GSM設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

移動(dòng)通信GSM

1精選2021版課件GSM總體

1988年頒布了GSM標(biāo)準(zhǔn)——泛歐數(shù)字蜂窩網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)包括兩個(gè)并行的系統(tǒng)——GSM900、DCS1800。兩個(gè)系統(tǒng)功能相同，主要的差異是頻段不同。GSM標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)功能、接口作了詳細(xì)規(guī)定，便于不同公司的產(chǎn)品可以互聯(lián)互通。

2精選2021版課件以一個(gè)MSC為中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3精選2021版課件GSM系統(tǒng)作為AN網(wǎng)絡(luò)整體的結(jié)構(gòu)4精選2021版課件GSM系統(tǒng)的號(hào)碼編制移動(dòng)用戶識(shí)別碼——IMSI（國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼）每個(gè)用戶一個(gè)，在所有位置均有效，通常在呼叫建立和位置更新時(shí)使用。

存在于SIM卡中，安全性很重要。

5精選2021版課件GSM系統(tǒng)的號(hào)碼編制臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼——TMSIIMSI只在起始呼叫中使用，而后用換算出TMSI完成通話過(guò)程。

6精選2021版課件GSM系統(tǒng)的號(hào)碼編制國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼——IMEI手機(jī)串號(hào)MT的唯一標(biāo)志，由于監(jiān)控設(shè)備。

一般，在MT鍵盤(pán)上按下*#06#，即可得到。

7精選2021版課件GSM系統(tǒng)的號(hào)碼編制MT的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)號(hào)碼類似于固定電話號(hào)碼的編制原則

13xxxxxxxxx

8精選2021版課件GSM系統(tǒng)的號(hào)碼編制基站識(shí)別編碼BSIC位置區(qū)識(shí)別編碼LAI便于識(shí)別基站及位置區(qū)，為位置更新和信道越區(qū)切換服務(wù)

9精選2021版課件GSM提供的主要業(yè)務(wù)目前投入使用的是語(yǔ)音傳輸短消息業(yè)務(wù)傳真10精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口

頻率-時(shí)間分隔的蜂窩系統(tǒng)小區(qū)結(jié)構(gòu)和載頻運(yùn)用小區(qū)區(qū)群載頻復(fù)用

小區(qū)半徑：BTS—MT間距離，農(nóng)村一般35KM，市區(qū)一般1KM

可采用區(qū)群內(nèi)三小區(qū)

每小區(qū)三扇區(qū)

區(qū)群間頻率復(fù)用

11精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口頻率-時(shí)間分隔的蜂窩系統(tǒng)工作頻帶和載頻間隔上行：890-915MHZ

下行：935-960MHZ

共有25MHZ帶寬

FDD雙工間隔45MHZ

每頻帶上200KHZ載波間隔

12精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口頻率-時(shí)間分隔的蜂窩系統(tǒng)頻道編號(hào)1號(hào)～124號(hào)n=1～1241、124號(hào)基本不用13精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口頻率-時(shí)間分隔的蜂窩系統(tǒng)發(fā)射類型GSM：發(fā)射類別為271KF7W，即：每載頻段用TDMA技術(shù)

含8個(gè)基本物理信道/8個(gè)基本時(shí)隙

調(diào)制速率為270.83KBps

GMSK調(diào)制方式

14精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口頻率-時(shí)間分隔的蜂窩系統(tǒng)GSM：蜂窩系統(tǒng)

載頻間隔：200KHZ

每載頻：按時(shí)間分隔為8個(gè)時(shí)隙的1個(gè)個(gè)TDMA幀，即每載頻8信道

每小區(qū)基站：含由若干個(gè)預(yù)先分配的頻率——時(shí)間信道

15精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口物理信道和邏輯信道的結(jié)構(gòu)我們已知GSM上下行頻帶被分為124對(duì)載頻，載頻間隔200KHZ

每對(duì)載頻上的時(shí)間被分割，供不同用戶使用，稱作時(shí)隙。編號(hào)為0～7

則從時(shí)間上看，排列為：

Slot0Slot1Slot2Slot3Slot4Slot5Slot6Slot7Slot0Slot1…

…16精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口物理信道和邏輯信道的結(jié)構(gòu)可見(jiàn)突發(fā)性、重復(fù)性是特色17精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口物理信道和邏輯信道的結(jié)構(gòu)每個(gè)時(shí)隙是周期出現(xiàn)的，但出現(xiàn)時(shí)間是不長(zhǎng)的，認(rèn)為是突發(fā)——BURST

