集：可利用垂直/水平極化的正交性來進(jìn)行兩路分集。時間分集：要求T>TC，即重發(fā)信號的間隔時間T要大于信道相關(guān)時間TC，以保證重發(fā)信號在時域上的獨(dú)立性。移動通信系統(tǒng)中，常采用交織編碼技術(shù)來達(dá)到時間分集的目的，其交織編碼的深度應(yīng)大于信道相關(guān)時間。頻率分集：將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在不同的載波上發(fā)送，要求不同的載波之間的間隔足夠大。載波間隔△f要大于頻率相關(guān)帶寬，即△f≥△F。

顯分集合并技術(shù)：最大信噪比準(zhǔn)則（選擇合并，最大比合并、等增益合并），最大眼圖準(zhǔn)則、最小誤字率準(zhǔn)則。

分集技術(shù)隱分級技術(shù)分類依傳輸信號的方式不同，可實(shí)現(xiàn)時間隱分集和頻率隱分集。所采用的技術(shù)主要有交織編碼技術(shù)，跳頻技術(shù)和直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。交織技術(shù)：交織編碼的目的是把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機(jī)差錯，再用糾正隨機(jī)差錯的編碼（FEC）技術(shù)消除隨機(jī)差錯。跳頻技術(shù)：信號時隙的承載頻率不斷跳變，以達(dá)到抗衰落和干擾的技術(shù)。如抗同頻干擾、抗頻率選擇性衰落等。跳頻分為基帶跳頻（信號以在分配不同頻點(diǎn)的載頻上跳變傳送）和合成器跳頻（信號以在同一載頻上頻率跳變傳送）。擴(kuò)頻技術(shù)：接收機(jī)利用多徑信號中含有可利用信息這一特點(diǎn)，通過合并多徑信號來改善接收信號的信噪比。通常采用RAKE接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)。RAKE接收機(jī)是通過多個相關(guān)檢測器接收多徑信號中的各路信號，并把它們合并在一起。時間色散和均衡時間色散：信號傳播過程中由于反射原因，在傳播時間有滯后，造成直射信號和反射信號間碼子的相互干擾。采用自適應(yīng)均衡技術(shù)來解決由于時間色散造成的碼間干擾。均衡技術(shù)：頻域均衡：通過幅頻特性和群時延校正，達(dá)到信號無失真?zhèn)鬏敃r域均衡：時間響應(yīng)考慮滿足整個系統(tǒng)無碼間干擾，由于GSM信號是時變系統(tǒng)，因此，采用時域均衡，主要通過橫向?yàn)V波器來實(shí)現(xiàn)。（訓(xùn)練序列的應(yīng)用）時間提前量下行

C0上行

C0

0101234567012345670123456701234567BTS到MSMS到BTS偏移時間提前量接入突發(fā)序列的時延基站移動臺時間下行線時延總時延

基站不斷測量自己脈沖時隙與收到的MS時隙之間的時間偏量，基于這個測量，它可以向MS提供要求的時間提前量，并在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS。時間提前量在0－63個比特的任意值，63比特是調(diào)整的最大值，也是BTS和MS最大距離，也即GSM最大范圍：3.7us×63×3×10^8m/s=70km。話音編碼是信源編碼，是將模擬話音信號變成數(shù)字信號以便在信道中傳輸，數(shù)字移動通信中GSM系統(tǒng)采用規(guī)則編碼激勵長期預(yù)測編碼（RPE－LPT）。話音編碼器的類型：波形編碼（抽樣、量化、編碼），參量編碼（提取語音特征參量），混和編碼。GSM采用的規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼（RPE－LTP）就是一種混和編碼。規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼:RPE-LTP(RegularPulseExcited–LongTermPrediction)：在有聲段，進(jìn)行語音編碼產(chǎn)生編碼語音幀。在無聲段，接收端根據(jù)接收到的SID幀中的信息在無聲功能期間內(nèi)插入“舒適噪音”。這種語音間斷傳輸方式稱為DTX（DiscontinuousTransmission）。話音編碼GSM系統(tǒng)語音編碼數(shù)模變換部分：模擬語音進(jìn)行13比特均勻量化的信號送至線性預(yù)測編碼分析。線性預(yù)測編碼分析：語音信號具有慢變化特征，對于大多數(shù)語音來說可以認(rèn)為其激勵和聲道的特性在10－20ms內(nèi)保持不變，語音信號的這種慢變化特征對于語音特征的提取和構(gòu)造語音產(chǎn)生模型來說是有利的。規(guī)則脈沖編碼：(RPE)，波形編碼是用一組在位置上和幅度上都優(yōu)化的脈沖序列來代替殘差信號。這樣每個子幀種供有6＋3×13＝45比特，20ms共有4×45比特＝180比特。每20ms將160個語音樣本編碼后為260比特話音編碼話音編碼3571265738.25時隙=156.25比特=577μs速率=270.833kb/s幀=8時隙=4.62ms12121324*I24幀：用戶信息，*：系統(tǒng)控制信息，I：空閑。話音幀的復(fù)幀復(fù)幀=120ms信道編碼主要是為了糾錯，這種方式也稱為前向糾錯FEC（ForwardErrorCorrecting）。在移動信道上，誤碼也有兩種類型，一種是隨機(jī)性誤碼，它是單個碼元錯誤，并且隨機(jī)的發(fā)生，主要由于噪聲引起。另一種是突發(fā)性誤碼，即連續(xù)數(shù)個碼元發(fā)生差錯，亦稱群誤碼，主要是由于衰落或陰影造成的。信道編碼是在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，在信息碼元中再增加一些碼元－－冗余碼元，也稱為監(jiān)督碼元或檢驗(yàn)碼元，供接收端糾正或檢出信息在信道中傳輸是為干擾，噪聲或衰落所造成的誤碼。監(jiān)督碼元的增加就稱為信道編碼。信道編碼主要有兩種，即分組碼和卷積碼。卷積碼是一種特殊的分組碼，即任一組的監(jiān)督碼元不僅域本組信息碼有關(guān)，而且和前面若干組的信息碼元有關(guān)。因此碼元分組是信道編碼的基本格式。

