移動通信：第七章 時分多址（TDMA）數(shù)字蜂窩網(wǎng)

數(shù)字蜂窩網(wǎng)以GSM為代表GSM900---GlobalSystemforMobileCommunications

（全球移動通信系統(tǒng)）DCS1800---DigitalCellularSystem1800

（1800MHz數(shù)字蜂窩系統(tǒng)）

模擬蜂窩網(wǎng)不足頻譜利用率不高、容量?。话踩圆?、不適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展。第七章時分多址（TDMA）數(shù)字蜂窩網(wǎng)2/6/20231信息與通信工程系7.1GSM系統(tǒng)總體7.2GSM系統(tǒng)的無線接口7.3GSM系統(tǒng)的信令協(xié)議7.4GSM系統(tǒng)的移動性和安全性管理7.5GSM系統(tǒng)的呼叫接續(xù)

第七章時分多址（TDMA）數(shù)字蜂窩網(wǎng)2/6/20232信息與通信工程系7.1GSM系統(tǒng)總體7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別7.1.3主要業(yè)務(wù)2/6/20233信息與通信工程系7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2/6/20234信息與通信工程系TE

TerminalEquipment

終端設(shè)備MS

MobileStation

移動臺

BSS

BaseStationSubsystem

基站子系統(tǒng)BSC

BaseStationController

基站控制器

BTS

BaseTransceiverStation

基站收發(fā)臺

NSS

NetworkSubsystem

網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)HLR HomeLocationRegister

歸屬位置寄存器VLRVisitorLocationRegister

訪問位置寄存器

EIR EquipmentIdentityRegister

設(shè)備標識寄存器MSC Mobile-servicesSwitchingCentre

移動交換中心AuC AuthenticationCentre

鑒權(quán)中心OMCOperationManagementCenter

操作維護中心

7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2/6/20235信息與通信工程系GSM系統(tǒng)：移動臺、基站子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)、網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)(NMS)

基站子系統(tǒng)(BSS)：基站收發(fā)臺(BTS)

基站控制器(BSC)網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)：

移動交換中心(MSC)

原籍位置寄存器(HLR)

訪問位置寄存器(VLR)，

鑒權(quán)中心(AUC)

移動設(shè)備識別寄存器(EIR)網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)(NMS)：

操作與維護中心(OMC)7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2/6/20236信息與通信工程系7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)的四種構(gòu)成模式MSC/VLRHLR+AUCEIRHLR/AUCMSC/VLREIR+

MSC/VLRHLR/AUC/EIR

+VLRHLRAUCEIRMSC+A型B型C型D型2/6/20237信息與通信工程系7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2/6/20238信息與通信工程系圖中各接口名稱人機接口(Sm接口);MS與BS之間的接口(Um接口);BS與MSC之間的接口(A接口);BSC與BTS之間的接口(Abis接口);MSC與VLR之間的接口(B接口);MSC與HLR之間的接口(C接口);HLR與VLR之間的接口(D接口);MSC之間的接口(E接口);MSC與設(shè)備標志寄存器(EIR)之間的接口(F接口);VLR之間的接口(G接口)。7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2/6/20239信息與通信工程系主要接口：A接口、Abis接口和Um接口網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口：B，C，D，E，F(xiàn)，G接口GSM與其它公用電信網(wǎng)接口：7號信令7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2/6/202310信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別區(qū)域定義GSM服務(wù)區(qū)公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)MSC區(qū)位置區(qū)基站區(qū)扇區(qū)2/6/202311信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別1.移動用戶ISDN號碼（MSISDN：MobileStationInternationalISDNNumber)，該號碼為呼叫GSM移動用戶所需撥叫號碼，如下圖。CC（CountryCode)國家碼（2位，我國86）NDC（NationalDestinationCode）國內(nèi)目的地碼（6位），包括：N1N2N3

H1H2H3，N1N2N3為業(yè)務(wù)接入號（130~139），H1H2H3為HLR識別號，H1H2由國家分配（北京為10、11、12，上海16、17、18，廣東22~29，陜西91、92，山東53、54、63、64），

H3由各省自行分配。SN（SubscriberNumber）移動用戶號碼（4位），由HLR自行分配。

國內(nèi)有效ISDN號碼CCNDCSN國際ISDN號碼GSM系統(tǒng)中的編號與識別2/6/202312信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別當MSISDN為10位時（不含CC碼），一個業(yè)務(wù)接入號的容量為1千萬。目前，我國移動用戶近5億，故從1999年7月22日起，我國的MSISDN升為11位（不含CC碼）。方法：NDC（NationalDestinationCode）由

N1N2N3H1H2H3（6位）

N1N2N3

H0

H1H2H3（7位）（3G系統(tǒng)的業(yè)務(wù)接入號N1N2N3為150~159及180~189）2/6/202313信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別2.移動用戶識別碼（IMSI：InternationalMobileSubscriberIdentity）

