測速雷達計算機實時數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)續(xù)

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GSM基本原理

李薔薇

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GSM系統(tǒng)及網(wǎng)絡結(jié)構

GSM信號處理相關技術

無線接入原理

GSM信道類型

GSM安全性相關流程：鑒權、加密、三參數(shù)組

GSM系統(tǒng)消息

GSM編號系統(tǒng)

MS的工作模式及信令流程

小區(qū)規(guī)劃過程

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GSM條統(tǒng)結(jié)構Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

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GSM條統(tǒng)結(jié)構YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

GSM系統(tǒng)分為兩部分：

?交換系統(tǒng)（SS）

?基站系統(tǒng)（BSS）

交換系統(tǒng)（SS）

?移動業(yè)務交換中心（MSC）

?拜訪位置寄存器（VLR）

?歸屬位置寄存器（HLR）

?鑒權中心（AUC）

?設備識別寄存器（EIR）

?GSM互通工作單元（GIWU）

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MSC：

一個MSC控制多個基站控制器，它的功能為：

?交換。包括呼叫的建立、路由選擇、呼叫監(jiān)視、呼叫釋放

?計費。CDR

?位置更新、鑒權、加密、補充業(yè)務、切換

?與VLR、HLR、GMSC、DT(GIWU)、SMS-GMSC、SMS-IWMSC、SGSN

(GS)通信

HLR

?HLR和VLR是與呼叫建立密切相關的兩個數(shù)據(jù)庫。HLR是管理部門用

于管理移動用戶呼叫資料的數(shù)據(jù)庫。當一個人購買電信網(wǎng)的移動臺時

，他將被登記在該網(wǎng)絡的HLR中，HLR與各營業(yè)點的終端相連。它儲

存兩類數(shù)據(jù)：

?一是用戶的參數(shù)，包括:MSISDN、IMSI、用戶類別、Ki,補充業(yè)務

及用戶的三參數(shù)組等參數(shù)。

?二是用戶的位置信息，該MS目前于哪個MSC/VLR中，即MSC/VLR

地址。

?HLR可與MSC合設，也可單獨設置(用戶永久數(shù)據(jù)庫)

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VLR：

?VLR用于寄存所有進入本交換機服務區(qū)域用戶的信息。VLR看成是分

布的HLR,VLR與MSC配對合置于一個物理實體中。

（因為每次呼叫，它們之間有大量的信令傳遞，若分開，信令鏈路負荷

大，所以將MSC與VLR接口做成AXE的內(nèi)部接口。）

?VLR中也寄存兩類信息：

?一是本交換區(qū)用戶參數(shù)，該參數(shù)是從HLR中獲得的。

?二是本交換區(qū)MS的LAI（用戶臨時數(shù)據(jù)庫）

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HLR與VLR的區(qū)別Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

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AUC：

?也是數(shù)據(jù)庫。AUC是向HLR提供出于安全原因而使用的鑒

權參數(shù)和密鑰。即三參數(shù)組。

?RAND（隨機數(shù)）

?SRES（符號響應）

?Kc（密鑰）

?用戶在簽約入網(wǎng)時，被唯一分配一個鑒權碼Ki和IMSI,存

彳諸于ACU和SIM卡中

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GSM條統(tǒng)結(jié)構Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

EIR：

?用來檢驗設備的合法性，可以禁止末經(jīng)批準的話機設備使

用。

?它內(nèi)存三種名單：白名單---合法設備

黑名單一非法設備

°o0灰名單一故障設備

(^二2^大泰運營商不采用EIR功能J

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GMSC：

?稱為入口移動交換局或稱門道局。

?互聯(lián)互通的接口(InterworkingInterface(CalltoMS))

?詢問功能(Interrogation)

?路由選擇功能(Routing)

?呼叫轉(zhuǎn)移功能(CallforwardtoC-No)

?GMSC可以是任意的MSC,也可以單獨設置。單獨設置時，不處理

MS的呼叫，因此不需設VLR,不與BSC相連。

GIWU：

?是傳真及數(shù)據(jù)通信的格式轉(zhuǎn)換與速率適配。

?愛立信產(chǎn)品中該單元集成在MSC內(nèi)，稱DTL

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GSM條統(tǒng)結(jié)構l^^n

基站系統(tǒng)（BSS）

?基站控制器（BSC/TRC）

?無線基站（RBS）

基站控制器（BSC/TRC）功能

?處理與MS的連接。通過分配邏輯信道來實現(xiàn)。

?小區(qū)數(shù)據(jù)的管理，無線信道的管理、分配、監(jiān)視、釋放。

?傳輸網(wǎng)絡的管理。只管理到RBS的傳輸網(wǎng)絡。

?基站的操作與維護

?定位與切換定位與切換

?話音編碼與速率適配

?話務的集中與擴散

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無線基站(RBS)功能：

RBS用來提供移動臺與系統(tǒng)的無線接口，主要由無線收發(fā)

