GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)原理-大唐課件

1GSM系統(tǒng)培訓(xùn)教程上海大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)原理2內(nèi)容提要總述業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能無線信道主要技術(shù)組網(wǎng)移動(dòng)通信發(fā)展蜂窩通信原理GSM的發(fā)展進(jìn)程GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)原理3一、總述移動(dòng)通信發(fā)展蜂窩通信原理GSM的發(fā)展進(jìn)程4移動(dòng)通信的發(fā)展歷史NMTAMPSTACSGSMD-AMPSIS-136cdmaOneIS-95PDCIMT-20001980199020005模擬移動(dòng)通信的缺陷各個(gè)系統(tǒng)之間沒有公共接口，難于實(shí)現(xiàn)漫游無法與固定網(wǎng)向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)頻譜利用率比較低安全保密性比較差業(yè)務(wù)種類受限移動(dòng)設(shè)備成本高、體積大網(wǎng)絡(luò)的管理控制存在問題6數(shù)字移動(dòng)通信的優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)頻譜利用率高可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)易于加密便于網(wǎng)絡(luò)的管理和控制便于設(shè)備的集成7

頻譜利用率不夠高—

容量問題

傳輸速率較低—

業(yè)務(wù)單一

存在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)—

無法實(shí)現(xiàn)全球漫游現(xiàn)有第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的不足

個(gè)人通信的目標(biāo)

—“任何人，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間與其他任何人進(jìn)行任何方式的通信?！?/p>

為什么要發(fā)展第三代？8~1997年底1323萬~1998年底2357萬~1999年底5000萬~2000年底6500萬~2002年底1~1.2億~2005年底2億~2010年底3億中國移動(dòng)用戶發(fā)展9

Internet到2000年，將有10億Email用戶，5億Web用戶

圖象傳輸人們通過眼睛獲得80%的信息

到2010年，歐洲將有9千萬移動(dòng)多媒體用戶，占業(yè)務(wù)總量的60%。非話業(yè)務(wù)的發(fā)展10

全球統(tǒng)一頻段，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全球無縫覆蓋

高頻譜效率

高服務(wù)質(zhì)量，高保密性能

提供多媒體業(yè)務(wù)，速率最高到2Mb/s

易于第二代系統(tǒng)的過渡和演進(jìn)

多頻多模手機(jī)，單一通信號(hào)碼

車速環(huán)境：144kb/s

步行環(huán)境：384kb/s

室內(nèi)環(huán)境：2Mb/sIMT－2000目標(biāo)11移動(dòng)通信發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)集成電路的發(fā)展數(shù)字程控交換技術(shù)的發(fā)展蜂窩結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)信道與信源編碼的技術(shù)革新12一、總述移動(dòng)通信發(fā)展蜂窩通信原理GSM的發(fā)展歷程13蜂窩通信原理移動(dòng)通信特點(diǎn)電波傳播環(huán)境十分惡劣多普勒頻移產(chǎn)生附加調(diào)頻噪聲移動(dòng)臺(tái)受干擾和噪聲騷擾移動(dòng)設(shè)備要求有很大的動(dòng)態(tài)范圍頻譜擁擠建網(wǎng)技術(shù)復(fù)雜14大區(qū)制一個(gè)基站覆蓋整個(gè)城市通信質(zhì)量差頻率利用率低系統(tǒng)容量小蜂窩通信原理15蜂窩通信原理PSTN另一有線網(wǎng)另一有線網(wǎng)MSCMSCBSCBSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSC167小區(qū)頻率重復(fù)再用3751632435617524361277425131417基站扇區(qū)化cellsitecellsitecellsite全向小區(qū)（OMNICELLSITE）3扇區(qū)/小區(qū)（120oSECTOR/CELLS）6扇區(qū)/小區(qū)（60oSECTOR/CELLS）=1ANTENNA=3ANTENNA=6ANTENNA18GSM常用頻率復(fù)用模式4

3標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用模式（GSM體制推薦）緊密復(fù)用模式3313（NORTEL）26（MOTOROLA）多重復(fù)用MAP（ERICSSON）19無線頻譜分配45MHz雙工間隔基站發(fā)射頻率基站接收頻率2MHz保護(hù)頻帶960905890880872950935925917915GSMTACS/GSMEGSMETACS20DCS1800頻譜分配基站發(fā)射頻率基站接收頻率2MHz保護(hù)頻帶18801805178590MHz雙工間隔1710DCS180021GSM系統(tǒng)頻段GSM900主頻段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）GSM擴(kuò)展頻段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）DCS1800頻段上行：1710MHz-1785MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）22GSM絕對(duì)頻道號(hào)GSM900主頻段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2