GSM中，每個用戶均分配唯一的國際移動用戶識別碼，用于在無線信道上識別用戶，此碼在所有位置（包括漫游區(qū)）都有效，如下圖。

MCC（MobileCountryCode)移動國家碼（3位，我國460）MNC（MobileNetworkCode）移動網(wǎng)號碼（1或2位），我國規(guī)定

GSM網(wǎng)為00MSIN（MobileSubscriberIdentityNumber）移動用戶識別碼MCCMNCMSINIMSI（<=15位）NMSI2/6/202314信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別3.臨時移動用戶識別碼（TMSI：TemporaryMobileSubscriberIdentity

）為對IMSI保密，VLR對來訪用戶分配一個TMSI，它僅在訪問服務(wù)區(qū)內(nèi)使用，TMSI與IMSI之間沒有固定關(guān)系，IMSI只在入網(wǎng)登記時使用，在后續(xù)呼叫中，使用TMSI。TMSI總長度不超過4個字節(jié)，格式由運營商決定。4.移動臺漫游號碼（MSRN：MobileStationRoamingNumber

）當移動臺漫游到一個新的服務(wù)區(qū)時，由VLR給它分配一個臨時性的漫游號碼，并通知該移動臺的HLR，用于建立通信路由。一旦該移動臺離開該服務(wù)區(qū)，此漫游號碼即被收回，并可分配給其它來訪的移動臺使用，

MSRN格式與MSISDN號碼相同。2/6/202315信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別5.國際移動設(shè)備識別碼（IMEI：InternationalMobileStationEquipmentIdentity）

該碼可唯一識別移動設(shè)備身份標志，用于監(jiān)控被竊或無效的移動設(shè)備。格式如下圖。

TAC(TypeApprovalCode)型號批準碼（6位），由歐洲型號標準中心分配FAC(FinalAssemblyCode)工廠裝配碼（2位），表示廠家及裝配地SNR(SerialNumber)序列編號（6位），用于區(qū)別廠家每臺設(shè)備，廠家編號SP(Spare)備用（1位）

GSM協(xié)議規(guī)定：鍵入*#06#，顯示設(shè)備的IMEI碼TACFACSNRSPIMEI（15位數(shù)字）2/6/202316信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別

IMEI可使運營者對移動臺進行識別，它可確保系統(tǒng)中使用的移動設(shè)備不是盜用或非法的設(shè)備。

MSC/VLR向移動用戶請求IMEI碼并將IMEI發(fā)送給EIR（設(shè)備識別寄存器），收到IMEI后，EIR使用所定義的三個清單以識別非法設(shè)備的使用：白名單：包括已分配給參與運營者的所有設(shè)備識別序列號碼；黑名單：包括所有被禁止使用的設(shè)備的識別；灰名單：由運營者決定，例如包括有故障的及未經(jīng)型號認證的移動設(shè)備。最后，EIR將設(shè)備鑒別結(jié)果送給MSC/VLR，以決定是否允許MS入網(wǎng)。2/6/202317信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別6.位置區(qū)識別碼（LAI）及基站識別色碼（BSIC）

LAI在檢測位置更新和信道切換時使用。LAI組成如下圖。其中：LAC為位置區(qū)碼，用于識別移動通信網(wǎng)中的一個位置區(qū)，不超過兩個字節(jié)，用十六進制，由各營運部門自定。

LAI后加上小區(qū)的標志號CI，組成小區(qū)識別碼。

MCCLACMNC位置區(qū)識別碼2/6/202318信息與通信工程系7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別基站識別色碼(BISC)用于移動臺識別相同載頻的不同基站時使用，特別用于識別不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。格式如下圖。

NCC：PLMN色碼，用來識別相鄰的PLMN網(wǎng)BCC：BTS色碼，用來識別相同載頻不同的基站NCCBCC3bit

3bit

基站識別色碼（BSIC）2/6/202319信息與通信工程系7.2GSM系統(tǒng)的無線接口7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征7.2.2信道類型及其組合7.2.3話音和信道編碼7.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)2/6/202320信息與通信工程系

272740交織跨度/ms20404.615TDMA幀長/ms

4248.6270.833信道速率（kb/s)111322.8加差錯保護后的話音速率/(kb/s)

π/4-QPSK

π/4-QPSKGMSK調(diào)制方式3/63/68/16時隙數(shù)/載頻2530200載頻間隔/KHz810-826/1477-1501869-894935-960

基站（發(fā)）940-956/429-1453824-849890-915頻率/MHz移動臺（發(fā)）TDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMA多址方式

