第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)

1、清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第第3 3章章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G2G） 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.1 GSM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 GSM的英文全名為：Global System for Mobile Communications，中文譯為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，俗稱“全球通”，是一種起源于歐洲的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。早在1982年，歐洲已有幾大模擬蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)營，例如北歐多國的NMT（北歐移動(dòng)電話）和英國的TACS（全接入通信系統(tǒng))，西歐其它各國也提供移動(dòng)業(yè)務(wù)。但由于各國之間的移動(dòng)通信系統(tǒng)的體制和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，移動(dòng)通信很難實(shí)現(xiàn)國家間的漫游，為了方

2、便全歐洲統(tǒng)一使用移動(dòng)電話，北歐國家向CEPT（歐洲郵電行政大會）建議制定一種公共的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一規(guī)范歐洲電信業(yè)務(wù)，因此成立了一個(gè)在ETSI技術(shù)委員會下的“移動(dòng)特別小組（Group Special Mobile）”，簡稱“GSM”，來制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建議書。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.1.1 GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖圖3-1 GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）1、網(wǎng)絡(luò)各部分的主要功能、網(wǎng)絡(luò)各部分的主要功能MS（移動(dòng)臺）它包括ME（移動(dòng)設(shè)備）和SIM（用戶識別模塊）卡，移動(dòng)臺可分為車載

3、臺、便攜臺和手機(jī)3類，其主要作用是通過無線接口接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也提供人機(jī)接口。SIM卡是識別卡，用來識別用戶，它基本上是一張符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的“智慧”磁卡，其中包含與用戶有關(guān)的無線接口的信息，也包括鑒權(quán)和加密的信息。除緊急呼叫外，移動(dòng)臺都需要插入SIM卡才能得到通信服務(wù)。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）BSS主要的功能是負(fù)責(zé)無線發(fā)射和管理無線資源。BSS由BTS（基站收發(fā)臺）和BSC（基站控制器）組成。 BSS中的BTS是用戶終端的接口設(shè)備，BSC可以控制一個(gè)或多個(gè)BTS，可以控制信道分配，通過BTS對信號強(qiáng)度的檢測來控制移動(dòng)臺和BTS的發(fā)射功率，也可作出執(zhí)行切換的決

4、定。NSS（網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)）由MSC（移動(dòng)交換中心）和OMC（操作維護(hù)中心）以及HLR（歸屬位置寄存器）、VLR（訪問位置寄存器）、AUC（鑒權(quán)中心）和EIR（設(shè)備標(biāo)志寄存）等組成。NSS主要負(fù)責(zé)完成GSM系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)臺的交換功能和移動(dòng)性管理、安全性管理等。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）MSC是GSM網(wǎng)絡(luò)的核心部分，也是GSM系統(tǒng)與其他公用通信系統(tǒng)之間的接口，主要是對位于它所管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺進(jìn)行控制、交換。OMC主要對GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控。VLR是一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫，用于存儲進(jìn)入其控制區(qū)用戶的數(shù)據(jù)信息，例如用戶的號碼、所處位置區(qū)的識別、向用戶提供的服務(wù)等參數(shù)，一

5、旦用戶離開了該VLR的控制區(qū)，用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)將被刪除。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）HLR是一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，每個(gè)移動(dòng)用戶都應(yīng)在其HLR登記注冊。HLR主要用來存儲有關(guān)用戶的參數(shù)和有關(guān)用戶目前所處位置的信息。EIR用來存儲有關(guān)移動(dòng)臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，對移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行識別、監(jiān)視和閉鎖等。AUC專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理，進(jìn)行用戶鑒權(quán)及對無線接口上的語音、數(shù)據(jù)、信令信號進(jìn)行加密，以防止無權(quán)用戶的接入和保證移動(dòng)用戶的通信安全。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）SMSC（短消息業(yè)務(wù)中心）與NSS連接可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)，與BSS連接完成小區(qū)廣播

6、短消息業(yè)務(wù)。在實(shí)際的GSM網(wǎng)絡(luò)中，可根據(jù)不同的運(yùn)營環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。具體的網(wǎng)絡(luò)單元可用多個(gè)物理實(shí)體來承擔(dān)，也可以將幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元合并為一個(gè)物理實(shí)體，比如將MSC和VLR合并在一起，也可以把HLR、EIR和AUC合并為一個(gè)物理實(shí)體。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2、GSM網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口A接口。 A接口定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)與基站子系統(tǒng)之間的通信接口，其物理連接是通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口傳送的信息包括對移動(dòng)臺及基站的管理、移動(dòng)性和呼叫接續(xù)管理等。Abis接口。 Abis接口定義為基站子系統(tǒng)的基站控制器與基站收發(fā)信機(jī)兩個(gè)功能實(shí)

7、體之間的通信接口， 用于BTS（不與BSC放在一處）與BSC之間的遠(yuǎn)端互連方式。該接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）Um接口。又稱為空中接口，定義為移動(dòng)臺與基站收發(fā)信機(jī)之間的無線通信接口， 它是GSM系統(tǒng)中最重要、 最復(fù)雜的接口。此接口傳遞的信息包括無線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。B接口，B接口定義為移動(dòng)交換中心與訪問位置寄存器之間的內(nèi)部接口，用于MSC向VLR詢問有關(guān)移動(dòng)臺當(dāng)前位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。C接口。C接口定義為MSC與HLR之間的接口，用于傳遞路由選擇

8、和管理信息，兩者之間是采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048 Mb/s PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）D接口。 D接口定義為HLR與VLR之間的接口，用于交換移動(dòng)臺位置和用戶管理的信息，保證移動(dòng)臺在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫。由于VLR綜合于MSC中，因此D接口的物理鏈路與C接口相同。E接口。E接口為相鄰區(qū)域的不同移動(dòng)交換中心之間的接口，用于移動(dòng)臺從一個(gè)MSC控制區(qū)到另一個(gè)MSC控制區(qū)時(shí)交換有關(guān)信息，以完成越區(qū)切換。F接口。F接口定義為MSC與EIR之間的接口，用于交換相關(guān)的管理信息。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）G接口