N（MHz）（1N124）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM擴(kuò)展頻段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2

（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N1023）DCS1800頻段上行：Fl=1710.2+0.2

（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）23一、總述移動(dòng)通信發(fā)展蜂窩通信原理GSM的發(fā)展進(jìn)程24GSM標(biāo)準(zhǔn)制定委員會(huì)委員會(huì)名稱標(biāo)準(zhǔn)分工SMG1

DefinitionofServiceSMG2SpecificationofRadioTransmissionSMG3NetworkArchitetureSignallingProtocols，OperinterfaceSMG4DataServiceSMG5UMTS技術(shù)規(guī)范01,0203,05,0603,04,08,0907-SMG6OperationandMaintenace11SeriesTestSpecification121125發(fā)展進(jìn)程（一）1979年，世界無線電管理委員會(huì)(WARC)劃定了今后歐洲用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻段；1982年，歐洲郵政與電信委員會(huì)（CEPT）內(nèi)建立了特別移動(dòng)組（GroupeSpecialMobile)；1986年，在巴黎建立了GSM永久核心；1988年，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）成立，并接管了GSM委員會(huì)；261990年，GSM規(guī)范Phase1被凍結(jié)；1991年，DCS1800規(guī)范Phase1被凍結(jié)；GSM委員會(huì)開始考慮下一代無線通信系統(tǒng)；1992年，GSM委員會(huì)更名為“

