移動通信課件

概

論1.1移動通信的含義移動通信是指通信雙方至少有一方處在移動中的狀態(tài)所進行的信息傳輸和交換的通信方式，包括移動體和移動體之間的通信，移動體和固定點之間的通信。它與無線通信的關(guān)系：被包含與包含關(guān)系它與有線通信的關(guān)系：互不包容關(guān)系*1.2移動通信系統(tǒng)的工作需求移動用戶如何與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系；通信網(wǎng)絡(luò)如何找到移動的用戶；通信網(wǎng)絡(luò)如何為移動的用戶提供恰當?shù)姆?wù)；通信網(wǎng)絡(luò)如何保證移動的用戶通信的可靠性；通信網(wǎng)絡(luò)如何保證移動的用戶通信的連續(xù)性。*移動通信旨在解決在固定的點對點通信的基礎(chǔ)上，如何在多點間利用無線電波進行非固定位置的通信。1.3移動通信的主要特點通信利用無線電波進行信息傳輸；通信設(shè)備要求苛刻，須適于在移動環(huán)境中使用：接收設(shè)備應(yīng)具有很大的動態(tài)范圍；通信需要采用位置登記/更新、過境切換、漫游等移動性管理技術(shù)。通信在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行：電波傳播條件惡劣、多普勒效應(yīng)、噪聲干擾；*1.4移動通信系統(tǒng)的組成*AUCHLRVLREIRMSBSSMSCMSCPSTN圖1蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)方框圖實例1：GSM網(wǎng)絡(luò)*實例2：

CDMA網(wǎng)絡(luò)*CoreNetworkAccessNetworkMSCPSTNCircuitDataNetworkInternetIntranetBSCMetroCellBTSPresideIWFBSSMMAPMTX1.5移動通信系統(tǒng)的分類按服務(wù)范圍分：專用網(wǎng)和公用網(wǎng)按信號形式分：模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)按業(yè)務(wù)類型分：電話（語音）網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)按信道共用方式分：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和它們的組合方式當前常用移動通信系統(tǒng)：無線尋呼、無繩電話、無線調(diào)度、無線對講、數(shù)字蜂窩移動電話、“小靈通”移動電話*1.6移動通信系統(tǒng)的發(fā)展20世紀70~80年代：模擬蜂窩移動電話AMPS、TACS分別在美國、英國投入使用；20世紀90年代：GSM數(shù)字蜂窩移動電話和窄帶CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)及衛(wèi)星移動通信投入使用；21世紀初：寬帶CDMA(CDMA2000,W-CDMA,UMTS,TD-SCDMA)處于實驗測試階段;現(xiàn)在:寬帶移動通信系統(tǒng)準備進入試運行階段;*1.7我國移動通信系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀20世紀80年代：900MHzTACS模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)于1987年在廣州、上海首先開通使用；1994年：中國電信組建GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)；中國聯(lián)通成立，組建其自己的GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)；1999年：中國聯(lián)通組建IS-95CDMA數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)；中國制定的RTT候選方案TD-SCDMA成為IMT-2000的三種主流標準之一。2008年:舉辦奧運會的北京將試運行第3代寬帶移動通信系統(tǒng);*附：移動通信規(guī)范(Standardformobilecommunications1)Theprimarypurposeofastandardformobilecommunicationsistospecifyhowmobilephonecallsaretobehandledbyamobilenetwork.Forexample,thisincludesspecificationofthefollowing:·Thesignalstobetransmittedandreceivedbythemobilephone·Theformatofthesesignals·Theinteractionofnetworknodes·ThebasicnetworkserviceswhichshouldbeavailabletomobilesubscribersThebasicnetworkstructure(i.e.cells,etc.)*StandardforMobileCommunication2**1.8移動通信的標準化組織*

Eachofthesegroupsisaforumforglobalwirelessoperators,networkmanufacturers,andhandsetmanufacturers.ITUInternationalTelecommunicationsUnionCATTChinaETSIEuropeanTelecommunicationsStandardsInstituteGSMMOUGlobalSystemforMobileUMTSForumUniversalMobileTelecommunicationsBusinessForumTTAETRIKoreaIMT2000ConsortiumARIBAssociationofRadioIndustriesandBusinessesJapanTTCTelecommunicationsTechnologyCouncilJapanTIATelecommunicationsIndustryAssociationUSACDG(IS-95)CDMADevelopmentGroup(USA)UWCC(IS-136)UniversalWirelessCellularCommunications下一章思考題移動通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)及其各節(jié)點的功能；移動通信網(wǎng)的接口及相關(guān)協(xié)議；多址技術(shù)的種類及各自的特點；區(qū)域覆蓋的概念及信道配置；信令的概念和分類；*

無線通信技術(shù)基礎(chǔ)*

*2.1無線通信信號處理流程語音編碼語音信道編碼調(diào)制功率放大接收解調(diào)信道解碼語音解碼語音無線傳輸

存在于基站與移動終端的通信過程中的點對點通信，包括了編碼、調(diào)制、同步、均衡等基本通信技術(shù)。*2.2語音編碼語音數(shù)碼化階段：抽樣、量化、編碼編碼方式：時域編碼：PCM、ADPCM方式等，如PHS系統(tǒng)；頻域（參數(shù)）編碼：線性預(yù)測碼等；

混合編碼：如RPE-LTP（GSM）、CELP（CDMA）。*信道編碼常采用糾錯編碼，其基本方式為：發(fā)送端在發(fā)送的信息上附加上一些監(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)。接收端按照既定的規(guī)則檢查信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，若傳輸過程中發(fā)生差錯，兩者間的約束關(guān)系就會受到破壞，接收端從而可以發(fā)現(xiàn)甚至糾正錯誤。常用糾錯碼：循環(huán)冗余校驗碼CRC(PHS,CDMA)、卷積碼(GSM,CDMA)、交織碼(GSM,CDMA)、擾碼(CDMA).2.3信道編碼*2.4調(diào)制和解調(diào)定義：利用數(shù)字信號來控制載波的振幅、頻率或相位，可分為移幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK);各系統(tǒng)采用的方式：PHS：

/4-QPSK；GSM：GMSK（高斯濾波的最小移頻鍵控）；CDMA：QPSK/OQPSK

解調(diào)方式：相干解調(diào)：利用本地同頻率/相位的載波；非相干解調(diào)：微分電路+包絡(luò)檢波；2.5均衡技術(shù)原理：在一個通信系統(tǒng)中，發(fā)送信號通過等效基帶信道濾波器后，若在接收端經(jīng)過均衡器（即等效基帶信道濾波器的逆濾波器），則在效果上等同于經(jīng)過一個理想的具有平坦頻率響應(yīng)和線性相位響應(yīng)的信道，從而克服碼間干擾的影響。自適應(yīng)均衡器：一般采用橫向濾波器結(jié)構(gòu)，通過自適應(yīng)算法對權(quán)值進行調(diào)整，使得輸出符號與發(fā)送符號的均方誤差最小。*2.6擴頻技術(shù)1.擴頻(SpreadSpectrum)通信的含義：信號的頻譜被展寬；采用擴頻碼序列來調(diào)制信號；采用相關(guān)/相干解調(diào)來解擴。2.擴頻通信的理論基礎(chǔ)：

