6 gsm 移動通信系統(tǒng)

1、1,第七章 GSM 移動通信系統(tǒng),GSM系統(tǒng)概述發(fā)展歷史網(wǎng)絡結構與接口區(qū)域、號碼、地址與識別 GSM系統(tǒng)的業(yè)務 GSM系統(tǒng)的無線接口GSM系統(tǒng)的控制與管理通用分組無線業(yè)務（GPRS）,2,7.1 概述,模擬系統(tǒng)的四大缺點： 各個模擬蜂窩系統(tǒng)間差異較大、互不兼容，沒有公共接口，用戶無法在不同系統(tǒng)之間實現(xiàn)漫游； 很難開展數(shù)據(jù)承載業(yè)務；  頻譜利用率低無法適應大容量的需求；  安全保

2、密性差，易被竊聽。,1 GSM系統(tǒng)發(fā)展歷史,3,1982年北歐國家為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動電話，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)務規(guī)范。在這次大會上就成立了一個在歐洲電信標準學會（ETSI）技術委員會下的“移動特別小組”（Group Special Mobile，簡稱“GSM”），來制定有關的標準和建議書。,7.1 概述,1 GSM系統(tǒng)發(fā)展歷史,4,1987年5月GSM

3、成員國就數(shù)字系統(tǒng)采用的主要技術達成一致：多址方式：窄帶時分多址TDMA；語音編碼技術：規(guī)則脈沖激勵線性預測RPE一LTP語音編碼；調制方式：高斯濾波最小移頻鍵控GMSK調制方式1991年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)”（Globa1 system for Mobile communications）,7.1 概述,1 GSM系統(tǒng)發(fā)展歷史,5,移動特別小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電

4、信業(yè)務的規(guī)范，名為DCS1800系統(tǒng)。DCS1800系統(tǒng)與GSM900系統(tǒng)功能相同，主要區(qū)別是采用的頻段不同。GSM標準共有12項內容，未對硬件作出規(guī)定，只對功能、接口等進行詳細規(guī)定，以便不同公司的產品可以互連互通。1993年我國開通了第一個數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)。,7.1 概述,1 GSM系統(tǒng)發(fā)展歷史,6,GSM系統(tǒng)組成MS：移動臺; BSS: 基站子系統(tǒng)NSS: 網(wǎng)絡子系統(tǒng),7.1 概述,2 G

5、SM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口---（1）網(wǎng)絡結構,7,GSM系統(tǒng)結構,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口---（1）網(wǎng)絡結構,8,GSM系統(tǒng)可通過MSC實現(xiàn)與多種網(wǎng)絡的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口---（1）網(wǎng)絡結構,GSM系統(tǒng)子單元及其功能,9,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口---（2）網(wǎng)絡接口,GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡接口,10,7.1 概述,2

6、GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （2）網(wǎng)絡接口,GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡接口名稱與定義,11,采用獨立網(wǎng)號方式來組網(wǎng) “中國移動” GSM網(wǎng)絡接入號為“139”， “中國聯(lián)通” GSM網(wǎng)絡接入號為“130”。全國GSM移動電話網(wǎng)按大區(qū)設立一級匯接中心、省內設立二級匯接中心、移動業(yè)務本地網(wǎng)設立端局構成三級網(wǎng)絡結構。三級網(wǎng)絡結構組成了一個完全獨立的數(shù)字移動通信網(wǎng)絡。,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,12

7、,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)(移動GSM移動通信網(wǎng)和電信PSTN網(wǎng))之間各設一個網(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。,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,13,省內GSM移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡結構 省內設若干

8、個移動業(yè)務匯接中心(即二級匯接中心)。二級匯接中心可以是單獨設置的匯接中心(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GSM移動通信網(wǎng)中一般設置二三個移動匯接局較為適宜，最多不超過四個，每個移動端局至少應與省內兩個二級匯接中心相連。,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,14,移動業(yè)務本地網(wǎng)的網(wǎng)絡結構 全國可劃分為若干個移動業(yè)務本地網(wǎng)，每個移動業(yè)務

9、本地網(wǎng)中應設立一個HLR和一個或若干個移動業(yè)務交換中心(MSC)， 還可以幾個移動業(yè)務本地網(wǎng)共用一個MSC。 信令網(wǎng)絡結構 在建網(wǎng)初期，由于國內的No.7信令網(wǎng)不適宜傳輸MAP（移動應用部分）消息，作為過渡，先建立移動專用No.7信令網(wǎng)。,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,15,目前中國的GSM組網(wǎng)方式遵循以下原則。省內話務和信令轉接走低級話務匯接局（B1、B2）和省內

