第3章 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

《移動(dòng)通信技術(shù)》電子教案

第三章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

1991年在歐洲開通了第一個(gè)GSM系統(tǒng)，并將GSM更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”（GlobalSystemforMobilecommunications）。GSM系統(tǒng)使用兩個(gè)頻段，900MHz和1800MHz，分別稱作GSM900和DCS1800。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1.1

GSM系統(tǒng)的組成GSM系統(tǒng)主要由4個(gè)子系統(tǒng)組成：移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）和操作支持系統(tǒng)（OSS）。圖3-1所示為GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，其中GSM系統(tǒng)的實(shí)體部分是MS、BSS和NSS，每一個(gè)實(shí)體部分又由其他各種功能實(shí)體構(gòu)成，如NSS由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、歸屬（原籍）用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）組成；BSS由基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信機(jī)（BTS）組成。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖3-1GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1．MSMS是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，它是通過無線接口接入GSM系統(tǒng)的，所以移動(dòng)臺(tái)是用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備，它分為車載型、便攜型和手持型3種類型。MS的另外一個(gè)重要組成部分是用戶識(shí)別卡（SIM卡），SIM（SubscriberIdentityModule）卡是一種符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的智能卡片，SIM卡是用戶入網(wǎng)登記的憑證，具有防止竊用、鑒權(quán)和加密的功能，用戶的全部資料幾乎都存儲(chǔ)在SIM卡內(nèi)，供GSM系統(tǒng)對(duì)用戶身份進(jìn)行鑒別，同時(shí)，用戶通過它完成與系統(tǒng)的連接和信息保存與交換。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2．BSSBSS在整個(gè)GSM系統(tǒng)中擔(dān)任無線發(fā)送接收和無線資源管理的任務(wù)。BSS是由基站控制器BSC和基站收發(fā)信臺(tái)BTS這兩部分功能實(shí)體構(gòu)成。1）BSCBSC是BSS的控制部分，分別與BTS、MSC和操作維護(hù)中心相接，起著管理無線網(wǎng)絡(luò)資源、無線參數(shù)及管理控制各種接口的作用。一個(gè)基站控制器根據(jù)話務(wù)量的需要可以控制一個(gè)BTS也可以控制多個(gè)BTS。（2）BTSBTS是基站子系統(tǒng)的無線接口設(shè)備，由BSC控制，通常設(shè)置在小區(qū)中心，實(shí)現(xiàn)BTS與MS之間接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3．NSSNSS是整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)的核心，對(duì)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶之間的通信起著管理作用，主要完成GSM系統(tǒng)的交換功能和用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。（1）MSCMSC是NSS的核心，也是整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC提供面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體和固定網(wǎng)的接口，并對(duì)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶之間的通信起著交換與連接的作用，并對(duì)系統(tǒng)的正常工作進(jìn)行集中控制管理。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（2）HLRHLR相當(dāng)于GSM網(wǎng)絡(luò)的中央數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)首次入網(wǎng)的移動(dòng)客戶都應(yīng)在其HLR注冊(cè)登記，將移動(dòng)用戶相關(guān)的入網(wǎng)信息存儲(chǔ)在HLR中，HLR還存儲(chǔ)著有關(guān)移動(dòng)用戶漫游時(shí)的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)，如移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼等。（3）VLRVLR是GSM網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的來訪移動(dòng)用戶的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。（4）AUCAUC存儲(chǔ)著用于系統(tǒng)安全的鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來對(duì)移動(dòng)用戶鑒權(quán)認(rèn)證，防止無權(quán)用戶接入系

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

統(tǒng)和對(duì)無線接口上的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和信號(hào)信息進(jìn)行保密。（5）EIR移動(dòng)設(shè)備管理是由EIR完成的，在EIR中存儲(chǔ)了移動(dòng)設(shè)備的設(shè)備識(shí)別碼（IMEI），使得運(yùn)營(yíng)部門對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行正確識(shí)別，以確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所使用的移動(dòng)設(shè)備的唯一性和安全性。4．OSSOSS相當(dāng)于一個(gè)服務(wù)管理中心，為運(yùn)營(yíng)部門提供一種手段，用來控制和維護(hù)MS、BSS和NSS這些實(shí)際運(yùn)行部分，其任務(wù)是移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理以及網(wǎng)路操作和維護(hù)。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1.2