9、。G接口定義為兩個(gè)VLR之間的接口。當(dāng)采用臨時(shí)移動(dòng)用戶識別碼（TMSI）時(shí)，此接口用于向分配TMSI的VLR詢問此移動(dòng)用戶的國際移動(dòng)用戶識別碼（IMSI）的信息。GSM系統(tǒng)通過MSC與其他公用電信網(wǎng)互連，一般采用SS7號信令系統(tǒng)接口。其物理鏈接方式是通過在MSC與PSTN或ISDN交換機(jī)之間采用2.048 Mb/s PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.1.2 GSM的區(qū)域和識別號碼的區(qū)域和識別號碼1、區(qū)域的劃分、區(qū)域的劃分l GSM服務(wù)區(qū)。服務(wù)區(qū)。是指移動(dòng)臺可獲得服務(wù)的區(qū)域，這些服務(wù)區(qū)具有完全一致的MSBS接口。一個(gè)服務(wù)區(qū)可包含一個(gè)或多個(gè)公

10、用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN），從地域上說，可對應(yīng)一個(gè)國家或多個(gè)國家，也可以是一個(gè)國家的一部分。l PLMN?？捎梢粋€(gè)或多個(gè)移動(dòng)交換中心組成。該區(qū)具有共同的編號制度和路由計(jì)劃，其網(wǎng)路與公眾交換電話網(wǎng)互連，形成整個(gè)地區(qū)或國家規(guī)模的通信網(wǎng)。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）l MSC區(qū)區(qū)。是指MSC所覆蓋的服務(wù)區(qū)，提供信號交換功能及和系統(tǒng)內(nèi)其它功能的連接，從位置上看，包含多個(gè)位置區(qū)。l 位置區(qū)。位置區(qū)。一般由若干個(gè)基站區(qū)組成，移動(dòng)臺在位置區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)無需進(jìn)行位置的登記或更新。l 基站區(qū)。基站區(qū)。指基站提供服務(wù)的所有的區(qū)域，也叫做小區(qū)。l 扇區(qū)。扇區(qū)。當(dāng)基站收發(fā)天線采用定向天線

11、時(shí)，基站區(qū)可分為若干個(gè)扇區(qū)。若采用120度定向天線，一個(gè)小區(qū)分為3個(gè)扇區(qū)；若為60度，則為6個(gè)扇區(qū)。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-2 GSM的區(qū)域定義的區(qū)域定義清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2、GSM系統(tǒng)中的各種識別號碼系統(tǒng)中的各種識別號碼國家碼移動(dòng)臺國內(nèi)身份碼（國內(nèi)目的碼+用戶碼）1） MSISDN（移動(dòng)臺國際身份號碼）（移動(dòng)臺國際身份號碼）圖圖3-3 移動(dòng)臺國際身份號碼的格式移動(dòng)臺國際身份號碼的格式 MSISDN=CC+NDC+SN （3-1 ） 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2）IMSI國

12、際移動(dòng)用戶識別碼國際移動(dòng)用戶識別碼國內(nèi)IMSIIMSI圖圖3-4 國際移動(dòng)用戶識別碼的格式國際移動(dòng)用戶識別碼的格式IMSI=MCC+MNC+MIN （3-2）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3） MSRN（移動(dòng)臺漫游號碼）（移動(dòng)臺漫游號碼）4） TMSI臨時(shí)移動(dòng)用戶識別碼臨時(shí)移動(dòng)用戶識別碼清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）5） IMEI（國際移動(dòng)臺設(shè)備識別碼）（國際移動(dòng)臺設(shè)備識別碼） 圖圖3-5 國際移動(dòng)臺設(shè)備識別碼的格式國際移動(dòng)臺設(shè)備識別碼的格式IMEI=TAC+FAC+SNR+SP （3-3）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)

13、通信系統(tǒng)（2G）6） LAI（位置區(qū)識別碼）（位置區(qū)識別碼）圖圖3-6 位置區(qū)識別碼的格式位置區(qū)識別碼的格式LAIMCCMNCLAC （3-4） 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）7） CGI（小區(qū)全球識別碼）（小區(qū)全球識別碼）圖圖3-7 小區(qū)全球識別碼的格式小區(qū)全球識別碼的格式 CGI=MCC+MNC+LAC+CI （3-5） 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）8） BSIC（基站識別碼）（基站識別碼）NCCBCC3bit3bitBGIC圖圖3-8 基站識別碼的格式基站識別碼的格式BSIC=NCC+BCC （3-6 ）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)

14、出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3GSM業(yè)務(wù)業(yè)務(wù) 基本業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)l 電信業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)，主要指包括電話、緊急呼叫、傳真和短消息服務(wù)等。l 承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)，不僅支持語音業(yè)務(wù)，還支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)。u補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)，是對基本業(yè)務(wù)的改進(jìn)和補(bǔ)充，非單獨(dú)的，需和基本業(yè)務(wù)一起提供服務(wù)。主要包括呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫限制、呼叫等待、會議電話和計(jì)費(fèi)通知等。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.2 GSM的空中接口的空中接口在GSM系統(tǒng)中，其空中接口就是指MS和BSS之間的接口，又稱Um接口接口。空中接口是借助無線電波傳遞信息的，連接的用戶眾多，而且隨著用戶終端的多樣性和環(huán)境的復(fù)雜多變，

15、空中接口呈現(xiàn)廣泛性和多樣性。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.2.1 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)表表3-1 我國我國GSM系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)特性特性GSM900GSM1800頻段（頻段（MHz）890-915（上行）（上行）935-960（下行（下行）1710-1785（上（上行）行）1805-1880（下（下行）行）工作頻帶（工作頻帶（MHz）2575每幀每幀TDMA的時(shí)的時(shí)隙數(shù)隙數(shù)88上下行隔離上下行隔離（MHz）4595頻道間隔（頻道間隔（KHz）200200頻道數(shù)頻道數(shù)124374清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.2.