日本

JDC美國DAMPS歐洲

GSM7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征三種數(shù)字網(wǎng)主要參數(shù)2/6/202321信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征2/6/202322信息與通信工程系多址方式：TDMA/FDMA多址。區(qū)群：由3、4、7個小區(qū)組成，區(qū)群內(nèi)不使用相同頻道。每個小區(qū)含多個載頻，每個載頻含8個時隙?；景l(fā)射功率一般為每載波500W。小區(qū)半徑最大為35km，最小為500m。采用慢跳頻技術(shù)，每幀跳頻一次。

7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征2/6/202323信息與通信工程系7.2.1跳頻技術(shù)2/6/202324信息與通信工程系GSM900系統(tǒng)MS標稱峰值功率分為五類：1類20W（43dBm）車載臺、便攜臺2類8W（39dBm）車載臺、便攜臺3類5W（37dBm）手持臺4類2W（33dBm）手持臺5類0.8W（29dBm）手持臺7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征GSM移動臺輸出功率及功率控制（1）2/6/202325信息與通信工程系DCS1800系統(tǒng)MS標稱峰值功率分為兩類：1類1W（30dBm）便攜臺2類0.25W（24dBm）便攜臺7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征GSM移動臺輸出功率及功率控制（2）2/6/202326信息與通信工程系移動臺可根據(jù)基站的命令降低輸出功率，按最大15級，每級2dB的步進方式調(diào)整。

43dBm(0000)13dBm(1111)國際移動電信協(xié)會（CTIA）：手機輻射標準SAR（SpecificAbsorbedRadiation）小于1.6W/Kg。7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征2/6/202327信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征GSM的工作頻段上行：890~915MHz，1710~1785MHz下行：935~960MHz，1805~1880MHz中國移動(７８MHz)上行：８８５~９０９MHz

１７１０～１７２５

MHz下行：９３０～９５４MHz

１８０５～１８２０MHz2/6/202328信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征中國聯(lián)通(６２ＭＨｚ)ＧＳＭ：上行

９０９~

９１５ＭＨｚ１７４５~

１７５５ＭＨｚ下行９５４~

９６０ＭＨｚ１８４０~

１８５０ＭＨｚＣＤＭＡ：上行８２５~

８４０ＭＨｚ下行８７０~

８８５ＭＨｚ2/6/202329信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征中國電信

PHS(TDD/２０Ｍ)系統(tǒng):

１９００～１９２０ＭＨｚ

第一段

第二段

第三段

總帶寬

ITU

1885～1920

2010～2025

50中國1880～1920

2010～2025

2300～2400

155TD-SCDMA工作頻段與補充工作頻段(MHz)

：2/6/202330信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征中國電信cdma20001920～1935MHz,2110～2125MHz/FDD30MHz中國移動TD-SCDMA1880～1900MHz,2010～2025MHz/TDD35MHz中國聯(lián)通

WCDMA1940～1955MHz,2130～2145MHz/FDD30MHz3G的工作頻段2/6/202331信息與通信工程系上節(jié)課主要內(nèi)容頻分多址(FDMA)模擬蜂窩網(wǎng)話音信道中的隨路信令監(jiān)測音SAT5970Hz、6000Hz、6030Hz配置原則：每個區(qū)群使用其中的一個。信令音ST10kHz定位與越區(qū)切換數(shù)字信令傳輸及格式系統(tǒng)工作過程初始狀態(tài)、移動臺被呼、移動臺主呼、話終拆線時分多址（TDMA）數(shù)字蜂窩網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要接口GSM系統(tǒng)中的編號MSISDN、移動用戶識別IMSIA接口、Abis接口和Um接口2/6/202332信息與通信工程系上節(jié)課主要內(nèi)容時分多址（TDMA）GSM數(shù)字蜂窩網(wǎng)多址方式/雙工方式TDMA/FDMA/FDD

GSM移動臺輸出功率及功率控制GSM的工作頻段上行：890~915MHz，1710~1785MHz

下行：935~960MHz，1805~1880MHz

GSM系統(tǒng)絕對射頻信道號（ARFCN）

GSM幀結(jié)構(gòu)：業(yè)務(wù)復(fù)幀、控制復(fù)幀信道類型：業(yè)務(wù)信道（TCH）、控制信道（CCH）信道組合：解決系統(tǒng)中邏輯信道數(shù)遠大于物理信道數(shù)的問題。2/6/202333信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征頻道配置采用等間隔頻道配置方法。0.2890.2MHZ890.1890.30.10.2914.7914.9914.80.1GSM900MHz系統(tǒng)絕對射頻信道號（ARFCN）頻道序號為1~124，共124個頻道。2/6/202334信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征上行鏈路Uplink（移動臺發(fā)，基站收）

fl

(n)=890.200MHz＋（

n-1）*

0.200MHz下行鏈路Downlink（基站發(fā)，移動臺收）

fh(n)=fl(n)＋

45MHz

其中：n=1~124，為頻道序號。頻道序號（ARFCN）和頻點標稱中心頻率的關(guān)系：GSM900MHz系統(tǒng)的雙工間隔:FDD、45MHZ2/6/202335信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征上行鏈路

fl

(n)=1710.200MHz

＋（n-512）*0.200MHz

下行鏈路

fh(n)=fl

(n)＋

95MHz

其中：n=512~885，為頻道序號。DCS1800系統(tǒng)頻道序號和標稱中心頻率的關(guān)系為：

頻道序號為512~885，共374個頻道。2/6/202336信息與通信工程系7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征建網(wǎng)初期，一般采用4x3的復(fù)用方式，即N