GSM網(wǎng)絡(luò)接口GSM網(wǎng)絡(luò)接口如圖3-2所示，其中Um接口、A接口和Abis接口是GSM網(wǎng)絡(luò)的主要接口，B、C、D、E、F、G接口屬于網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口。圖3-2SM網(wǎng)絡(luò)接口

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖3-2GSM網(wǎng)絡(luò)接口

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（1）Um接口Um接口（空中接口）定義為MS與BTS之間的無線通信接口，是GSM網(wǎng)絡(luò)非常重要的無線接口，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。（2）A接口

A接口定義為MSC與BSS之間的通信接口，也是功能實(shí)體MSC與BSC間的互連接口

.

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（3）Abis接口Abis接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個(gè)功能實(shí)體BSC和BTS之間的通信接口，在BTS和BSC不是直接連接方式時(shí)，此接口用于BTS與BSC間的遠(yuǎn)端互連（4）B接口B接口定義為MSC與VLR之間的接口，此接口用于MSC向VLR詢問有關(guān)MS當(dāng)前的位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。（5）C接口C接口定義為MSC與HLR之間的接口，此接口用于傳遞路由選擇和管理信息，其物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（6）D接口D接口定義為HLR與VLR之間的接口，此接口用于交換有關(guān)移動(dòng)用戶的位置和用戶管理的信息，保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)建立和接收呼叫。（7）E接口E接口定義為控制相鄰區(qū)域的不同MSC之間的接口，此接口用于移動(dòng)用戶在MSC之間進(jìn)行越區(qū)切換過程中交換有關(guān)切換信息，以啟動(dòng)和完成切換。（8）F接口F接口定義為MSC與EIR之間的接口，此接口用于交換移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼的管理信息。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（9）G接口G接口定義為不同的VLR之間的接口。（10）Sm接口Sm接口定義為用戶與GSM網(wǎng)絡(luò)間的接口，此接口在移動(dòng)臺(tái)中實(shí)現(xiàn)，包括移動(dòng)用戶與移動(dòng)臺(tái)的接口、用戶識(shí)別卡SIM及用戶識(shí)別卡SIM與移動(dòng)終端間的接口等。（11）GSM系統(tǒng)與其他公用電信網(wǎng)的接口。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1.2

號(hào)碼識(shí)別與編號(hào)

為了識(shí)別不同的移動(dòng)用戶，不同的移動(dòng)設(shè)備以及不同的網(wǎng)絡(luò)，需要GSM系統(tǒng)有一套編號(hào)計(jì)劃，用來正確尋址和識(shí)別身份。1．移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼（MSISDN）MSISDN是指主叫用戶呼叫GSM系統(tǒng)中某一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼。CC：國(guó)家代碼，中國(guó)為86。NDC：國(guó)內(nèi)地區(qū)碼，包括移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)HLR識(shí)別號(hào)（H0H1H2H3）

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

CC：國(guó)家代碼，中國(guó)為86。NDC：國(guó)內(nèi)地區(qū)碼，包括移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)HLR識(shí)別號(hào)（H0H1H2H3）2．移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（MSRN）當(dāng)移動(dòng)臺(tái)漫游到一個(gè)新的業(yè)務(wù)區(qū)后，為使GSM移動(dòng)通信網(wǎng)能再進(jìn)行路由選擇，該移動(dòng)臺(tái)的HLR請(qǐng)求由VLR分配一個(gè)臨時(shí)性的漫游號(hào)碼，即MSRN，并將MSRN送至HLR，用于建立通信路由。

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖3-3移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼（MSISDN)

