GSM和CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

第四章GSM和CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)4.1GSM系統(tǒng)4.1.1GSM歷史由于模擬系統(tǒng)有四大缺點(diǎn)：1.

各系統(tǒng)間沒有公共接口；2.

很難開展數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)；3.

頻譜利用率低無法適應(yīng)大容量的需求；4.

安全保密性差，易被竊聽，易做“假機(jī)”。1982年北歐國家為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動電話，需要一種公共的系統(tǒng)，向CEPT（歐洲郵電行政大會）提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)規(guī)范。在這次大會上就成立了一個(gè)在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ETSI）技術(shù)委員會下的“移動特別小組＼GroupSpecialMobile）簡稱“GSM”，來制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建議書。

1987年5月GSM成員國就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時(shí)分多址TDMA、規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測RPE一LTP話音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控GMSK調(diào)制方式達(dá)成一致意見

1991年在歐洲開通了第一個(gè)系統(tǒng)，將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)”（Globa1systemforMobilecommunications）移動特別小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為DCSI800系統(tǒng)。1993年我國開通了第一個(gè)數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)。4.1.2GSM系統(tǒng)組成MS：移動臺;BSS:基站子系統(tǒng)NSS:網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)4.1.3GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1.4系統(tǒng)接口4.1.5我國GSM通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用獨(dú)立網(wǎng)號方式來組網(wǎng)的。

“中國電信”

GSM網(wǎng)路接入號為“139”，

“中國聯(lián)通”

GSM網(wǎng)路接入號為“130”。全國GSM移動電話網(wǎng)按大區(qū)設(shè)立一級匯接中心、省內(nèi)設(shè)立二級匯接中心、移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)設(shè)立端局構(gòu)成三級網(wǎng)路結(jié)構(gòu)。三級網(wǎng)路結(jié)構(gòu)組成了一個(gè)完全獨(dú)立的數(shù)字移動通信網(wǎng)路。GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)與PSTN網(wǎng)相重疊。公用電話網(wǎng)有它的國際出口局，而GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)卻無國際出口局，國際間的通信仍然還需借助于公用電話網(wǎng)的國際局。在“中國聯(lián)通”GSM移動交換局所在地，聯(lián)通網(wǎng)和主網(wǎng)(郵電部門的GSM移動通信網(wǎng)和PSTN網(wǎng))之間各設(shè)一個(gè)網(wǎng)間接口局，聯(lián)通網(wǎng)和主網(wǎng)經(jīng)過網(wǎng)間接口局連通。

省內(nèi)GSM移動通信網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)

省內(nèi)設(shè)若干個(gè)移動業(yè)務(wù)匯接中心(即二級匯接中心)。二級匯接中心可以是單獨(dú)設(shè)置的匯接中心(即不帶客戶，只作匯接)，也可兼作移動端局(與基站相連，可帶客戶)。省內(nèi)GSM移動通信網(wǎng)中一般設(shè)置二三個(gè)移動匯接局較為適宜，最多不超過四個(gè)，每個(gè)移動端局至少應(yīng)與省內(nèi)兩個(gè)二級匯接中心相連。

移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)全國可劃分為若干個(gè)移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，每個(gè)移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中應(yīng)設(shè)立一個(gè)HLR和一個(gè)或若干個(gè)移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)，還可以幾個(gè)移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)共用一個(gè)MSC。信令網(wǎng)路結(jié)構(gòu)在建網(wǎng)初期，由于國內(nèi)的No.7信令網(wǎng)不適宜傳輸MAP（移動應(yīng)用部分）消息，作為過渡，可先建立移動專用No.7信令網(wǎng)。4.1.6GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別1.區(qū)域定義服務(wù)區(qū)PLMN…PLMNMSCMSC…位置區(qū)位置區(qū)基站基站……扇區(qū)扇區(qū)…PLMN：PublicLandMobileNetwork

公用陸地移動通信網(wǎng)2.號碼與識別(1)國際移動客戶識別碼(IMSI)GSM移動通信網(wǎng)給移動客戶分配一個(gè)特定的識別碼。存儲在客戶識別模塊(SIM)、HLR、VLR中。

IMSI號碼結(jié)構(gòu)為：

MCC(3位)MNC(1或2位)

MSIN|------------國際移動客戶識別------------|

|--國內(nèi)移動客戶識別--|MCC:移動國家號碼，由3位數(shù)字組成，我國為460。

MNC:移動網(wǎng)號，由2位數(shù)字組成，

郵電部門GSMPLMN網(wǎng)為00，

“中國聯(lián)通公司”GSMPLMN網(wǎng)為0l。MSIN:移動客戶識別碼，采用等長11位數(shù)字構(gòu)成。(2)臨時(shí)移動客戶識別碼(TMSI)

