GSM基本原理介绍(纲要).rtf

1、1第一章 频带的划分.3第二章 系统简介.32.1 系统构成.32.2 各子系统介绍.42.2.1 移动台(MS).42.2.2 基站子系统(BSS).52.2.3 网络子系统(NSS).62.2.4 操作支持子系统(OSS).72.3 接口与协议.72.3.1、GSM 系统的主要接口.72.3.2、网络子系统(NSS)的内部接口.82.3.3、GSM 与其它公用电信网的接口.92.3.4、各接口协议.10第三章 GSM 的组网及位置区域概念.133.1 GSM 的组网.133.2 GSM 位置区域的概念.13第四章 GSM 系统的编号方案.141.1 移动用户和移动台的识别码.141.2 移

2、动台的号码.151.3 位置区和基站的识别.16第五章 GSM 系统中语音信号的传输.175.1 话音编码.175.2 信道编码.175.3 交织.185.4 跳频.195.5 输出端比特率分配.19第六章 GSM 系统的无线接口.206.1 GSM 的空中信道.206.2 突发脉冲.246.3 逻辑信道与物理信道的对应.25第七章 呼叫流程.26第八章 小区选择，重选以及切换.27第九章 跳 频.2891 跳频功能概述.28292 跳频的优点.28第十章 基站（华为）.29-做了解.2910.1 硬件结构.2910.2 逻辑结构.31第十一章 天线介绍.3211.1 天线概念.3211.2

3、天线增益.3311.3 天线方向图.33第十二章 GPRS.333第一章 频带的划分特性GSM900DCS1800发射类别业务信道控制信道271KF7W271KF7W271KF7W271KF7W发射频带(MHZ)基 站移动台9359608909151805188017101785双工间隔(MHZ)4595射频载频间隔(KHZ)200200小区半径(KM)最 小最 大0.5350.535接续方式TDMATDMA调制GMSKGMSK传输速率(kbps)270.833270.833全速率话音编译码比特率(kbitls)误差保护139.8139.8编码算法RPELTPRPELTP信道编码具有交织脉冲检

4、错和 1/2 编码率卷积码具有交织脉冲检错和 1/2 编码率的卷积码控制信道结构公共控制信道随路控制信道广播控制信道有快速和慢速有有快速和慢速有时延均衡能力(215)2020第二章 系统简介2.1 系统构成 4OSS：操作支持子系统BSS：基站子系统NSS：网路子系统NMC：网路管理中心DPPS：数据后处理系统SEMC：安全性管理中心PCS：用户识别卡个人化中心OMC：操作维护中心MSC：移动业务交换中心VLR：来访用户位置寄存器HLR：归属用户位置寄存器AUC：鉴权中心EIR：移动设备识别寄存器BSC：基站控制器BTS：基站收发信台PDN：公用数据网PSTN：公用电话网ISDN：综合业务数字

5、网MS：移动台由上图可见，一个 GSM 系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统(OSS)，基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分组成。其中，基站子系统 BSS 是 GSM 系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理。网路子系统是整个系统的核心，它对 GSM 移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能。主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等。基站子系统 BSS 主要负责无线信息的发送与接

6、收及无线资源管理；同时，它与 NSS 相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等；当然，也要与操作支持子系统 OSS 之间实现互通。2.2 各子系统介绍2.2.1 移动台(MS)移动台是用户直接使用，完成移动通信的设备。对于数字移动通信来讲，已经从一定MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSS5程度上具备了个人化的特点即具有用户私人信息的 SIM 卡和通信的物理实现设备的分离。SIM 卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息；而物理设备

