GSM移動通信系統(tǒng)的解析課件

GSM移動通信系統(tǒng)的

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化北京億陽信通軟件研究院有限公司1/4/20231GSM移動通信系統(tǒng)的

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化北京億陽信通軟件研究院有限公司課程內(nèi)容GSM概述GSM業(yè)務(wù)介紹GSM技術(shù)原理GSM信令網(wǎng)路設(shè)計1/4/20232課程內(nèi)容GSM概述12/26/20222GSM概述1/4/20233GSM概述12/26/20223數(shù)字蜂窩移動通信GSM:數(shù)字化、與ISDN協(xié)議、功能類似；數(shù)摸不兼容；加密、大容量；（泛歐）ADC:數(shù)模兼容，大容量，不能與ISDN兼容，接口困難；（北美）JDC:增容6倍，與ISDN一致，數(shù)模不能兼容；（日本）我國采用GSM系統(tǒng)1/4/20234數(shù)字蜂窩移動通信GSM:數(shù)字化、與ISDN協(xié)議、功能類似；數(shù)一次呼叫建立過程設(shè)有北京固定用戶A撥打上海移動用戶B，而B已漫游到廣州，則該次呼叫過程如下MSISDN：移動臺ISDN號碼，即手機(jī)卡號IMSI：國際移動客戶識別碼MSRN：移動客戶漫游號碼TMSI：臨時移動客戶識別碼1/4/20235一次呼叫建立過程設(shè)有北京固定用戶A撥打上海移動用戶B，而B已一次呼叫建立的過程北京MSC上海MSC廣東MSC/VLR上海HLRMSISDNMSISDNIMSI/VLRIMSIMSRNMSRNMSRNBSCBSCIMSI/TMSIIMSI/TMSIIMSI/TMSIIMSI/TMSIIMSI/TMSI1/4/20236一次呼叫建立的過程北京MSC上海MSC廣東MSC/VLR上海GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MSBTSBTSBTSBSCMSCTRAUHLRVLRAUCOMCUmInterfaceAbisInterfaceAInterfaceBSSNSSOSS16kbps64kbps1/4/20237GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MSBTSBTSBTSBSCMSCTRAUHMSC：移動業(yè)務(wù)交換中心完成呼叫交換控制MS的位置更新和越區(qū)切換VLR：拜訪位置寄存器負(fù)責(zé)存儲和更新漫游道該VLR所管轄的地區(qū)中的移動用戶HLR：歸屬位置寄存器存儲全部“歸屬用戶”的信息存儲每個“歸屬用戶”的有關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1/4/20238MSC：移動業(yè)務(wù)交換中心GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12/26/2022AUC：鑒權(quán)中心為防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)為每個用戶提供鑒權(quán)三參數(shù)以鑒別用戶身份的合法性O(shè)MC：操作維護(hù)中心運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1/4/20239AUC：鑒權(quán)中心GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12/26/20229GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)BSC：基站控制器陸地信道管理無線信道管理BSC與BTS之間的信令信道對呼叫控制的支持BSC的操作維護(hù)功能接口TRAU：負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換1/4/202310GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)BSC：基站控制器12/26/202210BTS：基站收發(fā)信機(jī)與BSC接口無線信道管理操作維護(hù)功能信令協(xié)議功能MS：mobilestationGSM用戶使用的入網(wǎng)設(shè)備包括終端設(shè)備和SIM卡兩部分GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1/4/202311BTS：基站收發(fā)信機(jī)GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12/26/202211GSM業(yè)務(wù)介紹1/4/202312GSM業(yè)務(wù)介紹12/26/202212GSM網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)通信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)基本承載業(yè)務(wù)基本承載業(yè)務(wù)+補(bǔ)充業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)基本電信業(yè)務(wù)基本電信業(yè)務(wù)+補(bǔ)充業(yè)務(wù)1/4/202313GSM網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)通信業(yè)務(wù)12/26/202213電信業(yè)務(wù)1/4/202314電信業(yè)務(wù)12/26/202214短消息業(yè)務(wù)點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)MOSMS：MS到短信中心MTSMS：短信中心到MS短消息小區(qū)廣播業(yè)務(wù)1/4/202315短消息業(yè)務(wù)點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)12/26/202215補(bǔ)充業(yè)務(wù)號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)呼叫提供類補(bǔ)充業(yè)務(wù)呼叫完成類補(bǔ)充業(yè)務(wù)多方通話類補(bǔ)充業(yè)務(wù)集團(tuán)類補(bǔ)充業(yè)務(wù)計費(fèi)類補(bǔ)充業(yè)務(wù)對方付費(fèi)附加信息傳遞類補(bǔ)充業(yè)務(wù)呼叫限制類補(bǔ)充業(yè)務(wù)1/4/202316補(bǔ)充業(yè)務(wù)號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)12/26/202216號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)主叫號碼識別顯示主叫號碼識別限制被叫號碼識別顯示被叫號碼識別限制惡意呼叫識別1/4/202317號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)主叫號碼識別顯示12/26/202217呼叫提供類補(bǔ)充業(yè)務(wù)無條件呼叫前轉(zhuǎn)遇忙呼叫前轉(zhuǎn)無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)被叫不可及呼叫前轉(zhuǎn)呼叫轉(zhuǎn)移移動接入搜索1/4/202318呼叫提供類補(bǔ)充業(yè)務(wù)無條件呼叫前轉(zhuǎn)12/26/202218呼叫限制類補(bǔ)充業(yè)務(wù)閉鎖所有出局呼叫閉鎖所有國際出局呼叫閉鎖除歸屬PLMN國家外所有國際出局呼叫閉鎖所有入局呼叫當(dāng)漫游出歸屬PLMN國家后，閉鎖入局呼叫1/4/202319呼叫限制類補(bǔ)充業(yè)務(wù)閉鎖所有出局呼叫12/26/202219GSM技術(shù)原理1/4/202320GSM技術(shù)原理12/26/202220GSM無線傳輸?shù)闹饕攸c(diǎn)頻帶在900MHz附近或1800MHz附近載波間隔：200kHz調(diào)制方式：GMSK270.833Kbit/s均衡解調(diào)，以適應(yīng)復(fù)雜的地形時分復(fù)用，同一載波用于不同速率的信道數(shù)字話音傳輸旨在提高頻譜效率的許多功能跳頻功率控制DTXMRP等新技術(shù)的應(yīng)用移動輔助切換1/4/202321GSM無線傳輸?shù)闹饕攸c(diǎn)頻帶在900MHz附近或1800MH無線接口管理MS大體分為兩種狀態(tài)：Detached：MS關(guān)機(jī)或拔掉SIM卡Attached：MS開機(jī)且插有SIM卡而MS在Attached狀態(tài)時，又分為兩種狀態(tài)：Idle：MS監(jiān)聽BCCH和PCH而沒有自己的信道。接收小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)（CBSM）Active：為MS通信而配置的雙向信道，MS在與網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下當(dāng)MS進(jìn)行位置更新、呼叫建立、短消息傳送或其他附加業(yè)務(wù)時，MS從Idle狀態(tài)轉(zhuǎn)變到Active狀態(tài)，即接入過程。1/4/202322無線接口管理MS大體分為兩種狀態(tài)：12/26/202222GSM900主頻段（P-GSM)上行：890~915MHz（移動臺發(fā)，基站收）下行：935~960MHz（基站發(fā)，移動臺收）GSM擴(kuò)展頻段(E-GSM)上行：880~890MHz（移動臺發(fā)，基站收）下行：925~935MHz（基站發(fā)，移動臺收）DCS1800頻段：上行：1710~1785MHz（移動臺發(fā)，基站收）下行：1805~1880MHz（基站發(fā)，移動臺收）GSM系統(tǒng)頻譜分配1/4/202323GSM900主頻段（P-GSM)GSM系統(tǒng)頻譜分配12/26頻段間隔相鄰頻道間隔200kHz每頻道為8個時隙，即8個信道（全速率）采用半速率編碼每頻道可達(dá)16信道頻道配置GSM900M（P-GSM)Fl(n)=890.001MHz+(n-1)x0.200MHz(MS->MS)Fh(n)=fl(n)+45MHz（BS->MS)N=1~124頻道GSM絕對頻道號1/4/202324頻段間隔GSM絕對頻道號12/26/202224GSM擴(kuò)展頻段（E-GSM)Fl(n)=890.001MHz+(n-1024)x0.200MHz(MS->MS)Fh(n)=fl(n)+45MHz（BS->MS)N=975~1023頻道DCS1800Fl(n)=1710.200MHz+0.200MHz*(n-512)(MS->BS)Fh(n)=fl(n)+95MHz（BS->MS）N=512~885頻道GSM絕對頻道號1/4/202325GSM擴(kuò)展頻段（E-GSM)GSM絕對頻道號12/26/20頻道配置中國電信：905~909/950~954MHz，頻道序號為76~95中國聯(lián)通：909~915/954~960MHz，頻道序號為96~124相鄰頻道間隔為200kHz。10MHz頻帶共有49個頻道（載頻）1x3,2x3,3x3,2x6和MRP復(fù)用方式1/4/202326頻道配置中國電信：905~909/950~954MHz，頻頻率復(fù)用頻率復(fù)用所有頻道分成若干組N/F，其中，N表示所有可用的頻道，F(xiàn)表示分組數(shù)；F與每組的頻道數(shù)成反比，但也使同頻道復(fù)用距離減小復(fù)用方式：7×3;4×33×3;12×1;保護(hù)帶寬：400kHz1/4/202327頻率復(fù)用頻率復(fù)用12/26/2022271245673124567312456731246731245673124567312456735頻率復(fù)用(OMNI7)1/4/202328124567312456731245673124673124123457896