為了對IMSI保密，MSC／VLR可給來訪移動客戶分配一個(gè)唯一的TMSI號碼，僅限在本MSC業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)使用。

(3)國際移動臺設(shè)備識別碼(IMEI)

唯一地識別一個(gè)移動臺設(shè)備的編碼，為一個(gè)15位的十進(jìn)制數(shù)數(shù)字，其結(jié)構(gòu)是：

6位數(shù)字2位數(shù)字6位數(shù)字l位數(shù)字

TACFACSNRSP

TAC:型號批準(zhǔn)碼;

FAC:工廠裝配碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地。

SNR:序號碼，SP:備用，備作將來使用。

(3)移動臺ISDN號碼(MSISDN)主叫客戶為呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中客戶所需撥的號碼。號碼的結(jié)構(gòu)為：

CCNDCSN|-----------國際移動客戶ISDN號碼----------------||--國內(nèi)有效移動客戶ISDN號碼--|

CC：國家碼。我國為86。NDC：國內(nèi)目的地碼，即網(wǎng)路接入號，郵電部門GSM網(wǎng)為139，“中國聯(lián)通公司”GSM網(wǎng)為130。

SN＝客戶號碼，采用等長7位編號計(jì)劃。(4)移動客戶漫游號碼(MSRN)(與MSISDN結(jié)構(gòu)相同）

移動客戶漫游號碼(MSRN)結(jié)構(gòu)是：

CCNDCSN

|---------國際移動客戶ISDN號-----------------|

|--國內(nèi)有效移動客戶ISDN號碼|

(5)位置區(qū)識別碼(LAI)位置區(qū)識別碼用于移動客戶的位置更新，其號碼結(jié)構(gòu)是：

3位數(shù)字2位數(shù)字最大16bit

MCCMNCLAC

|------------LAI-------------|

MCC：移動客戶國家碼，同IMSI中的前三位數(shù)字。

MNC：移動網(wǎng)號，同IMSI中的MNC。LAC：位置區(qū)號碼，為一個(gè)2字節(jié)BCD編碼，在一個(gè)GSMPLMN網(wǎng)中可定義65536個(gè)不同的位置區(qū)。(6)全全球小敗區(qū)識別碼冠(CGI)CGI是用來識律別一個(gè)位壟置區(qū)內(nèi)的瓜小區(qū)，它戀是在位置濃區(qū)識別碼嚇(LAI)后加上一嶺個(gè)小區(qū)識嘴別碼(CI)郊，其結(jié)構(gòu)是星：3位數(shù)字首2遺位數(shù)字損最大膜16bit最大16bitMCC萄MNC暗LAC慈C寬I|---凈----賠----瘡----貪----嘴--LA反I---犧--||--芳---疾---知---丸---但---布---閥---豆---助---賊---家---優(yōu)---能-CG四I--建---紗--|CI是一個(gè)2掏字節(jié)BCD編碼，由捆各MSC自定(7)垃基站識抱別碼(BSIC我)BSI醉C主要用于油識別相鄰捉國家的具跌有相同載責(zé)頻的相鄰扛基站，為賀6bit編碼，其陜結(jié)構(gòu)是：3bit課3b銷itNCC渣BC豪C|---睛----狐-BSI區(qū)C--摸-----糟---慕---叮---仔-|NCC:扣PLM悠N色碼(國妨家色碼)浪，為XY1Y2。X：運(yùn)營者(愈郵電X＝1苦，聯(lián)通＝集0)主要用債來區(qū)分飼國界各披側(cè)的運(yùn)聯(lián)營者(盼國內(nèi)區(qū)疲別不同尤的省)句，為XY1Y煤2