7、可以是手持机，车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成。2.2.2 基站子系统(BSS)1、基站控制器(BSC)BSC 是基站子系统(BSS)的控制部分，主要有如下功能。a.接口管理：支持与 MSC 间 A 接口，与 BTS 间的 Abis 接口及与 OMC 间的 X.25 接口。b.BTSBSC 之间的地面信道管理BSC 对 BTS 间的无线信令链路，操作维护链路进行监测、对无线业务信道进行分配管理。c.无线参数及无线资源管理无线参数包括：BTS 载频频率、空中接口是否应用了非连续接收、发射、移动台接入网最小电平设置、逻辑信道与物理信道的映射关系。无线资源包括：小区内信道配置、专用信道与

8、业务信道的分配管理、切换资源管理等。d.测量和统计对无线链路的测量：处理移动台和 BTS 送上的测量报告，决定是否需调整 BTS 和移动台功率，决定是否切换。话务量统计：对业务信道的阻塞率，呼叫成功率，越区切换频度等作出统计，为系统扩容和小区分裂等提供凭据。e.切换根据小区功率电平，话音质量及干扰情况，选择切换的目的对象，对于小区内切换，同一 BSC 控制的小区间切换，BSC 完全控制，而不同 BSC 控制的小区间切换则由 MSC 完成。f.支持呼叫控制通过交换电路实现话路连接，还可提供主、被叫排队机机制。g.操作与维护收集 BSC 及 BTS 告警，并传至 DMC，同时更新自身内部资源表；配

9、合 OMC 实现对 BSS 的软件升级。2、基站发信台(BTS)受控于基站控制器(BSC)，属于基站子系统(BSS)的无线部分，服务于某小区的无线收发信设备，实现 BTS 与移动台(MS)空中接口的功能。BTS 主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带单元主要用于话音和数据速率适配以及信道编码等；载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合；控制单元则用于 BTS 的操作与维护。62.2.3 网络子系统(NSS)1、移动业务交换中心(MSC)MSC 是整个网路的核心，完成或参与网络子系统(NSS)的全部功能，协调与控制整个 GSM 网络中 BSS.OSS 的各个功能实体。首先，M

10、SC 提供与 BSC 的接口，A 接口提供 GSM90011800 的 TDMA 方式，At 接口提供 CDMA 的接入，提供内部各功能实体的接口，实现各种相应的管理功能，提供与 PSTN、ISDN、PSPDN、PLMN 的接口；其次，支持一系列业务电信业务，承载业务和补充业务；最后，支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网路功能。2、访问用户位置寄存器(VLR)访问用户位置寄存器(VLR)是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入 VLR 控制区后，此 VLR 将由该移动用户的归属用户位置寄存器(

11、HLR)获取并存储必要数据。而一旦此用户离开后，将取消 VLR 中此用户的数据。VLR 通常在每个 MSC 中实现。3、归属用户位置寄存器(HLR)相对于 VLR，归属用户位置寄存器(HLR)是一个静态数据库（当然，也存储部分漫游移动用户所在 MSC 区域的有关动态数据，包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，由它控制整个移动交换区域乃至整个 PLMN）。4、鉴权中心(AUC)鉴权中心(AUC)存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃。5、移动设备识别寄存器(EIR)移动设备识别寄存器(EIR)存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查

12、三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使用得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。2.2.4 操作支持子系统(OSS)主要包括网路管理中心(NMC)，安全性管理中心(SEMC)，集中计费管理的数据后处理系统(DPPS)、用户识别卡个人化管理中心(PCS)等，由于其在管理上的独立性，不再专门介绍其细节。2.3 接口与协议7由于通信市场的竞争，移动通信市场中各个厂家可以生产自己的产品，为了保证电信营运部门能够选择使用不同厂家的各部分设备组网，因此需要制定技术规范以保证不同设备间接口的标准性。同时，为使 GSM 系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向 ISDN 的数据通信