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頻率復(fù)用(3x3)1/4/20232912345789612345789612345789610763411852912

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1頻率復(fù)用(4x3)1/4/20233010763411852912107634111852時分多址技術(shù)（TDMA）每一頻點(diǎn)上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道特點(diǎn)：每載頻多路傳輸速率高、自適應(yīng)均衡突發(fā)脈沖序列傳輸傳輸開銷大公用設(shè)備成本低移動臺較復(fù)雜1/4/202331時分多址技術(shù)（TDMA）每一頻點(diǎn)上可分成8個時隙，每一時隙為1/4/20233212/26/202232BURST結(jié)構(gòu)因為無法欲知MS與BTS間的傳輸時間這樣可克服無法適應(yīng)接收窗口的問題上行方向解調(diào)的第一個Burst下行方向解調(diào)的第一個Burst1/4/202333BURST結(jié)構(gòu)因為無法欲知MS與上行方向解調(diào)下行方向解調(diào)12BURST結(jié)構(gòu)普通突發(fā)脈沖序列（NB）：用于攜帶TCH及除RACH、SCH、FCCH以外的控制信道上的信息頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）：固定比特全部是0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，他有一個較長的保護(hù)間隔空閑突發(fā)脈沖序列（DB）1/4/202334BURST結(jié)構(gòu)普通突發(fā)脈沖序列（NB）：用于攜帶TCH及除R邏輯信道到物理信道的映射FCCH：其突發(fā)脈沖序列為FBSCH：其突發(fā)脈沖序列為SBBCCH：其突發(fā)脈沖序列為NBCCCH：其突發(fā)脈沖序列為NBIDLE：其突發(fā)脈沖序列為DB1/4/202335邏輯信道到物理信道的映射FCCH：其突發(fā)脈沖序列為FB12/幀結(jié)構(gòu)TDMA幀=8BP=15ms/26=156.25ms幀號（FN）等于實際上的時隙號模8的商數(shù)TN等于實際上的時隙號模8的余數(shù)實際上的時隙號等于FN*8+TN多幀=26*TDMA幀=120ms （TCH）多幀=51*TDMA幀=240ms （SDCCH/BCH）超幀=26*51*TDMA幀超超幀=2048*超幀跳頻和加密過程的最小周期1/4/202336幀結(jié)構(gòu)TDMA幀=8BP=15ms/26=156.25ms1上下行間的時間偏移量從基站角度講，下行方向延時3BP就可以得到上行方向的結(jié)構(gòu)從MS角度講，上下行之間的準(zhǔn)確偏移量是3BP減去TA1/4/202337上下行間的時間偏移量從基站角度講，下行方向延時3BP就可以得GSM關(guān)鍵技術(shù)話音及信道編碼交織技術(shù)安全技術(shù)對數(shù)正態(tài)衰落（陰影衰落、慢衰落）多徑衰落（瑞利衰落、快衰落)空間分集：d＞0.6λ,最好在λ/4奇數(shù)倍時間色散和均衡基站與移動臺的時間調(diào)整跳頻技術(shù)1/4/202338GSM關(guān)鍵技術(shù)話音及信道編碼12/26/202238接收機(jī)內(nèi)部噪聲外部噪聲：天電、宇宙、人為同頻干擾：鄰頻干擾：傳播、天線：無線網(wǎng)絡(luò)噪聲與干擾1/4/202339接收機(jī)內(nèi)部噪聲無線網(wǎng)絡(luò)噪聲與干擾12/26/202239GSM關(guān)鍵技術(shù)干擾保護(hù)比同頻干擾保護(hù)比：C/I≥9dB鄰頻干擾保護(hù)比：C/I≥-9dB載波偏離400kHz時的干擾保護(hù)比：C/I≥-41dB實際應(yīng)用同頻干擾保護(hù)比：C/I≥12dB（3dB的冗余）1/4/202340GSM關(guān)鍵技術(shù)干擾保護(hù)比12/26/202240語音處理過程語音輸入語音編碼信道編碼交織形成Burst加密調(diào)制語音輸出語音解碼信道解碼反交織解密解調(diào)偷幀標(biāo)志和FACCH輸入偷幀標(biāo)志和FACCH輸出1/4/202341語音處理過程語音輸入語音編碼信道編碼交織形成Burst加密調(diào)語音編碼PCM編碼：64kbps采樣：8kHZ/s量化編碼LPC-LTP-RPE編碼器：13kbpsLPC+LTP參數(shù)：3.6kbpsRPE參數(shù)：9.4kbps1/4/202342語音編碼PCM編碼：64kbps12/26/202242無線信道結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)信道TCH控制信道廣播信道BCH頻率校正信道FCCH同步信道SCH廣播控制信道BCCH公共控制信道CCCH尋呼信道PCH隨機(jī)接入信道RACH允許接入信道AGCH專用控制信道DCCH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FACCH1/4/202343無線信道結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)信道TCH12/26/202243TCH信道其周期為26個TDMA，其中24個用于TCH發(fā)送，1個用于SACCH發(fā)送，1個空閑TDMA0-TDMA11和TDMA13-TDMA24的TN0為TCH0的周期，TDMA12的TN0為該TCH0所對應(yīng)的SACCH，TCH25的TN0為空閑TDMA11-TDMA24和下一個周期中的TDMA0-TDMA11的TN1為TCH1的周期，TDMA25的TN1為該TCH1所對應(yīng)的SACCH，而下一個周期中的TCH12的TN1為空閑1/4/202344TCH信道其周期為26個TDMA，其中24個用于TCH發(fā)送，BCH信道組成BCH=FCCH+SCH+BCCH其周期為51個TDMA，這樣使專用模式下的MS可以收聽鄰近BTS的SCH和FCCH，以改變或確定其當(dāng)前小區(qū)選擇。其與TCH周期在數(shù)字上的關(guān)系使MS可以在其接收窗口上順序接收鄰近小區(qū)的公共信道，并且不影響TCH信道的接收。這樣MS就可以時刻保持鄰近小區(qū)的同步信息，稱為預(yù)同步，它是切換的前期準(zhǔn)備1/4/202345BCH信道組成BCH=FCCH+SCH+BCCH12/26/BCH信道組成FCCH：頻率校正信道（FrequencyCorrectionCHannel)。下行信道。全0編碼。在TDMA幀中處于TN0的第0、10、20、30、40、50幀中標(biāo)志此信道為BCCH信道MS通過FCCH的發(fā)現(xiàn)而確定TN0，從而確定每個時隙的位置1/4/202346BCH信道組成FCCH：頻率校正信道（FrequencyCSCH：同步信道（SynchronizationCHannel)下行信道總是在FCCH同一頻隙的8個BP之后出現(xiàn)MS通過解調(diào)SCHBurst而找到更精確的時隙信息，并推出在8*26*51*2048TDM周期中的當(dāng)前時隙號包括兩類信息：BSIC和RFN(指明幀號)BCH信道組成1/4/202347SCH：同步信道（SynchronizationCHannBCCH:廣播控制信道（BroadcastControlCHannel)下行信道有關(guān)小區(qū)選擇的處理公共信道的配置是否提供CBCH小區(qū)標(biāo)識CBCH：小區(qū)廣播信道（CellBroadcastCHannel)BCH信道組成1/4/202348BCCH:廣播控制信道（BroadcastControlCCCH信道組成CCCH=PCH+AGCH+RACHPCH：尋呼信道(PagingCHannel)下行信道，發(fā)送尋呼消息，包含IMSI或TMSIAGCH:接入準(zhǔn)許信道（AccessGrantCHannel)下行信道，BTS在接收到申請信道請求后，在此信道上分配SDCCH給MSRACH:隨機(jī)接入信道（RandomAccessCHannel)上行信道，MS申請信道請求1/4/202349CCCH信道組成CCCH=PCH+AGCH+RACH12/DCCH信道組成SDCCH:獨(dú)立專用控制信道（StandandDedicatedControlCHannel)低速信道，用于傳送信令周期為102個TDMA,這樣做是盡可能的把4個SDCCH與公共信道配合（公共信道的周期是51個TDMA）移動臺通過其進(jìn)行建立呼叫或更新位置或與GSM交換系統(tǒng)參數(shù)的移動臺1/4/202350DCCH信道組成SDCCH:獨(dú)立專用控制信道（StandaDCCH信道組成FACCH：快速隨路控制信道(FastAssociateControlCHannel)不是一個獨(dú)立信道，而是采用偷幀技術(shù)代替TCH上的用戶數(shù)據(jù)并不影響用戶數(shù)據(jù)的傳輸，此時偷幀標(biāo)志置為1處理緊急的和必不可少的信令，如：呼叫處理、用戶鑒權(quán)、切換處理等1/4/202351DCCH信道組成FACCH：快速隨路控制信道(FastAsDCCH信道組成SACCH：慢速隨路控制信道(SlowAssociateControlCHannel)它與TCH和SDCCH成對出現(xiàn)下行方向承載有關(guān)功率控制和時間提前量指令上行方向主要傳送一些測量信息以及對下行方向指令的證實消息發(fā)送短消息業(yè)務(wù)專用模式下的廣播信息1/4/202352DCCH信道組成SACCH：慢速隨路控制信道(SlowAs下行公共信道CCH