香農(nóng)公式：

結(jié)論：信號帶寬可以與信噪比互換。即使信噪比較低，也可采用增加信號帶寬的方法來可靠地傳輸信息。*擴頻通信與寬帶通信的區(qū)別**3.直接序列(DirectSequence)擴頻：在發(fā)端直接用具有高碼率的擴頻碼序列與信息序列相乘來擴展信號的頻譜。*2.7信令技術(shù)定義：在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)某脩粜畔ⅲɡ缭捯簦┮酝獾钠渌磺锌刂菩盘柗Q為信令。信令完成呼叫接續(xù)的建立、拆除、監(jiān)控等一系列的操作與控制，保證用戶信息有效且可靠的傳輸。例：有線電話網(wǎng)的撥號音、忙音、撥號、振鈴、回鈴等。信令系統(tǒng)與用戶信息傳輸系統(tǒng)是二個相伴隨的系統(tǒng)共同構(gòu)成整個通信系統(tǒng)。信令系統(tǒng)可以看成整個通信系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。信令的傳送所必須遵守的協(xié)議或規(guī)定稱為信令方式；為完成和實現(xiàn)信令傳遞的功能實體稱為信令設(shè)備。*

信令分類

(1).按信令傳輸通道是否獨立分類①隨路信令：與用戶信息時分或頻分共用傳輸通道。②共路信令：使用獨立的傳輸通道。(2).按信號類型分類①模擬信令。②數(shù)字信令。(3).按信令傳輸位置分類①接入信令：用戶終端←→網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。②網(wǎng)絡(luò)信令：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間。*7號信令網(wǎng)是共路信令，是與PSTN平行的獨立信令網(wǎng)絡(luò)。它由三個部件組成：

(1)信令點SP(SignalingPoint)：收/發(fā)信令的設(shè)備，既可以發(fā)出又能接收信令。它包括：①業(yè)務(wù)交換點SSP：交換機②業(yè)務(wù)控制點SCP：數(shù)據(jù)庫(2)信令鏈路：信令傳輸通路(3)信令轉(zhuǎn)移點STP(SignalingTransferPoint)：

將信令消息從一條信令鏈路轉(zhuǎn)到另一條信令鏈路。信令消息可分成：消息信令單元、鏈路狀態(tài)信令單元、填充信令單元。它們以分組交換的形式被傳遞。

我國的7號信令網(wǎng)由HSTP、LSTP和SP三級組成。

7號信令7號信令系統(tǒng)協(xié)議的結(jié)構(gòu)*UP部分MTP部分*移動網(wǎng)中7號信令的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)SCP：業(yè)務(wù)控制點：SSP：業(yè)務(wù)交換點；STP：信令轉(zhuǎn)移點*

2.8工作方式收發(fā)工作方式種類：單工、半雙工、雙工雙工方式：頻分雙工（FDD）：設(shè)備同時具有兩個無線通道分別進行發(fā)射和接收；上、下行通道在頻率上是分離的；時分雙工（TDD）：設(shè)備由一個無線通道分時進行發(fā)射和接收；上、下行通道在時間上是分離的；系統(tǒng)采用方式：

FDD：GSM、CDMATDD：PHS2.9交換技術(shù)常用的交換方式：1.電路交換2.報文交換3.分組交換4.幀中繼5.ATM*思考題點對點無線通信過程中，話音從一方傳遞到另一方需要經(jīng)過哪些環(huán)節(jié)？時域編碼與頻域編碼各自的優(yōu)缺點是什么？談?wù)勑旁淳幋a與信道編碼的意義和目的?，F(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)的采用了哪些無線信號調(diào)制的方式？擴頻通信與寬帶通信的含義是相同的嗎？7號信令網(wǎng)的組成單元有哪些？*

抗噪聲和干擾技術(shù)3.1.1電波的傳輸方式：直射波、反射波、繞射波3.1.2移動信道的特征：多徑效應(yīng):到達移動臺的信號是來自不同傳播路徑的信號之和。瑞利衰落：信號包絡(luò)服從瑞利分布的多徑衰落?？焖ヂ浜吐ヂ洌呵罢咧赣啥喾N傳輸電波形成的使接收信號產(chǎn)生深度且快速的衰落；后者指局部中值信號電平隨地點、時間等作比較平緩的變化。*3.1電波傳播和分集接收3.1.3多徑傳播與快衰落*θi移動通信的多徑傳播BSMSS0反射/散射波直射波反射波diSid1S1…d2S2Sv接收信號S=ΣSi，i=1,2…，為多徑信號的矢量和,不同位置合成信號幅度不同,發(fā)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生快衰落。*

MS移動時地形、地物大幅度慢變化會引起接收信號電平中值存在周期為秒級的慢衰落，如圖所示。

d/m(d=vt)t/s-30-10010相對電平/dB中值信號快衰落及慢衰落特性3.1.4慢衰落1．多徑時散*射頻信號包絡(luò)發(fā)收t多徑時散

多徑傳播時延不同(時延散布,簡稱時散),造成接收數(shù)字信號波形展寬,形成碼間竄擾,增大誤碼率。3.1.5

多徑時散與相關(guān)帶寬

*

多徑時散在頻域上導(dǎo)致頻率選擇性衰落：信道對不同頻率成分有不同響應(yīng)。若信號帶寬過大，就會引起嚴重失真。r延時2ΔST(t)SR(t)多徑時散的雙路經(jīng)(雙射線)信道等效網(wǎng)絡(luò)2.相關(guān)帶寬STSR0SR歸一化t多徑時散的雙路經(jīng)(雙射線)信道近似t11*信道頻率特性為由此作出信道幅頻特性如下:幅頻特性不平坦，在一些頻率有衰落(頻率選擇性衰落)。1+r1-r*或相鄰兩個頻率衰落點的頻差滿足得多徑時散的相關(guān)帶寬:若所傳輸?shù)男盘枎捿^寬，大于BC時，信號將產(chǎn)生明顯畸變。為防止這個問題應(yīng)選取實際情況遠比這復(fù)雜。對調(diào)角信號，相關(guān)帶寬工程估算式為式中，Δ為時延擴展。3.2分集接收定義：指接收端對它收到的多個衰落特性相互獨立的信號進行特定的處理，以降低信號電平起伏的辦法。特點：分散接收、集中處理。*

3.2.1分集接收原理及方式

1.分集接收原理*接收信號包絡(luò)tabC=a+ba,b統(tǒng)計獨立,同時發(fā)生深度衰落的概率很小接收端分別接收多個衰落特性統(tǒng)計獨立、攜帶同一信息的信號，再合并為一路信號，可減小衰落的影響。

微分集空間分集:d>0.5λ~0.8λ頻率分集:fd>Bc極化分集場分量分集角度分集時間分集:t>Tc*2.分集方式：宏分集:多基站3.合并方式選擇式合并最大比值合并等增益合并*檢測器檢測器RX1RX2(S/N)1(S/N)2①選擇合并特點：a.