16、2 空中接口的物理結(jié)構(gòu)空中接口的物理結(jié)構(gòu)1、空中接口的幀結(jié)構(gòu)、空中接口的幀結(jié)構(gòu) 在GSM系統(tǒng)中，每個(gè)載頻，在時(shí)間上被定義為一個(gè)個(gè)TDMA幀（簡稱為幀）相連接，每個(gè)TDMA幀包括8個(gè)時(shí)隙（TS0TS7），所有TDMA幀中同號時(shí)隙提供一個(gè)物理信道，如圖2-31所示?？罩械膫鬏斔俾蕿?70.833kbit/s，每個(gè)時(shí)隙占用576.9s，相當(dāng)于承載156.25bit的數(shù)據(jù)，一幀的時(shí)間為4.615ms。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 時(shí)間0 1 2 3 4 5 6 7fnfn+1fn+2fn+3fn+4幀4.6 ms時(shí)隙577 s200 kHz物理信道頻率0 1 2 3 4

17、 5 6 7圖圖3-9 GSM的的TDMA/FDMA接入方式接入方式清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7220 1 2 3 42324250 1 2 347484950024250123474849 501( 51 (26 幀)復(fù)幀或者 26 (51 幀)復(fù)幀)2042 2043 2044 2045 2046 204701234561超高幀 2048 超 幀 2 715 648 TDM

18、A幀012TDMA幀1超幀 1 326 TDMA幀（ 6.12 s )1(51 幀)復(fù)幀 51 TDMA幀（ 235.385 ms）1(26 幀)復(fù)幀 26 TDMA幀（ 120 ms）1超高幀=2048超幀=2715648 TDMA幀1超幀=1326 TDMA幀（6.12s）（=51（26幀）復(fù)幀或者26（51幀）復(fù)幀）1（26幀）復(fù)幀=26TDMA幀（120ms）1（51幀）復(fù)幀=51TDMA幀（235.385ms）TDMA幀圖圖3-10 GSM系統(tǒng)的各種幀及時(shí)隙的格式系統(tǒng)的各種幀及時(shí)隙的格式清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2. 突發(fā)脈沖序列突發(fā)脈沖序列圖圖3-

19、11 4種不同功能種不同功能突發(fā)序列的格式突發(fā)序列的格式清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3. GSM信道信道頻率校正信道FCCH同步信道SCH廣播控制信道BCCH廣播信道BCH尋呼信道PCH準(zhǔn)許接入信道AGCH隨機(jī)接入信道RACH公用控制信道CCCH獨(dú)立專用控制信道SDCCH慢速輔助控制信道SACCH快速輔助控制信道FACCH專用控制信道DCCH業(yè)務(wù)信道TCH控制信道CCH信道分類（下行）（下行）（下行）（下行）（下行）（上行）（上/下行）（上/下行）（上/下行）圖圖3-12 GSM系統(tǒng)的邏輯信道分類系統(tǒng)的邏輯信道分類1） GSM信道分類信道分類清華大學(xué)出版社清華大

20、學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）表表3-2 GSM系統(tǒng)各邏輯信道的功能表系統(tǒng)各邏輯信道的功能表邏輯信道突發(fā)脈沖方式方向功能頻率校正信道頻率校正BSMS廣播用于校正終端頻率的信息同步信道同步BSMS廣播幀同步和基站識別碼信息廣播控制信息普通BSMS廣播一般信息尋呼信道普通BSMS傳輸基站尋呼移動(dòng)臺信息隨機(jī)接入信道接入BSMS用于終端隨機(jī)提出入網(wǎng)申請，即請求分配一個(gè)SDCCH準(zhǔn)許接入信道普通BSMS用于基站對終端的入網(wǎng)請求作出應(yīng)答，即分配一個(gè)SDCCH或TCH獨(dú)立專用控制信道普通BSMS用于分配TCH之前傳送信息慢速輔助控制信道普通BSMS伴隨TCH或SDCCH，雙向傳輸信息快速輔助控制信

21、道普通BSMS傳輸與SDCCH相同的信息，只是在沒有分配SDCCH時(shí)才使用業(yè)務(wù)信道普通BSMS主要傳輸數(shù)字話音或數(shù)據(jù)，其次還可傳輸少量的控制信息清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2）邏輯信道到物理信道的映射）邏輯信道到物理信道的映射假設(shè)一個(gè)小區(qū)有n個(gè)載頻，為F0、F1、F2、F3Fn-1，時(shí)隙數(shù)為TS0、TS1TS7。通常，將F0載頻中的TS0用作將公共信道承載廣播信道和公用控制信道，如BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH及RACH復(fù)用；TS1承載專用控制信道，如SDCCH、SACCH復(fù)用。F0的TS2TS7，及F1Fn-1中的時(shí)隙都用來承載TCH。在小容量地

22、區(qū)和建站初期，也可以考慮采用F0載頻中的TS0承載全部控制信道，包括廣播信道、公用控制信道和專用控制信道。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 控制信道的映射控制信道的映射F F（FCCHFCCH）：移動(dòng)臺據(jù)此校正頻率）：移動(dòng)臺據(jù)此校正頻率S S（SCHSCH）：移動(dòng)臺據(jù)此讀）：移動(dòng)臺據(jù)此讀TDMATDMA幀號和基站識別幀號和基站識別碼碼BSICBSICB B（BCCHBCCH）：移動(dòng)臺據(jù)此讀有關(guān)廣播通用信息）：移動(dòng)臺據(jù)此讀有關(guān)廣播通用信息I I（IDELIDEL）：空閑幀）：空閑幀圖圖3-13 BCH和和CCCH在下行鏈路上的復(fù)用方式在下行鏈路上的復(fù)用方式清華大學(xué)出