的組合方式BCCH+PCH+AGCHBCCH+PCH/AGCH+SDCCH/4（下行）1/4/202353下行公共信道CCH

的組合方式BCCH+PCH+AGCH1SDCCH的信道格式SDCCH/8+SACCH/CRACH+SDCCH/4+SACCH/C(上行）1/4/202354SDCCH的信道格式SDCCH/8+SACCH/C12/26交織原理消息分組交織后的消息分組1/4/202355交織原理消息分組交織后的12/26/202255交織技術(shù)在GSM系統(tǒng)中，交織分為兩次內(nèi)部交織塊間交織1/4/202356交織技術(shù)在GSM系統(tǒng)中，交織分為兩次12/26/202256內(nèi)部交織1917252103114125136147158164494504514524534544554568幀57bit語音編碼器和信道編碼器將每一20ms話音數(shù)字化并編碼，提供456個比特，并將其分成8幀，每幀57比特1/4/202357內(nèi)部交織1917252103114125136塊間交織ADCAADCADCBABABABACBCBCBCB1/4/202358塊間交織ADCAADCADCBABABABACBCBCBCB安全措施三參數(shù)：Ki、隨機(jī)數(shù)、響應(yīng)數(shù)鑒權(quán)：加密：設(shè)備識別：臨時識別碼：PIN碼1/4/202359安全措施三參數(shù)：Ki、隨機(jī)數(shù)、響應(yīng)數(shù)12/26/202259慢衰落它的衰落類型稱為對數(shù)正態(tài)衰落，或稱為陰影衰落

它對信號的影響為減少發(fā)射機(jī)總的覆蓋

為消除這個影響，必須使用衰落儲備，所需的衰落儲備決定正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，通常假設(shè)為4-6dB。如果要使信號損耗的概率在10%范圍內(nèi)，則需要3-5dB衰落儲備

1/4/202360慢衰落它的衰落類型稱為對數(shù)正態(tài)衰落，或稱為陰影衰落快衰落發(fā)生在當(dāng)移動天線收到有幾個反射波組成的信號時。例如，由于移動天線低于周圍物體，如樹木和建筑物，他們起到反射物的作用，最終的信號有幅度和相位不同的幾個波組成，有時候互相之間疊加后差不多完全為零輸出。

快衰落關(guān)于信號的電壓是瑞利分布，故稱為瑞利衰落，也稱為多徑衰落快衰落對話音質(zhì)量的影響表現(xiàn)為能聽到討厭的象爆裂的聲音

1/4/202361快衰落發(fā)生在當(dāng)移動天線收到有幾個反射波組成的信號時。快衰落在直接波處于支配地位的開闊場地這種類型的衰落比城市中明顯要少得多

首選及最簡單的解決方法是發(fā)射足夠的功率，以提供衰落儲備

減少由瑞利衰落帶來的危害的另一個辦法是采用空間分集，它把深衰落下降數(shù)變得稀少，因此改善了話音質(zhì)量，經(jīng)常需要信號強(qiáng)度低于γmm值的概率要小于10%1/4/202362快衰落在直接波處于支配地位的開闊場地這種類型的衰落比時間色散GSM均衡器可以處理延遲達(dá)到4比特的反射，相當(dāng)于15μs，相應(yīng)于4.5km大于15μs延遲反射的總和必須至少比小于15μs延遲的反射以及載波之總和小于9dBC/R被定義為在均衡器窗口內(nèi)的能量C和均衡器窗口外的能量R之比值

對時間色散的估計，必須考慮以下因素：服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的覆蓋預(yù)測、服務(wù)小區(qū)范圍、可能的干擾（相鄰）小區(qū)范圍、時延

有難度的環(huán)境：山區(qū)、岸比較陡或較密集的湖泊、丘陵城市、高層金屬建筑物

1/4/202363時間色散GSM均衡器可以處理延遲達(dá)到4比特的反射，相當(dāng)于15對策基站選址：將基站盡可能建在靠近反射障礙物處或如果基站位于遠(yuǎn)離反射障礙物時，將天線指向背離反射物方向，該天線的前后比應(yīng)該大

水：沿海岸地區(qū)應(yīng)由水域?qū)γ婊緛砀采w

改變天線、俯仰角

輸出功率是不相關(guān)的

調(diào)整小區(qū)參數(shù)

