第13講 第3章 gsm數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

1、3.3.1 話音和信道編碼技術(shù),3.3 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)主要技術(shù),數(shù)字化話音信號在無線傳輸時主要面臨三個問題：選擇低速率的編碼方式，以適應(yīng)有限帶寬的要求；選擇有效的方法減少誤碼率，即信道編碼問題；選用有效的調(diào)制方法，減小雜波輻射， 降低干擾。,3.3.2 跳頻和間斷傳輸技術(shù),1．跳頻跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案（序列）進(jìn)行跳變。,圖3-10 GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖,跳頻系統(tǒng)的抗干擾原理與直接序列擴(kuò)

2、頻系統(tǒng)是不同的。 直接序列擴(kuò)頻是靠頻譜的擴(kuò)展和解擴(kuò)處理來提高抗干擾能力的； 跳頻是靠躲避干擾來獲得抗干擾能力的。,,2．間斷傳輸,為了提高頻譜利用率，GSM系統(tǒng)還采用了話音激活技術(shù)。這個被稱為間斷傳輸（DTx）技術(shù)的基本原則是只在有話音時才打開發(fā)射機(jī)，這樣可以減小干擾，提高系統(tǒng)容量。采用DTx技術(shù)，對移動臺來說更有意義，因為在無信息傳輸時即關(guān)閉發(fā)射機(jī)，可以減少電源消耗。,3.3.3 調(diào)制與解調(diào)技術(shù),通信的最終目的是在一定

3、的距離內(nèi)傳遞信息。雖然基帶數(shù)字信號可以在傳輸距離相對較近的情況下直接傳送，但如果要遠(yuǎn)距離傳輸時，特別是在無線或光纖信道上傳輸時，則必須經(jīng)過調(diào)制將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。為了使數(shù)字信號在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進(jìn)行載波調(diào)制。如同傳輸模擬信號時一樣，傳輸數(shù)字信號時也有三種基本的調(diào)制方式：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。它們分別對應(yīng)于用載波（正弦波）的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基

4、帶信號，可以看成是模擬線性調(diào)制和角度調(diào)制的特殊情況。,理論上，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在本質(zhì)上沒有什么不同，它們都是屬正弦波調(diào)制。但是，數(shù)字調(diào)制是調(diào)制信號為數(shù)字型的正弦波調(diào)制，而模擬調(diào)制則是調(diào)制信號為連續(xù)型的正弦波調(diào)制。ASK、FSK、PSK中，就頻帶利用率和抗噪聲性能（或功率利用率）兩個方面來看，一般而言，都是PSK系統(tǒng)最佳。所以PSK在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 GSM系統(tǒng)的調(diào)制方式：高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK），調(diào)制

5、速率為270.833kbps。,3.3.4 GSM系統(tǒng)的控制與管理,GSM識別碼位置區(qū)劃分位置登記/刪除用戶管理鑒權(quán)與加密呼叫處理過程越區(qū)切換/漫游,一、GSM識別碼,1、移動臺的號碼。 移動臺的號碼類似于PSTN（公共交換電話網(wǎng)）中的電話號碼，其編號規(guī)則應(yīng)與各國的編號規(guī)則相一致。移動臺的號碼有以下兩種：（1）移動臺國際號碼（MSISDN）。為呼叫GSM系統(tǒng)中的某個移動用戶所需撥的號碼。一個移動臺可分配一個或幾個

6、MSISDN。其組成格式為：CC+NDC+SN CC：國家碼，中國86 NDC：國內(nèi)地區(qū)碼 SN：用戶碼由NDC和SN兩部分組成國內(nèi)ISDN號碼，其長度不超過13位數(shù)。國際ISDN（MSISDN）號碼長度不超過15位數(shù)字。,（2）移動臺漫游號碼（MSRN）。當(dāng)移動臺漫游到一個新的服務(wù)區(qū)時，由VLR給它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。一旦移動臺離開該服務(wù)區(qū)，此漫游號碼即被收回，并可分

7、配給其他來訪的移動臺使用。格式：MSRN＝CC＋NSC＋SN CC＝國家碼 NDC＝國內(nèi)地區(qū)碼(用于識別MSC/VLR） SN＝用戶碼,2、移動用戶識別碼。在GSM系統(tǒng)中，每個用戶均分配一個唯一的國際移動用戶識別碼（IMSI）。此碼在所有位置（包括在漫游區(qū)）都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新時，需要使用IMSI。IMSI的組成格式：MCC+MNC+MSIN MCC： 移動用戶所屬國家