SpecialMobileGroup”,GSM系統(tǒng)更名為“GlobalSystemforMobileCommunication”,DCS1800規(guī)范Phase2被凍結(jié)；1992年，GSM開始商業(yè)運(yùn)營；發(fā)展進(jìn)程（二）271993年，GSM規(guī)范Phase2被凍結(jié)；1994年，GSM商用運(yùn)營遠(yuǎn)超出GSM委員會(huì)的范圍（中國、印度、中東、遠(yuǎn)東、俄羅斯等國家和地區(qū)）1996年，ETSI推出GSM規(guī)范Phase2＋1995年，DCS1800商用系統(tǒng)開始在泰國、卡塔爾、英國等國家和地區(qū)運(yùn)營；發(fā)展進(jìn)程（三）2801系列：系統(tǒng)概述02系列：業(yè)務(wù)03系列：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)功能04系列：無線接口信令（L2、L3）05系列：無線接口物理層06系列：語音編碼（FR、EFR、HR）GSM規(guī)范（一）2907系列：移動(dòng)臺(tái)終端適配功能08系列：A接口和Abis接口09系列：網(wǎng)絡(luò)互連（ISDN、PSTN、PSPDN）10系列：PH2＋新功能11系列：測試12系列：網(wǎng)管（操作維護(hù)、用戶和終端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)視、性能、設(shè)備管理）GSM規(guī)范（二）30總述－小結(jié)三類技術(shù)制式蜂窩通信原理GSM發(fā)展進(jìn)程進(jìn)程、規(guī)范內(nèi)容31二、GSM系統(tǒng)原理業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能無線信道主要技術(shù)組網(wǎng)32GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)用戶終端業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)＋補(bǔ)充業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)＋補(bǔ)充業(yè)務(wù)33承載業(yè)務(wù)：它在某個(gè)接入點(diǎn)上提供用戶所需的傳送相應(yīng)信號(hào)的能力。雙向異步數(shù)據(jù)電路（300～9600bps）雙向同步數(shù)據(jù)電路（1200～9600bps）異步分組數(shù)據(jù)接入電路（300～9600bps）雙向同步分組數(shù)據(jù)（2400～9600bps）交替語音和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)后接語音業(yè)務(wù)GPRS業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)34用戶終端業(yè)務(wù)：是一種電信業(yè)務(wù)，它提供給用戶包括終端設(shè)備功能在內(nèi)的各種必須功能，使之能與其他用戶通信。用戶終端業(yè)務(wù)（一）35電話業(yè)務(wù)緊急呼叫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信短消息業(yè)務(wù)移動(dòng)被叫點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)移動(dòng)主叫點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)廣播型短消息業(yè)務(wù)語音和三類傳真交替業(yè)務(wù)自動(dòng)三類傳真業(yè)務(wù)用戶終端業(yè)務(wù)（二）36用于補(bǔ)充或修改基本業(yè)務(wù)，以提供用戶完整的業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)不能獨(dú)立存在補(bǔ)充業(yè)務(wù)（一）37呼叫偏轉(zhuǎn)（有被叫，實(shí)時(shí)前轉(zhuǎn)）呼叫前轉(zhuǎn)（無條件、遇忙、無應(yīng)答、不可及）主叫號(hào)碼識(shí)別呼叫等待（被叫忙時(shí)，接收新業(yè)務(wù)）呼叫保持（保持當(dāng)前呼叫，發(fā)起新呼叫）呼入呼出限制其它補(bǔ)充業(yè)務(wù)（二）38語音群呼叫（VGCS）話音廣播業(yè)務(wù)（VBS）多用戶特征（MSP）移動(dòng)定位業(yè)務(wù)增強(qiáng)型補(bǔ)充業(yè)務(wù)39業(yè)務(wù)－小結(jié)承載業(yè)務(wù)語音、數(shù)據(jù)用戶終端業(yè)務(wù)基本、補(bǔ)充、增強(qiáng)40二、GSM系統(tǒng)原理業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能無線信道主要技術(shù)組網(wǎng)41GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBSCAUmMSCMSCVLRVLRHLRAUCEIRBCEFGHDNSSBSSNSS42系統(tǒng)接口A接口：MSC與BSC間的接口Abis接口：BSC與BTS間的接口Um接口：BTS與MS間的接口B接口：MSC與VLR間的接口C接口：MSC與HLR間的接口D接口：HLR與VLR間的接口E接口：MSC與MSC間的接口F接口：MSC與EIR間的接口G接口：VLR與VLR間的接口H接口：HLR與AUC間的接口43MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)域MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)域VLRMSCLocationAreaVLRMSC44位置區(qū)（LocationArea）MSCVLRLA1LA2LA3LA4LA5LA6cell11cell12cell7cell8cell9cell4cell6cell5cell3cell2cell145GSM各區(qū)域間的關(guān)系GSM業(yè)務(wù)區(qū)PLMN業(yè)務(wù)區(qū)MSC業(yè)務(wù)區(qū)位置區(qū)LAC小區(qū)Cell46MSC功能與作用呼叫處理呼叫建立、連接與清除切換過程移動(dòng)性管理位置更新過程用戶身份識(shí)別移動(dòng)設(shè)備識(shí)別操作與維護(hù)數(shù)據(jù)庫管理測量人機(jī)接口（MMI）網(wǎng)間互通計(jì)費(fèi)MSC為其服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶提供交換和信令功能47HLR功能與作用HLR:HomeLocationRegister用戶識(shí)別號(hào)（IMSI,MSISDN）當(dāng)前用戶的VLR（當(dāng)前位置）業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)限制信息用戶申請(qǐng)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)信息（例：當(dāng)前轉(zhuǎn)移的電話號(hào)碼）用戶狀態(tài)（registered/deregistered）移動(dòng)用戶漫游號(hào)（MSRN）傳遞HLR48VLR功能與作用VLR:VisitorLocationRegister移動(dòng)臺(tái)狀態(tài)部分補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)移動(dòng)站的位置登記(LAI)臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)(TMSI)管理MSRN管理VLR49AUC功能與作用鑒權(quán)和加密數(shù)據(jù)Ki,RANDA3,A8算法Kc,SresMSCMSCBTSBTSBTSACDHEF50鑒權(quán)（Authentication）

SIMKiA8A3VLRSresKcRANDKcSres=?SresKcRANDA8A3KiAUC51

加密（Ciphering)

MSSIMKiA8A3KcSresA5Speech,DataVLR無線通路BTSSpeech,DataSresKcRANDA552EIR功能與作用EIR：EquipmentIdentityRegister存儲(chǔ)移動(dòng)設(shè)備分類表(IMEI)用來管理所有移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的國際移動(dòng)用戶識(shí)（IMSI）號(hào)碼以及檢查每個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備是否為合法設(shè)備。它包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)著所有簽約用戶所使用的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的IMEI號(hào)碼等。白名單、黑名單、灰名單53EIR功能與作用白名單

灰名單

黑名單

合法用戶和允許漫游用戶的IMEI有故障未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證淘汰的IMEI報(bào)失被盜或非法使用的IMEI54

國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)(IMEI)國際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI)型號(hào)批準(zhǔn)碼(TAC)：由認(rèn)證中心分配工廠裝配碼(FAC)：由廠家編碼，表示制造廠家及最后裝配地。序列號(hào)(SNR)： 由廠家分配版本級(jí)別(VL)： 由認(rèn)證中心確定，與TAC關(guān)聯(lián)。 FACVLSNRTAC6個(gè)數(shù)字2個(gè)數(shù)字6個(gè)數(shù)字1個(gè)數(shù)字55