1/4/202364對策基站選址：將基站盡可能建在靠近反射障礙物處或如果時間提前量在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS取值范圍：0~63比特GSM系統(tǒng)最大覆蓋范圍是：3.7μs*63*3*108m/s=70km3.7μs:每個比特的時長63：時間調(diào)整的最大比特數(shù)3*108m/s：電波速度其覆蓋半徑是35km1/4/202365時間提前量在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS12/26/跳頻技術(shù)功能改善衰落頻率分集改善移動臺的通信質(zhì)量類型基帶跳頻和射頻跳頻射頻跳頻必須使用合路器，增加損耗，對基站覆蓋范圍有一定影響1/4/202366跳頻技術(shù)功能12/26/202266跳頻技術(shù)基帶跳頻射頻跳頻F1F2T1F3F4T2T3T4T5T6T7T8T9T10BCCHTS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8C1（固定頻率F0）C1（跳頻F1~Fn）1/4/202367跳頻技術(shù)基帶跳頻射頻跳頻F1F2T1F3F4T2T3T4T5GSM大容量技術(shù)蜂窩小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)宏小區(qū)微小區(qū)微微小區(qū)雙頻段分級小區(qū)結(jié)構(gòu)GSM900DCS1800PCS19001/4/202368GSM大容量技術(shù)蜂窩小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)12/26/202268GSM大容量技術(shù)提高頻率復(fù)用率多種復(fù)用方式：MRP系統(tǒng)干擾控制1/4/202369GSM大容量技術(shù)提高頻率復(fù)用率12/26/202269GSM信令1/4/202370GSM信令12/26/202270七層信令協(xié)議1/4/202371七層信令協(xié)議12/26/202271GSM信令分層1/4/202372GSM信令分層12/26/202272GSM信令分層BSSAP BSSapplicationpartBSSMAP BSSmanagementapplicationpartDTAP directtransferapplicationpartMM mobilityManagemertCM connectionmanagementCC callcontrolSS supplementaryservices1/4/202373GSM信令分層BSSAP BSSapplicationpSMS shortmessageservicesSCCP signallingconnectioncontrolpartMTP messagetransferpartRR radioResoursesBTSM BTSmanagementLapD linkaccessprotocolontheDchannelLapDm linkaccessprotocolontheDchannelmodifiedGSM信令分層1/4/202374SMS shortmessageservicesGSM信GSM信令分層物理層：鏈路層：負(fù)責(zé)兩個節(jié)點(diǎn)間鏈路的建立、保持、斷開。傳送業(yè)務(wù)信息傳送信令信息1/4/202375GSM信令分層物理層：12/26/202275GSM信令分層網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)路由選擇。它又分為三個子層：RR：無線資源管理。如無線信道的建立、保持和釋放、測量報告、越區(qū)切換等MM：移動性管理。負(fù)責(zé)MS和MSC/VLR之間交換用戶移動性管理信息。如CM業(yè)務(wù)請求等。CM：連接管理。GSM信令分層體系中的最高層，與用戶接口。它又包括三個部分：CC：呼叫控制。負(fù)責(zé)MS和MSC/VLR之間通信接續(xù)信息SS：附加業(yè)務(wù)。負(fù)責(zé)MS對HLR設(shè)置補(bǔ)充業(yè)務(wù)的參數(shù)SMS：短信息服務(wù)1/4/202376GSM信令分層網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)路由選擇。它又分為三個子層：12/GSM號碼計劃MSISDN=CC+NDS+SNCC：CountryCode.國家號，中國為86NDS：NationalDestinationCode.國家目的碼SN：SubscriberNumberIMSI=MCC+MNC+MSINMCC：MobileCountryCode.移動國家號碼，3位數(shù)MNC：MobileNetworkCode.移動網(wǎng)號，郵電為00，聯(lián)通為01MSIN：MobileStationIdentificationNumber1/4/202377GSM號碼計劃MSISDN=CC+NDS+SN12/26/2GSM號碼計劃MSRN=OXYZPQRABCDTMSI：4字節(jié)的BCD碼LAI=MCC+MNC+LACLACGCI=MCC+MNC+LAC+CICIBSIC=NCC+BCCNCC:NetworkColorCodeBCC:BaseStationColorCode1/4/202378GSM號碼計劃MSRN=OXYZPQRABCD12/26/2GSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)獨(dú)立的移動通信網(wǎng)：提供ISDN一切業(yè)務(wù)獨(dú)立的信令網(wǎng)，統(tǒng)一管理全國GSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)大區(qū)設(shè)立一級匯接中心省內(nèi)設(shè)立二級匯接中心移動本地網(wǎng)設(shè)立端局1/4/202379GSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)獨(dú)立的移動通信網(wǎng)：12/26/202279移動端局二級移動業(yè)務(wù)中心一級移動業(yè)務(wù)中心PSTNPSTNPSTN移動臺基站GSM與PSTN網(wǎng)路1/4/202380移動端局二級移動業(yè)務(wù)中心一級移動業(yè)務(wù)中心PSTNPSTNPS省內(nèi)GSM結(jié)構(gòu)TMSCTMSC/VLRTMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRHLRHLRHLR1/4/202381省內(nèi)GSM結(jié)構(gòu)TMSCTMSC/VLRTMSC/VLRMSCGSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)省內(nèi)GSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)一個或多個二級匯接中心（2—3）每個端局應(yīng)至少與省內(nèi)兩個二級匯接中心相連GSM本地網(wǎng)路結(jié)構(gòu)可共用HLR可共用MSC1/4/202382GSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)省內(nèi)GSM網(wǎng)路結(jié)構(gòu)12/26/202282GSM覆蓋區(qū)域結(jié)構(gòu)最小單元：CELL-由全球小區(qū)識別碼（GCI)；若干小區(qū)：LAI-位置區(qū)（屬于一個MSC,可能和若干個BSC有關(guān)）；MSC:一個或若干個LAI組成；PLMN:一個或若干個MSC組成；網(wǎng)路號：中國移動-00；中國聯(lián)通-01；1/4/202383