=4，采用定向天線，每個基站用三付120度定向天線構(gòu)成3個扇形小區(qū)。頻率復(fù)用方式

業(yè)務(wù)量大的地區(qū)也可采用3x3、1x3等復(fù)用方式。若采用全向天線，建議采用N=7的復(fù)用方式。2/6/202337信息與通信工程系

第一組1、10、19、28、…、109、118第二組2、11、20、29、…、110、119第三組3、12、21、30、…、111、120第四組4、13、22、31、…、112、121第五組5、14、23、32、…、113、122第六組6、15、24、33、…、114、123第七組7、16、25、34、…、115、124

第八組8、17、26、35、…、116

第九組9、18、27、36、…、1177.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征900MHz系統(tǒng)3／9復(fù)用方式時頻道配置2/6/202338信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

GSM幀結(jié)構(gòu)

GSM幀長4.615ms(120/26)，分8個時隙，構(gòu)成8個時分信道，時隙寬度577us(15/26ms)，每個時隙含（156+1/4）bit

。

時隙中包含的具體內(nèi)容及格式與所傳信息有關(guān)。以業(yè)務(wù)信道為例，時隙結(jié)構(gòu)如下：時隙結(jié)構(gòu)03145672尾比特3信息比特571訓(xùn)練比特261信息比特57尾比特3幀結(jié)構(gòu)4.615ms保護期8.25577us信道速率156.25/0.577ms=270.833kbps2/6/202339信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

1個業(yè)務(wù)復(fù)幀由26個業(yè)務(wù)子幀組成

復(fù)幀長：26*4.615=120ms1個控制復(fù)幀由51個控制子幀組成

復(fù)幀長：51*4.615=235.4ms51個業(yè)務(wù)復(fù)幀和26個控制復(fù)幀組成一個超幀

超幀長：120*51=235.4*26=6.12s

超幀周期：26*51=1326個TDMA2048個超幀組成一個超高幀

超高幀長：6.12*2048=3h28m53s

超高幀周期：2048*1326=2715648個TDMA

GSM系統(tǒng)中，幀的編號（FN）以超高幀為周期，從0~2715647。2/6/202340信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

GSM幀結(jié)構(gòu)控制超幀(26)控制子幀超高幀長：6.12*2048=3h28m53s業(yè)務(wù)復(fù)幀

(26)業(yè)務(wù)超幀(51)控制復(fù)幀(51)業(yè)務(wù)子幀2/6/202341信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

GSM系統(tǒng)上行傳輸與下行傳輸所用的幀號相同，只是上行幀在時間上有3個TS的偏移。2/6/202342信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合下行載頻上行載頻上行幀號和下行幀號所對應(yīng)的時間關(guān)系

GSM系統(tǒng)上行傳輸與下行傳輸所用的幀號相同，只是上行幀在時間上有3個TS的偏移。2/6/202343信息與通信工程系上節(jié)課主要內(nèi)容頻分多址(FDMA)模擬蜂窩網(wǎng)話音信道中的隨路信令監(jiān)測音SAT5970Hz、6000Hz、6030Hz配置原則：每個區(qū)群使用其中的一個。信令音ST10kHz定位與越區(qū)切換數(shù)字信令傳輸及格式系統(tǒng)工作過程初始狀態(tài)、移動臺被呼、移動臺主呼、話終拆線時分多址（TDMA）數(shù)字蜂窩網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要接口GSM系統(tǒng)中的編號MSISDN、移動用戶識別IMSIA接口、Abis接口和Um接口2/6/202344信息與通信工程系上節(jié)課主要內(nèi)容時分多址（TDMA）GSM數(shù)字蜂窩網(wǎng)多址方式/雙工方式TDMA/FDMA/FDD

GSM移動臺輸出功率及功率控制GSM的工作頻段上行：890~915MHz，1710~1785MHz

下行：935~960MHz，1805~1880MHz

GSM系統(tǒng)絕對射頻信道號（ARFCN）

GSM幀結(jié)構(gòu)：業(yè)務(wù)復(fù)幀、控制復(fù)幀GSM系統(tǒng)上行傳輸與下行傳輸所用的幀號相同，只是上行幀在時間上有3個TS的偏移。2/6/202345信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合信道分類廣播信道(BCH)公用控制信道(CCCH)專用控制信道(DCCH)控制信道（CCH--ControlChannel）