23、版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-14 上行鏈路中，上行鏈路中，TS0上上RACH的復(fù)用的復(fù)用清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-15 SDCCH和和SACCH在在TS1上的復(fù)用上的復(fù)用清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 業(yè)務(wù)信道的映射業(yè)務(wù)信道的映射圖圖3-16 TCH的復(fù)用方式的復(fù)用方式清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）4. GSM中的信道特性和抗衰落技術(shù)中的信道特性和抗衰落技術(shù)多徑衰落。多徑衰落。在無線通信領(lǐng)域，多徑指無線電信號從發(fā)射天線經(jīng)過多個(gè)路徑抵達(dá)接收天線的傳播現(xiàn)象。大氣層對電

24、波的散射、電離層對電波的反射和折射，以及山巒、建筑等地表物體對電波的反射都會造成多徑傳播。陰影衰落。陰影衰落。移動(dòng)通信中，陰影衰落是由障礙物阻擋造成的陰影效應(yīng)，接受信號強(qiáng)度下降，但該強(qiáng)度值會隨地理改變緩慢變化，又稱慢衰落。時(shí)延擴(kuò)展。時(shí)延擴(kuò)展。移動(dòng)信道的多徑環(huán)境引起的信號多徑衰落可從時(shí)域角度方面進(jìn)行描述：各路徑長度不同使得信號到達(dá)時(shí)間不同，基站發(fā)送一個(gè)脈沖信號，則接收信號中不僅含有該信號，還包含有它的各個(gè)時(shí)延信號，這種由于多徑效應(yīng)使接收信號脈沖寬度擴(kuò)展的現(xiàn)象，稱為時(shí)延擴(kuò)展。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 信道編碼信道編碼信道編碼的本質(zhì)是為了提高通信的可靠性，其過程是

25、通過某種約定在源數(shù)據(jù)碼流中加插一些碼元，接收端解碼時(shí)利用這些冗余信息檢測誤碼并糾正錯(cuò)誤，從而達(dá)到改善傳輸質(zhì)量的目的。在GSM系統(tǒng)中，將20ms語音幀的信息比特分為兩類：第一類是182bit對差錯(cuò)敏感的信息碼；第二類是對差錯(cuò)不敏感的78bit信息碼。對第二類比特不進(jìn)行信道編碼，對第一類比特加入奇偶校驗(yàn)比特和尾比特，再使用（2，1，5）結(jié)構(gòu)的卷積編碼器進(jìn)行編碼。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 交織編碼交織編碼交織編碼的目的是把一個(gè)較長的突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò)，再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼技術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò)。交織深度越大，則離散度越大，抗突發(fā)差錯(cuò)能力也就越強(qiáng)，但交織深度越大，

26、交織編碼處理時(shí)間越長，從而造成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延增大，也就是說，交織編碼是以時(shí)間為代價(jià)的，因此，交織編碼屬于時(shí)間隱分集。GSM系統(tǒng)的交織跨度為40ms，使用8114的交織矩陣。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 均衡和分集接收均衡和分集接收均衡是指對信道特性的均衡，即接收端的均衡器產(chǎn)生與信道相反的特性，用來抵消信道的時(shí)變多徑傳播特性引起的碼間干擾。GSM的實(shí)際傳輸帶寬為200KHz，高于信道的相干帶寬（150KHz左右），因此，GSM系統(tǒng)需要采用均衡器去除頻率選擇性衰落的影響，均衡的算法有很多種，目前在GSM中使用最多的是Viterbi均衡算法。分集接收是抗衰落的一種有效措

27、施，GSM系統(tǒng)可選多天線接收（基站）和多徑RAKE接收（手機(jī)）兩種分集接收方式。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)跳頻是把一個(gè)寬頻段分成若干個(gè)頻率間隔（稱為頻道或頻隙），由一個(gè)偽隨機(jī)序列控制發(fā)射機(jī)在某一特定的駐留時(shí)間發(fā)送信號的載波頻率。跳頻分為快跳頻和慢跳頻。在GSM中采用的是慢跳頻技術(shù)，因?yàn)樵贕SM中要求在整個(gè)突發(fā)脈沖期間傳輸?shù)念l隙保持不變，所以GSM每隔4.615ms改變一次載波頻率。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-17 GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖系統(tǒng)的跳頻示意圖清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信

28、系統(tǒng)（2G） 語音激活與功率控制語音激活與功率控制語音激活技術(shù)也稱為間斷傳輸（DTx）技術(shù)，其基理是只在有話音信號時(shí)才打開發(fā)射機(jī)，其余時(shí)間都是關(guān)閉的，一方面可以減少干擾，提高了系統(tǒng)容量，另一方面減少移動(dòng)臺的電能消耗。功率控制的目的是保證通信質(zhì)量良好的前提下，使發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率最小，平均功率的減少就會相應(yīng)的降低同信道干擾。移動(dòng)臺在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，當(dāng)它離基站較近時(shí)，就降低發(fā)射功率，以減少對其他用戶的干擾，當(dāng)它離基站較遠(yuǎn)時(shí)，就相應(yīng)地增加功率，來補(bǔ)償遠(yuǎn)距離的路徑衰耗。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.3 GSM系統(tǒng)控制與管理系統(tǒng)控制與管理3.3.1 位置的登記和更新位置的