IMEI查詢流程呼叫建立請(qǐng)求IMEI傳送MS發(fā)送IMEI在EIR查詢IMEI查詢結(jié)果送MSCMSBSSMSCEIR

56

PSTNMS呼叫流程MSC/VLRBSSMSRNIMSIMSRNMSISDNHLRGMSC57國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI)移動(dòng)國家號(hào)碼(MCC) :中國為460.移動(dòng)網(wǎng)號(hào)(MNC) :移動(dòng)為00，聯(lián)通：01.移動(dòng)用戶識(shí)別碼(MSIN) :H1H2H3

國際移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)(IMSI)MCCMNCMSIN國內(nèi)移動(dòng)用戶識(shí)別碼國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼58移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼：位長10位VLR臨時(shí)分配給用戶的一個(gè)號(hào)碼與該MSC所屬HLR有一定聯(lián)系在VLR中與IMSI一一對(duì)應(yīng)

移動(dòng)用戶漫游號(hào)(MSRN)59臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(TMSI)提高IMSI使用的安全性本地分配的4字節(jié)的BDC編碼

臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)(TMSI)60

移動(dòng)用戶ISDN號(hào)碼(MSISDN)

移動(dòng)用戶ISDN號(hào)碼(MSISDN)國家號(hào)碼(CC):中國為86MAC：移動(dòng)接入碼，=139(8、7、6、5、0、1)移動(dòng)用戶號(hào)：H0H1H2H3ABCDH0H1H2H3：：HLR識(shí)別碼，由總部統(tǒng)一分配到本地網(wǎng)；H0=0ABCD：移動(dòng)用戶號(hào)，由HLR自行分配

CCMACSN國內(nèi)有效移動(dòng)用戶ISDN號(hào)碼國際移動(dòng)用戶ISDN61

基站子系統(tǒng)(BSS)組成基站控制器－BSC基站收發(fā)信機(jī)－BTS無線操作維護(hù)中心－OMC-R碼變換器－TC(Transcoder)UM接口MSAbis接口Ａ接口BTSOMC-RBSCTCBTS62

E1典型結(jié)構(gòu)FrameAllgnmentAlarmTRAFFIC15TCHTRAFFIC15TCHC7slgnallng（也可使用其它TS）0123456701234..151617...30313031TS63A接口FAS/NFASTCHTCH......TCHC7SignallingTCHTCHTCHTCH......0123...16...28293031FAS/NFASTCHTCH......TCHC7SignallingTCHTCHTCHTCH......0123...16...28293031MSCTRAUBSCTrunk1Trunk2Trunk3Trunk1Trunk2Trunk3Trunk1Trunk2Trunk3Trunk2Trunk3Trunk2Trunk364

BSC的一般結(jié)構(gòu)數(shù)字中繼交換網(wǎng)絡(luò)處理器網(wǎng)絡(luò)數(shù)字中繼A接口Abis接口65

BSC的功能作用實(shí)現(xiàn)A接口物理層規(guī)定(PCM/E1)實(shí)現(xiàn)A接口No.7號(hào)信令功能(SP)實(shí)現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定(PCM/E1)實(shí)現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層(LAPD)實(shí)現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能實(shí)現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)層的功能實(shí)現(xiàn)無線資源管理(RR)實(shí)現(xiàn)BSS管理應(yīng)用部分的功能實(shí)現(xiàn)切換功能等66

BTS的一般結(jié)構(gòu)基站接口設(shè)備信令處理編碼與交織譯碼與解交織加密加密發(fā)信機(jī)天線收信機(jī)均衡解調(diào)解密AbisBTS的功能模塊Um跳頻控制時(shí)鐘功率控制67