簡單

b.

有一路信號能量未利用，性能較差*②最大比值合并特點：a.按信噪比加權(quán)各路信號后再合并，合并后信噪比大，衰落小。

b.控制復(fù)雜將輸入信號(包絡(luò)為ri)以某種方式加權(quán)(

ai)，再相加合并。圖中采用，ai=ri/Ni,ri為信號包絡(luò)，Ni為噪聲，ai為信噪比。則RX1RX2a2a1r1r2檢測器rR③等增益合并*特點：a.

性能與②接近

b.

電路簡單采用較多RX1RX2r1r2檢測器rE*選擇式合并最大比值合并等增益合并3.3噪聲與干擾3.3.1噪聲內(nèi)部噪聲：接收機內(nèi)部熱噪聲；發(fā)射機噪聲及寄生輻射自然噪聲：大氣噪聲、宇宙噪聲人為噪聲：電火花噪聲，無線電噪聲**討論：(1).f>100MHz的移動通信工作頻段，自然噪聲（大氣噪聲、太陽噪聲、銀河噪聲）低于接收機內(nèi)部噪聲，可忽略不計。

移動通信中主要考慮人為噪聲。(2).人為噪聲

①來源：人類電設(shè)備電火花的電磁輻射干擾等

②特點：市區(qū)高于郊區(qū)，因為市區(qū)電火花設(shè)備多。

3.3.2干擾鄰頻道干擾同頻道干擾互調(diào)干擾阻塞干擾近端對遠端的干擾*3.3.2.1鄰頻道干擾*B=16KHzB=25KHz例：：最大調(diào)制頻偏。=3000Hz)；：最高調(diào)制頻率(話音300~3000Hz,

式中,

①收發(fā)信機中心頻率（載頻）準確度及穩(wěn)定度有限，造成頻率偏差，則調(diào)制頻譜邊帶會落入鄰道.②模擬FM，實際上有無窮多對邊頻分量。它們的高次邊頻會落入鄰道。Fmax=3KHz時，時，以上兩種似乎都能滿足頻道帶寬B=25KHz的規(guī)定，但實際上后者會對鄰道產(chǎn)生嚴重干擾，因為：設(shè)模擬FM信號占據(jù)帶寬：

所以，發(fā)射信號帶寬及接收機帶寬都應(yīng)按16KHz設(shè)計，兩邊留有一定的保護邊帶。這樣做可防止信號落入鄰頻道對應(yīng)的接收端，使得該接收端接收不到本頻道的部分信號，從而減小對鄰頻道接收信號的干擾。FM通信系統(tǒng)即使采取以上措施，與相隔遠的頻道相比，對相鄰頻道的干擾多少總是存在的，所以同一小區(qū)內(nèi)不使用鄰頻道。數(shù)字調(diào)制與模擬FM頻譜有相似之處，帶外衰減不是無窮陡，鄰道干擾多少有一些，所以對FDMA及TDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)而言，同一小區(qū)內(nèi)亦不使用鄰頻道。*鄰頻道干擾示意圖*TXRX準確度差RX穩(wěn)定度差TXRX理想RX通帶衰減特性TXTXTXTXTXTXTX3.3.2.2同頻道干擾與射頻防護比1.同頻道干擾落入接收機通帶內(nèi)的任何無用信號都會對有用信號造成干擾，稱為同頻道干擾。最常見的情況是當蜂窩網(wǎng)按區(qū)群實行頻率再用,不同區(qū)群使用相同頻率的小區(qū)之間所造成的同頻道干擾。2.射頻防護比同頻干擾對接收的有用信號造成干擾，使接收機輸出S/N惡化，話音質(zhì)量等級下降。為保證一定的話音質(zhì)量等級，必須使接收機輸入射頻有用信號電平S與干擾信號電平I之比（信干比S/I）大于門限信干比(S/I)S,又稱為射頻防護比。同頻干擾的影響及(S/I)s與調(diào)制方式有關(guān)。*3.同頻道再用距離

*MS在此最不利位置，S/I最小,若此時剛好滿足S/I=(S/I)S,則D為同頻道再用(最小)距離.DBSABSB同頻道再用小區(qū)MSMSMSDIDS

=r0MS3.3.2.3互調(diào)干擾原理及分類

二個或多個與有用信號頻率不同的信號,經(jīng)過傳輸通道中非線性電路,會產(chǎn)生各種組合頻率分量,其中與有用信號處于同一頻道的組合頻率分量會對有用信號造成干擾,稱為互調(diào)干擾.互調(diào)干擾原理*代入上式展開兩干擾信號同時作用于該非線性電路（2）非線性電路輸入、輸出特性如下不等，但與有用信號設(shè)（1）干擾信號在同一頻段內(nèi)。、*若,則形成三階互調(diào)干擾.若,則形成五階互調(diào)干擾.……因為高階非線性系數(shù)a5,a7…<a3,所以高階互調(diào)干擾的幅度小于三階互調(diào)干擾,一般不考慮，只考慮三階互調(diào)干擾.2.

發(fā)射機互調(diào)干擾*…BS（FDMA、TDMA系統(tǒng)）末級功放非線性3.接收機互調(diào)干擾

*…BPF高放混頻三階互調(diào)3.3.2.4阻塞干擾

當外界存在一個離接收機工作頻率較遠，但能進入接收機并作用于其前端電路的強干擾信號時，由于接收機前端電路的非線性而造成對有用信號增益降低或噪聲增高，使接收機靈敏度下降的現(xiàn)象稱為阻塞干擾。這種干擾與干擾信號的幅度有關(guān)，幅度越大，干擾越嚴重。當干擾電壓幅度非常強時，可導(dǎo)致接收機收不到有用信號而使通信中斷。*3.3.2.5近端對遠端的干擾

當基站同時接收從兩個距離不同的移動臺發(fā)來的信號時，距基站近的移動臺Ｂ（距離ｄ2)到達基站的功率明顯要大于距離基站遠的移動臺Ａ（距離ｄ1，d2<<d1）的到達功率，若二者頻率相近，則距基站近的移動臺Ｂ就會造成對距基站遠的移動臺Ａ的有用信號的干擾或抑制，甚至將移動臺Ａ的有用信號淹沒。這種現(xiàn)象稱為近端對遠端干擾（遠近效應(yīng)）。*