GSM覆蓋區(qū)域結(jié)構(gòu)最小單元：CELL-由全球小區(qū)識別碼（GCGSM信令網(wǎng)路結(jié)構(gòu)TSHLRMSC/VLRLSTSHLRMSC/VLRLSSPSPSPSPSTPSTPNo.7網(wǎng)通信網(wǎng)GSM移動通信網(wǎng)與No.7信令網(wǎng)的關(guān)系1/4/202384GSM信令網(wǎng)路結(jié)構(gòu)TSHLRMSC/VLRLSTSHLRMS信令網(wǎng)路組織信令路由設(shè)置原則正常路由：信令路由中的最短路由直連方式的直達(dá)信令路由準(zhǔn)直連方式的信令路由迂回路由信令路由選擇原則首先選擇正常路由，當(dāng)正常路由故障不能使用時，在選擇迂回路由使用迂回路由時，按優(yōu)先級由高往低排路由設(shè)置中應(yīng)避免設(shè)置三角路由1/4/202385信令網(wǎng)路組織信令路由設(shè)置原則12/26/202285信令點(diǎn)編碼方案編碼方案GSM信令網(wǎng)的信令點(diǎn)的編碼宜采用中國24位編碼方式編碼，但BSC仍維持CCITT的14位信令點(diǎn)編碼形式24位信令點(diǎn)編碼主信令區(qū)（8比特）+分信令區(qū)（8比特）+信令點(diǎn)（8比特）14位信令點(diǎn)編碼主信令區(qū)（5比特）+分信令區(qū)（5比特）+信令點(diǎn)（4比特）1/4/202386信令點(diǎn)編碼方案編碼方案12/26/202286信令網(wǎng)的尋址方式國際間采用GT尋址省內(nèi)采用24位的DPC和SSN尋址省間采用GT尋址1/4/202387信令網(wǎng)的尋址方式國際間采用GT尋址12/26/202287信令鏈路的負(fù)荷及配置信令鏈路的負(fù)荷及配置短消息：0.2erl/Link;max=0.4erl/Link;長消息：0.4erl/Link;max=0.8erl/Link;信令鏈負(fù)荷(E)=e×M×L×C/6400×T;e:話路中繼的平均負(fù)荷（erl)；M:一次呼叫單元的平均消息信令單元數(shù)量；L：消息信令單元的平均長度；C：信令鏈路所負(fù)荷的響應(yīng)局間中繼電路數(shù)（條）；T：一次呼叫的平均時間時長；1/4/202388信令鏈路的負(fù)荷及配置信令鏈路的負(fù)荷及配置12/26/2022信令鏈路的負(fù)荷及配置GSM最大控制電路數(shù)（給足一條信令鏈負(fù)荷）e=0.7erlM=3.65(MSU/時呼）L=160bitsT=90秒E=0.2erl(正常情況下的最大值）C=2818（一般大于2000條電路）1/4/202389信令鏈路的負(fù)荷及配置GSM最大控制電路數(shù)（給足一條信令鏈負(fù)荷GSM信令配置MSC與各網(wǎng)元之間的信令鏈路配置：MSCBSC：2條64kbit/sMSCHLR/AUC：2條64kbit/s(每30000戶）MSCEIR：2條64kbit/sMSCSC：2條64kbit/sMSCPTSN：2條64kbit/s(每局）1/4/202390GSM信令配置MSC與各網(wǎng)元之間的信令鏈路配置：12/26/網(wǎng)路設(shè)計1/4/202391網(wǎng)路設(shè)計12/26/202291GSM網(wǎng)路設(shè)計基站配置原則基站類型功率平衡及覆蓋范圍雙工器的使用覆蓋區(qū)的控制頻率復(fù)用方式比較小區(qū)分裂半速率的考慮機(jī)房與環(huán)境1/4/202392GSM網(wǎng)路設(shè)計基站配置原則12/26/202292GSM系統(tǒng)指標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)可用頻率無線工作方式語音編碼網(wǎng)路服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)通信概率話務(wù)參數(shù)電路呼損接續(xù)延時1/4/202393GSM系統(tǒng)指標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)12/26/202293GSM網(wǎng)路容量客戶數(shù)量預(yù)測按共用移動電話占市話的百分比按移動電話普及率話務(wù)量預(yù)測Ai=a×b×t;Ai：每客戶忙時話務(wù)量；a：呼叫次數(shù)；b：忙時集中系數(shù)（忙時話務(wù)量/全天話務(wù)量）t：每次通話平均占用時長；系統(tǒng)總話務(wù)量A=Ai×M（erl）M：系統(tǒng)終期移動客戶數(shù)1/4/202394GSM網(wǎng)路容量客戶數(shù)量預(yù)測12/26/202294GSM網(wǎng)路容量交換機(jī)處理能力預(yù)測用平均客戶忙時試呼次數(shù)（BHCA)衡量BHCA=Ai/t無線信道數(shù)的估算無線話音信道估算：確定一個合適的呼損率無線控制信道計算混合型：1BCCH+3CCCH+4DCCH獨(dú)立性：1BCCH+7CCCH；8DCCH1/4/202395GSM網(wǎng)路容量交換機(jī)處理能力預(yù)測12/26/202295話務(wù)參數(shù)模型移動客戶忙時平均話務(wù)量0.025erl平均通話時長55秒移動客戶呼叫移動客戶占10%移動客戶呼叫固定時話客戶占42%固定市話客戶呼叫移動客戶占28%移動客戶呼叫固定長途客戶占14%固定長途客戶呼叫移動客戶占6%激活客戶60%漫游客戶10%移動客戶忙時激活/去活次數(shù)1.25次移動客戶忙時位置登記次數(shù)2次每次成功呼叫平均越區(qū)切換次數(shù)1.35~2次周期性位置更新的周期2次/小時1/4/202396話務(wù)參數(shù)模型移動客戶忙時平均話務(wù)量0.025erl12/26電路呼損無線信道呼損〈=1%，在話務(wù)密度高的地區(qū)采用2%MSC至BSC中繼呼損〈=1%MSC至MSC中繼呼損〈=1%MSC至市話中繼呼損〈=1%MSC至長途中繼呼損〈=0.5%1/4/202397電路呼損無線信道呼損〈=1%，在話務(wù)密度高的地區(qū)采用2%12系統(tǒng)阻塞率P=1-F(1-E)P為系統(tǒng)阻塞概率F為無線覆蓋區(qū)內(nèi)的通信概率E為無線信道呼損率1/4/202398系統(tǒng)阻塞率P=1-F(1-E)12/26/202298接續(xù)時延移動客戶開機(jī)至具有發(fā)出或接收呼叫能力的時間應(yīng)不超過4秒（已知BCCH載頻）或10秒（未知BCCH載頻）其中包括必要的鑒權(quán)和位置登記從移動客戶發(fā)起呼叫至PLMN邊界呼叫接續(xù)的時延應(yīng)不超過4秒，其中包括必要的鑒權(quán)、加密模式的設(shè)置等MS所在地的MSC從接收呼叫至尋呼該MS的時延應(yīng)少于4秒（一次尋呼）或15秒（多次尋呼），其中包括必要的鑒權(quán)及非連續(xù)接收1/4/202399接續(xù)時延移動客戶開機(jī)至具有發(fā)出或接收呼叫能力的時間應(yīng)不超過4GSM中繼方式和局?jǐn)?shù)據(jù)中繼方式2Mbit/s光纜數(shù)字電路；中繼負(fù)荷0.7erl計算電路數(shù)和PCM系統(tǒng)數(shù)；局?jǐn)?shù)據(jù)MSC/VLR工程設(shè)計的原始資料，軟硬件生產(chǎn)的依據(jù)；由設(shè)計單位負(fù)責(zé)填寫；1/4/2023100GSM中繼方式和局?jǐn)?shù)據(jù)中繼方式12/26/2022100GSM傳輸鏈路傳輸子復(fù)用設(shè)備Um:13kbit/s+3kbit/s保護(hù)；BSCBTS之間加BIE，把4個16kbit/s復(fù)用；BSCBTS連接方案星型鏈型混合型1/4/2023101GSM傳輸鏈路傳輸子復(fù)用設(shè)備12/26/2022101基站類型OmniRoadThreeSectorized