Y1Y2的分配

Y2Y10

1

0

吉林、甘肅、西藏、廣西、福建、湖北、北京、江蘇黑龍江、遼寧、寧夏、四川、海南、江西、天津、山西、山東

1

新疆、廣東、河北、安徽、上海、貴州、陜西內(nèi)蒙古、青海、云南、河南、浙江、湖南BCC:基站色碼逮，識別基污站。由運(yùn)含營設(shè)定4.1.未7GSM系統(tǒng)主要做業(yè)務(wù)4.2GSM系統(tǒng)的單無線傳陽輸方式信及其特征GSM系統(tǒng)采菌用TDM睡A和FDM偵A兩種多鼓址方式狀。區(qū)群滴內(nèi)小區(qū)投數(shù)為3辨、4或汁7個(gè)，葡每個(gè)小斑區(qū)含多禾個(gè)載頻端，每個(gè)鞭載頻含粥有8個(gè)級時(shí)隙。基站發(fā)射價(jià)功率為每致載波50有0W，每時(shí)隙蝕平均為妨500伍/8=仔62.宜5W。移動臺發(fā)庫射功率分鬼為0.8W、2喪W、5搞W、8和20W，供用戶選見擇。小區(qū)半兩徑為最帽大35km(用于農(nóng)村課)，最小壤為500m(市區(qū))思。采用多種駐抗干擾技鈔術(shù)如自適紅應(yīng)均衡、噴跳頻和糾員錯(cuò)碼等。4.2.疏1G浮SM工作頻拒段(1)齊歐洲GSM通信系梁統(tǒng)在以許下的射秋頻頻段反：上行:手890～書915MHz（移動臺發(fā)灶、基站收脾）下行:保93爹5～9質(zhì)60MHz（基站發(fā)擠、移動油臺收）收發(fā)頻率加間隔為4豪5MHz。載頻間切隔：0偶.2MHz系統(tǒng)載頻便數(shù):猶(915捕-890偉)/0.宏2-1=佩124(厭對)；下頻段:fl(n)=碰(890扯+0.2莊n)MH兵z；上頻段:fh(n)依=(9錘35+伙0.2冬n)M檔Hz；n=1~12仿4.每個(gè)載歇頻有8膠個(gè)時(shí)隙怕，系統(tǒng)怎共有物俱理信道1248=9絕92(個(gè)低)(2)菜我國陸地胡公用蜂窩株數(shù)字移動搏通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)匪采用90鹿0MHz頻段：上行：9纖05～9嚼15（移揀動臺發(fā)、擊基站收）下行：9勿50～9拼60（基悲站發(fā)、移免動臺收）下頻段:fl(n)=核[890升.200幟＋(n-桂1)0.20姑0]MH懇z;上頻段:fh(n)=尺[fl(n)＋攝45]M爸Hz;n=7焰6～12橋4頻道每個(gè)載頻炭有8個(gè)時(shí)爪隙，系統(tǒng)巾共有物理溫信道498=3男92(個(gè)恨)隨著業(yè)擺務(wù)的發(fā)真展，可領(lǐng)向下擴(kuò)核展，或像向1.亮8GHz頻段的DCS棕I80術(shù)0過渡，祖即18回00MHz頻段：上行：很171芬0～1搭785擦（移動賢臺發(fā)、送基站收蒙）下行：紋180起5～1共880獄（基站妹發(fā)、移鞠動臺收條）頻道間隔相鄰兩周頻道間邪隔為2骨00kHz，每個(gè)頻道摸采用時(shí)分江多址接入撓（TDM翅A）方式，分著為8個(gè)時(shí)陶隙，即8漏個(gè)信道。躁每信道占集用帶寬2燃00kHz糞／8=銷25k撕Hz3.頻脫率復(fù)用形露式按信道分犬配原則，隆把n個(gè)信道椒分為1浪2組。復(fù)用方式稼:(1)糠采用定臟向天線區(qū)群內(nèi)4敵個(gè)小區(qū)每獎(jiǎng)小區(qū)3組緣瑞頻率區(qū)群內(nèi)3族個(gè)小區(qū)每緊小區(qū)3組誓頻率(2)袖采酸用全向嚇天線，州12組話選7祝，區(qū)群頑內(nèi)7個(gè)舒小區(qū)我國每小膚區(qū)可用頻降道數(shù)都是糾在可用頻五段為10MHz情況下：郵電部：店使用4MHz體，序號為7甘6～95中國聯(lián)嫂通公司政：使用恥6MHz，序號為9粘5～12駱4。郵電部殖建的GSM數(shù)字移動控通信網(wǎng)如楚采用4／懷12頻率貼復(fù)用方式童時(shí)，每小護(hù)區(qū)可用頻衰道數(shù)最大騎僅有2個(gè)魂(16個(gè)紫信道)，切有些只能酒用到1個(gè)巧(8個(gè)信小道)。為瘡此，郵電竄部下屬大狀部分郵電炭管理局將伍4MHz帶寬向下酒端擴(kuò)展2MHz宰，即占用奏模擬B網(wǎng)2MHz。4.2顛.2屢信道脹類型及烈其組合1.鑼時(shí)分多狠址技術(shù)器（TDM挪A）在GSM中，無拉線路徑庭上是采眠用時(shí)分拴多址（TDMA酒）方式。每梁一頻點(diǎn)（迷頻道或叫售載頻TRX公）上可分成大8個(gè)時(shí)隙滑，每一時(shí)遲隙為一個(gè)旦信道，因簡此，一個(gè)TRX最多可有冶8個(gè)移動游客戶同時(shí)燙使用。FDM慕ATDM袋ATDMA系統(tǒng)具有閣如下特性假：a.每載頻欣多路;b.突發(fā)脈沖諒序列;c.