信道編碼GSM系統(tǒng)信道編碼編碼器每20ms的語音段產(chǎn)生260比特，并把它分成：50個最重要比特，加上3個奇偶校驗(yàn)比特，132個重要比特，加上4個尾比特，一起按1：2比率進(jìn)行卷積編碼，得到378比特，另外還有78比特不予保護(hù)，總計(jì)456比特。交織編碼：把編碼器40ms的輸出共2×456＝912比特組成8×114的矩陣，橫向?qū)懭?，然后縱向讀出，即共可取出8幀，每幀為114比特的數(shù)據(jù)流，所以這個交織要有40ms延時，把編碼的數(shù)據(jù)分成8幀，將114比特分成兩段，中間插入26比特的訓(xùn)練比特，是一串已知的比特，供均衡器用于產(chǎn)生信道模型，以消除時間色散的方法。訓(xùn)練比特可以不同的序列，分配給小區(qū)中使用相同頻率的正向信道，以克服它們之間的干擾。信道編碼為了提高系統(tǒng)信道編碼及交織的有效性，可以采用跳頻技術(shù)，跳頻的原理是所有移動臺依據(jù)從一個算法中導(dǎo)出的頻率序列上發(fā)送它的時隙。移動臺在一個時隙上發(fā)射或接收，下一個時隙又跳到另一個頻率上發(fā)射或接收。支持廣播控制信道（BCCH）的物理信道不跳。跳頻主要是通過頻率分集和干擾分集實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)增益提升。跳頻參數(shù)移動分配(MA，即MobileAllocation)：此參數(shù)告知移動臺跳頻系統(tǒng)所使用的頻率集，應(yīng)滿足頻率復(fù)用與區(qū)群結(jié)構(gòu)的關(guān)系。移動分配偏離指示(MAIO，即MobileAllocationindicationoffset)：此參數(shù)告知移動臺跳頻系統(tǒng)使用的第一個頻率。調(diào)頻序列號(HSN，即HoppingSequenceNumber)：此參數(shù)告知移動臺所使用的調(diào)頻序列算法，其范圍是0~63。跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)時幀時間頻率f0

f1

f2f3f4時隙跳頻分類：每個收發(fā)信機(jī)停留在一個頻率上，而是將基帶數(shù)據(jù)通過交換矩陣切換到相應(yīng)的收發(fā)信機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)跳頻。合成器跳頻是改變頻率合成器的頻率，是無線收發(fā)信機(jī)的工作頻率由一個頻率調(diào)到另一個頻率。在實(shí)際跳頻系統(tǒng)中，每個基站只能使用一種跳頻模式。每個移動臺在每一TDMA幀中只發(fā)送和接收一次業(yè)務(wù)突發(fā)，其余的時間，還可以監(jiān)聽網(wǎng)內(nèi)的控制信息：SACCH中的功率控制和定時信息，BCCH中的同步及系統(tǒng)信息。移動臺要監(jiān)聽的本小區(qū)和周圍小區(qū)的BCCH信息。移動臺要在SACCH中發(fā)送周圍小區(qū)的信號強(qiáng)度信息，以及本小區(qū)信道傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量信息。跳頻技術(shù)加密技術(shù)數(shù)字移動電話系統(tǒng)為了保護(hù)用戶和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者的合法性，采取了以下安全措施。接入網(wǎng)絡(luò)對移動終端要鑒權(quán)。無線傳輸要進(jìn)行加密。采用臨時移動用戶識別碼提高網(wǎng)絡(luò)安全性。對移動設(shè)備進(jìn)行設(shè)備識別，以保證系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是盜用或非法的設(shè)備。 加密鑒權(quán)過程加密算法A8鑒權(quán)算法A3KcSRESRANDRANDSRESKcKiIMSI2KiIMSI1RAND產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)數(shù)據(jù)庫IMSI和鑒權(quán)結(jié)果