3.4

跳頻技術(shù)*用作降低同頻道干擾和頻率選擇性衰落。采用每幀改變頻率的方法，即每隔4.615ms改變載波頻率，217跳/秒。3.5功率控制技術(shù)為補償小區(qū)的不同距離造成的衰落，BTS能指導(dǎo)MS改變它的發(fā)射功率，以使到達BTS的功率在每個時隙相同,從而克服“遠近效應(yīng)”。*思考題：信道的快衰落和慢衰落現(xiàn)象有何不同，是由哪些原因造成的？與發(fā)送信號相比較，具有頻率選擇性衰落的信道所輸出的接收信號在時域和頻域上可能會有何變化？具有怎樣的特性的信號才可能成為分集信號？有哪些方法來獲得需要的分集信號？*

移動通信網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)*3.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.1.1基本：

基站通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳輸鏈路和交換機相連，交換機再與固定的電信網(wǎng)絡(luò)相連，形成移動用戶——基站——交換機——固定網(wǎng)絡(luò)——固定用戶——或移動用戶——基站——交換機——基站——移動用戶等通信鏈路。（見圖2）**固定網(wǎng)絡(luò)交換機交換機基站移動臺圖2*

3.1.2實例：GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCMSCMSCVLRHLRAUCEIRVLROMCPSTNUm接口A-bis接口A接口B接口D接口C接口E接口F接口MSTRAUG接口

移動臺（MS）移動臺包括車載臺、便攜式移動臺和手機。GSM900系統(tǒng)的移動臺功率等級有5級：20W,8W,5W,2W,0.8W。DCS1800系統(tǒng)的移動臺功率等級有2級:1W,0.25W。一個GSM移動臺可以分成兩部分：一部分包括與無線接口有關(guān)的硬件和軟件；另一部分包括用戶特有的數(shù)據(jù)：用戶識別模塊（SIM）卡。它存儲有用戶識別號、位置信息和有關(guān)保密數(shù)據(jù)（如密鑰）等。*A.各組成部分功能簡介基站收發(fā)信機（BTS）BTS是移動臺到網(wǎng)絡(luò)的接口。一個BTS由無線收發(fā)信機及多塊用于無線電接口的信號處理模塊組成?；究刂破鳎˙SC）BSC的主要任務(wù)是實現(xiàn)頻率管理以及BTS的控制和交換功能。BSC通過BTS和MS的遠程命令對無線電接口進行管理，如無線信道安排和釋放，切換的安排。*發(fā)送編碼器和速率適配器單元（TRAU）TRAU網(wǎng)絡(luò)單元負責對16kb/s到64kb/s的用戶數(shù)據(jù)進行發(fā)送編碼及速率適配。移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）MSC的主要功能是協(xié)調(diào)去GSM或來自GSM用戶的呼叫。它由交換機及支持呼叫建立所需的幾個數(shù)據(jù)庫組成。*歸屬位置寄存器（HLR)HLR是用于移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫，用于用戶數(shù)據(jù)的存儲、檢索、提供移動用戶漫游號，支持鑒權(quán)、位置登記等。訪問者位置寄存器（VLR）VLR包含所有當前在服務(wù)MSC中的移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。鑒權(quán)中心（AUC）AUC認證移動用戶的身份及產(chǎn)生相應(yīng)認證參數(shù)。*設(shè)備識別寄存器（EIR）EIR是存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。操作和維護中心（OMC）OMC是網(wǎng)絡(luò)操作維護人員對全網(wǎng)進行監(jiān)控和操作的功能實體。*B.各接口功能簡介空中接口（Um）從低到高層依次為：RF,LAPDm,RIL-3A-bis接口從低到高層依次為：物理層(E1=2.048Mb/s),LAPD,RIL-3A接口低三層：MTP1~MTP3上兩層：SCCP,BSSMAP*移動應(yīng)用部分接口（MAP）從低到高層依次為：MTP1~MTP3,SCCP,TCAP可分為5種：MAP-B,MAP-C,MAP-D,MAP-E,MAP-F,MAP-GPSTN接口ISUP信令*

3.2多址技術(shù)

即指基站周圍的移動臺以何種方式搶占信道進入基站和從基站接收信號的技術(shù)。

3.2.1多信道共用(即每信道容納用戶數(shù)問題)A.話務(wù)量

A=S(次/小時)×λ(小時/次)

(Erl)（流入話務(wù)量）B.呼損率（通信服務(wù)等級）

B=(A-A0)/A（A0:完成話務(wù)量）

B=（n：信道數(shù)）*

C.繁忙小時集中度

K=最忙小時話務(wù)量/全日話務(wù)量每用戶最忙時話務(wù)量（T：占用信道時間(秒/次)）

Aa=C×T×K/3600(C:每天平均呼叫次數(shù)）每信道容納用戶數(shù)

m=A/n/Aa已知服務(wù)等級B，共用信道總數(shù)n和每用戶最忙時話務(wù)量，可計算出每信道可容納的用戶數(shù)。見P185，表5-3。*空閑信道選取方式：專用尋呼信道方式標明空閑信道方式：1.循環(huán)定位2.循環(huán)不定位3.2.2頻分多址（FDMA）*3.2.3時分多址（TDMA）*幀幀SftCH

1…2NCH12…N…時隙…N個信道幀上行下行上行*典型的時隙結(jié)構(gòu)多信道共用方式

(1).

信道數(shù)＝頻道數(shù)×?xí)r隙數(shù)(2).多信道共用方式：專用信令信道方式

?專用信令信道：多個，傳遞共路信令

?業(yè)務(wù)信道：多個，傳送用戶信息及隨路信令

*3.2.4碼分多址(CDMA)1.FH-CDMA2.DS-CDMA**3.3區(qū)域覆蓋和信道配置3.3.1區(qū)域覆蓋1.帶狀網(wǎng)

2.蜂窩網(wǎng)a.小區(qū)形狀：正六邊形b.區(qū)群（由不同信道的N個小區(qū)組成）

組成模式：滿足c.基站設(shè)置方式：中心激勵、頂點激勵d.小區(qū)分裂*鐵路、河道……ABAB區(qū)群的組成

區(qū)群組成要求：

①無空隙覆蓋全部服務(wù)區(qū)。

②相鄰?fù)诺佬^(qū)距離相等，則同頻道再用距離最大。

可以證明，滿足以上要求的區(qū)群組成應(yīng)滿足下式*N=3,j=1i=1N=4,j=2i=0N=7,j=2i=1……式中，N為區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)；i、j為正整數(shù)。由此式得出的各種區(qū)群形狀如下：同頻道(信道)小區(qū)距離D（以N=19,

j＝3,i＝2為例來推導(dǎo)）*ji**中心激勵頂點激勵中心激勵與頂點激勵小區(qū)分裂*

3.3.2信道配置1.等頻距分配法（主要考慮避免鄰頻道干擾）設(shè)有M個信道，將其分成N個信道組，則每個信道組中有M/N個信道，N個信道組的信道序列可以確定如下：