傳輸速黑率高，厲自適應(yīng)發(fā)均衡;d.傳輸開垂銷大;e.對于新技晌術(shù)是開放肥的;f.共享設(shè)寄備的成蘭本低;g.移動臺較津復(fù)雜。（2）TDM賴A的幀結(jié)構(gòu)(3)TDM灰A信道概念物理信衛(wèi)道:也一個(gè)時(shí)施隙(TS)信道布控制信小道（CCH）邏輯信低道業(yè)務(wù)信峰道(TCH森)邏輯信嫩道要映凡射到物緊理信道很上傳送惑。①業(yè)示務(wù)信道側(cè)（TCH注）：用于傳徐送編碼錄后的話音或喊客戶數(shù)勉據(jù)，和思少量的句隨路控姿制信令草。話音業(yè)潮務(wù)信道業(yè)務(wù)信稻道數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)催信道全速率墻業(yè)務(wù)信鏡道(TCH臨/F)形；半速率笛業(yè)務(wù)信損道(TCH琴/H)聚:所用時(shí)隙昨是全速率兆所用時(shí)隙鳴的一半。②控旗制信道土(CCH逮)：用于傳送比信令或同襪步數(shù)據(jù)。疑根據(jù)所需悉完成的功競能又把控唐制信道分明為廣播、紙公共及專住用三種控煌制信道。廣播信道增(BCH)媽：是“一證點(diǎn)對多巖點(diǎn)”的言單向控石制信道寄，用于荒基站向毅移動臺蛾廣播公夏用的信考息。廣播信恒道又分偷為：頻肅率校正閥信道(FCCH陳)、同步信木道(SCH略)和廣播物控制信摘道(BCC孕H)。公用控屢制信道唱(CCCH岸)：是一種走雙向控咱制信道轎，用于賓呼叫接隨續(xù)階段痕傳輸鏈躺路連接沈所需要赴的控制秩信令。括又分為撲尋呼信千道(PCH)鄙、隨機(jī)接入嗚信道(RAC煙H)和準(zhǔn)許懂接入信被道(AGC呈H);專用控脂制信道糞(DCCH戴)：實(shí)施“襯點(diǎn)對點(diǎn)獅”的雙編向控制賭信道。轎用于呼懇叫接續(xù)駐階段及特通信進(jìn)琴行當(dāng)中坡，在移貓動臺與夜基站之駕間傳輸處必要的盛控制信聲息。又分為獨(dú)立專鉆用控制鞋信道(SDCC氧H)、慢速隨路退控制信道忌(SACC盯H)和快速鑄隨路控爛制信道棗(FAC恥CH)輕。（4）湊時(shí)隙格冬式TDM在A信道上階一個(gè)時(shí)般隙中的絮信息格呆式稱為丑突發(fā)脈驕沖序列峽。共有光五種類濕型。①常拒規(guī)(普嶼通)突坐發(fā)脈沖沿(NB,涉Norn揮alB準(zhǔn)urst陷)序列：用于傳輸纏業(yè)務(wù)信道TCH和專用控符制信道(DCCH醉)的信息股。②頻率傍校正突發(fā)罷(FB,右Freq豈uenc榴yCo才rrec惹tion暖Bur攻st)脈沖序列部:用于終校正移動福臺的載波脅頻率③同步疲突發(fā)(SB,氧Sy仁nch奇ron薪isa忽tio菠nB隱urs獲t)脈沖序列鉤:：用于閱移動臺的偷時(shí)間同步減。④接入突鞋發(fā)(AB,拿Acce糠ssB申urst診)脈沖序啊列：。購用于上眉行傳輸戚方向，吼在隨機(jī)悟接入信臨道(RA出CH)上傳送，搞用于移動學(xué)用戶向基糕站提出入故網(wǎng)申請。⑤空閑突舟發(fā)脈沖序小列（DB）：此突發(fā)脈墾沖序列在臉某些情況者下由BTS發(fā)出，縫不攜帶剩任何信給息。它河的格式奧與普通騾突發(fā)脈狀沖序列岡相同，梅其中加砍密比特料改為具弊有一定芳比恃模驚型的混手合比特善。（5）信牧道的組合躬方式(邏輯信道稍到物理信道的映射利)①業(yè)務(wù)沉信道的組閘合C0C1Cn-1表示每個(gè)濱基站的n個(gè)載頻;C0為主載肝頻。TS0TS1…TS7表示每寇個(gè)載頻醒的8個(gè)側(cè)時(shí)隙業(yè)務(wù)信致道的復(fù)闊幀(2彎6幀)纏與物理蜜信道(一個(gè)鑄時(shí)隙)愁的映射執(zhí)關(guān)系:②控制信道雪的組合方喪式控制信道丑復(fù)幀(5溜1幀）F(FC蹄CH):頻率校正陰信道;S(S誤CH)急:同步信凡道；B(B舉CCH開):廣播控制爽信道；I(IDE急L):空閑信道棒。SDCC退H：專用控勉制信道頃；SAC碰CH：慢速隨路怨控制信道娘。公用控制敞信道和?；钣玫赖木C蒸合復(fù)用4.2睡.3習(xí)語音和饒信道編驚碼數(shù)字化話騾音信號在迫無線傳輸懸時(shí)主要面良臨三個(gè)問部題：選擇低德速率的為編碼方青式，以世適應(yīng)死有限帶秧寬的要沫求；選擇有效裹的方法減斑少誤碼率球，即信道災(zāi)編碼問題莫；選用有役效的調(diào)腫制方法搬，減小留雜波輻儉射，降為低干擾范。GSM話音和缸信道編績碼組成稍框圖交織編察碼在陸地移晚動通信這素種變參信炎道上，比河特差錯(cuò)經(jīng)暖常是成串串發(fā)生的。信道編久碼僅在災(zāi)檢測和姿校正單炮個(gè)差錯(cuò)齒和不太詢長的差過錯(cuò)串時(shí)湖才有效區(qū)。希望能迅找到把柜一條消張息中的析相繼比餃特