業(yè)務(wù)信道（TCH--TrafficChannel）

話音業(yè)務(wù)信道(TCH/F、TCH/H)

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道2/6/202346信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合2/6/202347信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合業(yè)務(wù)信道（TCH）：傳輸話音和數(shù)據(jù)。分全速率信道（TCH/F）和半速率信道（TCH/H）。控制信道（CCH）：傳輸各類信令信息。

分為三類：廣播信道(BCH)、公用控制信道(CCCH)、

專用控制信道(DCCH)1)廣播信道（BCH）：“一點對多點”的單向控制信道，用于基站向所有的移動臺廣播公用的信息，內(nèi)容包括移動臺入網(wǎng)和呼叫建立所需要的各種信息。2/6/202348信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合·頻率校正信道（FCCH）

傳輸供移動臺校正其工作頻率的信息。·同步信道（SCH）

傳輸供移動臺進行幀同步（TDMA幀號）信息和對基站進行識別的信息（BSIC）。·廣播控制信道（BCCH）

傳輸通用信息，用于移動臺測量信號強度和識別小區(qū)標志等。BCH又分為：頻率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）、廣播控制信道（BCCH）2/6/202349信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合2)公用控制信道（CCCH）：“一點對多點”的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段，傳輸鏈路連接所需要的控制信令與信息。又分為：·尋呼信道（PCH）：傳輸基站尋呼移動臺的信息·隨機接入信道（RACH）：移動臺申請入網(wǎng)時，向基站發(fā)送入網(wǎng)請求信息。

·準許接入信道（AGCH）（AccessGrantChannel）：基站在呼叫接續(xù)開始時，向移動臺發(fā)送分配專用控制信道的信令。

2/6/202350信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合3)專用控制信道（DCCH）

：“點對點”的雙向控制信道，其用途

(DedicatedControlChannel）是在呼叫接續(xù)階段和在通信當中，在移動臺和基站之間傳輸必須的控制信息。又分為：·獨立專用控制信道（SDCCH）：傳輸移動臺鑒權(quán)、登記、信道分配指令?！ぢ佥o助控制信道（SACCH）：在移動臺和基站之間，周期地傳輸一些特定信息，如功率調(diào)整，幀調(diào)整和測量數(shù)據(jù)等?！た焖佥o助控制信道（FACCH）：傳輸與SDCCH相同的信息，不過只在沒有SACCH時才使用，傳輸速度較快。2/6/202351信息與通信工程系邏輯信道：

業(yè)務(wù)信道（TCH）、控制信道（廣播信道(BCH)、公用控制信道(CCCH)、專用控制信道(DCCH))7.2.2信道類型及其組合無法給每個邏輯信道配置一個物理信道。信道類型：邏輯信道、物理信道

GSM系統(tǒng)中，一個載頻提供8個物理信道，邏輯信道數(shù)遠大于物理信道數(shù)。物理信道：載頻提供時隙2/6/202352信息與通信工程系將控制信道復(fù)用（組合），即在一個或兩個物理信道上復(fù)用控制信道。7.2.2信道類型及其組合解決的辦法：信道組合。

無法給每個邏輯信道配置一個物理信道。2/6/202353信息與通信工程系信道的組合方式?所謂“組合”，實際上是將各種邏輯信道裝載到物理信道上去。也就是說，邏輯信道與物理信道之間存在著映射關(guān)系。邏輯信道組合是以復(fù)幀為基礎(chǔ)的。信道的組合形式?與通信系統(tǒng)在不同階段（接續(xù)或通話）所需要完成的功能有關(guān)?與傳輸方向（上/下行）有關(guān)?與業(yè)務(wù)量有關(guān)7.2.2信道類型及其組合2/6/202354信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

一般情況，每個基站有n個載頻，分別用C0

、C1、…、Cn-1

表示。其中C0

稱為主載頻，每個載頻有8個時隙，分別用TS0

、TS1

、…、

TS7

表示。多載頻小區(qū)中TS0

：用來映射廣播信道、公用控制信道（BCH、CCCH(下行)）TS1：用來映射專用控制信道（SDCCH、SACCH(上/下行）)C0

主載頻C0

上的其余6個時隙TS2~TS7均由TCH使用。2/6/202355信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合2/6/202356信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合上行鏈路TS0的復(fù)用R（RACH）：隨機接入信道對上行鏈路：

C0

上的TS0只用于移動臺的接入，即用于RACH信道的映射。2/6/202357信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合圖中：F（