3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

IMSI的總長(zhǎng)不超過15位數(shù)字，每位數(shù)字僅使用0～93．國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）在GSM系統(tǒng)中，每個(gè)移動(dòng)用戶均分配一個(gè)唯一的IMSI碼，用來在整個(gè)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中正確識(shí)別某個(gè)移動(dòng)用戶,IMSI的總長(zhǎng)不超過15位數(shù)字，每位數(shù)字僅使用0～9。MCC：移動(dòng)用戶所屬國(guó)家代號(hào)，中國(guó)的MCC為460。MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)碼，用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)。MSIN：移動(dòng)用戶識(shí)別碼，號(hào)碼組成為H0H1H2H3XXXX。3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4．臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）TMSI是MSC/VLR給每個(gè)來訪的移動(dòng)用戶臨時(shí)分配的號(hào)碼。TMSI與IMSI號(hào)碼之間可按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。5．國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）IMEI是分配給每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)，用來唯一識(shí)別一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的號(hào)碼，可用于監(jiān)控被竊或無效的移動(dòng)設(shè)備。設(shè)備的識(shí)別是在EIR中完成的。IMEI號(hào)碼為一個(gè)15位的十進(jìn)制數(shù)字，組成為TAC（6）+FAC（2）+SNR（6）+SP（1）。3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖3-5國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）TAC：型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中心分配。FAC：裝配廠家號(hào)碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地。SNR：產(chǎn)品序號(hào)，用于唯一地識(shí)別同一個(gè)TAC和FAC中的每臺(tái)移動(dòng)設(shè)備。SP：備用數(shù)字。3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3-5國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)6．位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）在檢測(cè)位置更新和信道切換時(shí)，要使用LAI碼，其組成的格式如圖3-6所示。7．全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）在位置區(qū)識(shí)別標(biāo)志（LAI）后面加上小區(qū)的標(biāo)志號(hào)（CI），就可以組成CGI，用于識(shí)別一個(gè)位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)。8．基站識(shí)別色碼（BSIC）圖3-7基站識(shí)別色碼（BSIC）BSIC用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別采用相同載頻且相鄰的基站3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3-6位置區(qū)識(shí)別碼（LAI碼）圖3-6位置區(qū)識(shí)別碼（LAI碼）3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)9．MSC/VLR號(hào)碼MSC/VLR號(hào)碼是在No.7信令消息中使用的，代表MSC的號(hào)碼。10．HLR號(hào)碼HLR號(hào)碼是在No.7信令消息中使用的代表HLR的號(hào)碼。11．切換號(hào)碼（HON）HON是指當(dāng)越區(qū)切換時(shí)，目標(biāo)MSC（即要求切換到的MSC）臨時(shí)分配給移動(dòng)用戶的一個(gè)號(hào)碼，用于路由選擇。3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.1.4GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)

GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)類型可分成兩種：基本電信業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。1．基本電信業(yè)務(wù)（1）電話業(yè)務(wù)（2）緊急呼叫業(yè)務(wù)（3）短消息業(yè)務(wù)（4）傳真和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)（5）語(yǔ)音信箱業(yè)務(wù)（6）智能用戶電報(bào)傳送3.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2．補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)是基本業(yè)務(wù)的增值業(yè)務(wù)，不能單獨(dú)提供，必須和電信業(yè)務(wù)一起提供給用戶（1）號(hào)碼識(shí)別業(yè)務(wù)（2）呼叫轉(zhuǎn)移業(yè)務(wù)（3）呼叫限制業(yè)務(wù)（4）呼叫完成業(yè)務(wù)（5）多方通信（6）計(jì)費(fèi)類補(bǔ)充業(yè)務(wù)

3.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置3.2.1多址方式

GSM系統(tǒng)采用的是FDMA和TDMA混合多址方式，即時(shí)分多址/頻分多址（TDMA/FDMA）。GSM900的工作頻段是上行（MS發(fā)，BS收）890～915MHz；下行（BS發(fā)，MS收）935～960MHz，上行與下行采用雙工通信方式，雙工收發(fā)載頻間隔為45MHz。首先將上行890～915MHz的25MHz頻率范圍采用FDMA技術(shù)，分成124個(gè)載波頻率，各個(gè)載頻之間的間隔為200kHz，下行935～960MHz的25MHz頻率范圍也同樣分成124個(gè)載波頻率，各個(gè)載頻之間的間隔為200kHz，然后采用TDMA技術(shù)，將每個(gè)載頻按時(shí)間分為8個(gè)時(shí)隙，這樣的時(shí)隙叫做信道，或叫做物理信道。每個(gè)用戶占用不同的時(shí)隙（信道）進(jìn)行通信。因此，GSM系統(tǒng)共有124