10、低級信令匯接局（L1、L2）。省際話務和信令轉接走高級話務匯接局（A1、A2）和省內高級信令匯接局（H1、H2）。國際話務和信令轉接走國際局中轉（目前國內的國際局設置在北京、上海和廣州三個城市）,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,16,本地端局兼關口局（MSC1、MSC2、MSC3（純端局）、MSC4）完成本地話務及信令交換本地HLR（ZZH01、ZZH02）存儲本地用戶數(shù)據(jù)省級低級話務匯接局

11、（CSB1、CSB2） 完成本省話務交換省級高級話務匯接局（CSA1、CSA2） 完成省內交換機同省外交換機話務交換省級低級信令匯接局（CSL1、CSL2） 完成株洲交換機和本省的信令接續(xù)省級高級信令匯接局（CSH1、CSH2） 完成本省交換機和省外交換機的信令接續(xù)。,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構-株洲,17,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,湖南

12、省交換網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲--話務網(wǎng),18,7.1 概述,2 GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構與接口--- （3）我國網(wǎng)絡結構,湖南省交換網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲--信令網(wǎng),19,服務區(qū),,,PLMN,…,PLMN,,,MSC,MSC,…,位置區(qū),,,基站,基站,…,…,,,扇區(qū),扇區(qū),…,PLMN：Public Land Mobile Network 公用陸地移動通信網(wǎng),7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識

13、別--- （1）區(qū)域定義,區(qū)域定義,20,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （1）區(qū)域定義,區(qū)域定義,21,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,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，移動GSM PLMN網(wǎng) 為00，聯(lián)通GSM PLMN網(wǎng)為0l。MSIN: 移動用戶識別碼，由等長10位數(shù)字構成，

14、用于識 別某一PLMN中的移動用戶。,國際移動用戶識別碼(IMSI) GSM移動通信網(wǎng)給移動客戶分配一個特定的識別碼。存儲在客戶識別模塊(SIM)、HLR、VLR中。,22,臨時移動客戶識別碼(TMSI) 為了對IMSI保密，MSC／VLR可給來訪移動客戶分配一個唯一的TMSI號碼，僅限在本MSC業(yè)務區(qū)內使用。 國際移動臺設備識別碼(IMEI)

15、 唯一地識別一個移動臺設備的編碼，為一個15位的十進制數(shù)數(shù)字，其結構是： TAC(6位數(shù)字) FAC(2位數(shù)字) SNR(6位數(shù)字) SP (l位數(shù)字) TAC: 型號批準碼; FAC: 工廠裝配碼，表示生產廠家及其裝配地。 SNR: 序號碼， SP: 備用，備作將來使

16、用。,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,23,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,CC： 國家碼。我國為86。 NDC：國內目的地碼，包括網(wǎng)絡接入號（移動139，聯(lián) 通130）和4位HLR識別碼（移動業(yè)務本地網(wǎng)號）。 SN： 客戶號碼，采用等長4位編號計劃。,移動臺號碼（手機號碼）,移動臺國際ISDN號碼(MSISDN)

17、 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。號碼的結構為：,24,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,移動客戶漫游號碼(MSRN) (與MSISDN結構相同） 當移動臺漫游到一個新的服務區(qū)時，由VLR給其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。,移動臺號碼（手機號碼）,25,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別

18、--- （2）號碼識別,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，其號碼結構是： 3位數(shù)字 2位數(shù)字 最大16bit MCC MNC LAC |---------------LAI--------------| MCC：移動客

19、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2字節(jié)BCD編碼，在一個 GSM PLMN網(wǎng)中可定義65536個不同的位置區(qū)。,26,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,全球小區(qū)識別碼(CGI) CGI是用來識別一個位置區(qū)內的小區(qū)，它是在位置區(qū)識別碼 (LAI)后加上一個小區(qū)識別碼(CI

20、)，其結構是： 3位數(shù)字 2位數(shù)字 最大16bit 最大16bit MCC MNC LAC CI |---------------------LAI----------------| |---------------------------------------CGI-----