分念散開的撈方法，世再用信存道編碼妹糾錯(cuò)功肯能糾正根差錯(cuò)，糊恢復(fù)原格消息，截這種方亦法就是貢交織技擦術(shù)。4.2嫌.4觀跳頻反和間斷蹦傳輸技摸術(shù)跳頻采用跳頻洲技術(shù)是為駛了確保通仍信的秘密兼性和抗干苦擾性。跳頻技術(shù)夸是靠躲避鋼干擾獲得撤抗干擾能殲力。Bw：跳變頻較率范圍色；Bc：最小跳壯變的頻將率間隔嫩。采用每幀佛改變頻率狠的方法2.絨間斷傳培輸4.3父GS鋪M系統(tǒng)的控拾制與管理1.般位置登記2.鑒使權(quán)與加密鑒權(quán)的餃?zhǔn)菫榱送创_認(rèn)移棚動臺的換合法性雜。作用愉是保護(hù)杜網(wǎng)路，藏防止非兔法盜用避。同時(shí)澇通過拒大絕假冒彼合法客慕戶的“更入侵爹”而特保護(hù)GSM移動網(wǎng)路服的客戶。2.雷加密GSM系統(tǒng)中最的加密押是指無叫線路徑裂上的加艘密，是攻指BTS和MS之間交駛換客戶業(yè)信息和知客戶參尺數(shù)時(shí)不掏被非法均個(gè)人或息團(tuán)體所慎得或監(jiān)緊聽。3.暑設(shè)備識傭別系統(tǒng)識別輔的目的是刊確保系統(tǒng)璃中使用的家設(shè)備不是小盜用的或俗非法的。4.能用戶識筆別碼(IMSI你)保密4.臟用戶識豬別碼(IMS量I)保密亦表：位置鼻更新時(shí)產(chǎn)嘗生新的TMS聞I4.2.瀉5呼擦叫接續(xù)移動用戶碗主呼2.緩移動臺貫用戶被粥呼4.2忽.6萌過區(qū)肆切換當(dāng)移動晃臺從一門個(gè)小區(qū)愁或扇區(qū)漏進(jìn)入另志一個(gè)小煎區(qū)或扇肌區(qū)是要卵進(jìn)行過甘區(qū)切換聚。GSM采