該時(shí)隙可被認(rèn)為是物理信道——射頻信道，用以傳輸業(yè)務(wù)信息

顯然，要對(duì)這些物理信道/時(shí)隙進(jìn)行一系列規(guī)定，以便互通地傳輸信息，即所謂物理信道上的物理幀設(shè)計(jì)，以便物理信道完成對(duì)邏輯信道上的業(yè)務(wù)的承載。

顯而易見(jiàn)，邏輯信道上的信息也不可能不加組織地加載到物理信道上。

18精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口物理信道和邏輯信道的結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介載頻點(diǎn)，上下行124個(gè)

載頻點(diǎn)上的時(shí)隙，持續(xù)時(shí)間15/26（ms）≈0.577ms

時(shí)隙上傳輸?shù)膬?nèi)容叫：突出序列——Burst，共有156.25bits

物理信道（特定時(shí)隙）是FDMA、TDMA結(jié)合下的產(chǎn)物，在TDMA幀中的位置是不變的。

邏輯信息（業(yè)務(wù)與控制）是在一個(gè)給定的物理信道中作時(shí)間復(fù)用的

19精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口物理信道和邏輯信道的結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)物理信道及物理層信息幀格式——時(shí)隙及之上的突發(fā)脈沖序列，共有5種，都是156.25bits，持續(xù)15/26ms。

TDMA幀（TDMAFrame）——含8個(gè)時(shí)隙，持續(xù)8×15/26=4.615ms

復(fù)幀（MultiFrame）或者含26個(gè)TDMA幀，用于傳業(yè)務(wù)及隨路信令?；蛘吆?1個(gè)TDMA幀，專用于信令傳輸。

20精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口物理信道和邏輯信道的結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)超幀（SuperFrame）連續(xù)的51×26個(gè)TDMA幀，持續(xù)6.12秒。

超高幀（HyperFrame）

2048個(gè)超幀，周期3小時(shí)28分53秒760毫秒，用于話音和數(shù)據(jù)。

21精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口突發(fā)脈沖序列——物理層信息幀格式，裝載邏輯信道的內(nèi)容NormalBurst頭尾bits、保護(hù)期純粹被物理鏈路建立、撤銷所消耗

信息bits承載業(yè)務(wù)

訓(xùn)練bits用于接收電路估計(jì)物理信道情況，作為均衡信息使用

22精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口突發(fā)脈沖序列——物理層信息幀格式，裝載邏輯信道的內(nèi)容FrequencyCorrectionBurst頭尾bits、保護(hù)期純粹被物理鏈路建立、撤銷所消耗固定內(nèi)容bits純粹的物理信道建立使用

23精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口突發(fā)脈沖序列——物理層信息幀格式，裝載邏輯信道的內(nèi)容SynchronizationBurst頭尾bits、保護(hù)期純粹被物理鏈路建立、撤銷所消耗

信息bits承載業(yè)務(wù)，但沒(méi)有NormalBurst數(shù)目多比起NormalBurst，訓(xùn)練bits為同步意義而加長(zhǎng)。24精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口突發(fā)脈沖序列——物理層信息幀格式，裝載邏輯信道的內(nèi)容AccessBurst頭尾bits、保護(hù)期純粹被物理鏈路建立、撤銷所消耗

頭比特加長(zhǎng)，是為了便于接入階段對(duì)方接收時(shí)的捕獲。25精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口突發(fā)脈沖序列——物理層信息幀格式，裝載邏輯信道的內(nèi)容NullBurst虛設(shè)時(shí)隙，填充時(shí)隙頭尾bits、保護(hù)期純粹被物理鏈路建立、撤銷所消耗

頭比特加長(zhǎng)，是為了便于接入階段對(duì)方接收時(shí)的捕獲。26精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型物理信道支持著邏輯信道邏輯信道分為業(yè)務(wù)信道TrafficChannel、控制信道ControlChannel業(yè)務(wù)信道TCH傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，控制信道CCH傳送信令27精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型——邏輯信道類型圖表28精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型邏輯信道使用的狀態(tài)圖表示——MT被叫時(shí)29精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型邏輯信道使用的狀態(tài)圖表示——MT被叫時(shí)BTS接收

MT接收

FCCH、SCH、BCCH且PCH有尋呼該MT信息

RACH

AGCH

SDCCH+SACCH

SDCCH+SACCH

TCH+SACCH

TCH+SACCH

30精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型邏輯信道使用的狀態(tài)圖表示——MT主叫時(shí)31精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型邏輯信道使用的狀態(tài)圖表示——MT主叫時(shí)BTS接收