21、-----------|CI是一個2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定,27,7.1 概述,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,基站識別碼(BSIC) BSIC主要用于識別相鄰國家的具有相同載頻的相鄰基站，為6bit編碼，其結構是： NCC（ 3bit ）BCC （ 3bit ） |--------BSIC

22、-------------------------|NCC: PLMN色碼(國家色碼)，為XY1Y2，主要用來區(qū)分國界各側的運營者(國內區(qū)別不同的省)。 X：運營者(移動X＝1，聯(lián)通＝0)。BCC：BTS色碼，用來識別相同載頻的不同的基站,28,7.1 概述,BCC: 基站色碼，識別基站。由運營設定,3 GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別--- （2）號碼識別,基站識別碼(BSIC),,29,GSM業(yè)務就是GSM系統(tǒng)為了滿足一個

23、特定用戶的通信要求而向用戶提供的服務分類,,,,,,業(yè)務,基本業(yè)務,附加業(yè)務,電信業(yè)務,承載業(yè)務,圖 GSM系統(tǒng)業(yè)務分類,7.1 概述,4 GSM的業(yè)務---（1）基本業(yè)務---分類,30,,,電信業(yè)務,,,,,,承載業(yè)務,,圖 GSM支持的基本業(yè)務,7.1 概述,4 GSM的業(yè)務---（1）基本業(yè)務---分類,31,7.1 概述,4 GSM的業(yè)務--- （1）基本業(yè)務---電信業(yè)務,32,注 1. 承

24、載業(yè)務61和81中的數(shù)據(jù)為3.1KHz信息傳送能力的承載業(yè)務21-34 2. 表中“T”表示透明；“NT”表示不透明,7.1 概述,4 GSM的業(yè)務--- （1）基本業(yè)務---承載業(yè)務,33,計費提示 – AOC交替線業(yè)務 (ALS)--個人或商業(yè) 來話限制--BAIC當漫游在HPLMN（歸屬PLMN）之外時，限制所有來話 在國外時限制來話 呼出限制--BOC限制所有打出去的國際電話--BOIC限制

25、所有打出去的國際電話，除了打到HPLMN國家的電話,附加業(yè)務是基本電信業(yè)務的增強或補充。,7.1 概述,4 GSM的業(yè)務---（2）補充業(yè)務（附加業(yè)務）,34,遇忙呼叫前轉--CFB無應答呼叫前轉--CFNA無條件呼叫前轉--CFU呼叫保持 呼叫等待--CW主叫線識別顯示--CLIP主叫線識別限 制--永久或預呼--CLIR中央交換業(yè)務 會議呼叫--CONF運營者確定的呼叫限制(ODB),7.1 概述,4

26、GSM的業(yè)務---（2）補充業(yè)務（附加業(yè)務）,35,多址方式：TDMA/FDMA混合多址。區(qū)群內小區(qū)數(shù)為3、4或7個，每個小區(qū)含多個載頻，每個載頻含有8個時隙。 發(fā)射功率：基站發(fā)射功率為每載波500W，每時隙平均為500/8=62.5W。移動臺發(fā)射功率分為0.8W、2W、5W、8和20W，可供用戶選擇。調制方式：GMSK，矩形脈沖在調制前先進行高斯濾波，改善了頻譜特性，鄰信道功率電平小于-60dB，滿足CCIR的要求。 覆蓋范

27、圍： 小區(qū)半徑為最大35km(用于農村)，最小為500m(市區(qū))。采用多種抗干擾技術：如自適應均衡、跳頻和糾錯碼等。,7.2 GSM的無線接口,1 GSM系統(tǒng)無線傳輸特征,36,GSM工作頻段歐洲：收發(fā)頻率間隔為45MHz 上行: 890～915MHz（移動臺發(fā)、基站收） 下行: 935～960MHz（基站發(fā)、移動臺收）載頻間隔：0.2MHz系統(tǒng)載頻數(shù):

28、 (915-890)/0.2-1=124(對)；n=1~124. 上頻段第n個信道的載頻(中心頻)：fl(n)=(890+0.2n)MHz 下頻段：fh(n)=(935+0.2n)MHz；每個載頻有8個時隙，系統(tǒng)共有物理信道124?8=992(個),7.2 GSM的無線接口,1 GSM系統(tǒng)無線傳輸特征,37,GSM工作頻段中國：收發(fā)頻率間隔為45MH