8=992個(gè)物理信道。

3.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置3.2.2頻率配置

1．頻道編號(hào)GSM900系統(tǒng)的整個(gè)上行與下行工作頻段各分成124個(gè)載頻，若頻道序號(hào)用n表示，n=1～124，則上行與下行工作頻段中序號(hào)為n的載頻可以用下式計(jì)算：FL(n)=890MHz+0.2nMHz（下頻段）

fH(n)=FL(n)+45MHz（上頻段）或

fH(n)=935MHz+0.2nMHz上行與下行載頻是成對(duì)的，合起來共有124對(duì)載頻。3.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置DCS1800的工作頻段是上行1

710～1

785MHz，下行1

805～1

880MHz，上行與下行載頻共374對(duì)載頻，各個(gè)載頻之間的間隔為200kHz，頻道序號(hào)為n=512～885，序號(hào)為n的載頻可以用下式計(jì)算：

FL(n)=1

710MHz

(n?512)

0.2MHz（下頻段）

fH(n)=FL(n)+95MHz（上頻段）2．頻率復(fù)用方式在數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，頻率復(fù)用的基本方式是4

3方式，即4小區(qū)12扇區(qū)的區(qū)群結(jié)構(gòu)，在業(yè)務(wù)量較大的地區(qū)，可采用3

3，2

6等復(fù)用方式。圖3-8所示是典型的頻率復(fù)用方式

3.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置圖3-8頻率復(fù)用方式

3.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置3．發(fā)射標(biāo)識(shí)GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信道和控制信道發(fā)射標(biāo)識(shí)為271kF7W。271kHz：必要帶寬。F：主載波調(diào)制方式為調(diào)頻。7：調(diào)制主載波的信號(hào)性質(zhì)。W：被發(fā)送信息的類型。4．載波干擾保護(hù)比（C/I）載波干擾保護(hù)比（C/I）是指接收到的有用信號(hào)電平與干擾電平之比，可分為以下3類。3.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置同頻干擾載干比（C/I）：小區(qū)的載頻功率與同頻的無用信號(hào)對(duì)本小區(qū)所造成的干擾功率之比，GSM規(guī)范中一般要求C/I＞9dB，工程中一般要求大于12dB。鄰道干擾載干比（C/A）：小區(qū)的載頻功率與相鄰或者鄰近頻道對(duì)本小區(qū)所造成的干擾功率之比，GSM規(guī)范中一般要求C/A＞?9dB，工程中一般要求大于?6dB。5．保護(hù)頻帶GSM系統(tǒng)使用的頻率與其他無線系統(tǒng)的頻率相鄰時(shí)，兩系統(tǒng)之間會(huì)存在相互頻率干擾，所以兩系統(tǒng)間應(yīng)留出足夠的保護(hù)頻帶（頻道中心頻率之間），保護(hù)頻帶一般為約400kHz。

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型GSM系統(tǒng)為了傳輸用戶信息和通信所需的各種信令和控制信息，設(shè)置了多種類型的信道，為系統(tǒng)控制提供了方便。3.3.1

信道類型根據(jù)在物理信道所傳輸信息的種類，可人為定義不同的邏輯信道。邏輯信道要被映射到某個(gè)物理信道上才能實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。圖3-9GSM系統(tǒng)的邏輯信道分類邏輯信道分為業(yè)務(wù)信道（TCH）和控制信道（CCH）兩大類，圖3-9所示為GSM系統(tǒng)的邏輯信道分類。

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型

3.1信道類型

圖3-9GSM系統(tǒng)的邏輯信道分類

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型1．業(yè)務(wù)信道（TCH）TCH是用于在MS和BS之間傳送數(shù)字語(yǔ)音或數(shù)據(jù)等用戶信息的雙向信道2．控制信道（CCH）CCH用于傳遞信令或同步數(shù)據(jù)，控制信道的下行信道用于發(fā)送呼叫移動(dòng)臺(tái)的尋呼信號(hào)，上行信道用于移動(dòng)用戶主呼時(shí)發(fā)送主呼信號(hào)。CCH一般分為3類：廣播信道（BCH）、公共控制信道（CCCH）和專用控制信道（DCCH）。

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型（1）BCHBCH是從基站到移動(dòng)臺(tái)的單向下行信道，用于基站同時(shí)向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)廣播公用信息，信息內(nèi)容為移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)和呼叫建立所需的相關(guān)信息。BCH又分為以下3類廣播控制信道（BCCH）同步信道（SCH）

頻率校正信道（FCCH）（2）公共控制信道（CCCH）CCCH是基站與移動(dòng)臺(tái)間的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的雙向信道。尋呼信道（PCH）隨機(jī)接入信道（RACH）接入允許信道（AGCH）