R

RR

R=CellRangeS=SiteAreaK=2.6K=1.3K=1.951/4/2023102基站類型OmniRoadThreeSectorizedR功率平衡表舉例：扇形基站，定向天線增益17dBd，帶空間分集1/4/2023103功率平衡表舉例：扇形基站，定向天線增益17dBd，帶空間分集功率平衡表(續(xù))1/4/2023104功率平衡表(續(xù))12/26/2022104GSM移動通信系統(tǒng)的

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化北京億陽信通軟件研究院有限公司1/4/2023105GSM移動通信系統(tǒng)的

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化北京億陽信通軟件研究院有限公司課程內(nèi)容GSM概述GSM業(yè)務(wù)介紹GSM技術(shù)原理GSM信令網(wǎng)路設(shè)計1/4/2023106課程內(nèi)容GSM概述12/26/20222GSM概述1/4/2023107GSM概述12/26/20223數(shù)字蜂窩移動通信GSM:數(shù)字化、與ISDN協(xié)議、功能類似；數(shù)摸不兼容；加密、大容量；（泛歐）ADC:數(shù)模兼容，大容量，不能與ISDN兼容，接口困難；（北美）JDC:增容6倍，與ISDN一致，數(shù)模不能兼容；（日本）我國采用GSM系統(tǒng)1/4/2023108數(shù)字蜂窩移動通信GSM:數(shù)字化、與ISDN協(xié)議、功能類似；數(shù)一次呼叫建立過程設(shè)有北京固定用戶A撥打上海移動用戶B，而B已漫游到廣州，則該次呼叫過程如下MSISDN：移動臺ISDN號碼，即手機(jī)卡號IMSI：國際移動客戶識別碼MSRN：移動客戶漫游號碼TMSI：臨時移動客戶識別碼1/4/2023109一次呼叫建立過程設(shè)有北京固定用戶A撥打上海移動用戶B，而B已一次呼叫建立的過程北京MSC上海MSC廣東MSC/VLR上海HLRMSISDNMSISDNIMSI/VLRIMSIMSRNMSRNMSRNBSCBSCIMSI/TMSIIMSI/TMSIIMSI/TMSIIMSI/TMSIIMSI/TMSI1/4/2023110一次呼叫建立的過程北京MSC上海MSC廣東MSC/VLR上海GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MSBTSBTSBTSBSCMSCTRAUHLRVLRAUCOMCUmInterfaceAbisInterfaceAInterfaceBSSNSSOSS16kbps64kbps1/4/2023111GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MSBTSBTSBTSBSCMSCTRAUHMSC：移動業(yè)務(wù)交換中心完成呼叫交換控制MS的位置更新和越區(qū)切換VLR：拜訪位置寄存器負(fù)責(zé)存儲和更新漫游道該VLR所管轄的地區(qū)中的移動用戶HLR：歸屬位置寄存器存儲全部“歸屬用戶”的信息存儲每個“歸屬用戶”的有關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1/4/2023112MSC：移動業(yè)務(wù)交換中心GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12/26/2022AUC：鑒權(quán)中心為防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)為每個用戶提供鑒權(quán)三參數(shù)以鑒別用戶身份的合法性O(shè)MC：操作維護(hù)中心運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1/4/2023113AUC：鑒權(quán)中心GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12/26/20229GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)BSC：基站控制器陸地信道管理無線信道管理BSC與BTS之間的信令信道對呼叫控制的支持BSC的操作維護(hù)功能接口TRAU：負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換1/4/2023114GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)BSC：基站控制器12/26/202210BTS：基站收發(fā)信機(jī)與BSC接口無線信道管理操作維護(hù)功能信令協(xié)議功能MS：mobilestationGSM用戶使用的入網(wǎng)設(shè)備包括終端設(shè)備和SIM卡兩部分GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1/4/2023115BTS：基站收發(fā)信機(jī)GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12/26/202211GSM業(yè)務(wù)介紹1/4/2023116GSM業(yè)務(wù)介紹12/26/202212GSM網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)通信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)基本承載業(yè)務(wù)基本承載業(yè)務(wù)+補(bǔ)充業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)基本電信業(yè)務(wù)基本電信業(yè)務(wù)+補(bǔ)充業(yè)務(wù)1/4/2023117GSM網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)通信業(yè)務(wù)12/26/202213電信業(yè)務(wù)1/4/2023118電信業(yè)務(wù)12/26/202214短消息業(yè)務(wù)點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)MOSMS：MS到短信中心MTSMS：短信中心到MS短消息小區(qū)廣播業(yè)務(wù)1/4/2023119短消息業(yè)務(wù)點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)12/26/202215補(bǔ)充業(yè)務(wù)號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)呼叫提供類補(bǔ)充業(yè)務(wù)呼叫完成類補(bǔ)充業(yè)務(wù)多方通話類補(bǔ)充業(yè)務(wù)集團(tuán)類補(bǔ)充業(yè)務(wù)計費(fèi)類補(bǔ)充業(yè)務(wù)對方付費(fèi)附加信息傳遞類補(bǔ)充業(yè)務(wù)呼叫限制類補(bǔ)充業(yè)務(wù)1/4/2023120補(bǔ)充業(yè)務(wù)號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)12/26/202216號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)主叫號碼識別顯示主叫號碼識別限制被叫號碼識別顯示被叫號碼識別限制惡意呼叫識別1/4/2023121號碼識別類補(bǔ)充業(yè)務(wù)主叫號碼識別顯示12/26/202217呼叫提供類補(bǔ)充業(yè)務(wù)無條件呼叫前轉(zhuǎn)遇忙呼叫前轉(zhuǎn)無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)被叫不可及呼叫前轉(zhuǎn)呼叫轉(zhuǎn)移移動接入搜索1/4/2023122呼叫提供類補(bǔ)充業(yè)務(wù)無條件呼叫前轉(zhuǎn)12/26/202218呼叫限制類補(bǔ)充業(yè)務(wù)閉鎖所有出局呼叫閉鎖所有國際出局呼叫閉鎖除歸屬PLMN國家外所有國際出局呼叫閉鎖所有入局呼叫當(dāng)漫游出歸屬PLMN國家后，閉鎖入局呼叫1/4/2023123呼叫限制類補(bǔ)充業(yè)務(wù)閉鎖所有出局呼叫12/26/202219GSM技術(shù)原理1/4/2023124GSM技術(shù)原理12/26/202220GSM無線傳輸?shù)闹饕攸c(diǎn)頻帶在900MHz附近或1800MHz附近載波間隔：200kHz調(diào)制方式：GMSK270.833Kbit/s均衡解調(diào)，以適應(yīng)復(fù)雜的地形時分復(fù)用，同一載波用于不同速率的信道數(shù)字話音傳輸旨在提高頻譜效率的許多功能跳頻功率控制DTXMRP等新技術(shù)的應(yīng)用移動輔助切換1/4/2023125GSM無線傳輸?shù)闹饕攸c(diǎn)頻帶在900MHz附近或1800MH無線接口管理MS大體分為兩種狀態(tài)：Detached：MS關(guān)機(jī)或拔掉SIM卡Attached：MS開機(jī)且插有SIM卡而MS在Attached狀態(tài)時，又分為兩種狀態(tài)：Idle：MS監(jiān)聽BCCH和PCH而沒有自己的信道。接收小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)（CBSM）Active：為MS通信而配置的雙向信道，MS在與網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下當(dāng)MS進(jìn)行位置更新、呼叫建立、短消息傳送或其他附加業(yè)務(wù)時，MS從Idle狀態(tài)轉(zhuǎn)變到Active狀態(tài)，即接入過程。1/4/2023126無線接口管理MS大體分為兩種狀態(tài)：12/26/202222GSM900主頻段（P-GSM)上行：890~915MHz（移動臺發(fā)，基站收）下行：935~960MHz（基站發(fā)，移動臺收）GSM擴(kuò)展頻段(E-GSM)上行：880~890MHz（移動臺發(fā)，基站收）下行：925~935MHz（基站發(fā)，移動臺收）DCS1800頻段：上行：1710~1785MHz（移動臺發(fā)，基站收）下行：1805~1880MHz（基站發(fā)，移動臺收）GSM系統(tǒng)頻譜分配1/4/2023127GSM900主頻段（P-GSM)GSM系統(tǒng)頻譜分配12/26頻段間隔相鄰頻道間隔200kHz每頻道為8個時隙，即8個信道（全速率）采用半速率編碼每頻道可達(dá)16信道頻道配置GSM900M（P-GSM)Fl(n)=890.001MHz+(n-1)x0.200MHz(MS->MS)Fh(n)=fl(n)+45MHz（BS->MS)N=1~124頻道GSM絕對頻道號1/4/2023128頻段間隔GSM絕對頻道號12/26/202224GSM擴(kuò)展頻段（E-GSM)Fl(n)=890.001MHz+(n-1024)x0.200MHz(MS->MS)Fh(n)=fl(n)+45MHz（BS->MS)N=975~1023頻道DCS1800Fl(n)=1710.200MHz+0.200MHz*(n-512)(MS->BS)Fh(n)=fl(n)+95MHz（BS->MS）N=512~885頻道GSM絕對頻道號1/4/2023129GSM擴(kuò)展頻段（E-GSM)GSM絕對頻道號12/26/20頻道配置中國電信：905~909/950~954MHz，頻道序號為76~95中國聯(lián)通：909~915/954~960MHz，頻道序號為96~124相鄰頻道間隔為200kHz。10MHz頻帶共有49個頻道（載頻）1x3,2x3,3x3,2x6和MRP復(fù)用方式1/4/2023130頻道配置中國電信：905~909/950~954MHz，頻頻率復(fù)用頻率復(fù)用所有頻道分成若干組N/F，其中，N表示所有可用的頻道，F(xiàn)表示分組數(shù)；F與每組的頻道數(shù)成反比，但也使同頻道復(fù)用距離減小復(fù)用方式：7×3;4×33×3;12×1;保護(hù)帶寬：400kHz1/4/2023131頻率復(fù)用頻率復(fù)用12/26/2022271245673124567312456731246731245673124567312456735頻率復(fù)用(OMNI7)1/4/2023132124567312456731245673124673124123457896

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頻率復(fù)用(3x3)1/4/202313312345789612345789612345789610763411852912