K+jN,K=1,2,3,…,N:j=0,1,2,…,(M/N)-1K為信道組的序列號；j為信道序號的取值。2.分區(qū)分組配置法（主要考慮無三階互調(diào)干擾，但可能出現(xiàn)鄰頻道干擾）3.信道分配策略（固定和動態(tài)分配策略）*4/12頻率復(fù)用模式*4/12（或4×3）頻率復(fù)用模式是指用4個3向的基站支持12個小區(qū)（使用12組頻率）：聯(lián)通使用6MHz帶寬，共有30個載頻。12個小區(qū)將占用12個頻道作為廣播控制信道，且不參加跳頻。余下的18個頻道作為業(yè)務(wù)信道，其中12個平均分配到各小區(qū)，剩余的6個頻道按話務(wù)密度選擇性分配到各小區(qū)。

思考題移動通信網(wǎng)由哪些主要的功能實體組成？它們各自的主要作用是什么？GSM網(wǎng)絡(luò)中的Um、A、A-bis接口位于哪些功能實體之間？在移動通信系統(tǒng)中，采用了哪些多址方式？這些方式的主要區(qū)別是什么？區(qū)群中的小區(qū)數(shù)目可以是任意的嗎？這些小區(qū)可以使用相同的信道嗎？*

數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)典型的TDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)有以下三種：GSM(歐洲，1988年)：GlobalSystemforMobilecommunicationGSM900,DCS1800.D-AMPS(美國IS-54標準，又稱為ADC，1990年)JDC(日本，1993年)*HistoryofGSMDevelopment**GSM

Specification*GSMPHASES

*Phase1Phase1containsthemostcommonservicesincluding:·Voicetelephony·Internationalroaming·Basicfax/dataservices(upto9.6kbits/s)·Callforwarding·CallbarringShortMessageService(SMS)*Phase2AdditionalfeatureswereintroducedinGSMphase2including:·Adviceofcharge·Callinglineidentification·Callwaiting·Callhold·ConferencecallingAdditionaldatacommunicationscapabilities*Phase2+Thephase2+programwillcovermultiplesubscribernumbersandavarietyofbusinessorientedfeatures.SomeoftheenhancementsofferedbyPhase2+include:·Multipleserviceprofiles·Privatenumberingplans·AccesstoCentrexservices·InterworkingwithGSM1800,GSM1900andtheDigitalEnhancedCordlessTelecommunications(DECT)standard*4.1GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

移動臺（MS）

基站收發(fā)信機（BTS）

基站控制器（BSC）

發(fā)送編碼器和速率適配器單元（TRAU）移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）

網(wǎng)絡(luò)管理支撐數(shù)據(jù)庫（HLR、VLR、EIR、AUC）*GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口*BTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCMSCMSCVLRHLRAUCEIRVLROMCPSTNUm接口A-bis接口A接口B接口D接口C接口E接口F接口MSTRAUG接口*1.移動臺MS(MobileStation)(1).類型：車載臺及手機。手機用戶占絕大多數(shù)。

(2).接口：人機界面：鍵盤、顯示器、及送受話器。

TE：其他終端設(shè)備，例如，PC機、傳真機等。

SIM卡(SubscriberIdentityModule用戶識別模塊)：存儲用戶有關(guān)信息：①固定信息：

a.

用戶號碼：國際移動用戶識別碼(IMSI)等。

b.

鑒權(quán)和加密信息：鑒權(quán)鍵，鑒權(quán)和加密算法。②動態(tài)信息：

a.

臨時移動用戶識別碼TMSI。

b.

所在位置區(qū)識別碼LAI。(1).連接關(guān)系及功能

①通過Um無線接口與MS實現(xiàn)通信連接。

②與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS中的MSC連接，實現(xiàn)移動用戶與其他固定及移動用戶之間的通信。(2).功能實體

①基站收發(fā)信機BTS(BaseTransceiverStation)：

無線接口設(shè)備，它完全由BSC控制，主要負責無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。

②基站控制器BSC(BaseStationController)：

具有對一個或多個BTS進行控制的功能，它主要負責無線網(wǎng)絡(luò)資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等。*2.基站子系統(tǒng)BSS(BaseStationSubsystem)(1).功能

①.移動用戶交換、接續(xù)：移動

移動、移動

固定，連接通信。

②.移動性管理：位置登記(更新)、越區(qū)切換。

③.安全性管理：鑒權(quán)與加密。(2).功能實體

①.移動交換中心MSC

GSM系統(tǒng)的核心，是對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。它可完成網(wǎng)絡(luò)接口、公共信道信令系統(tǒng)和計費等功能，還可完成BSS與MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。*3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS(NetworkSubsystem)②.原籍（用戶）位置寄存器（HLR）

用戶中央數(shù)據(jù)庫，存儲在該移動通信網(wǎng)注冊（入網(wǎng)）的所有本地移動用戶的有關(guān)信息：靜態(tài)數(shù)據(jù)：

a.MS用戶號碼：IMSI、MSISDN

b.MS用戶類別、業(yè)務(wù)類別等動態(tài)數(shù)據(jù)：位置信息：MS用戶正在訪問的MSC/VLR的地址碼等。③.訪問（用戶）位置寄存器VLR：

VLR是正在該MSC/VLR服務(wù)區(qū)訪問的所有移動用戶（包括本地及外地用戶）的動態(tài)數(shù)據(jù)庫：

*a.

取自HLR的用戶參數(shù)（號碼、業(yè)務(wù)類別）。b.

動態(tài)數(shù)據(jù)：臨時移動用戶識別碼TMSI（用在空中信令中，保密IMSI）；MS所在位置區(qū)識別碼LAI。4）操作維護中心OMC：

它主要是對整個GSM網(wǎng)路進行管理和監(jiān)控。通過它實現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。

*

4.2GSM的區(qū)域及號碼*GSM服務(wù)區(qū)PLMN1服務(wù)區(qū)PLMN2服務(wù)區(qū)MSC1區(qū)MSC2區(qū)位置區(qū)1位置區(qū)2基站區(qū)1基站區(qū)2扇區(qū)1扇區(qū)2扇區(qū)3。。。(小區(qū))(120度扇形定向天線)。。。。。。。。。區(qū)域的定義GSM服務(wù)區(qū)：由許多個PLMN組成。例如，中國的GSM網(wǎng)絡(luò)（包括中國移動GSM和中國聯(lián)通GSM）。公用陸地移動通信網(wǎng)（PLMN）：由若干MSC區(qū)組成，對應(yīng)于PSTN的同一長途區(qū)號的區(qū)域。MSC區(qū)：指一個移動交換中心所控制的區(qū)域，包含若干個位置區(qū)。位置區(qū)：由若干個小區(qū)組成，是MS未通話時網(wǎng)絡(luò)能定位MS的最小區(qū)域(在MSC/VLR設(shè)置)。