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型（3）專用控制信道（DCCH）DCCH是呼叫接續(xù)和通信過程中，在基站與移動(dòng)臺(tái)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸必需的控制信息，是雙向信道。快速隨路控制信道（FACCH）慢速隨路控制信道（SACCH）獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型3.2.2

GSM的幀結(jié)構(gòu)1．幀結(jié)構(gòu)GSM中每個(gè)載頻分為8個(gè)時(shí)隙：TS0～TS7，這相同頻率的8個(gè)時(shí)隙被稱為一個(gè)TDMA幀，前述的一個(gè)物理信道就是一個(gè)時(shí)隙，一個(gè)TDMA幀長(zhǎng)4.615ms。GSM時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)有時(shí)隙、TDMA幀、復(fù)幀（multiframe）、超幀（superframe）和超高幀5個(gè)層次。2．突發(fā)脈沖序列在TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送的信息稱為一個(gè)突發(fā)脈沖序列，共156.25bit，長(zhǎng)度為577s。如圖。3-10.

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型

圖3-10GSM系統(tǒng)分級(jí)幀結(jié)構(gòu)的示意圖

3.3GSM系統(tǒng)的信道類型

圖3-11普通突發(fā)脈沖序列的結(jié)構(gòu)

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施GSM系統(tǒng)采用了多種數(shù)字通信技術(shù)，目的就是保證移動(dòng)通信系統(tǒng)在多徑和衰落信道條件下正常工作，增加系統(tǒng)容量，提高系統(tǒng)在移動(dòng)環(huán)境下的通信可靠性和通信質(zhì)量。3.4.1

數(shù)字移動(dòng)通信的信道技術(shù)

GSM系統(tǒng)采用混合編碼方式—規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期線性預(yù)測(cè)（RPE-LTP），可以實(shí)現(xiàn)較低的語(yǔ)音編碼速率，得到較高的語(yǔ)音質(zhì)量的要求,

圖3-13所示為GSM系統(tǒng)規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期線性預(yù)測(cè)（RPE-LTP）編碼框圖。圖中LPC+LTP為實(shí)現(xiàn)參量編碼的聲碼器，RPE為波形編碼器，再通過復(fù)用器混合完成模擬語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字編碼。

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-12GSM移動(dòng)臺(tái)原理框圖

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施聲碼器的作用是將語(yǔ)音信號(hào)分成20ms的語(yǔ)音段，然后分析這一語(yǔ)音段波形來產(chǎn)生激勵(lì)語(yǔ)音波形的基本參量，LTP將當(dāng)前語(yǔ)音段與前一語(yǔ)音段進(jìn)行比較，相應(yīng)的差值被低通濾波后進(jìn)行一種波形編碼，每語(yǔ)音信道的編碼速率為13kbit/s。

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-13GSM系統(tǒng)規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期線性預(yù)測(cè)（RPE-LTP）框圖

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-14語(yǔ)音編碼交織

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-15二次交織

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施3.4.3跳頻技術(shù)1．利用跳頻擴(kuò)展頻譜跳頻技術(shù)是指語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)射頻率在很寬的頻率范圍內(nèi)按某種頻率序列在幾個(gè)頻點(diǎn)上跳變，采用跳頻技術(shù)是為了確保通信的保密性和抗干擾性，可大大改善處于多徑環(huán)境中的慢速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)的通信質(zhì)量。跳頻分為慢跳頻和快跳頻，慢跳頻的速率低于信息比特率，每幀跳頻一次,GSM系統(tǒng)中采用慢跳頻技術(shù)，分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種?；鶐l是指語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)射使用不同發(fā)射頻率的發(fā)射機(jī)，射頻跳頻是語(yǔ)音信號(hào)使用固定的發(fā)射機(jī)，但發(fā)射頻率按某種頻率序列跳變。

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-16基帶跳頻實(shí)施框圖

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施2．信道均衡技術(shù)GSM系統(tǒng)中存在比較嚴(yán)重的碼間串?dāng)_現(xiàn)象，所以必須使用自適應(yīng)均衡技術(shù)，以減少碼間干擾，從而改善數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量。均衡技術(shù)分為頻域均衡和時(shí)域均衡，GSM系統(tǒng)采用的是時(shí)域均衡，就是直接從時(shí)間響應(yīng)考慮，預(yù)測(cè)信道的沖激響應(yīng)，根據(jù)預(yù)測(cè)來補(bǔ)償信道失真，使包括均衡器在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無碼間串?dāng)_的條件。