BTS的功能作用實(shí)現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定(PCM/E1)實(shí)現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層(LAPD)實(shí)現(xiàn)BTS管理功能實(shí)現(xiàn)部分無線資源管理(RR)實(shí)現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定(PCM/E1)實(shí)現(xiàn)Um接口數(shù)據(jù)鏈路層(LAPDm)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)跳頻功能實(shí)現(xiàn)信道加密、解密功能實(shí)現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能68發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)用戶基帶數(shù)據(jù)到射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換上變頻信號(hào)激勵(lì)功率放大功率控制69收信機(jī)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)到用戶基帶數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換低噪聲放大下變頻信號(hào)激勵(lì)自動(dòng)增益控制（AGC）信號(hào)場強(qiáng)提?。≧SSI）70天饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的合路與分路，控制帶外的雜散，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)定的扇區(qū)分布等。在需要時(shí)，實(shí)現(xiàn)上下行信號(hào)的雙工功能，抑制收發(fā)信干擾。71BTS信令處理Um接口數(shù)據(jù)鏈路層：Dm信道鏈路接入?yún)f(xié)議LAPDmAbis接口數(shù)據(jù)鏈路層：D信道鏈路接入?yún)f(xié)議LAPDAbis接口與Um接口間信令協(xié)議轉(zhuǎn)換無線信道管理72CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7同步信息空閑時(shí)隙Lapd信令&OM時(shí)隙Lapd信令&OM信道時(shí)隙號(hào)TS0TS1TS2TS3TS4TS5～TS15TS16TS30TS31TS17～29載頻1載頻2Abis接口信道分配示意73BSCBTSBTSBSCBTSBTSBSCBTSBTS星狀連接鏈狀連接環(huán)狀連接樹狀連接BSCBTSBTSBTSBTSAbis接口連接方式74

BSS鏈路連接結(jié)構(gòu)CellSiteBTSCellSiteBSCBTSCellSiteBSCBTSCellSiteBTSCellSiteBTSCellSiteBTSCellSiteBTSColocatedBSSRemoteBTSDaisyChainedBTS75碼變換器(Transcoder)BBS64KBPS16KBPSMSC30PCMTRAFFICCHANNEL*4TC120GSMTRAFFICCHANNELS01163176TC功能全稱：TranscoderRateAdaptorUnit語音編解碼功能（FR、EFR）非連續(xù)發(fā)射功能（DTX）數(shù)據(jù)速率適配功能與BTS的遠(yuǎn)端通信功能77MS結(jié)構(gòu)SIMMEMS78

用戶識(shí)別模塊(SIM)用戶固定數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)IMSI TMSI 使用的語言Ki LAI 話費(fèi)數(shù)據(jù)接入控制級(jí)

Kc安全算法 禁止的PLMN79

位置區(qū)識(shí)別碼(LAI)與CI位置區(qū)識(shí)別碼(LocationAreaIdentity)小區(qū)全球識(shí)別碼(CellGlobalIdentity)MCCMNCLACL1L2L3L4MCCMNCLACCI小區(qū)識(shí)別碼(CI)：二字節(jié)的BCD編碼80

GSM的功能分層Transmission操作維護(hù)人員用戶RRMMCMOAM81

GSM的功能層傳輸(Transmission)用戶信息（話音或數(shù)據(jù)）信令消息（物理層到網(wǎng)絡(luò)層）無線資源管理(RR)建立和釋放MS到MSC間的聯(lián)接有效利用無線和對(duì)應(yīng)的陸地資源完成切換過程移動(dòng)性管理位置管理(MS,HLR/AUC,MSC/VLR)安全管理82

GSM的功能層通信管理(CM)呼叫控制面向電路的業(yè)務(wù)（MSC/VLR,GMSC,HLR,IWF)路由管理補(bǔ)充業(yè)務(wù)管理修改和檢查補(bǔ)充業(yè)務(wù)的實(shí)際配置和狀態(tài)涉及MS和HLR兩個(gè)實(shí)體短消息業(yè)務(wù)點(diǎn)到點(diǎn)的短消息(SM-SC)兩個(gè)功能實(shí)體（SMS-GMSC,SMS-IWMSC)運(yùn)行、維護(hù)和管理(OAM)用戶全部登記管理，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)，用戶設(shè)備管理83

GSM的功能協(xié)議結(jié)構(gòu)BTSBSCMSC/VLRHLRGMSCCMMMRRHLRMSC/VLRBSCBTSMSGSM的協(xié)議結(jié)構(gòu)Transmission84GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能－小結(jié)結(jié)構(gòu)HLR、VLR、AUC、EIR、MSC、BSC、BTS、TRAUMSOMC功能層85二、GSM系統(tǒng)原理業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能無線信道信道類型、幀結(jié)構(gòu)、突發(fā)主要技術(shù)組網(wǎng)86

GSM的FDMA/TDMA結(jié)構(gòu)TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7f0f1f2f4f4f5時(shí)間頻率TDMA幀87