FCCH）、S（SCH）、B（

BCCH）、C（CCCH，包括尋呼信道PCH、準許接入信道AGCH）

、

I（IDEL）共占用51個TS0時隙。下行鏈路BCCH和CCCH在TS0上的復(fù)用下行鏈路2/6/202358信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

下行鏈路C0

上的TS1用來將專用控制信道SDCCH（獨立專用控制信道）及SACCH

（慢速輔助控制信道）映射到物理信道上。由于呼叫建立和登記時的比特率較低，所以在TS1上放置了8個控制信道。

TS1復(fù)用時采用了102個TDMA復(fù)幀結(jié)構(gòu)。其中，每個SDCCH（DX）占8個TS，共占64個TS。DX只在移動臺呼叫建立時使用，在移動臺轉(zhuǎn)到TCH上后，可將DX用于其他移動臺。

每個SACCH（AX）占4個TS，共占32個TS

。AX用于傳輸必要的控制信令，如功率調(diào)整命令。I表示空閑幀，占6個TS。2/6/202359信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合下行鏈路SDCCH和SACCH在TS1的復(fù)用2/6/202360信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

由于是專用控制信道，因此上行鏈路C0上TS1組成的結(jié)構(gòu)和下行鏈路結(jié)構(gòu)相同，只是在時間上有3個TS的偏移。2/6/202361信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合上行鏈路TS1的復(fù)用2/6/202362信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合

C0

上的其余6個時隙TS2~

TS7均由TCH使用，重復(fù)周期為26個TS。

2/6/202363信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合主載頻C0上:

TS0用于廣播信道(BCH)、公用控制信道(CCCH)

TS1用于專用控制信道(DCCH)

TS2~TS7用于業(yè)務(wù)信道總結(jié)：多載頻小區(qū)中每另增加一個載頻，其8個TS均用于業(yè)務(wù)信道。2/6/202364信息與通信工程系業(yè)務(wù)信道的組合方式7.2.2信道類型及其組合2/6/202365信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合小區(qū)可能只有一套收發(fā)單元（單載頻）

TS0

既用于廣播信道、公用控制信道（BCH、

CCCH），又用于專用控制信道（SDCCH、

SACCH）小容量地區(qū)或建站初期單載頻小區(qū)

單載頻上的其余7個時隙TS1~TS7均由TCH使用。2/6/202366信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合下行鏈路包括：BCH（F、S、B），CCCH（C），SDCCH（D0~D3），SACCH（A0~A3）和空閑幀I，共102個TS。小容量地區(qū)TS0上控制信道綜合復(fù)用2/6/202367信息與通信工程系7.2.2信道類型及其組合上行鏈路包括：隨機接入信道RACH（R），專用控制信道SDCCH（

D0~D3

），SACCH（A0~A3）共102個TS。

TS1~TS7

均用于業(yè)務(wù)信道。小容量地區(qū)TS0上控制信道綜合復(fù)用(續(xù))2/6/202368信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼

數(shù)字化話音信號無線傳輸時面臨三個問題：選擇低速率的編碼方式，以適應(yīng)有限帶寬的要求,即信源編碼問題；選擇有效的方法減少誤碼率，即信道編碼問題；選用有效的調(diào)制方式，減小雜波輻射，降低干擾，即調(diào)制方式問題。2/6/202369信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼2/6/202370信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼?話音編碼

-RPE-LTP?信道編碼

-前向糾錯碼

(1/2,5)卷積碼?交織編碼

-抗突發(fā)干擾GSM系統(tǒng)的編碼流程2/6/202371信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼

RPE-LTP(規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼)RPE-LPC和MPE-LTP兩種編碼方式的綜合。

RPE-LTP編碼：（1）把語音分成20ms為單位的段；（2）分別進行線性預(yù)測分析，長周期預(yù)測和激勵分析（編碼器共有三個功能部分）；（3）各自產(chǎn)生的比特數(shù)為36，36，188，共260bit。語音編碼編碼速率為：260bit/20ms=13kbps

2/6/202372信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼第一類：對差錯敏感，共182個。加上3個奇偶檢驗比特和4個尾比特，進行碼率為1/2和約束長度為5的卷積編碼，共有（182+3+4）*2=378bits。第二類：對差錯不敏感的，共78個。

一共為：378+78=456bit糾錯編碼故，糾錯編碼速率為：456bit/20ms=22.8kbps。在20ms的語音編碼幀中，把語音比特分為兩類：2/6/202373信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼

把40ms中的語音比特組成8*114的矩陣。交織編碼

按水平寫入和垂直讀出的順序，獲得8個114bit的信息段，此信息要占用一個時隙逐幀進行傳輸。收端按垂直寫入，水平讀出的方法解交織（去交織）。2*456=912=8*114