信機構成。

?無線信號處理、發(fā)射和接收

?測量服務小區(qū)的信號強度(SS)和誤比特率(BER),時

間提前量(TA)。

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網(wǎng)絡監(jiān)控中心：

?OMC

一個網(wǎng)絡可由多個OMC,主要側(cè)重于短期的本地告警。

網(wǎng)元管理。

?NMC

一個網(wǎng)絡一個，它控制多個OMC,側(cè)重長期系統(tǒng)范圍的

告警。網(wǎng)絡管理。

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OSSProvidesCentralSupervisionofc

Network

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MS

?MS=SIM+ME。

?SIM中存有：固定信息（用戶的簽約信息，A3、A8）,臨

時信息（LAI,BA表，網(wǎng)絡標識）

?沒有SIM卡，MS不能接入GSM網(wǎng)絡，但是當用于緊急業(yè)務

時除外

?ME用于無線信號處理、發(fā)射和接收

?ME還測量服務小區(qū)的SS和BER,測量相鄰小區(qū)BCCH載波

的SS。

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主要接口的協(xié)議

?MSC與BSC之間的接口是標準的N0.7信令的接口，不同

廠家的設備可以互連。

?BSC與RBS之間的接口是Abis接口，沒有開放標準，因此

不同廠家的BSC和RBS不能互連，只能使用同一廠家的

BSC和RBS。CME20在該接口的協(xié)議稱為鏈路接入?yún)f(xié)議

(LAPD)o

?RBS與MS的接口稱為空中接口，其協(xié)議稱LAPDm。

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的網(wǎng)緣處場■東郵電職業(yè)技術學院

、.L'產(chǎn)?]Guanfdor.2VbnrionalColkgeofPbmandTelecom

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GSM系統(tǒng)中：一個小區(qū)等于一個扇區(qū)

CDMA系統(tǒng)中：一個小區(qū)等于三個扇區(qū)

位置區(qū)（LA）

?位置區(qū)由若干個小區(qū)構成

?位置區(qū)就是尋呼區(qū)

?在同一個位置區(qū)內(nèi)不同小區(qū)移動，不用做位置更新

?一個位置區(qū)只能屬于某一個MSC/VLR

?位置區(qū)的邊界一般不能通過高話務地區(qū)，而應推到諸如山

脈、湖泊和鐵路邊等話務稀少的地方

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GSM系統(tǒng)及網(wǎng)絡結(jié)構

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GSM信道類型

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TtUcom

GSMTransmissionProcess

Motxleequipment

GSMNetwoik

\TransmitterReceiverReceiverTransmittei

ModulatorDemodulatotDemodulatorModuato?

[33Finj^s

BurslfoimaltingAdaptiveAdaptiveBuislEmathng

CipheringEqualizationEqualizationCiphering

Interleaving

De-clphenngDe-cipherlngInterleaving

De-interleaving

[Channelcoding]DeTnterleavingIChannelcodingI

113kMVsUkbiL's

Speechcoding[Channeldecoding|C!iarnielDcuudngl

D/D-convci^iuii

Segmentation

|SpeechdecodingReceivingpart8kHzI

8kHz

8bits

13bdsD/A-convefSJon

64ktxb'sPCM

|Ai'D-convetSKjn|

Transmittingpart

^?crophon?^Receivingpart

ansmittinqpart

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GSM信號處理相關技術Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

?信源編碼技術

?信道編碼技術

?交織技術

?加密技術

?調(diào)制技術

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信源編碼技術Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

SpeechQualityvs.BitRate

GSM中采用混合編碼，稱規(guī)則脈沖激勵長期預測線性編碼（RPE-LTP）,

編出的語音全速率為13Kbit/s

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信道編碼技術YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

目的：糾正無線傳輸中隨機性的差錯。編出速率為22.8kbit/s

采用了分組編碼和卷積編碼技術

ChannelCoding

A56

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交織技術Gutngdnr.gIfocariontiCollegeofPfttt*andTelecom

目的：糾正無線傳輸中突發(fā)性（連續(xù)性）差錯

Interleavingof20msofEncodedSpeech

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普通突發(fā)脈沖串Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

NormalBurst

<5712657>

形成突發(fā)脈沖串的速率為33.8kbit/S

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二次交織Gutngdnr.gIfocariontiCollegeofPfttt*andTelecom

SecondLevelofInterleaving

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加密技術和調(diào)制技術Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

加密技術

?加密算法是A5算法

?不增加比特數(shù)

?防止非法竊聽

調(diào)制技術

?GMSK=高斯濾波器（低通）+最小頻移鍵控

?優(yōu)點：占用空中帶寬窄

?缺點：抗干擾能力減弱

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目錄YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

GSM系統(tǒng)及網(wǎng)絡結(jié)構

GSM信號處理相關技術

無線接入原理

GSM信道類型

GSM安全性相關流程：鑒權、加密、三參數(shù)組

GSM系統(tǒng)消息

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MS的工作模式及信令流程

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FDD/TDMA技術Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

心UplinkandDownlinkonaRadioChannelInGSM,aTDMAframeconsistsof8timeslots.Thismeans

thataCiSMradioearnercanearn8calls.