時(shí)隙與TDMA幀1234567012345670

突發(fā)序列（BURST）時(shí)隙TDMAFRAME1TDMAFRAME288

空中接口信道物理信道邏輯信道業(yè)務(wù)信道語音信道數(shù)據(jù)信道隨路控制信道控制信道廣播控制信道公共控制信道專用控制信道89TrafficchannelTCHSpeechDataTCH/HSTCH/FSTCH/9.6TCH/2.4TCH/4.8SACCHFACCHTCH業(yè)務(wù)信道90ControlchannelCCHDCCHSDCCHACCHSACCHFACCHCCCHRACHCBCHPCH/AGCHBCCHBCCHSCHFCCHNBABNBNBNBFBSBNB/DB控制信道91

同步信道消息（SCH）TDMA幀號(hào)基站識(shí)別碼：BSIC(BaseStationIdentityCode)NCCBCC網(wǎng)絡(luò)色碼（NCC）：3bits基站色碼（BCC）：3bits92

BCCH廣播系統(tǒng)消息位置區(qū)識(shí)別號(hào)(LAI)移動(dòng)臺(tái)需監(jiān)視的鄰小區(qū)列表本小區(qū)使用的頻率列表小區(qū)識(shí)別號(hào)功率控制指示DTX允許指示接入控制（例：緊急呼叫，呼叫禁止）CBCH描述93

系統(tǒng)消息類型系統(tǒng)消息１小區(qū)信道描述RACH控制參數(shù)系統(tǒng)消息２鄰小區(qū)說明PLMN允許指示RACH控制參數(shù)系統(tǒng)消息３小區(qū)識(shí)別號(hào)位置區(qū)識(shí)別號(hào)控制信道說明小區(qū)選擇參數(shù)RACH控制參數(shù)94

系統(tǒng)消息類型系統(tǒng)消息４位置區(qū)識(shí)別號(hào)小區(qū)選擇參數(shù)RACH控制參數(shù)CBCH信道說明系統(tǒng)消息５鄰小區(qū)說明系統(tǒng)消息６小區(qū)識(shí)別號(hào)位置區(qū)識(shí)別號(hào)小區(qū)選項(xiàng)PLMN允許指示系統(tǒng)消息７，８系統(tǒng)消息４的擴(kuò)展小區(qū)重選參數(shù)95TC＝(FN/51)mod8系統(tǒng)消息發(fā)送時(shí)間96GSM復(fù)幀類型（一）TRAFFICCHANNELSTDMAMultiframes012o12345671234567123456726-TDMAMultiframes97

GSM復(fù)幀類型（二）CONTROLCHANNELSTDMAMultiframes012o12345671234567123456751-TDMAMultiframes98TCH復(fù)幀上行IDLESACCHTTTTTT252015121050IDLESACCHTTTTTT252015121050T=TCH下行99BCCH/CCCH復(fù)幀100SDCCH復(fù)幀BBD2D2D1D1BBD0D0BBD3D3BBD4D4BBD5D5BBD7D7BBA0A4BBD6D6BBA1A5BBA2A6BBA3A7BBA5A1BBA6A2BBA7A3BBD1D1BBD2D2BBD3D3BBD0D0BBD4D4BBD5D5BBD6D6BBD7D7BBA0A401020304050010102030405051617181911015161718191101101組合復(fù)幀01020304050BBBBCCBBBBBBBBBBBBCCBBBBBBCCBBBBD1D1BBBBBBD0D0BBBBD3D3BBBBBBD2D2BBBBA1A3BBBBBBA0A2BBD3D3BBA0A2BBA1A3BBD0D0BBD1D1BBD2D2010203040501020304050051617181911015161718191101102TDMA超幀與超高幀1超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀（3h28mn53s760ms)1超幀=1326TDMA（6.12s)012425120ms235.38ms26-Frame復(fù)幀51-Frame復(fù)幀業(yè)務(wù)信道控制信道4.615msTDMAtrame103GSM突發(fā)

andTDMA幀1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME2INFONORMALBURSTSTEALINGFLAGTAILBITSTRANINGSEQUENCEINFOTAILBITSGUARDPERIDGUARDPERID104GSM突發(fā)類型1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME23NORMALBURST(NB)3TBEncryptedBits57TBTrainingSequence26TBEncryptedBits57GP3118.253DUMMYBURST(DB)3TBEncryptedBits57TBTrainingSequence26TBEncryptedBits57GP3118.25156.25Bits105GSM突發(fā)類型1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME23FEQCORRECTIONBURST(FB)3TBTBFieldBits142GP8.253SYNCHRONISABURST(SB)3TBINFOBits39TBSynchronleationSequence54TBINEOBits39GP3118.25156.25Bits106GSM突發(fā)類型1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME2TBSynchronleationSequence54TB3TBINFOBits398GP68.25ACCESSBURSTS(AB)156.25Bits546us107語音信道編碼卷積編碼（Converlutional