29、z 上行：905～915（移動臺發(fā)、基站收） 下行：950～960（基站發(fā)、移動臺收）載頻間隔：0.2MHz；載頻數(shù)：(915-905)/0.2-1=49(對)； 上頻段: fl(n)=(905+0.2n)MHz； 下頻段: fh(n)=[fl(n)＋45]MHz；每個載頻有8個時隙，系統(tǒng)共有物理信道49?8=392(個)隨著業(yè)務的發(fā)

30、展，可向1.8GHz頻段的DCS 1800過渡： 上行：1710～1785MHz（移動臺發(fā)、基站收）   下行：1805～1880MHz（基站發(fā)、移動臺收）,7.2 GSM的無線接口,1 GSM系統(tǒng)無線傳輸特征,38,TDMA邏輯信道概念 邏輯信道是指承載某種業(yè)務、具有某種邏輯功

31、能的信道。物理信道上傳輸?shù)男畔催壿嫻δ芸煞譃闃I(yè)務信息和控制信息；因此為傳輸具有不同邏輯功能的信息，在物理信道上要安排相應的邏輯信道；邏輯信道要映射到物理信道上傳送。 物理信道: 一個時隙(TS) 信道 控制信道（CCH） 邏輯信道

32、 業(yè)務信道 (TCH),,,2 GSM系統(tǒng)信道類型,7.2 GSM的無線接口,39,7.2 GSM的無線接口,2 GSM系統(tǒng)信道類型,GSM邏輯信道分類,40,業(yè)務信道（TCH）：用于傳送編碼后的語音或數(shù)據(jù)，以及少量的隨路控制信令 。 語音業(yè)務信道 業(yè)務信道

33、 數(shù)據(jù)業(yè)務信道 根據(jù)交換方式的不同分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道依據(jù)傳輸速率的不同分為半速率信道（ 6.5kbit/s ）、全速率信道（13kbit/s）與增強全速率信道（它的速率與全速率信道的速率一樣為13kbit/s，只是其壓縮編碼方案更為優(yōu)越，所以有較好的話質）,,7.2 GSM的無線接口,2 GSM系統(tǒng)信道類型,GSM邏輯信道分類,41,7.2 GSM的無線接口,控制信道(CCH)：用于傳送信令或同步

34、數(shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道分為廣播、公共及專用三種控制信道。廣播信道(BCH)：是“一點對多點”的單向控制信道，用于基站向移動臺廣播公用的信息；,2 GSM系統(tǒng)信道類型,GSM邏輯信道分類,42,控制信道(CCH)：公用控制信道(CCCH)：是一種雙向控制信道，用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令。又分為尋呼信道(PCH)、隨機接入信道(RACH)和準許接入信道(AGCH);專用控制信道(DCCH)：實施“點對

35、點”的雙向控制信道。用于呼叫接續(xù)階段及通信進行當中，在移動臺與基站之間傳輸必要的控制信息。又分為獨立專用控制信道(SDCCH)、慢速輔助控制信道(SACCH)和快速輔助控制信道(FACCH)。,7.2 GSM的無線接口,2 GSM系統(tǒng)信道類型,GSM邏輯信道分類,43,,7.2 GSM的無線接口,2 GSM系統(tǒng)信道類型,GSM邏輯信道分類：控制信道(CCH)：,44,五個層次：時隙、TDMA幀、復幀、超幀和超高幀 時隙是物理信

36、道的基本單元TDMA幀由8個時隙組成，是占據(jù)載頻帶寬的基本單元，即每個載頻有8個時隙。復幀有兩種類型由26個TDMA幀組成的復幀。用于TCH、SACCH和FACCH由51個TDMA幀組成的復幀。用于BCCH和CCCH超幀是由51個26幀的復幀或26個51幀的復幀構成超高幀等于2048個超幀超高幀的周期與加密和跳頻有關；每經(jīng)過一個超高幀周期，循環(huán)長度為2715648，相當于3小時28分53秒760毫秒，系統(tǒng)將重新啟動密碼和

37、跳頻算法。,7.2 GSM的無線接口,3 GSM系統(tǒng)幀結構,45,7.2 GSM的無線接口,3 GSM系統(tǒng)幀結構,46,GSM系統(tǒng)中每幀含8個時隙，時隙寬度為0.577ms,每個時隙包含156.25bit。 GSM系統(tǒng)在物理信道上傳輸?shù)男畔⑹谴蠹s由100多個調制比特組成的脈沖串，稱為突發(fā)脈沖序列 ，共有五種類型。 常規(guī)(普通)突發(fā)脈沖(NB, Nornal Burst)序列：用于傳輸業(yè)務信道TCH和專用控