107634111852912

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1頻率復(fù)用(4x3)1/4/202313410763411852912107634111852時分多址技術(shù)（TDMA）每一頻點(diǎn)上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道特點(diǎn)：每載頻多路傳輸速率高、自適應(yīng)均衡突發(fā)脈沖序列傳輸傳輸開銷大公用設(shè)備成本低移動臺較復(fù)雜1/4/2023135時分多址技術(shù)（TDMA）每一頻點(diǎn)上可分成8個時隙，每一時隙為1/4/202313612/26/202232BURST結(jié)構(gòu)因為無法欲知MS與BTS間的傳輸時間這樣可克服無法適應(yīng)接收窗口的問題上行方向解調(diào)的第一個Burst下行方向解調(diào)的第一個Burst1/4/2023137BURST結(jié)構(gòu)因為無法欲知MS與上行方向解調(diào)下行方向解調(diào)12BURST結(jié)構(gòu)普通突發(fā)脈沖序列（NB）：用于攜帶TCH及除RACH、SCH、FCCH以外的控制信道上的信息頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）：固定比特全部是0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，他有一個較長的保護(hù)間隔空閑突發(fā)脈沖序列（DB）1/4/2023138BURST結(jié)構(gòu)普通突發(fā)脈沖序列（NB）：用于攜帶TCH及除R邏輯信道到物理信道的映射FCCH：其突發(fā)脈沖序列為FBSCH：其突發(fā)脈沖序列為SBBCCH：其突發(fā)脈沖序列為NBCCCH：其突發(fā)脈沖序列為NBIDLE：其突發(fā)脈沖序列為DB1/4/2023139邏輯信道到物理信道的映射FCCH：其突發(fā)脈沖序列為FB12/幀結(jié)構(gòu)TDMA幀=8BP=15ms/26=156.25ms幀號（FN）等于實際上的時隙號模8的商數(shù)TN等于實際上的時隙號模8的余數(shù)實際上的時隙號等于FN*8+TN多幀=26*TDMA幀=120ms （TCH）多幀=51*TDMA幀=240ms （SDCCH/BCH）超幀=26*51*TDMA幀超超幀=2048*超幀跳頻和加密過程的最小周期1/4/2023140幀結(jié)構(gòu)TDMA幀=8BP=15ms/26=156.25ms1上下行間的時間偏移量從基站角度講，下行方向延時3BP就可以得到上行方向的結(jié)構(gòu)從MS角度講，上下行之間的準(zhǔn)確偏移量是3BP減去TA1/4/2023141上下行間的時間偏移量從基站角度講，下行方向延時3BP就可以得GSM關(guān)鍵技術(shù)話音及信道編碼交織技術(shù)安全技術(shù)對數(shù)正態(tài)衰落（陰影衰落、慢衰落）多徑衰落（瑞利衰落、快衰落)空間分集：d＞0.6λ,最好在λ/4奇數(shù)倍時間色散和均衡基站與移動臺的時間調(diào)整跳頻技術(shù)1/4/2023142GSM關(guān)鍵技術(shù)話音及信道編碼12/26/202238接收機(jī)內(nèi)部噪聲外部噪聲：天電、宇宙、人為同頻干擾：鄰頻干擾：傳播、天線：無線網(wǎng)絡(luò)噪聲與干擾1/4/2023143接收機(jī)內(nèi)部噪聲無線網(wǎng)絡(luò)噪聲與干擾12/26/202239GSM關(guān)鍵技術(shù)干擾保護(hù)比同頻干擾保護(hù)比：C/I≥9dB鄰頻干擾保護(hù)比：C/I≥-9dB載波偏離400kHz時的干擾保護(hù)比：C/I≥-41dB實際應(yīng)用同頻干擾保護(hù)比：C/I≥12dB（3dB的冗余）1/4/2023144GSM關(guān)鍵技術(shù)干擾保護(hù)比12/26/202240語音處理過程語音輸入語音編碼信道編碼交織形成Burst加密調(diào)制語音輸出語音解碼信道解碼反交織解密解調(diào)偷幀標(biāo)志和FACCH輸入偷幀標(biāo)志和FACCH輸出1/4/2023145語音處理過程語音輸入語音編碼信道編碼交織形成Burst加密調(diào)語音編碼PCM編碼：64kbps采樣：8kHZ/s量化編碼LPC-LTP-RPE編碼器：13kbpsLPC+LTP參數(shù)：3.6kbpsRPE參數(shù)：9.4kbps1/4/2023146語音編碼PCM編碼：64kbps12/26/202242無線信道結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)信道TCH控制信道廣播信道BCH頻率校正信道FCCH同步信道SCH廣播控制信道BCCH公共控制信道CCCH尋呼信道PCH隨機(jī)接入信道RACH允許接入信道AGCH專用控制信道DCCH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FACCH1/4/2023147無線信道結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)信道TCH12/26/202243TCH信道其周期為26個TDMA，其中24個用于TCH發(fā)送，1個用于SACCH發(fā)送，1個空閑TDMA0-TDMA11和TDMA13-TDMA24的TN0為TCH0的周期，TDMA12的TN0為該TCH0所對應(yīng)的SACCH，TCH25的TN0為空閑TDMA11-TDMA24和下一個周期中的TDMA0-TDMA11的TN1為TCH1的周期，TDMA25的TN1為該TCH1所對應(yīng)的SACCH，而下一個周期中的TCH12的TN1為空閑1/4/2023148TCH信道其周期為26個TDMA，其中24個用于TCH發(fā)送，BCH信道組成BCH=FCCH+SCH+BCCH其周期為51個TDMA，這樣使專用模式下的MS可以收聽鄰近BTS的SCH和FCCH，以改變或確定其當(dāng)前小區(qū)選擇。其與TCH周期在數(shù)字上的關(guān)系使MS可以在其接收窗口上順序接收鄰近小區(qū)的公共信道，并且不影響TCH信道的接收。這樣MS就可以時刻保持鄰近小區(qū)的同步信息，稱為預(yù)同步，它是切換的前期準(zhǔn)備1/4/2023149BCH信道組成BCH=FCCH+SCH+BCCH12/26/BCH信道組成FCCH：頻率校正信道（FrequencyCorrectionCHannel)。下行信道。全0編碼。在TDMA幀中處于TN0的第0、10、20、30、40、50幀中標(biāo)志此信道為BCCH信道MS通過FCCH的發(fā)現(xiàn)而確定TN0，從而確定每個時隙的位置1/4/2023150BCH信道組成FCCH：頻率校正信道（FrequencyCSCH：同步信道（SynchronizationCHannel)下行信道總是在FCCH同一頻隙的8個BP之后出現(xiàn)MS通過解調(diào)SCHBurst而找到更精確的時隙信息，并推出在8*26*51*2048TDM周期中的當(dāng)前時隙號包括兩類信息：BSIC和RFN(指明幀號)BCH信道組成1/4/2023151SCH：同步信道（SynchronizationCHannBCCH:廣播控制信道（BroadcastControlCHannel)下行信道有關(guān)小區(qū)選擇的處理公共信道的配置是否提供CBCH小區(qū)標(biāo)識CBCH：小區(qū)廣播信道（CellBroadcastCHannel)BCH信道組成1/4/2023152BCCH:廣播控制信道（BroadcastControlCCCH信道組成CCCH=PCH+AGCH+RACHPCH：尋呼信道(PagingCHannel)下行信道，發(fā)送尋呼消息，包含IMSI或TMSIAGCH:接入準(zhǔn)許信道（AccessGrantCHannel)下行信道，BTS在接收到申請信道請求后，在此信道上分配SDCCH給MSRACH:隨機(jī)接入信道（RandomAccessCHannel)上行信道，MS申請信道請求1/4/2023153CCCH信道組成CCCH=PCH+AGCH+RACH12/DCCH信道組成SDCCH:獨(dú)立專用控制信道（StandandDedicatedControlCHannel)低速信道，用于傳送信令周期為102個TDMA,這樣做是盡可能的把4個SDCCH與公共信道配合（公共信道的周期是51個TDMA）移動臺通過其進(jìn)行建立呼叫或更新位置或與GSM交換系統(tǒng)參數(shù)的移動臺1/4/2023154DCCH信道組成SDCCH:獨(dú)立專用控制信道（StandaDCCH信道組成FACCH：快速隨路控制信道(FastAssociateControlCHannel)不是一個獨(dú)立信道，而是采用偷幀技術(shù)代替TCH上的用戶數(shù)據(jù)并不影響用戶數(shù)據(jù)的傳輸，此時偷幀標(biāo)志置為1處理緊急的和必不可少的信令，如：呼叫處理、用戶鑒權(quán)、切換處理等1/4/2023155DCCH信道組成FACCH：快速隨路控制信道(FastAsDCCH信道組成SACCH：慢速隨路控制信道(SlowAssociateControlCHannel)它與TCH和SDCCH成對出現(xiàn)下行方向承載有關(guān)功率控制和時間提前量指令上行方向主要傳送一些測量信息以及對下行方向指令的證實消息發(fā)送短消息業(yè)務(wù)專用模式下的廣播信息1/4/2023156DCCH信道組成SACCH：慢速隨路控制信道(SlowAs下行公共信道CCH