Coder)501323478260bits校驗(yàn)比特

４５６bits108控制信道編碼184184法爾編碼（FireCoder)卷積編碼（ConverlutionalCoder)804校驗(yàn)比特尾比特456456bits184bits109數(shù)據(jù)信道編碼240240卷積編碼（ConverlutionalCoder)4尾比特488456bits240bits收縮處理（Punctuate)數(shù)據(jù)信道9.6kb/S110語音信道交織（對(duì)角交織）1234567SpeechBlocksSharedbyblocks4&5Block5evenbitsBlock4oddbitsSharedbyblocks5&6Block6evenbitsBlock5oddbits111語音對(duì)角交織1234567645134567201345672013456720BurstsFRAME1FRAME2FRAME3112控制信道交織（矩形交織）1234567645ControlBlocks134567201345672013456720BurstsFRAME1FRAME2FRAME3113數(shù)據(jù)信道交織（對(duì)角交織）DataBlocks1234567114114114114123456879101112131416151718192021225114bits114bits114bits114bits114SPEECHTCHBCCH/PCH/AGCHRACH/SCHDATATCH/9.6語音幀260bits消息184bitsSDCCH消息PObits數(shù)據(jù)塊NObitsClass1循環(huán)碼+尾比特In：260bitsout：267bits法爾編碼+尾比特In：184bitsout：267bits循環(huán)碼+尾比特In：PObitsout：P1bits循環(huán)碼+尾比特In：NObitsout：N1bits暑積碼In：267bitsout：456bits暑積碼In：228bitsout：456bits暑積碼In：P1bitsout：2*P1bits暑積碼In：Ntbitsout：456bits排序和拆分+atealingflagIn：267bitsout：456bits塊對(duì)角交織In：&subblocksout:palrsofsubblocks塊矩陣交織In：&subblocksout:palrsofsubblocks排序和拆分+atealingflagIn：blocksof456bitsout：22subblocks塊對(duì)角交織In：&subblocksout:palrsofsubblocksFACCHSACCH信道編碼和交織115無線信道－小結(jié)幀、復(fù)幀、超幀、超高幀信道類型突發(fā)類型復(fù)幀類型編碼、交織116二、GSM系統(tǒng)原理業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能無線信道主要技術(shù)組網(wǎng)117主要技術(shù)（一）頻率復(fù)用GMSK調(diào)制話音編碼非連續(xù)傳輸（DTX）收發(fā)時(shí)隙偏差和時(shí)間提前118主要技術(shù)（二）非連續(xù)接收（DRX）分集技術(shù)、均衡技術(shù)切換技術(shù)功率控制技術(shù)跳頻技術(shù)119GSM4×3標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用模式無線區(qū)族4個(gè)基站每個(gè)站3扇區(qū)基站結(jié)構(gòu)3個(gè)120度或三葉草扇區(qū)

C/I≥12dB

AAABBBBCCCDDDDc2c2c2c1c1c1c3c3c3b2b2b2b2b3b3b3b3b1b1b1b1a2a2a2a3a3a3a1a1a1d2d2d2d2d3d3d3d3d1d1d1d1120GSM3

3標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用模式復(fù)用方式３個(gè)基站９個(gè)扇區(qū)特點(diǎn)不增加新基站容量增加（有限）抗干擾措施CABCc2c1a2c3a3a1b2b3c3c1c2b1121

GSM空中接口調(diào)制高新數(shù)字預(yù)濾波MSK調(diào)制10011GaussianMinimumShiftKeying10011122

GSM調(diào)制頻譜PowerFrequency200KHz123RPE－LTP ：規(guī)則脈沖激勵(lì)－長時(shí)線性預(yù)測編 碼功能 ：13KRPE－LTP<->64KPCM幀長 ：20ms速率 ：13Kb/sMOS ：3.6復(fù)雜度 ：4.7MIPS抗干擾能力 ：7dB，BER＝一類0.61%，二類8.3%語音編解碼功能－FR124ACELP ：代數(shù)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼功能 ：13KACELP<->64KPCM幀長 ：20ms速率 ：12.8Kb/sMOS ：4.0復(fù)雜度 ：18.1MIPS抗干擾能力 ：優(yōu)于FR（BER很高時(shí)－4％，13％， 一樣）語音編解碼功能－EFR125通過限制無用信息的發(fā)送：減少空間干擾降低發(fā)信機(jī)功率，延長MS的電池使用時(shí)間使用DTX的意義－1126定量分析