38、制信道(DCCH)的信息。頻率校正突發(fā)(FB, Frequency Correction Burst)脈沖序列 :用于校正移動臺的載波頻率。同步突發(fā)(SB, Synchronization Burst)脈沖序列：用于移動臺的時間同步。,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙---分類,47,接入突發(fā)(AB, Access Burst)脈沖序列：用于上行傳輸方向，在隨機接入信道(RACH)上傳送，用于移動用戶向基站提出入網(wǎng)申

39、請。空閑突發(fā)脈沖序列（DB）：此突發(fā)脈沖序列在某些情況下由BTS發(fā)出，不攜帶任何信息。它的格式與普通突發(fā)脈沖序列相同，其中加密比特改為具有一定比恃模型的混合比特。,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙---分類,48,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙---分類,49,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙---格式,尾比特用于設置起始時間和結束時間；保護時間用于防止不同移動臺按時隙突發(fā)的信號因傳播

40、時延不同而在基站處發(fā)生前后交疊現(xiàn)象。,50,尾位TB：總是000，是突發(fā)脈沖開始與結尾的標志57個加密比特：加密語音、數(shù)據(jù)或控制信息借用標志F：表明借用一半業(yè)務信道資源給FACCH 訓練序列：一串已知比特，供信道均衡用保護時間GP：防止由于定時誤差而造成突發(fā)脈沖間的重疊,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙---格式,常規(guī)突發(fā)脈沖（NB：Normal Burst）,51,142個固定比特：全0，固定的的頻率校正信息

41、,,,0.577ms,156.25bit,,,0.577ms,156.25bit,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙---格式,頻率校正突發(fā)脈沖（FB：Frequency Correction Burst）,同步突發(fā)脈沖（SB：Synchronization Burst）,39個加密比特： TDMA幀號（TN）以及基站識別碼（BSIC）信息長同步序列：易被檢測,52,,7.2 GSM的無線接口,4 GSM系統(tǒng)時隙--

42、-格式,接入突發(fā)脈沖（AB：Access Burst）,長保護時間GP：適應移動臺首次接入或切換到新基站時不知時間的提前量,空閑突發(fā)脈沖（DB：Dummy Burst） 將普通突發(fā)脈沖中的加密信息比特換成固定比特,當無用戶信息傳輸時，用空閑突發(fā)脈沖替代普通突發(fā)脈沖在TDMA時隙中傳送,53,信道的組合是指在物理信道上對邏輯信道進行復用 組合方式 ：邏輯信道到物理信道的映射 業(yè)務信道的組合 C0C1?Cn-1 表示

43、每個基站的n個載頻; C0為主載頻； TS0TS1…TS7表示每個載頻的8個時隙； C0 的TS0用于廣播信道和公共控制信道； C0 的TS1用于專用控制信道； C0 的TS2…TS7以及其余C1?Cn-1載頻上的8個時隙均用于業(yè)務信道,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,54,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,業(yè)務信道的復幀(含26幀)與物理信道(一個時隙)的映射關系： 24幀

44、T（TCH）用戶傳輸業(yè)務信息； 1幀A，代表隨路的慢速輔助控制信道（SACCH）； 1幀I，代表空閑，不含任何信息，用于配合測量。,業(yè)務信道的組合方式--- C0的TS2~TS7時隙上的下行TCH復用,55,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,上下行鏈路的TCH結構完全一樣，只是有3個TS的偏移，表明移動臺的收發(fā)不必同時進行,業(yè)務信道的組合方式--- C0的TS2~TS7時隙上的TCH上

45、下行偏移,圖 TCH上下行偏移,56,圖 BCCH與CCCH在主載頻TS0上的復用（下行鏈路）,TDMA幀,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,控制信道的組合方式—C0的TS0時隙上的信道復用---下行鏈路,F（FCCH）：移動臺據(jù)此校正同步頻率S（SCH）：移動臺據(jù)此讀TDMA幀號和基站識別碼（BSIC）B（BCCH）：移動臺據(jù)此讀有關小區(qū)的通用信息C（CCCH）：移動臺依此接受尋呼和接入I（IDEL）：