基站區(qū)：即小區(qū)。扇區(qū)：*號碼*國際移動用戶識別碼

IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)：

①.功能：在全球GSM系統(tǒng)中，一個移動用戶唯一對應(yīng)一個IMSI，存放在用戶SIM卡及系統(tǒng)的HLR及VLR中。用在MS的移動性、安全性管理及呼叫接續(xù)中。②.組成：MCCMNCMSIN

中國：46000移動H0H1H2H3XXXXX01聯(lián)通MCC：移動用戶所屬國家代碼MNC：移動網(wǎng)號MSIN：移動用戶識別號(包含有HLR識別號H0H1H2H3)*

移動臺國際ISDN號碼(MSISDN)①.功能：其他用戶呼叫該MS時所需撥的號碼。存放在HLR及VLR中.例如.組成：CCNDCSN

CC：國家代碼，中國為86NDC：國內(nèi)目的代碼，包括國內(nèi)網(wǎng)號及HLR識別碼。HLR識別碼國內(nèi)網(wǎng)號移動聯(lián)通……139,159135134130H0H1H2H3

SN：用戶號注:3GTD:157臨時移動用戶識別碼(TMSI)①.功能：

GSM系統(tǒng)的安全保密措施之一是：空中信令盡可能用TMSI代替IMSI，以防他人從空中非法竊取并盜用IMSI。由VLR臨時給來訪MS用戶分配一個在該服務(wù)區(qū)使用的TMSI號碼，并且MS每向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求一次就重新分配一個TMSI。

②.組成：

長度≤4個字節(jié)，格式由運營部門自定。HLR號碼

MSISDN號碼中NDC所包含的HLR識別碼，例：138H0H1H2H3…1個物理HLR可對應(yīng)多個號碼。**MSC/VLR號碼

例：1390M0M1M2M3

用來表明VLR的位置和區(qū)分不同的VLR。移動臺漫游號碼(MSRN)

①.功能：

MS被呼時，由它所訪問的VLR分配一個MSRN(其中包括VLR號碼)給發(fā)來請求的MSC，以此來確定該MSC至被叫MS的路由。路由一旦建立，該號碼立即被釋放。

②.組成：例，1390M0M1M2M3X1X2X3MCCMNCLAC

位置區(qū)識別碼LAI組成：同IMSIMCC：移動用戶國家代碼MNC：移動網(wǎng)號LAC：位置區(qū)碼，二個字節(jié)十六進制數(shù)例：中國460008EF0

*NCC：PLMN色碼，用來識別相鄰PLMN網(wǎng)BCC：BTS色碼，用來識別相同載頻的不同基站。

基站識別碼BSICNCCBCC3bit3bit國際移動設(shè)備識別碼（IMEI）

是區(qū)別移動臺設(shè)備的標志，用于監(jiān)控被竊或無效的移動設(shè)備。4.3GSM的主要業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)（Basicservices）

電信業(yè)務(wù)(teleservices)

*

電話業(yè)務(wù)緊急呼叫業(yè)務(wù)短消息業(yè)務(wù)可視圖文接入智能用戶電報傳送傳真承載業(yè)務(wù)(bearerservices)

同步/異步數(shù)據(jù)、PAD接入、分組接入、話音數(shù)據(jù)/交替補充業(yè)務(wù)(supplementaryservices)號碼識別（主叫號碼顯示）呼叫服務(wù)（前向呼叫無條件轉(zhuǎn)移、移動臺忙時前向呼叫、無應(yīng)答前向呼叫）呼叫完成（呼叫保持）計費（計費信息顯示）呼叫限制（所有呼叫禁止、所有呼入禁止）*

4.4GSM的無線接口4.4.1數(shù)字蜂窩網(wǎng)主要參數(shù)對比*歐洲GSM中國移動GSM美國D-AMPS多址方式TDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMA基站收頻率(MHz)890~915890~909824~849基站發(fā)頻率(MHz)935~960935~954869~894載頻間隔(kHz)20020030時隙數(shù)/載頻8/168/163/6調(diào)制方式GMSKGMSKπ/4-QPSK話音速率(kb/s)22.822.813信道速率(kb/s)270.8270.848.6TDMA幀長(ms)4.6154.61540

MS發(fā)射頻率低，傳播損耗低，有利于補償上、下行功率不平衡。頻道數(shù)=(25MHz/200KHz)–1=124(頻段二端頻率未用)頻道序號：

n=1~124載頻：fn上行=(890+0.2n)MHz

fn下行=(935+0.2n)MHz*

頻率與頻道序號

TDMA/FDMA混合多址方式

物理信道數(shù)=124(載頻)

8(時隙/載頻)=992(時隙)≈1000(時隙)

每信道等效帶寬=200KHZ/8=25KHZ，與模擬FM相同。4.4.2信道類型及其組合幀結(jié)構(gòu)(針對1個用戶而言)*小結(jié)：*幀(TDMA幀：幀長4.615ms，時隙長0.577ms)復(fù)幀=超幀=1326幀=超高幀=2048個超幀=2048×1326=2715648幀(約3.5小時)26幀，業(yè)務(wù)信道幀51幀，控制信道幀51×26，業(yè)務(wù)信道復(fù)幀(51個)26×51，控制信道復(fù)幀(26個)

幀的編號以超高幀為周期（=3小時28分），從0~2715647*上行幀相對下行幀滯后3個時隙：

1）系統(tǒng)為FDD頻分雙工，但MS不同時收發(fā)，則可簡化電路；2）便于進行上行時隙時間提前量TA的調(diào)整；MS2發(fā)送時刻應(yīng)提前TA/2時間(TAmax=233us)；提前量(TA)由BS測量計算后,經(jīng)SACCH(慢速輔助控制信道)傳送給MS。BSMS3MS20km