8、代號，占3位數(shù)字。中國460 MNC：移動網(wǎng)號碼，最多由2位數(shù)字組成。用于識別移動用戶所歸 屬的移動通信網(wǎng)。中國移動00，聯(lián)通01。 MSIN：移動用戶識別碼，用以識別某一移動通信網(wǎng)（PLMN）中的移動用戶。由MNC和MSIN兩部分組成為國內(nèi)移動用戶識別碼（NMSI）。,3、國際移動設(shè)備識別碼（IMEI）是區(qū)別移動設(shè)備的標(biāo)志，可用于監(jiān)控被竊或無效的移動設(shè)備。格式：TAC+FAC+SNR+SP TAC：

9、 型號批準(zhǔn)編碼，由歐洲型號標(biāo)準(zhǔn)中心分配。 FAC： 裝配廠家號碼 SNR： 產(chǎn)品序號 SP： 備用,4、臨時移動用戶識別碼（TMSI）用于保護(hù)國際移動設(shè)備識別碼（IMSI），GSM系統(tǒng)能提供安全保密措施，即空中接口無線傳輸?shù)淖R別碼采用臨時移動用戶識別碼（TMSI）代替IMSI。兩者之間可按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。訪問位置寄存器（VLR）可給來訪的移動用戶分配一個TMSI（只限于在該訪問服務(wù)區(qū)使用）?？傊?，IMSI只

10、在起始入網(wǎng)登記時使用，在后續(xù)的呼叫中，使用TMSI，以避免通過無線信道發(fā)送其IMSI，從而防止竊聽者檢測用戶的通信內(nèi)容，或者非法盜用合法用戶的IMSI。TMSI由各電信部門選擇，長度不超過4個字節(jié)。,5、位置區(qū)識別碼（LAI）在檢測位置更新和信道切換時，要使用位置區(qū)識別標(biāo)志（LAI）位置區(qū)識別碼（LAI）的格式： LAI =MCC＋MNC＋LAC MCC＝移動國家號，識別一個國家 MNC＝移動網(wǎng)號，識別國

11、內(nèi)的GSM網(wǎng) LAC＝位置區(qū)號碼，識別一個GSM網(wǎng)中的位置區(qū),6、位置區(qū)碼（LAC) 用于識別GSM移動通信網(wǎng)中的一個位置區(qū)。最多不超過兩個字節(jié)，采用十六進(jìn)制編碼，由各運營部門自定。 7、基站識別色碼（BSIC）用于移動臺識別相同載頻的不同基站，特別用于區(qū)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。格式：（BSIC ＝NCC＋BCC ）(6bit） NCC＝公眾陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)色碼，用于

12、識別相鄰的PLMN網(wǎng)（3bit）。 BCC＝基站色碼，用于識別相同載頻的不同基站(3bit)。,二、位置區(qū)劃分,圖3-11 GSM系統(tǒng)的區(qū)域定義,從地理位置范圍來看，GSM系統(tǒng)分為GSM服務(wù)區(qū)，公用陸地移動網(wǎng)（PLMN）業(yè)務(wù)區(qū)、移動交換控制區(qū)（MSC區(qū)）、位置區(qū)（LA）、基站區(qū)和小區(qū)?！　?、GSM服務(wù)區(qū)　　由聯(lián)網(wǎng)的GSM全部成員國組成，移動用戶只要在服務(wù)區(qū)內(nèi)，就能得到系統(tǒng)的各種服務(wù)，包括完成國際漫游?！　?、PL

13、MN業(yè)務(wù)區(qū)　　由GSM系統(tǒng)構(gòu)成的公用陸地移動網(wǎng)（GSM/PLMN）處于國際或國內(nèi)匯接交換機(jī)的級別上，該區(qū)域為PLMN業(yè)務(wù)區(qū)，它可以與公用交換電信網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDNN）互連，在該區(qū)域內(nèi)，有共同的編號方法及路由規(guī)劃。一個PLMN業(yè)務(wù)區(qū)包括多個MSC業(yè)務(wù)區(qū)，甚至可擴(kuò)展全國。,3、MSC業(yè)務(wù)區(qū)　　在該區(qū)域內(nèi)，有共同的編號方法及路由規(guī)劃。一個移動交換中心控制區(qū)域稱為MSC業(yè)務(wù)區(qū)。一個MSC區(qū)可以由一

14、個或多個位置區(qū)組成?！　?、位置區(qū)　　每一個MSC業(yè)務(wù)區(qū)分成若干位置區(qū)（LA），位置區(qū)由若干基站區(qū)組成，它與一個或 若干個基站控制器（BSC）有關(guān)。在位置區(qū)內(nèi)移動臺移動時，不需要作位置更新。當(dāng)尋呼移動用戶時，位置區(qū)內(nèi)全部基站可以同時發(fā)尋呼信號。系統(tǒng)中，位置區(qū)域以位置區(qū)識別碼（LAI）來區(qū)分MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)?！　?、基站區(qū)　　一般指一個基站控制器所控制若干個小區(qū)的區(qū)域稱為基站區(qū)。,6、小區(qū)　　小區(qū)也叫蜂窩區(qū)，理想形狀是正