46、空閑幀，不含任何信息，僅作為復幀的結束標志,57,廣播信道（BCH）和公共控制信道（CCCH）共占用51個TS0時隙，但從時間上講長度為51個TDMA幀 以每出現(xiàn)一個空閑幀作為復幀結束，在空閑幀之后，再從F、S開始進行新的復幀，即時分復用構成TDMA的復幀結構在沒有尋呼或呼叫接入時，基站也總在C0上發(fā)射。這使移動臺能夠測試基站的信號強度以決定使用哪個小區(qū)更為合適,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,控制信道的組合方式—

47、C0的TS0時隙上的信道復用,下行鏈路,58,只含有隨機接入信道（RACH），用于移動臺的接入 。下圖為51個連續(xù)TDMA幀的TS0。,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,控制信道的組合方式—C0的TS0時隙上的信道復用,上行鏈路,TS0上RACH的復用,59,用來映射專用控制信道，重復周期為102個TS獨立專用控制信道（SDCCH）的DX（D0、D1、…、D7）只用于移動臺建立呼叫的開始時使用，當移動臺轉移到業(yè)務信道T

48、CH上，DX就用于其它的移動臺。慢速隨路信道（SACCH）的AX（A0、A1、 …、A7 ）主要用于傳送不緊要的控制信息，如無線測量數(shù)據(jù)等上下行鏈路有相同結構，只是在時間上有一個偏移，即意味著對于一個移動臺可同時雙向接續(xù),7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,控制信道的組合方式—C0的TS1時隙上的信道復用,60,下行鏈路,圖 SDCCH與SACCH在TS1上的復用（下行）,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組

49、合方式,控制信道的組合方式—C0的TS1時隙上的信道復用,61,上行鏈路,圖 SDCCH與SACCH在TS1上的復用（上行）,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,控制信道的組合方式—C0的TS1時隙上的信道復用,62,公用控制信道和專用控制信道的綜合復用,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,控制信道的組合方式—C0的TS0時隙上的控制信道綜合復用,若小區(qū)只有一套收發(fā)單元（一對雙工載頻C0），只有8個TS，

50、 TS1~ TS7均用于業(yè)務信道；TS0既用于公用、也用于專用控制信道。,63,在載頻C0上：TS0：邏輯控制信道，重復周期為51個TSTS1：邏輯控制信道，重復周期為102個TSTS2~TS7：邏輯業(yè)務信道，重復周期為26個TS其它C1～Cn-1個載頻的TS0~TS7時隙全部是業(yè)務信道,7.2 GSM的無線接口,5 信道的組合方式,映射關系小結,64,數(shù)字化語音信號在無線傳輸時主要面臨三個問題：帶寬有限：選擇低速率的編碼

51、方式，以適應有限帶寬的要求；信道衰落導致誤碼：選擇有效的信道編碼方法降低誤碼率；干擾和噪聲嚴重：選用有效的調制方法降低干擾。,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(1)概述,65,圖 GSM中語音處理的一般過程,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(1) 概述,GSM系統(tǒng)語音處理的一般過程,66,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(1) 概述---GSM語音和信道編碼組成框圖,67,

52、語音方案 13kbit/s RPE-LTP碼（規(guī)則脈沖激勵長期預測）目的 在保證語音或數(shù)據(jù)傳輸質量的條件下，提高系統(tǒng)的無線資源利用率，增加系統(tǒng)的容量 過程把語音分成20ms 為單位的段（語音幀），每個段編成260bit的數(shù)據(jù)塊(編碼速率13kb/s)，然后對每個小段分別編碼；塊與塊之間依靠外同步，塊內部不含同步信息；收端將收到的信息塊經(jīng)LPT和LPC濾波重組；經(jīng)過一個預先設計好的去加重網(wǎng)絡加以復原，恢復語音

53、信號。,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(2)GSM中的語音編碼技術,68,目的對抗衰落，糾正隨機干擾，改善傳輸質量。用有效性換取可靠性基本方法編碼：發(fā)送端將原始數(shù)據(jù)和增加的數(shù)據(jù)比特（通過某種約定從原始數(shù)據(jù)中經(jīng)計算產生）一起發(fā)送;解碼：接收端利用冗余信息檢錯并盡可能地糾錯。編碼方式將語音編碼后的260bit分成差錯敏感的182比特和不敏感的78比特對差錯敏感的182比特，加上3個奇偶校驗比特和4個尾比特，