2/6/202374信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼2/6/202375信息與通信工程系GSM中的交織編碼（Interleave）交織的實質(zhì)是將突發(fā)的連續(xù)錯誤分散開來。交織的主要作用是抗快衰落。GSM系統(tǒng)交織深度為40ms，按水平寫入、垂直讀出的順序進行交織。7.2.3話音和信道編碼2/6/202376信息與通信工程系7.2.3話音和信道編碼GSM中語音信號的處理過程2/6/202377信息與通信工程系7.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)采用自適應(yīng)均衡抵抗多徑效應(yīng)造成的時散現(xiàn)象采用卷積編碼糾隨機干擾采用交織編碼抗突發(fā)干擾采用跳頻技術(shù)進一步提高系統(tǒng)的抗干擾性能GSM系統(tǒng)中提高信號質(zhì)量的措施2/6/202378信息與通信工程系7.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)?跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案（序列）進行跳變。?GSM采用每幀改變頻率的方法，即每

4.615ms（217跳/秒）改變載波頻率。?GSM的跳頻是可選項（Option）。GSM的跳頻技術(shù)2/6/202379信息與通信工程系7.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)2/6/202380信息與通信工程系7.4GSM系統(tǒng)的移動性和安全性管理9.4.1位置登記

9.4.2鑒權(quán)與加密

2/6/202381信息與通信工程系7.4.1位置登記2/6/202382信息與通信工程系?當一個移動用戶首次入網(wǎng)時，它必須通過MSC，在相應(yīng)的HLR中登記注冊，把有關(guān)參數(shù)存放在HLR中。?移動臺位置變化后，其變動的位置信息由VLR進行登記。?移動臺離開原籍地區(qū)進入其它地區(qū)“訪問”，該地區(qū)的VLR要對來訪的移動臺進行位置登記，并向該移動臺的HLR查詢其有關(guān)參數(shù)。

位置登記過程7.4.1位置登記2/6/202383信息與通信工程系?HLR要臨時保存該VLR提供的位置信息，以便為其它用戶呼叫此移動臺提供所需的路由。?VLR所存儲的位置信息不是永久性的，一旦移動臺離開了它的服務(wù)區(qū)，該移動臺的位置信息即被刪除。7.4.1位置登記

位置登記過程（續(xù)）2/6/202384信息與通信工程系7.4.1位置登記處于開機空閑狀態(tài)的連續(xù)移動的MS

，從一個位置區(qū)移到另一位置區(qū)，發(fā)現(xiàn)其存儲器中的LAI與接收到的LAI發(fā)生了變化，便執(zhí)行登記。這個過程就叫“位置更新”。

位置更新過程2/6/202385信息與通信工程系7.4.1位置登記位置更新過程2/6/202386信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密空中接口極易受到侵犯保證通信安全鑒權(quán)確認移動臺的合法性。加密防止第三者竊聽。必要性2/6/202387信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密PIN（PersonalIdentificationNumber）

個人身份碼，鑒別使用者身份PIN1碼：1~4位，用于控制對SIM卡的使用，防止SIM卡的非授權(quán)使用，

PIN1碼由SIM在終端檢查，不通過無線接口傳送，保密性強。只有

PIN1認證通過，才可以對SIM卡讀取，并可入網(wǎng)。PIN1

輸入三次出錯，SIM自行鎖定，必須輸入PUK1解碼。

PIN1連續(xù)輸入十次出錯，SIM永久鎖定。PIN2碼：PIN1擴展碼，1~4位，用于控制對SIM卡從屬功能的使用，

PIN2輸入三次出錯，SIM自行鎖定，必須輸入PUK2解碼。2/6/202388信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密SIM（SubscriberIdentityModule）用戶識別模塊

符合OSI標準的智慧磁卡，包括與用戶有關(guān)的無線接口信息及鑒權(quán)、加密信息。

SIM卡的使用實現(xiàn)了用戶和設(shè)備的分離（機卡分離）的思想，為個人通信發(fā)展打下了基礎(chǔ)。SIM卡的結(jié)構(gòu)：由CPU、

RAM、ROM、EPROM及串行通信單元五個部分組成。2/6/202389信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密SIM卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括三個與GSM應(yīng)用有關(guān)的目錄，即根目錄，GSM目錄和通信目錄。1）根目錄存儲與卡和持卡人有關(guān)的信息，包括：認證數(shù)據(jù)（A）和持卡者信息；2）GSM目錄包括GSM網(wǎng)絡(luò)操作所需的信息。如：

·SIM業(yè)務(wù)用于確認SIM卡中分配和激活了的業(yè)務(wù)