29、登記和更新 l 對于新入網(wǎng)的用戶，首先需通過MSC在相應(yīng)的HLR中登記注冊，移動(dòng)臺在移動(dòng)過程中引起位置變化的信息需在VLR登記，這樣便于通信網(wǎng)對移動(dòng)臺的監(jiān)控。l 移動(dòng)用戶位置信息的更新主要存在兩種情況下。第一種情況第一種情況，當(dāng)移動(dòng)用戶從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)，移動(dòng)臺將向新區(qū)中的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送更新請求信息，網(wǎng)絡(luò)端將移動(dòng)臺注冊在新區(qū)的VLR中，同時(shí)HLR也隨著VLR的信息進(jìn)行更新，并通知舊區(qū)中的VLR刪除用戶的有關(guān)信息。第二種情況第二種情況，移動(dòng)臺周期性的更新。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在一定的時(shí)間內(nèi)沒有收到移動(dòng)臺的任何信息時(shí)，那么網(wǎng)絡(luò)可能無法獲知移動(dòng)臺的狀況，為了隨時(shí)掌控移動(dòng)臺的信息，系統(tǒng)就要求移動(dòng)臺在一定

30、的時(shí)間內(nèi)登記一次。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.3.2 越區(qū)切換越區(qū)切換所謂越區(qū)切換是指移動(dòng)用戶在通話期間從一小區(qū)移動(dòng)到另外一個(gè)小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)能實(shí)時(shí)控制將移動(dòng)臺從原來的信道切換到新小區(qū)的某個(gè)信道，并且保持通話不間斷。 越區(qū)切換主要分為3大類。l 、同一BSC控制區(qū)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換l 、同一MSC/VLR內(nèi)不同BSC控制小區(qū)間的切換l 、不同MSC/VLR控制的小區(qū)間的切換 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）新路線原路線圖圖3-18 同一同一BSC控制區(qū)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換過程控制區(qū)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換過程清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社

31、第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-19 同一同一MSC/VLR內(nèi)不同內(nèi)不同BSC控制小區(qū)間的切換過程控制小區(qū)間的切換過程清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-20 不同不同MSC/VLR控制的小區(qū)間的切換控制的小區(qū)間的切換清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.3.3 鑒權(quán)與加密鑒權(quán)與加密GSM系統(tǒng)中，為鑒權(quán)和加密提供了3種算法，即A3、A5和A8算法，鑒權(quán)中心（AUC）為鑒權(quán)和加密提供了一個(gè)3參數(shù)組，即隨機(jī)數(shù)（RAND）、符號響應(yīng)（SRES）和加密密鑰（Kc），其產(chǎn)生過程如圖3-21所示。對于新入網(wǎng)的用戶，系統(tǒng)為其分配一個(gè)128bi

32、t的鑒權(quán)密鑰Ki和一個(gè)15位的IMSI，均存儲在AUC和SIM卡中。在HLR的請求下，AUC中首先產(chǎn)生一個(gè)128bit的隨機(jī)數(shù)（RAND）；然后通過鑒權(quán)算法A3和加密算法A8，用RAND和Ki分別計(jì)算出32bit的SRES和64bit的Kc；最后將RAND、SRES和Kc送至HLR。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）IMSI 1KiIMSI 2Ki數(shù)據(jù)庫IMSI和鑒權(quán)RAND產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)加密算法A8鑒權(quán)算法A3結(jié)果結(jié)果KcSRESRANDKcSRESRANDIMSI ：國際移動(dòng)用戶識別碼Kc：加密密鑰Ki：用戶鑒權(quán)密鑰SRES ：符號響應(yīng)RAND ：隨機(jī)數(shù)將三參數(shù)組傳

33、送給HLR三參數(shù)組圖圖3-21 AUC中產(chǎn)生中產(chǎn)生3參數(shù)組的過程參數(shù)組的過程清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-22 GSM加密模式傳輸加密模式傳輸清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）GSM系統(tǒng)采用的安全措施系統(tǒng)采用的安全措施 鑒權(quán) 加密 移動(dòng)設(shè)備識別 國際用戶識別碼（IMSI）保密清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.4 IS-95 CDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述IS-95標(biāo)準(zhǔn)全稱是“雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)臺基站兼容標(biāo)準(zhǔn)”。 IS-95標(biāo)準(zhǔn)提出了“雙模系統(tǒng)”，該系統(tǒng)可以兼容模擬和數(shù)字操作，從而易于模擬蜂窩系統(tǒng)和

34、數(shù)字系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。IS-95 CDMA蜂窩系統(tǒng)開發(fā)的聲碼器采用碼激勵(lì)線性預(yù)測（CELP)）編碼算法，也稱為QCELP算法。其基本速率是8 kb/s， 但是可隨輸入話音消息的特征而動(dòng)態(tài)地分為4種， 即 8、4、2、1 kb/s， 可以9.6、4.8、2.4、1.2 kb/s的信道速率分別傳輸。在數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)中，全網(wǎng)必須具有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，這種統(tǒng)一而精確的時(shí)間基準(zhǔn)對CDMA蜂窩系統(tǒng)來說尤為重要。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-23 IS-95 CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）該系統(tǒng)是一種直接序列

35、擴(kuò)頻CDMA系統(tǒng)，它允許同一小區(qū)內(nèi)的用戶使用相同的無線信道，完全取消了對頻率規(guī)劃的要求。工作頻段為1.2288MHz，可提供64個(gè)碼道。為了克服多徑效應(yīng)，采用了RAKE接收、交織和天線分集技術(shù)。CDMA系統(tǒng)具有頻率資源共享的特點(diǎn)，具有越區(qū)軟切換能力。為了減少遠(yuǎn)近效應(yīng)，采用了嚴(yán)格的功率控制技術(shù)。前向鏈路和反向鏈路采用不同的調(diào)制擴(kuò)頻技術(shù)。在前向鏈路上，基站通過采用不同的擴(kuò)頻序列同時(shí)發(fā)送小區(qū)內(nèi)全部用戶的用戶數(shù)據(jù)，同時(shí)還要發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻碼，使得所有移動(dòng)臺在估計(jì)信道條件時(shí)，可以使用相干載波檢測；在反向鏈路上，所有移動(dòng)臺以異步方式響應(yīng)，并且由于基站的功率控制，理想情況下，每個(gè)移動(dòng)臺具有相同的信號電平值。清華