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施3．語(yǔ)音間斷傳輸技術(shù)（DTX）該技術(shù)是指在語(yǔ)音的間隙關(guān)閉發(fā)射機(jī)，僅在包含有用信息幀時(shí)打開發(fā)射機(jī)的一種傳輸模式。在關(guān)閉發(fā)射機(jī)之前，必須把發(fā)端背景噪聲的參數(shù)傳遞給收端，收端利用這些參數(shù)合成與發(fā)端相類似的噪聲，這樣在發(fā)射機(jī)關(guān)閉、收端無語(yǔ)音時(shí)，舒適的背景噪聲使通話者不會(huì)關(guān)閉發(fā)射機(jī)而產(chǎn)生通話中斷的誤會(huì)。如圖3-17所示

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-17DTX工作原理圖

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施3.4.4同步與定時(shí)同步和定時(shí)是TDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)正常工作的前提。GSM具有非常嚴(yán)格的時(shí)間同步系統(tǒng)，通信雙方只允許在規(guī)定的時(shí)隙中發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)，即突發(fā)脈沖的發(fā)送與接收必須嚴(yán)格地在相應(yīng)的時(shí)隙中進(jìn)行。3.4.5鑒權(quán)和加密技術(shù)鑒權(quán)和加密是解決移動(dòng)通信系統(tǒng)信息安全的主要手段。

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施1．鑒權(quán)技術(shù)圖3-18鑒權(quán)原理框圖鑒權(quán)的主要目的是為了確定移動(dòng)用戶（MS）和網(wǎng)絡(luò)的合法性，當(dāng)用戶撥打電話時(shí)，網(wǎng)絡(luò)都要對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)，以確定是否為合法用戶。2．加密技術(shù)加密是對(duì)在無線路徑上傳輸?shù)挠脩舻耐ㄔ拑?nèi)容、數(shù)據(jù)和信令保密，防止竊聽。

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-18鑒權(quán)原理框圖

3.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施

圖3-19加密原理框圖

3.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行會(huì)涉及系統(tǒng)中的各種設(shè)備，所有設(shè)備的運(yùn)行需要統(tǒng)一的控制與管理。3.5.1位置登記與更新1．位置登記GSM網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的整個(gè)區(qū)域劃分為許多位置區(qū)，每個(gè)位置區(qū)都有一個(gè)位置區(qū)識(shí)別碼（LAI），為了告知移動(dòng)用戶所在的實(shí)際位置信息，系統(tǒng)要在廣播控制信道（BCCH）中連續(xù)發(fā)送LAI，MS開機(jī)后，就可以搜索此BCCH，從中獲取所在位置區(qū)的LAI，由于位置信息非常重要，因此，位置區(qū)的變化一定要通知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行登記。

3.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理MS的位置是不斷變化的，這種變動(dòng)的位置信息由VLR登記存放，即MS在所訪問的新位置區(qū)的VLR進(jìn)行位置登記，HLR與VLR要時(shí)時(shí)交換MS的當(dāng)前位置信息，該VLR所存儲(chǔ)的位置信息是臨時(shí)性的。2．位置更新當(dāng)MS離開了它所“訪問”的位置區(qū)，又進(jìn)入另一個(gè)位置區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)從BCCH中獲取的位置區(qū)識(shí)別碼LAI和上次通信所用的LAI不同，發(fā)生了改變，此時(shí)MS必須進(jìn)行新的位置登記，即位置更新。

3.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理位置更新有兩種情況。一種是在同一MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)，不同位置區(qū)間移動(dòng)時(shí)的位置更新，如圖3-20所示。另一種是在不同的兩個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)，不同位置區(qū)間移動(dòng)時(shí)的位置更新，如圖3-21所示。3．周期性的位置更新平時(shí)，MS開機(jī)后，進(jìn)行位置登記與更新，這時(shí)，MSC/VLR就認(rèn)為此移動(dòng)用戶被激活，對(duì)移動(dòng)用戶的IMSI做出附著標(biāo)記，稱之為“IMSI