35km來回延時TA=233usTA/2

MS上行時隙實際到達時刻TS3TS2TS6

BS規(guī)定時序(在BS處觀測)TS4TS5TS3TS2TS2

TS3577μs物理信道與邏輯信道的對應(yīng)*邏輯信道分類*信道CH控制信道CCH業(yè)務(wù)信道TCH廣播信道BCH專用控制信道DCCH頻率校正信道FCCH同步信道SCH廣播控制信道BCCH隨機接入信道RACH準許接入信道AGCH尋呼信道PCH公用控制信道CCCH慢速輔助控制信道SACCH快速輔助控制信道FACCH獨立專用控制信道SDCCH(隨路信令)(下行)(下行)(下行)(下行)(下行)(上行)(上/下行)(上/下行)(上/下行)(上/下行)SACCH/CFACCH/T慢速輔助控制信道SACCH業(yè)務(wù)信道TCH（全速率和半速率）話音業(yè)務(wù)信道：分為TCH/FS(22.8kb/s)和TCH/HS(11.4kb/s)；提供的話音信息凈速率分別為13kb/s和6.5kb/s。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道：有TCH/F9.6,TCH/F4.8,TCH/H4.8等。業(yè)務(wù)信道中還可安排慢速/快速輔助控制信道。*控制信道(CCH)頻率校正信道（FCCH）：廣播MS載波頻率同步信號。同步信道（SCH）：廣播時間同步信號及BS識別碼。廣播控制信道（BCCH）：廣播本小區(qū)通用信息。廣播信道（BCH）：用于BS向MS廣播公用的有關(guān)MS入網(wǎng)和呼叫建立所需要的信息。公用控制信道（CCCH）（呼叫接續(xù)開始階段信令傳輸信道，全體空閑MS公用）尋呼信道（PCH）隨機接入信道（RACH）：用于傳輸MS隨機提出的入網(wǎng)請求，即申請分配一個SDCCH信道。準許接入信道（AGCH）：用于傳輸BS對MS的入網(wǎng)申請作出的應(yīng)答，分配一個SDCCH信道。*專用控制信道（DCCH）（呼叫接續(xù)主要階段(第二階段)信令傳輸信道，分配給一臺MS專用的“點對點”雙向控制信道）獨立專用控制信道（SDCCH）：用于在分配業(yè)務(wù)信道之前傳遞有關(guān)信令，如登記、鑒權(quán)。慢速輔助控制信道（SACCH）：用于MS與BS之間傳遞信號強度、功率調(diào)整、時間調(diào)整命令等?？焖佥o助控制信道（FACCH）

在MS進行話音信道切換時，傳遞新話音信道分配所需信息及TA信息等。一般在SDCCH已拆除后，通過插入業(yè)務(wù)信道來使用FACCH信道。時隙的格式每幀含8個時隙，時隙寬度為0.577ms,包含156.25bit。*常規(guī)突發(fā)脈沖序列（NB）：用于業(yè)務(wù)信道及專用控制信道和其它信道。頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）：校正MS的載波頻率。同步突發(fā)脈沖序列（SB）：用于MS的時間同步；發(fā)送幀號和基站識別碼。

接入突發(fā)脈沖序列（AB）：用于MS向BS提出入網(wǎng)申請。時隙格式*

TB3信息比特57IB1訓(xùn)練比特26IB1信息比特57

TB3

GP8.25156.25bit

=0.577ms

TB3固定比特（全0）142

TB3

GP8.25

TB3加密比特39擴展訓(xùn)練比特64加密比特39TB3

GP8.25TB8訓(xùn)練序列41加密比特36TB3GP68.25(250μS)1時隙長度=0.577ms,包含156.25bit碼元；故1幀長度=8個時隙=4.615ms.信道的邏輯幀長度為物理幀長度，但1個用戶實際只占用1個時隙傳輸信號數(shù)據(jù)。接入突發(fā)序列常規(guī)突發(fā)序列頻率校正突發(fā)序列同步突發(fā)序列小結(jié)：*

信道的組合方式

指邏輯信道與物理信道的映射關(guān)系。*

物理信道安排設(shè)每個基站分配n個雙工頻道C0,C1,…Cn-1，而每載頻有8個時隙TS0,TS1

…TS7

，則有8n個物理信道：

CH0,CH1,CH2,…CH8n-1

一般安排如下：

CH0（C0

的TS0）：BCH和CCCH信道；CH1（C0

的TS1）：SDCCH和SACCH信道；…TCH信道（包含SACCH或FACCH）CH2（C0

的TS2）：業(yè)務(wù)信道組合方式（含26個TDMA幀，使用主載頻C0上的TS2-TS7及C1-Cn-1的所有8個時隙）*控制信道（含51個TDMA幀）組合方式BCH和CCCH信道組合方式（利用主載頻C0上的TS0的下行鏈路）F：FCCHS：SCHB：BCCHC：CCCH（PCH/AGCH）

RACH信道組合方式（利用C0上TS0的上行鏈路）*

SDCCH和SACCH信道的組合方式（102個TDMA幀）（一般利用主載頻C0上的TS1的雙向鏈路，但不是唯一做法）4.4.3話音和信道編碼*話音編碼話音采樣及傳輸方式：

采用8KHz采樣速率，以13bit字進行量化，輸出速率為104kb/s,再送入話音編碼器.話音編碼方式選取的考慮Consideringthat8subscribersuseoneradiochannel,theoverallbitratewouldbe8x104kbits/s=832kbits/s.Thisbitratewouldnotfitintothe200kHzavailableforall8subscribers.Thekeytoreducingthebitrateistosendinformationaboutthespeechinsteadofthespeechitself.InGSM,thespeechcodingprocessanalyzesspeechsamplesandoutputsparametersofwhatthespeechconsistsofthetone,lengthoftone,pitch,etc.ThisisthentransmittedthroughthenetworktoanotherMS,whichgeneratesthespeechbasedontheseparameters.*話音編碼

采用RPE-LTP編譯碼器，提取話音生成的特征量進行壓縮編碼：對輸入的104kb/s信號,每20ms輸出260bit話音信號,形成13kb/s(=260/0.02)的話音序列，送入信道編碼器。*信道編碼

將260bit話音塊分成3類加以編碼（卷積碼），使數(shù)據(jù)達到456bit,速率成為22.8kb/s，送入交織編碼器。*信道編碼信道交織

用作抗突發(fā)干擾和瑞利衰落。將40ms的話音比特交織后占用8個時隙（幀）來傳送到調(diào)制器。**小結(jié)：MS話音收發(fā)框圖*MIC13位線性A/DRPE-LTP編碼GMSK解調(diào)糾錯編碼交織無線接入及GMSK調(diào)制D/ARPE-LTP解碼糾錯解碼去交織雙工器SP8×13kb/s13kb/s22.8kb/s22.8kb/s270.833kb/s話音編碼信道編碼

4.4.4抗干擾和節(jié)約功率技術(shù)跳頻（FrequencyHopping)用作降低同頻道干擾和頻率選擇性衰落。采用每幀改變頻率的方法，即每隔4.615ms改變載波頻率，217跳/秒。(注：BCCH和CCCH信道不跳頻）**

信道編碼中的交織(interleaving)

抗RayleighFading（瑞利衰落）ReceivedInterleavedMessageBlocksRayleighFading（瑞利衰落）*

ThesignalisnotreceivedonalineofsightpathdirectlyfromtheTxantenna.Rather,itisreflectedoffbuildings,forexample,andisreceivedfromseveraldifferentindirectpaths.Rayleighfadingoccurswhentheobstaclesareclosetothereceivingantenna.*AdaptiveEqualization（自適應(yīng)均衡）

抗時間串擾（Timedispersion)TheMSandBTSincludesthetrainingsequence(showninthefigureas“S”)initstransmissions.Thereceivedtrainingsequenceiscomparedwiththeknowntrainingsequencethatisusedinthiscell.Itcanbeassumedthatproblemsintheradiopathaffectedthesebitsmustalsohavehadasimilaraffectonthespeechdatabitssentinthesameburst.Thereceiverbeginsaprocessinwhichitusesitsknowledgeofwhathappenedthetrainingsequencetocorrectthespeechdatabitsofthetransmission.*TimeDispersion（時間串擾）