54、共189比特，進行前向糾錯編碼---卷積編碼：采用碼率為1/2、約束長度為5的卷積編碼，共輸出378比特；對差錯不敏感的78比特，不進行信道編碼。信道編碼后的比特數(shù)為78+378=456，速率為456bit/20ms=22.8kb/s。,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(3)GSM中的信道編碼技術,69,原因在移動通信變參信道上，比特差錯經(jīng)常是成串發(fā)生的。信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效。

55、把一條消息中的相繼比特分散開的方法，再用信道編碼糾錯功能糾正差錯，恢復原消息，這種方法就是交織技術。目的 針對多徑衰落導致的突發(fā)性錯誤把一個較長的突發(fā)誤碼離散 成隨機誤碼，再用糾正隨機誤碼的編碼技術消除隨機誤碼。原理 按行輸入，按列輸出。把碼字順序相關的比特流非相關化。,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(4)交織編碼,70,方法輸入碼流是20ms的幀，每幀含456bit。每兩幀

56、（40ms）共 912bit，按每行8位寫入，共寫入114行；輸出按列輸出，每次讀出114bit，恰好對應GSM的一個時隙,7.2 GSM的無線接口,6 語音和信道編碼—(4)交織編碼,71,過程：在40ms共912bit間進行將輸入碼流長為20ms幀中的456bit分成8段，每段含57bit當前幀的456bit分別與第n-1幀后半幀的228bit和第n+1幀前半幀的228bit交織,7.2 GSM的無線接口,6 語

57、音和信道編碼—(4)交織編碼,72,含義：有規(guī)則地改變一個信道的頻隙（載頻頻帶）。GSM的無線接口上采用慢跳頻?？焯l是指一次發(fā)射信號期間有不止一個頻率跳變,即跳頻速率大于信息速率;反之稱為慢跳頻 限制：公共信道（BCCH與CCCH）必須使用固定頻率。目的：進一步提高系統(tǒng)抗干擾能力，也提高了系統(tǒng)的保密性。 抗干擾原理：靠躲避干擾獲得抗干擾能力。,7 跳頻和間斷傳輸技術—(1)跳頻技術---概述,7.2 GSM的無線接口,Bw：

58、跳變頻率范圍；Bc：最小跳變的頻率間隔。,避免跳變到相同頻率的兩個方法：相同、鄰近小區(qū)不同載頻采用相互正交偽隨機碼序列；根據(jù)統(tǒng)一的超幀序列號提供頻率跳變順序和起始時間。,73,每幀改變頻率,7.2 GSM的無線接口,7 跳頻和間斷傳輸技術—(1)跳頻技術---原理,74,7.2 GSM的無線接口,7 跳頻和間斷傳輸技術—(1)跳頻技術---原理,GSM慢跳頻示意圖,75,跳頻在時隙和頻隙上進行　　　每個區(qū)群分配n組頻率，

59、區(qū)群中的每個小區(qū)分配一組頻率（跳頻頻率集），其中每一個頻率為一個頻道（頻隙）。跳頻序列的描述參數(shù) GSM中規(guī)定最多可用的跳頻序列個數(shù)為64個。對于n個指定的頻率集合，可以建立64×n個不同的跳頻序列。跳頻序列號（HSN），有64種不同值；移動指配偏置度（MAIO），可包括全部n個頻率；通常在一個小區(qū)內的所有信道采用相同的HSN和不同的MAIO進行跳頻，可避免區(qū)內信道間干擾；鄰近小區(qū)使用不相關的

60、頻率集合，可認為相互間無干擾。,7.2 GSM的無線接口,7 跳頻和間斷傳輸技術—(1)跳頻技術---GSM中的規(guī)定,76,概念：語音激活控制就是采用非連續(xù)發(fā)射，基本原則是僅在有語音時才打開發(fā)射機。目的：減小干擾，提高系統(tǒng)容量非連續(xù)發(fā)射（DTX）框圖,7.2 GSM的無線接口,7 跳頻和間斷傳輸技術—(2)語音激活技術,77,語音激活檢測器（VAD）框圖,7.2 GSM的無線接口,7 跳頻和間斷傳輸技術—(2)語音激活技