MT接收

FCCH、SCH、BCCHPCH無(wú)尋呼信息、該MT要發(fā)起呼叫

RACH

AGCH

SDCCH+SACCH

SDCCH+SACCH

TCH+SACCH

TCH+SACCH

32精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型五種Burst對(duì)邏輯信道的承載FrequencyCorrectionBurst承載FCCH

SynchronizationBurst承載SCH

NormalBurst承載BCCH。57+1中的1位指明是業(yè)務(wù)、控制

NormalBurst承載PCH。57+1中的1位指明是業(yè)務(wù)、控制

AccessBurst承載RACH。

NormalBurst承載AGCH。57+1中的1位指明是業(yè)務(wù)、控制

33精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型五種Burst對(duì)邏輯信道的承載（續(xù)）NormalBurst承載SDCCH+SACCH。57+1中的1位指明是業(yè)務(wù)、控制

NormalBurst承載TCH+SACCH。57+1中的1位指明是業(yè)務(wù)、控制從上述的兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，可看出NormalBurst不同的承載存在于不同的時(shí)間，故而具有任意時(shí)刻的唯一意義。不會(huì)混淆。34精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型邏輯信道的組合方式——映射到物理信道的方式一般地，一個(gè)基站有n個(gè)載頻（雙工）C0，C1，……Cn-1，C0稱為主載頻每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙，TS0，TS1，……TSnC0上的TS0用于廣播信道、公共控制信道，TS1用于專用控制信道，TS2～

TS7用于業(yè)務(wù)信道及隨路信令SACCH。C1～Cn-1的8個(gè)時(shí)隙均用于業(yè)務(wù)信道及隨路信令SACCH。35精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口邏輯信道類型邏輯信道的組合方式——業(yè)務(wù)信道的組合方式

C0的TS2～

TS7、C1～Cn-1的8個(gè)時(shí)隙用于業(yè)務(wù)信道及隨路信令SACCH。亦即：該基站最多可容納(n-1)×8+6個(gè)用戶。一個(gè)用戶占據(jù)一個(gè)時(shí)隙，兩個(gè)時(shí)隙間隔1個(gè)TDMA幀。因而可以認(rèn)為用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以多個(gè)TDMA幀來(lái)傳輸——MultiFrame復(fù)幀的概念。業(yè)務(wù)信道的復(fù)幀含26個(gè)TDMA幀。36精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口業(yè)務(wù)信道的組合方式

業(yè)務(wù)信道包含TCH、SACCH。NormalBurst承載TCH、SACCH。57+1中的1位指明是業(yè)務(wù)、控制。MT準(zhǔn)備好多個(gè)NormalBurst，按照分配好的時(shí)隙，發(fā)送出去。這就是復(fù)幀與時(shí)隙的對(duì)應(yīng)問(wèn)題，見(jiàn)后圖。37精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口某用戶的業(yè)務(wù)復(fù)幀與指定時(shí)隙TS2的對(duì)應(yīng)38精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口控制信道的組合方式C0上的TS0用于廣播信道BCH（FCCH、SCH、BCCH）公共控制信道CCCH（PCH、RACH、AGCH）C0上的TS1用于專用控制信道DCCH（SDCCH、SACCH）控制信道的復(fù)幀含51個(gè)TDMA幀。具體過(guò)程詳見(jiàn)：P253～264。BCH、CCCH在TS0上的復(fù)用。SDCCH、SACCH在TS1上的復(fù)用。39精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口GSM語(yǔ)音編譯碼RPE——LTP編譯碼是波形編碼與聲碼器優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，最終輸出碼速率13kbps。

VAD——話音激活檢測(cè)有效地節(jié)省功率，減輕干擾。

DTX——離散傳輸當(dāng)有話音時(shí)，方傳輸話音，無(wú)話音時(shí)不傳輸。

CNG——舒適噪音產(chǎn)生器為照顧人耳的聽(tīng)覺(jué)感受，在DTX中，當(dāng)無(wú)話音時(shí)傳輸CNG指令，由對(duì)方產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋尘霸肼暋?/p>

40精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口信道編碼和交織信道編碼用于GSM系統(tǒng)的信道編碼方法有卷積碼、分組碼、奇偶碼三種，存在于不同的場(chǎng)合。

交織技術(shù)41精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口GMSK調(diào)制和可選的跳頻傳輸GMSK調(diào)制比較適合移動(dòng)信道傳輸特性。

42精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口GMSK調(diào)制和可選的跳頻傳輸跳頻傳輸擴(kuò)譜有的特性全具備——抗干擾、隱蔽、抗多徑干擾衰變43精選2021版課件GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口GMSK調(diào)制和可選的跳頻傳輸GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口采用了慢速跳頻（SFH）快跳頻：在某頻率上停留發(fā)送一個(gè)