36、大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.5 IS-95 CDMA的空中接口的空中接口3.5.1 IS-95 CDMA的正向信道的正向信道 l 1. 正向傳輸邏輯信道正向傳輸邏輯信道導(dǎo)頻信道同步信道尋呼信道正向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道接入信道移動(dòng)臺基站圖圖3-24 IS-95 CDMA蜂窩系統(tǒng)的信道示意圖蜂窩系統(tǒng)的信道示意圖清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2. 正向傳輸正向傳輸 數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率 同步信道的數(shù)據(jù)速率為1200b/s，尋呼信道為9600b/s或4800b/s，正向業(yè)務(wù)信道為9600b/s、4800b/s、2400b/s和1200b/s。正

37、向業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)在每幀（20ms）末尾有8bit，稱為編碼器尾比特，它的作用是把卷積編碼器置于規(guī)定的狀態(tài)。此外，在9600b/s和4800b/s的數(shù)據(jù)中都含有幀質(zhì)量指示比特（即CRC檢驗(yàn)比特），前者為12bit，后者為8bit。因此，正向業(yè)務(wù)信道的信息速率分別是8.6kb/s、4.0kb/s、2.0kb/s和0.8kb/s。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 卷積編碼卷積編碼 數(shù)據(jù)在傳輸之前都要進(jìn)行卷積編碼，卷積碼的碼率為1/2，約束長度為9。 碼元重復(fù)碼元重復(fù) 對于同步信道，經(jīng)過卷積編碼后的各個(gè)碼元，在分組交織之前，都要重復(fù)一次（每個(gè)碼元連續(xù)出現(xiàn)2次）。對于尋呼信

38、道和正向業(yè)務(wù)信道，只要數(shù)據(jù)率低于9600b/s，在分組交織之前都要重復(fù)。速率為4800b/s時(shí)，各碼元要重復(fù)一次（每碼元連續(xù)出現(xiàn)2次）；速率為2400b/s，各碼元要重復(fù)3次（每碼元連續(xù)出現(xiàn)4次）；速率為1200b/s，各碼元要重復(fù)7次（每碼元連續(xù)出現(xiàn)8次）。這樣做可以使各種信息速率均變成相同的調(diào)制碼元速率，即19200個(gè)調(diào)制碼元每秒 。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）圖圖3-25 CDMA正向信道正向信道傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）尋呼信道尋呼信道的長碼掩蔽的長碼掩蔽1.2288Mc/s19.2ks/s19.

39、2ks/s19.2ks/s19.2ks/s9.6sk/sWp1.2288Mc/s調(diào)制碼元調(diào)制碼元調(diào)制碼元調(diào)制碼元碼元碼元9.6kb/s4.8kb/sW321.2288Mc/s調(diào)制碼元調(diào)制碼元碼元碼元卷積卷積編碼器編碼器卷積卷積編碼器編碼器碼元碼元重復(fù)重復(fù)分組分組交織器交織器長碼長碼產(chǎn)生器產(chǎn)生器分頻器分頻器AAA1.2/kb s2.4/ks s4.8/ks s4.8/ks s調(diào)制碼元調(diào)制碼元碼元碼元重復(fù)重復(fù)分組分組交織器交織器(1/2,9)rk圖圖3-25分解圖（一）分解圖（一）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）I信道引導(dǎo)信道引導(dǎo)PN序列序列 1.2288Mc/s1.2

40、288Mc/s800Hz800b/ssWn1.2288Mc/s19.2ks/s19.2ks/s調(diào)制碼元調(diào)制碼元功率控制比特功率控制比特調(diào)制碼元調(diào)制碼元19.2ks/s碼元碼元19.2ks/s9.6ks/s4.8ks/s2.4ks/s9.6kb/s4.8kb/s2.4kb/s1.2kb/s9.2kb/s4.4kb/s2.0kb/s0.8kb/s8.6kb/s4.0kb/s2.0kb/s0.8kb/s加編碼加編碼器尾比特器尾比特卷積卷積編碼器編碼器碼元碼元重復(fù)重復(fù) 幀質(zhì)量幀質(zhì)量指示器指示器分組分組交織器交織器復(fù)復(fù)接接長碼長碼產(chǎn)生器產(chǎn)生器分頻器分頻器分頻器分頻器A1/ 29rk圖圖3-35分解圖（二

41、）分解圖（二）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）基帶基帶濾波器濾波器基帶基帶濾波器濾波器IAQ( )I t( )Q t( )S tcosctsinct圖圖3-25分解圖（三）分解圖（三）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 分組交織分組交織所有碼元在重復(fù)之后都要進(jìn)行分組交織。同步信號所用的交織跨度等于26.666ms，相當(dāng)于碼元速率為4800s/s時(shí)的128個(gè)調(diào)制碼元寬度。交織器組成的陣列是8行16列（即128個(gè)單元）。尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道所用的交織跨度等于20ms，這相當(dāng)于碼元速率為19200s/s時(shí)的384個(gè)調(diào)制碼元寬度。交織器組成的陣列