的組合方式BCCH+PCH+AGCHBCCH+PCH/AGCH+SDCCH/4（下行）1/4/2023157下行公共信道CCH

的組合方式BCCH+PCH+AGCH1SDCCH的信道格式SDCCH/8+SACCH/CRACH+SDCCH/4+SACCH/C(上行）1/4/2023158SDCCH的信道格式SDCCH/8+SACCH/C12/26交織原理消息分組交織后的消息分組1/4/2023159交織原理消息分組交織后的12/26/202255交織技術(shù)在GSM系統(tǒng)中，交織分為兩次內(nèi)部交織塊間交織1/4/2023160交織技術(shù)在GSM系統(tǒng)中，交織分為兩次12/26/202256內(nèi)部交織1917252103114125136147158164494504514524534544554568幀57bit語音編碼器和信道編碼器將每一20ms話音數(shù)字化并編碼，提供456個比特，并將其分成8幀，每幀57比特1/4/2023161內(nèi)部交織1917252103114125136塊間交織ADCAADCADCBABABABACBCBCBCB1/4/2023162塊間交織ADCAADCADCBABABABACBCBCBCB安全措施三參數(shù)：Ki、隨機(jī)數(shù)、響應(yīng)數(shù)鑒權(quán)：加密：設(shè)備識別：臨時識別碼：PIN碼1/4/2023163安全措施三參數(shù)：Ki、隨機(jī)數(shù)、響應(yīng)數(shù)12/26/202259慢衰落它的衰落類型稱為對數(shù)正態(tài)衰落，或稱為陰影衰落

它對信號的影響為減少發(fā)射機(jī)總的覆蓋

為消除這個影響，必須使用衰落儲備，所需的衰落儲備決定正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，通常假設(shè)為4-6dB。如果要使信號損耗的概率在10%范圍內(nèi)，則需要3-5dB衰落儲備

1/4/2023164慢衰落它的衰落類型稱為對數(shù)正態(tài)衰落，或稱為陰影衰落快衰落發(fā)生在當(dāng)移動天線收到有幾個反射波組成的信號時。例如，由于移動天線低于周圍物體，如樹木和建筑物，他們起到反射物的作用，最終的信號有幅度和相位不同的幾個波組成，有時候互相之間疊加后差不多完全為零輸出。

快衰落關(guān)于信號的電壓是瑞利分布，故稱為瑞利衰落，也稱為多徑衰落快衰落對話音質(zhì)量的影響表現(xiàn)為能聽到討厭的象爆裂的聲音

1/4/2023165快衰落發(fā)生在當(dāng)移動天線收到有幾個反射波組成的信號時。快衰落在直接波處于支配地位的開闊場地這種類型的衰落比城市中明顯要少得多

首選及最簡單的解決方法是發(fā)射足夠的功率，以提供衰落儲備

減少由瑞利衰落帶來的危害的另一個辦法是采用空間分集，它把深衰落下降數(shù)變得稀少，因此改善了話音質(zhì)量，經(jīng)常需要信號強(qiáng)度低于γmm值的概率要小于10%1/4/2023166快衰落在直接波處于支配地位的開闊場地這種類型的衰落比時間色散GSM均衡器可以處理延遲達(dá)到4比特的反射，相當(dāng)于15μs，相應(yīng)于4.5km大于15μs延遲反射的總和必須至少比小于15μs延遲的反射以及載波之總和小于9dBC/R被定義為在均衡器窗口內(nèi)的能量C和均衡器窗口外的能量R之比值

對時間色散的估計，必須考慮以下因素：服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的覆蓋預(yù)測、服務(wù)小區(qū)范圍、可能的干擾（相鄰）小區(qū)范圍、時延

有難度的環(huán)境：山區(qū)、岸比較陡或較密集的湖泊、丘陵城市、高層金屬建筑物

1/4/2023167時間色散GSM均衡器可以處理延遲達(dá)到4比特的反射，相當(dāng)于15對策基站選址：將基站盡可能建在靠近反射障礙物處或如果基站位于遠(yuǎn)離反射障礙物時，將天線指向背離反射物方向，該天線的前后比應(yīng)該大

水：沿海岸地區(qū)應(yīng)由水域?qū)γ婊緛砀采w

改變天線、俯仰角

輸出功率是不相關(guān)的

調(diào)整小區(qū)參數(shù)

1/4/2023168對策基站選址：將基站盡可能建在靠近反射障礙物處或如果時間提前量在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS取值范圍：0~63比特GSM系統(tǒng)最大覆蓋范圍是：3.7μs*63*3*108m/s=70km3.7μs:每個比特的時長63：時間調(diào)整的最大比特數(shù)3*108m/s：電波速度其覆蓋半徑是35km1/4/2023169時間提前量在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS12/26/跳頻技術(shù)功能改善衰落頻率分集改善移動臺的通信質(zhì)量類型基帶跳頻和射頻跳頻射頻跳頻必須使用合路器，增加損耗，對基站覆蓋范圍有一定影響1/4/2023170跳頻技術(shù)功能12/26/202266跳頻技術(shù)基帶跳頻射頻跳頻F1F2T1F3F4T2T3T4T5T6T7T8T9T10BCCHTS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8C1（固定頻率F0）C1（跳頻F1~Fn）1/4/2023171跳頻技術(shù)基帶跳頻射頻跳頻F1F2T1F3F4T2T3T4T5GSM大容量技術(shù)蜂窩小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)宏小區(qū)微小區(qū)微微小區(qū)雙頻段分級小區(qū)結(jié)構(gòu)GSM900DCS1800PCS19001/4/2023172GSM大容量技術(shù)蜂窩小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)12/26/202268GSM大容量技術(shù)提高頻率復(fù)用率多種復(fù)用方式：MRP系統(tǒng)干擾控制1/4/2023173GSM大容量技術(shù)提高頻率復(fù)用率12/26/202269GSM信令1/4/2023174GSM信令12/26/202270七層信令協(xié)議1/4/2023175七層信令協(xié)議12/26/202271GSM信令分層1/4/2023176GSM信令分層12/26/202272GSM信令分層BSSAP BSSapplicationpartBSSMAP BSSmanagementapplicationpartDTAP directtransferapplicationpartMM mobilityManagemertCM connectionmanagementCC callcontrolSS supplementaryservices1/4/2023177GSM信令分層BSSAP BSSapplicationpSMS shortmessageservicesSCCP signallingconnectioncontrolpartMTP messagetransferpartRR radioResoursesBTSM BTSmanagementLapD linkaccessprotocolontheDchannelLapDm linkaccessprotocolontheDchannelmodifiedGSM信令分層1/4/2023178SMS shortmessageservicesGSM信GSM信令分層物理層：鏈路層：負(fù)責(zé)兩個節(jié)點(diǎn)間鏈路的建立、保持、斷開。傳送業(yè)務(wù)信息傳送信令信息1/4/2023179GSM信令分層物理層：12/26/202275GSM信令分層網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)路由選擇。它又分為三個子層：RR：無線資源管理。如無線信道的建立、保持和釋放、測量報告、越區(qū)切換等MM：移動性管理。負(fù)責(zé)MS和MSC/VLR之間交換用戶移動性管理信息。如CM業(yè)務(wù)請求等。CM：連接管理。GSM信令分層體系中的最高層，與用戶接口。它又包括三個部分：CC：呼叫控制。負(fù)責(zé)MS和MSC/VLR之間通信接續(xù)信息SS：附加業(yè)務(wù)。負(fù)責(zé)MS對HLR設(shè)置補(bǔ)充業(yè)務(wù)的參數(shù)SMS：短信息服務(wù)1/4/2023180GSM信令分層網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)路由選擇。它又分為三個子層：12/GSM號碼計劃MSISDN=CC+NDS+SNCC：CountryCode.國家號，中國為86NDS：NationalDestinationCode.國家目的碼SN：SubscriberNumberIMSI=MCC+MNC+MSINMCC：MobileCountryCode.移動國家號碼，3位數(shù)MNC：MobileNetworkCode.移動網(wǎng)號，郵電為00，聯(lián)通為01MSIN：MobileStationIdentificationNumber1/4/2023181GSM號碼計劃MSISDN=CC+NDS+SN12/26/2GSM號碼計劃MSRN=OXYZPQRABCDTMSI：4字節(jié)的BCD碼LAI=MCC+MNC+LACLACGCI=MCC+MNC+LAC+CICIBSIC=NCC+BCCNCC