61、術,78,發(fā)端與收端各部分功能,7.2 GSM的無線接口,7 跳頻和間斷傳輸技術—(2)語音激活技術,79,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,位置管理呼叫接續(xù)越區(qū)切換與漫游安全措施計費,80,位置登記 位置登記又稱注冊，是通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化，對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程。位置信息存儲在HLR和VLR中。目的 使移動臺與網(wǎng)絡保持聯(lián)系，以便移動臺在網(wǎng)絡覆蓋范圍內的任何地方都能接入到網(wǎng)絡內。

62、,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（1）概述,81,位置登記過程移動用戶首次入網(wǎng)時，必須通過MSC在相應的位置寄存器中登記注冊，將相關的參數(shù)（如移動用戶識別碼IMSI、移動臺編號及業(yè)務類型等）全部存放在該位置寄存器中，該位置寄存器稱為原籍位置寄存器（HLR）。當移動臺遠離原籍地區(qū)（歸屬地區(qū)）進入其它地區(qū)（訪問地區(qū)）時，訪問地區(qū)的位置寄存器（VLR）需對來訪移動臺進行位置登記，并向該移動臺的HLR查詢有關參數(shù)。HL

63、R臨時保存VLR提供的位置信息，以便為其它用戶呼叫該移動臺時提供路由信息。移動臺離開該訪問地區(qū)時，VLR所存儲的該移動臺的位置信息即被刪除。,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（2）位置登記,82,位置更新過程---更新請求移動臺開機后，搜索并提取BCCH播送的位置區(qū)標志；所提取的位置區(qū)標志與上次通信所用的位置區(qū)標志進行比較，若相同則不需要位置更新；若不同，則說明移動臺進入新的位置區(qū)，需要進行位置更新，移動臺通過新

64、位置區(qū)的基站向該區(qū)的MSC發(fā)出位置更新請求；,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（3）位置更新,83,位置更新過程—實施更新VLR收到MSC“更新位置登記”指令后，將該移動臺注冊到VLR，并根據(jù)移動用戶識別碼IMSI直接判斷出該移動臺的HLR；VLR給該MS分配漫游號碼（MSRN），并向該移動臺的HLR查詢該移動臺的有關參數(shù)；查詢成功后，通過MSC和BS向該MS發(fā)送“更新位置登記”的確認信息；HLR修改該MS原移動

65、參數(shù)，臨時保存VLR提供的位置信息；即HLR與VLR交換數(shù)據(jù)得到移動用戶的新位置信息；若位置更新過程中涉及多個VLR，HLR還需通知移動臺所屬的舊的VLR刪除用戶有關信息。,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（3）位置更新,84,IMSI分離與附著IMSI分離：移動臺轉入非激活狀態(tài)（關機）時，需在有關的VLR和HLR中設置特定標志，使網(wǎng)絡拒絕呼叫該用戶，以免無效尋呼信號占用信道，稱之為IMSI分離；IMSI附著：移

66、動臺轉入激活狀態(tài)時，取消上述分離標志，恢復正常工作，稱之為IMSI附著。,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（4）周期性位置登記,85,周期性位置登記無線鏈路的質量較差時，可能使系統(tǒng)誤判MS發(fā)送的“IMSI分離/附著”消息；為解決誤判問題，系統(tǒng)采取周期性登記方式，要求MS每隔一段時間登記一次，若未接收到MS周期性登記信息，則判定為“分離”；網(wǎng)絡通過BCCH通知MS其周期性登記的時間周期；MS收到周期性登記程序中的

67、證實消息時，才停止發(fā)送登記消息。,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（4）周期性位置登記,86,過程,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（5）位置登記與更新過程,87,IMSI,鑒權登記網(wǎng)絡識別,,MSC,用戶的臨時位置信息,用戶基本信息當前位置信息,MSC/VLR,IMSI,VLR,HLR,,,,,,ON,play,OFF,,ON,,OFF,,play,,位置更新請求,附著,入網(wǎng),注： IMS

68、I——國際移動用戶識別碼,play,MSC/VLR,,分離處理請求,離網(wǎng),分離,,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,1 位置管理—（5）位置登記與更新過程,過程,88,7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理,2 呼叫接續(xù)—（1）概述,呼叫接續(xù)過程,移動性管理過程（越區(qū)、漫游時）,89,以固定網(wǎng)PSTN呼叫移動用戶為例固定網(wǎng)的用戶撥打移動用戶的電話號碼MSISDN；PSTN交換機分析MSISDN號碼；GMSC分析MSISDN號碼；H