42、是24行16列（即384個(gè)單元）。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 數(shù)據(jù)掩蔽數(shù)據(jù)掩蔽數(shù)據(jù)掩蔽用于尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道，其作用是為通信提供保密。掩碼器把交織器輸出的碼元流和按用戶編址的PN序列進(jìn)行模2加。這種PN序列是工作在時(shí)鐘為1.2288MHz的長碼，每一調(diào)制碼元長度為1.2288106/19200=64個(gè)PN子碼寬度。長碼經(jīng)分頻后，其速率變?yōu)?9200s/s，因而送入模2相加器進(jìn)行數(shù)據(jù)掩蔽的是每64個(gè)子碼中的第一個(gè)子碼起作用。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 正交擴(kuò)頻正交擴(kuò)頻為了使正向傳輸?shù)母鱾€(gè)信道之間具有正交性，在正向CDMA信道

43、中傳輸?shù)乃行诺蓝家?4進(jìn)制的Walsh函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。號碼為0的Walsh函數(shù)W0分配給導(dǎo)頻信道，號碼為32的Walsh函數(shù)W32分配給同步信道。號碼為17的Walsh函數(shù)W1W7分配給尋呼信道，其余Walsh函數(shù)分配給正向業(yè)務(wù)信道。Walsh函數(shù)的子碼速率為1.2288Mc/s，并以52.083（64/1.2288106）為周期重復(fù)，此周期就是正向業(yè)務(wù)信道調(diào)制碼元的寬度。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 四相擴(kuò)展四相擴(kuò)展在正交擴(kuò)展之后，各種信號都要進(jìn)行四相擴(kuò)展。四相擴(kuò)展所用的序列為引導(dǎo)PN序列。引導(dǎo)PN序列的作用是給不同基站發(fā)出的信號賦予不同的特征，便于移動(dòng)臺

44、識別所需的基站。不同的基站使用相同的PN序列，但各自采用不同的時(shí)間偏置。不同的時(shí)間偏置用偏置系數(shù)表示，偏置系數(shù)共512個(gè)，編號從0到511。置時(shí)間等于偏置系數(shù)乘以64，單位是PN序列子碼數(shù)目。引導(dǎo)PN序列的周期長度是32768/1228800=26.66ms，即每2秒有75個(gè)PN序列周期。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 信道參數(shù)信道參數(shù)表表3-3 同步信道參數(shù)同步信道參數(shù)參 數(shù)數(shù)據(jù)率1200b/sPN子碼速率（Mc/s）1.2288卷積編碼碼率1/2碼元重復(fù)后出現(xiàn)次數(shù)2調(diào)制碼元速率（s/s）4800每調(diào)制碼元子碼數(shù)256每比特的子碼數(shù)1024清華大學(xué)出版社清華大學(xué)

45、出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）表表3-4 尋呼信道參數(shù)尋呼信道參數(shù)參 數(shù)數(shù)據(jù)率（b/s）96004800PN子碼速率（Mc/s）1.22881.2288卷積編碼碼率1/21/2碼元重復(fù)后出現(xiàn)次數(shù)12調(diào)制碼元速率（s/s）1920019200每調(diào)制碼元子碼數(shù)6464每比特的子碼數(shù)128256清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）表表3-5 正向業(yè)務(wù)信道參數(shù)正向業(yè)務(wù)信道參數(shù)參 數(shù)數(shù)據(jù)率（b/s）9600480024001200PN子碼速率（Mc/s）1.22881.22881.22881.2288卷積編碼碼率1/21/21/21/2碼元重復(fù)后出現(xiàn)次數(shù)1248調(diào)制碼元速

46、率（s/s）19200192001920019200每調(diào)制碼元子碼數(shù)64646464每比特的子碼數(shù)1282565121024清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.5.2 IS-95 CDMA的反向信道的反向信道1、反向傳輸邏輯信道、反向傳輸邏輯信道l 接入信道接入信道l 反向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道u2、反向傳輸、反向傳輸清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 調(diào)制碼元(沃爾什子碼)4.4kb/s 長碼掩蔽 PN子碼 1.2288Mc/s1/2PN子碼延時(shí)=406.9nsQ信道引導(dǎo)序列 1.2288Mc/sI信道引導(dǎo)序列 1.2288Mc/s4.8k

47、s/s(=307.2kc/s)(六十四進(jìn)制)碼元碼元碼元28.8ks/s28.8ks/s14.4ks/s4.8kb/s卷積編碼器碼元重復(fù)分組交織器正交調(diào)制器基帶濾波器基帶濾波器長碼產(chǎn)生器1/39rkIQcosctsinct( )I t( )Q t( )S t加編碼器尾比特D圖圖3-26 IS-95 CDMA反向信道傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖（反向信道傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖（a）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）I信道引導(dǎo)序列 1.2288Mc/s1.2288Mc/sPN子碼幀數(shù)據(jù)率4.8ks/s(307.2kc/s)(六十四進(jìn)制)調(diào)制碼元28.8ks/s碼元碼元28.8ks/s28.8ks/

48、s14.4ks/s7.2ks/s3.6ks/s9.6kb/s4.8kb/s2.4kb/s1.2kb/s9.2kb/s4.4kb/s2.0kb/s0.8kb/s8.6kb/s4.0kb/s2.0kb/s0.8kb/s碼元加編碼器尾比特卷積編碼器碼元重復(fù) 幀質(zhì)量指示器分組交織器正交調(diào)制器數(shù)據(jù)猝發(fā)隨機(jī)化器長碼產(chǎn)生器基帶濾波器基帶濾波器1/39rk 長碼掩蔽 Q信道引導(dǎo)序列 1.2288Mc/sQIsinctcosctD圖圖3-26 IS-95 CDMA反向信道傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖（反向信道傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖（b）清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率 接入信道用4800b/