=40％D=8dBC/I>3dB等效于頻率復(fù)用距離減少20%～50%使用DTX的意義－2D=4dB、8dB、12dB、16dBD：DTX衰減因子，127收發(fā)時(shí)隙偏差與時(shí)間提前移動(dòng)臺(tái)收123456703TSOFFSETTDMAFRAMEN移動(dòng)臺(tái)收123456703TSOFFSETTDMAFRAMEN移動(dòng)臺(tái)收12345670TDMAFRAMEN移動(dòng)臺(tái)收12345670TDMAFRAMENTIMEADVANCE128不連續(xù)接收(DRX)PPPPPPPPBCCHMSBeingpagedMSinSleepingmodeMSinlistenmodeMSinSleepmodeBCCHMultiframe(P=PagingChannel)129傳播損耗自由空間傳播損耗慢衰落－分集由地形起伏、建筑物及障礙物的遮蔽等引起慢衰落（陰影衰落）快衰落－均衡由各種反射物和散射體產(chǎn)生的直射波、反射波和散射波的相互干擾和串?dāng)_，以及多普勒（Doppler）頻移等產(chǎn)生的快衰落（多徑衰落）130均衡－多徑衰落131分集技術(shù)和合并技術(shù)分集空間、極化、頻率合并技術(shù)選擇、最大比、等增益、開關(guān)式132空間分集比較/和路合成信號(hào)10個(gè)波長左右133均衡前饋橫向?yàn)V波器自適應(yīng)算法判決反饋橫向?yàn)V波器ΣΣABy(n)+_I(n)I’(n)+_e(n)輸出序列參考訓(xùn)練序列IR(n)訓(xùn)練序列134

切換(Handover)切換135切換目的：援救切換：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)離開管理它的小區(qū)的無線覆蓋時(shí)。減小干擾：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)與另一小區(qū)聯(lián)系，可以大大改進(jìn)總的干擾電平時(shí)業(yè)務(wù)量切換：當(dāng)一個(gè)小區(qū)擁塞，而鄰近小區(qū)較空閑時(shí)目的136準(zhǔn)則援救切換連接上的傳輸質(zhì)量。傳輸誤碼率、無線傳輸?shù)穆窂綋p耗、傳播時(shí)延等。減小干擾比較相應(yīng)小區(qū)的每個(gè)鄰近小區(qū)的上下行鏈路的質(zhì)量。實(shí)際使用移動(dòng)臺(tái)和幾個(gè)鄰近小區(qū)的下行路徑損耗。業(yè)務(wù)量切換以BTS負(fù)荷為基礎(chǔ)，可以選擇那些由于其它原因接近切換的移動(dòng)臺(tái)。137雙頻切換支持同層網(wǎng)絡(luò)間優(yōu)先級(jí)切換(PL)支持多層網(wǎng)絡(luò)間優(yōu)先級(jí)切換(HCS)在切換候選小區(qū)排隊(duì)中體現(xiàn)不同層的優(yōu)先級(jí)支持網(wǎng)絡(luò)負(fù)載原因的切換支持速度原因的切換支持其他常規(guī)原因的切換138避免頻繁切換采用改進(jìn)的濾波技術(shù)，去除測量數(shù)據(jù)中因衰落造成的抖動(dòng)，保證測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，切換更真實(shí)。設(shè)置不對(duì)稱的切換邊界只有當(dāng)鄰區(qū)的信號(hào)比本小區(qū)的信號(hào)好到一定程度時(shí)才切換。采用強(qiáng)行遲滯方法，一次切換后必須經(jīng)過一定的時(shí)間才能切回原小區(qū)。在多層網(wǎng)時(shí)，啟動(dòng)速度原因切換。139功率控制)))(((4W8W30mW靜態(tài)6級(jí)動(dòng)態(tài)15級(jí)快速功率控制>2dB140移動(dòng)臺(tái)跳頻工作過程f0f1f2f3f4f5f6f7f0f1

f2

f3f4

f5

f6f7tt0123456跳頻圖案：（5、4、7、0、6、3、1）141跳頻參數(shù)MobileAllocation(MA)MobileAllocationIndicationOffset(MAIO)HoppingSequenceNumber(HSN)HSN=0CyclicHSN=1-63PseudoRandomHoppingARFCN=AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber142主要技術(shù)－小結(jié)多址技術(shù)、調(diào)制、信源