Thesequence1,0issentfromtheBTS.Ifthereflectedsignalarrivesonebittimeafterthedirectsignal,thenthereceiverdetectsa1fromthereflectedwaveatthesametimeitdetectsa0fromthedirectwave.Thesymbol1interfereswiththesymbol0andtheMSdoesnotknowwhichoneiscorrect.定時前置（TimingAdvance)

抗時間排列（Timealignment)*TDMAFRAMEItworksbyinstructingthemisalignedMStotransmititsburstearlierorlaterthanitnormallywould.MSmaybeinstructedtodoitstransmissionbyacertainnumberofbittimesearlierorlaterrelatedtopreviousposition,toreachitstimeslotattheBTSinrighttime.Maximum63bittimescanbeusedinGSMsystems.ThislimitsGSMnormalcellsizeto35kmradius.間斷發(fā)射(DTX)和話音激活檢測（VAD）

當MS檢測到用戶在通話過程中沒有發(fā)聲時，就周期性地發(fā)送“POST”信號給BSC。該信號中攜帶有通話時的背景噪聲，從而節(jié)省MS的發(fā)射功率。VAD技術(shù)使得一旦用戶講話出現(xiàn)停頓就能給出指示，進入到DTX階段。間斷接收(DRX)

將尋呼信道分成多個子信道，供給指定的MS守候。*功率控制

為補償小區(qū)的不同距離造成的衰落，BTS能指導(dǎo)MS改變它的發(fā)射功率，以使到達BTS的功率在每個時隙相同。思考題：GSM系統(tǒng)中有哪些主要的號碼，它們的主要作用是什么？GSM網(wǎng)絡(luò)的物理信道是如何區(qū)分的？有哪些控制信道？這些控制信道有何作用？基站的識別碼信息一般是通過哪個物理信道以何種形式發(fā)送出去的？GSM系統(tǒng)采用了哪些主要的抗干擾及功率控制技術(shù)？*4.5GSM的呼叫流程4.5.1鑒權(quán)和加密(Authentication&Encryption)*鑒權(quán)：

為了確認移動臺用戶的合法性，在MS請求服務(wù)時均要由系統(tǒng)和MS間進行鑒權(quán)。由AUC提供Triplet(RAND、SRES、KC)；用戶鑒權(quán)鍵Ki和IMSI存儲在AUC和SIM卡中。

Authenticationcanbyoperator’schoicebeperformedduring:·Eachregistration·Eachcallsetupattempt·Locationupdating·Beforesupplementaryserviceactivationanddeactivation*AUC產(chǎn)生三參數(shù)組AUC產(chǎn)生三參數(shù)組的過程Thefollowingstepsarecarriedouttoproduceonetriplet:1.Anon-predictablerandomnumber,RAND,isgenerated.2.RANDandKiareusedtocalculateSRESandKc,usingtwodifferentalgorithms,A3andA8respectively.3.RAND,SRESandKcaredeliveredtogethertotheHLRasaTriplet.**鑒權(quán)流程AuthenticationProcedure*1.

TheMSC/VLRtransmitstheRANDtotheMS.2.TheMScomputesthesignatureSRESusingRANDandthesubscriberauthenticationkey(Ki)throughtheA3algorithm.3.TheMScomputestheKcbyusingKiandRANDthroughA8algorithm.KcwillthereafterbeusedforcipheringanddecipheringinMS.4.ThesignatureSRESissentbacktoMSC/VLR,whichperformsauthentication,bycheckingwhether,theSRESfromtheMSandtheSRESfromtheAUCmatch.Ifso,thesubscriberispermittedtousethenetwork.Ifnot,thesubscriberisbarredfromnetworkaccess.加密

為確保用戶信息及與用戶有關(guān)的信令的私密性，在開通話音或數(shù)據(jù)通信之前要在MS和BTS之間完成加密過程。（見后面的流程圖）*設(shè)備識別和用戶識別碼(IMSI)的保密

設(shè)備識別通過將MS的IMEI號與EIR中的3種名單里存儲的設(shè)備號作比較，從而識別出該MS設(shè)備是否合法；在無線鏈路上需要傳送IMSI時，須用TMSI代替IMSI，以防非法監(jiān)聽或盜用IMSI。當MS每次向系統(tǒng)請求位置更新、呼叫嘗試等，MSC/VLR將給MS分配一個新的TMSI。*設(shè)置加密模式流程加密流程*MSBTSMSC/VLRA5加密A5解密A5解密A5加密TDMA幀號KcTDMA幀號Kc加密數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(信令、話音)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)TDMA幀號KcTDMA幀號KcCipheringProcedure*1.MandKcaresentfromtheMSC/VLRtotheBTS.2.MisforwardedtotheMS.3.MisencryptedusingKc(calculatedearlierwithSRESintheauthenticationprocedure)andtheTDMAframenumberwhicharefedthroughtheencryptionalgorithm,A5.4.TheencryptedmessageissenttotheBTS.5.EncryptedMisdecryptedintheBTSusingKc,theTDMAframenumberandthedecryptionalgorithm,A5.6.IfthedecryptionofMwassuccessful,thecipheringmodecompletedmessageissenttotheMSC.Allinformationovertheairinterfaceiscipheredfromthispointon.4.5.2MS開機后的工作1.獲取系統(tǒng)參數(shù)*確定載頻頻道按SIM中存貯的BCCH頻率表進行搜索，若無該表，或搜索不到，則將系統(tǒng)所有可用頻點順序搜索和比較，直到找到信號功率最強的頻點。確定并讀取FCCH信道從而通過解碼使自身與系統(tǒng)主頻一致。確定并讀取SCH信道從而取得時間同步，可以正確確定時隙和幀的邊界。確定并讀取BCCH信道

*MS從BCCH信道中得到的參數(shù)信息：

網(wǎng)絡(luò)和相鄰小區(qū)的識別信息，位置區(qū)識別，相鄰小區(qū)BCCH的頻率信息。描述當前控制信道結(jié)構(gòu)的信息。小區(qū)所支持的選擇信息，如：是否允許DTX；MS在接入控制信道時可使用的最大發(fā)射功率級等；控制接入的信息，如：最多的試呼次數(shù)，是否允許緊急呼叫等。MS從FCCH和SCH信道中得到的參數(shù)信息：

MS從FCCH獲得系統(tǒng)的參考頻率，糾正它的內(nèi)部時鐘基準；從SCH中接收TDMA幀號和BSIC碼，并調(diào)整內(nèi)部定時方案。2.小區(qū)選擇（CellSelection）（MS待機時進行）選擇有效GSM網(wǎng)查找SIM中的GSM表中的小區(qū)識別號,與BCCH攜帶的小區(qū)識別號對比。選擇登陸的小區(qū)（主要依據(jù)如下）