Figure3-7TDMA

Noic()nl\thedownlinkdirectionisshown.Thereisalsoa

correspondingIrameintheuplinkdirection

FDD/TDMA

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GSM中使用的頻率Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

FREQUENCYCONCEPTS

IlietbllowingtablesummarizestheIrequencx-related

sjiecilocationsofeachofthe(ISMsystemsThetermsusedin

ihetableareexplainedintheremainderolthissection

SystemP4；SM900E-(；SM900GSM1800GSM1900

Frequencies:

?Uplink890-915MHz880-915MHz1710-1785MlIz1850-1910MIIz

?Downlink935-960MHz925-960MIIz1805-1880MHz1930-1990MIiz

Wavclength33cm-33cm17cm16cm

Bandwidth25MHz35MHz75MHz60MlIz

DuplexDistance45Mllz45MHz95MHz80MIIz

CarrierSeparation200kHz200kHz200kHz200kHz

RadioChannels1125175375300

TransmissionRate270kbitss270kbitss270kbitss270kbit/s

Table3-1Frequency-relatedspecifications

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頻率與信道號的關系Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

?載頻間隔為200kHZ,900MHz頻段上有124個載頻，標稱中心頻率

與頻道號的關系由以下公式確定：

?上行頻率f(n)=890+0.2n(MHZ)

?下行頻率f(n)=935+0.2n(MHZ)

?1800MHZ上有374個載頻，DCS1800頻率編號：

?上行頻率f(n)=1710+0.2(n-511)(MHZ)

?下行頻率f(n)=1805+0.2(n-511)(MHZ)

.其中n為絕對頻率號，從512—885。

目前我國使用P-GSM900、E-GSM900、DCS1800頻段。在每端留有

200kHz的保護帶。中國移動公司占有E-GSM900的上行885—890MHZ,

下行930—935MHZ,對應的頻道號為1000—1024；占有P-GSM900的

上行890—909MHZ,下行935—954MHZ,對應的頻道號為1-94；占

有DCS1800的上行1710—1720MHZ,下行1805—1815MHZ,對應的頻

道號為512—562。中國聯(lián)通占有P-GSM900的上行909—915,下行

954—960MHZ,對應的頻道號是95—124。___________________________

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無線曲波傳播基礎Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

?無線電波頻段的劃分

?無線電波傳播方式

?無線電波傳播特性

?克服衰落的方法

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無線曲波頻段的戈I分Guanjdor.2YxarHnalCollegeofPhsc*andTrlecom

段號頻段名稱頻段范圍(含上限不含下限)波段名稱波長范圍(含上限不含下限)

1極低頻3-30(HZ)極長波100—10兆米

2超低頻30-300(HZ)超長波10—1兆米

3特低頻300-3000(HZ)特長波100—10萬米

4甚低頻(VLF)3-30(KHZ)甚長波10T萬米

5低頻(LF)30-300(KHZ)長波10—1千米

6中頻(MF)300-3000(KHZ)中波10T百米

7高頻(HF)3-30(MHZ)短波100—10米

8甚高頻(VHF)30-300(MHZ)米波10—1米

9特高頻(UHF)300-3000(MHZ)分米波10—1分米

10超高頻(SHF)3-30(GHZ)厘米波10—1厘米

11極高頻(SHF)30-300(GHZ)毫米波10—1毫米微

米

12至高頻300-3000(GHZ)絲米波10—1絲米

移動通信使用的是哪個頻段？UHF段

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無線曲波的傳播方式Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

?地波（地表面波）傳播：長波、

中波

?天波傳播：中波

?直線波（空間波）傳播：短波

超短波

?散射傳播

?穿過電離層在外層空間傳播

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無線曲波的傳播特性Gutngdnr.gYxarHnalCollegeofPhxnandTrkcom

?多徑效應與快衰落

?陰影效應與慢衰落

?路徑損耗

?多普勒頻移

數(shù)字無線傳輸特有的問題

?時間色散

?時間提前0O

克服的方法是什么?

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多役效應Guanjdon^YxirHnilCollegeofPhxnandTrkcom

多徑衰落

?由多徑傳播導致接收到的信號幅

度出現(xiàn)隨機起伏變化；

?衰落深度可達30—40dB；

?又稱瑞利衰落或快衰落

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