49、s的固定速率。反向業(yè)務(wù)信道用9600b/s、4800b/s、2400b/s和1200b/s的可變速率。兩種信道的數(shù)據(jù)中均加入編碼器尾比特，用于把卷積編碼器復(fù)位到規(guī)定的狀態(tài)。 卷積編碼卷積編碼 接入信道和反向業(yè)務(wù)信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都要進(jìn)行卷積編碼，卷積碼的碼率為1/3，約束長度為9。 碼元重復(fù)碼元重復(fù) 反向業(yè)務(wù)信道的碼元重復(fù)方法和正向業(yè)務(wù)信道一樣。數(shù)據(jù)率為9600b/s時(shí)，碼元不重復(fù)；數(shù)據(jù)率為4800b/s、2400b/s和1200b/s時(shí)，碼元分別重復(fù)1次、3次和7次（每一碼元連續(xù)出現(xiàn)2次、4次和8次）。這樣就使得各種速率的數(shù)據(jù)都變換成28800碼元每秒。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)

50、字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 分組交織分組交織 所有碼元重復(fù)之前都要進(jìn)行分組交織。分組交織的跨度為20ms。交織器組成的陣列是32行18列（即576個(gè)單元）。 可變數(shù)據(jù)速率傳輸可變數(shù)據(jù)速率傳輸 為了減少移動(dòng)臺的功耗和減小它對CDMA信道產(chǎn)生的干擾，對交織器輸出的碼元用一時(shí)間濾波器進(jìn)行選通，只允許所需碼元輸出，而刪除其他重復(fù)的碼元。 正交多進(jìn)制調(diào)制正交多進(jìn)制調(diào)制 在反向CDMA信道中，把交織器輸出的碼元每6個(gè)作為1組，用26=64進(jìn)制的Walsh函數(shù)之一進(jìn)行傳輸。調(diào)制碼元的傳輸速率為28800/6=4800s/s。調(diào)制碼元的時(shí)間寬度為1/4800=208.333。每1調(diào)制碼元含6個(gè)子碼，因此Walsh

51、函數(shù)的子碼速率為644800=307.2kc/s，相應(yīng)的子碼寬度為3.255。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G） 直接序列擴(kuò)展直接序列擴(kuò)展 在反向業(yè)務(wù)信道和接入信道傳輸?shù)男盘柖家瞄L碼進(jìn)行擴(kuò)展。前者是數(shù)據(jù)猝發(fā)隨機(jī)化產(chǎn)生器輸出的碼流與長碼模2加；后者是64進(jìn)制正交調(diào)制器輸出的碼流和長碼模2加。 四相擴(kuò)展四相擴(kuò)展 反向CDMA信道四相擴(kuò)展所用的序列就是正向CDMA信道所用的I與Q引導(dǎo)PN序列。經(jīng)過PN序列擴(kuò)展之后，Q支路的信號要經(jīng)過一個(gè)延遲電路，把時(shí)間延遲1/2個(gè)子碼寬度（409.901ns），再送入基帶濾波器。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2

52、G） 信道參數(shù)信道參數(shù)表3-6 反向業(yè)務(wù)信道參數(shù) 參 數(shù)數(shù)據(jù)率（b/s）9600480024001200PN子碼速率（Mc/s）1.22881.22881.22881.2288卷積編碼碼率1/31/31/31/3傳輸占空比（%）100502512.5碼元速率（s/s）28800288002880028800每調(diào)制碼元的碼元數(shù)6666調(diào)制碼元的速率（s/s）4800480048004800沃爾什子碼速率（kc/s）370.20370.20370.20370.20調(diào)制碼元寬度（ ） 208.33208.33208.33208.33每碼元的PN子碼數(shù)42.6742.6742.6742.67每調(diào)制碼元

53、的PN子碼數(shù)256256256256每沃爾什子碼的PN子碼數(shù)4444s清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）表表3-7 接入信道參數(shù)接入信道參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)率4800b/sPN子碼速率（Mc/s）1.2288卷積編碼碼率1/3碼元重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)2傳輸占空比（%）100碼元速率（s/s）28800每調(diào)制碼元的碼元數(shù)6調(diào)制碼元的速率（s/s）4800沃爾什子碼速率（kc/s）370.20調(diào)制碼元寬度（ ） 208.33每碼元的PN子碼數(shù)42.67每調(diào)制碼元的PN子碼數(shù)256每沃爾什子碼的PN子碼數(shù)4s清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）3.6 IS-95 C

54、DMA的控制功能的控制功能3.6.1 軟切換軟切換 軟切換是指移動(dòng)臺開始與新的基站通信但不立即中斷它和原來基站通信的一種切換方式。軟切換只能在同一頻率的CDMA信道中進(jìn)行。軟切換是CDMA蜂窩系統(tǒng)獨(dú)有的切換方式，可有效地提高切換的可靠性，而且若移動(dòng)臺處于小區(qū)的邊緣上，軟切換能提供正向業(yè)務(wù)信道分集，也能提供反向業(yè)務(wù)信道的分集，從而保證通信質(zhì)量。清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）同一CDMA信道的導(dǎo)頻分為4類：l 激活組：激活組：和分配給移動(dòng)臺的正向業(yè)務(wù)信道結(jié)合的導(dǎo)頻。l 候補(bǔ)組：候補(bǔ)組：未列入激活組，但具有足夠的強(qiáng)度表明它與正向業(yè)務(wù)信道結(jié)合并能成功地被解調(diào)。l 鄰近組：鄰近組：未列入激活組和候補(bǔ)組，但可作為切換的備用導(dǎo)頻。l 剩余組：剩余組：未列入上述、組的導(dǎo)頻。 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第3章 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）t(7)(6)(5)(4)(3)(2)(1)O 鄰近組候補(bǔ)組激活組鄰近組導(dǎo)頻強(qiáng)度門限(上)門限(下)圖圖3-27 軟切換過程軟切換過程清華大學(xué)