·IMSI碼（國際移動用戶身份碼）

·TMSI碼（臨時移動用戶身份碼）

·密鑰Ki3）通信目錄縮位撥號，包括呼叫號碼，有關(guān)的字母符號標記、網(wǎng)絡(luò)承載性能指標、用戶地址識別。所需要的網(wǎng)絡(luò)和承載能力有關(guān)的參數(shù)，移動設(shè)備的性能參數(shù)，縮位撥號有關(guān)的參數(shù)。2/6/202390信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密1）校驗PIN2）鑒權(quán)

3）加密SIM卡功能2/6/202391信息與通信工程系?鑒權(quán)中心(AUC)為鑒權(quán)與加密提供了三參數(shù)組：

RAND(RandomNumber)

SRES(SignedResponse)

Kc7.4.2鑒權(quán)與加密網(wǎng)絡(luò)以鑒權(quán)方式識別用戶，以防止無權(quán)用戶接入。?用戶入網(wǎng)簽約時，系統(tǒng)將用戶鑒權(quán)密鑰Ki、A3/A8算法IMSI一起分配給用戶，存儲于SIM（用戶識別模塊）卡中。同時，AUC

中也保留用戶的密鑰Ki

。2/6/202392信息與通信工程系用戶申請入網(wǎng)時，由AUC發(fā)“鑒權(quán)請求”，系統(tǒng)產(chǎn)生一隨機數(shù)（RAND，128位），

RAND通過無線接口傳給移動臺。通過鑒權(quán)A3/A8算法，移動臺和網(wǎng)絡(luò)同時用RAND和Ki分別計算出密鑰KC（64位）和符號響應(yīng)（SRES，32位）。RAND,SERS,KC作為一個三參數(shù)組一起送給HLR。移動臺將算出的SRES通過無線接口傳回網(wǎng)絡(luò)側(cè)，與網(wǎng)絡(luò)算出的SRES進行比較，以確定移動臺是否合法（相等為合法，否則非法）。7.4.2鑒權(quán)與加密三參數(shù)組的產(chǎn)生及鑒權(quán)過程：2/6/202393信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/202394信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/202395信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/202396信息與通信工程系為防止無線竊聽，GSM系統(tǒng)中，對無線傳輸?shù)男畔⒍歼M行了加密處理。加密和解密過程是通過對114個無線突發(fā)脈沖編碼比特與一個由A5算法產(chǎn)生的114比特的加密序列進行異或運算完成的。7.4.2鑒權(quán)與加密加密以防止無線竊聽2/6/202397信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/202398信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/202399信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/2023100信息與通信工程系設(shè)備識別以防止非法設(shè)備的使用

IMEI碼可使運營者對移動臺進行識別，它可確保系統(tǒng)中使用的移動設(shè)備不是盜用或非法的設(shè)備。

MSC/VLR向移動用戶請求IMEI碼并將IMEI發(fā)送給EIR，收到IMEI后，EIR使用所定義的三個清單以識別非法設(shè)備的使用。白名單：包括已分配給參與運營者的所有設(shè)備識別序列號碼；黑名單：包括所有被禁止使用的設(shè)備的識別；灰名單：由運營者決定，如包括有故障的及未經(jīng)型號認證的移動設(shè)備。

最后，EIR將設(shè)備鑒別結(jié)果送給MSC/VLR，以決定是否允許MS入網(wǎng)。7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/2023101信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密設(shè)備識別程序2/6/2023102信息與通信工程系更新TMSI碼以保護IMSI及TMSI

TMSI碼不是呼叫碼，是不公開的（IMSI只在MS第一次接入網(wǎng)絡(luò)時通過無線接口傳送一次，另外，在異常情況下，如出錯時，也要傳送IMSI

碼）。網(wǎng)絡(luò)用TMSI鑒權(quán)用戶身份，TMSI在不斷變化，且TMSI是在加密后才傳給MS的，故不可能通過監(jiān)聽無線接口來確定該TMSI與哪個用戶對應(yīng)，保密性強。TMSI更新過程：

用原TMSI作身份憑證，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生新的TMSI，加密后傳給MS，MS解蜜后將新TMSI存入SIM卡中。7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/2023103信息與通信工程系7.4.2鑒權(quán)與加密2/6/2023104信息與通信工程系7.5GSM系統(tǒng)的呼叫接續(xù)

9.5.1呼叫接續(xù)

9.5.2過區(qū)切換2/6/2023105信息與通信工程系7.5.1呼叫接續(xù)移動臺的三種狀態(tài)（模式）移動臺開機：空閑模式，移動臺偵聽廣播信道，此時不占用任一信道。移動臺忙：專用模式，移動臺處在通信中，此時占用業(yè)務(wù)信道。移動臺關(guān)機：移動臺電源斷開。2/6/2023106信息與通信工程系7.5.1呼叫接續(xù)

移動臺開機后，首先在空中接口上搜索找到正確頻率(校正和同步)，并鎖定此頻率。該頻率載有廣播信息和可能的尋呼信息。