13、业务，GSM 系统引入 7 号信令系统和信令网络。2.3.1、GSM 系统的主要接口GSM 系统的主要接口系指 A 接口、Abis 接口和 Um 接口。这三个接口标准使得电信运营部门能够把不同设备纳入同一个 GSM 数字通信网中。1、A 接口A 接口定义为网路子系统(NSS)与基站子系统(BSS)间的通信接口。从系统上来讲，就是移动业务交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间的接口，物理链路采用标准的 2.048Mb/s 的数字传输链路实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。2、Abis 接口Abis 接口定义了基站子系统(BSS)中基站控制器(BSC)和基

14、站收发信台(BTS)之间的通信标准，用于远端互连方式。而图中示中的 BS 接口是 Abis 接口的特例，用于定义基站控制器(BSC)与基站收发信台(BTS)间距离小于 10 米时的标准。它们之间采用标准的 2.048Mb/sPCM 数字链路来实现。此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对 BTS 无线设备的控制和无线频率的分配。3、Um 接口Um 接口(空中接口)定义为移动台与基站收发信台(BTS)之间的通信接口，用于移动台与 GSM系统的固定部分之间的互通，物理链路是无线链路。此接口传递的信息主要包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。MSBTSBSCMSCBSCBS接口BTSUm接口Ab

15、is接口 A接口82.3.2、网络子系统(NSS)的内部接口1、B 接口B 接口定义为访问用户寄存器(VLR)与移动业务交换中心(MSC)之间的内部接口，用于移动业务交换中心(MSC)向访问用户寄存器(VLR)询问有关移动台(MS)当前位置信息或通知访问用户寄存器(VLR)有关移动台(MS)的位置更新信息等。2、C 接口C 接口定义为归属用户寄存器(HLR)与移动业务交换中心(MSC)之间的接口。用于传递路由选择和管理信息。如果采用归属用户位置寄存器(HLR)作为计费中心，则呼叫结束后建立或接收此呼叫的移动台(MS)所在的移动业务交换中心(MSC)应把计费信息传送给该移动用户当前归属的归属用户

16、位置寄存器(HLR)中。一旦要建立一个至移动用户的呼叫时，关口移动业务交换中心(GMSC)应向被叫移动用户所属的归属用户位置寄存器(HLR)询问被叫移动台的漫游号码。其物理链路采用标准 2.048Mb/s 的 PCM 数字传输线。3、D 接口D 接口定义为归属用户位置寄存器(HLR)与访问用户位置寄存器(VLR)之间的接口。用于交换有关移动台位置和用户管理的信息。为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫。实用化的 GSM 系统结构一般把 VLR 综合于移动业务交换中心(MSC)中，而把归属用户位置寄存器(HLR)相连的标准 2.048Mb/s 的数字链路。4、E 接口

17、E 接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心(MSC)之间的接口。当移动台(MS)在一个呼叫进行过程中，从一个移动业务交换中心(MSC)控制的区域移动到相邻的另一个移动业务交换中心(MSC)的控制区时，为不中断通信需完成越区信道切换过程，此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换。E 接口的物理链路是通过移动业务交换中心(MSC)MSCF接口EIRHLR/AUCG接口B接口VLRD接口G接口VLRB接口MSCE接口9间的标准 2.048Mb/s 数字链路来实现的。5、F 接口F 接口定义为移动业务交换中心(MSC)与移动设备识别寄存器(EIR)之间的接口。用于交换相关的国际移动设

18、备识别码管理信息。F 接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心(MSC)与移动设备识别寄存器(EIR)之间的标准 2.048Mb/s 的 PCM 数字链路实现的。6、G 接口G 接口定义为访问用户位置寄存器(VLR)之间的接口。当采用临时移动用户识别码(TMSI)时，此接口用于向分配此 TMSI 的访问用户位置寄存器(VLR)询问有关此移动用户的国际移动用户识别码(IMSI)的信息。G 接口的物理链路采用标准 2.048Mb/s 数字链路。2.3.3、GSM 与其它公用电信网的接口其它公用电信网泛指公用电信网(PSTN)，综合业务数字网(ISDN)，公用分组交换数据网(PSPDN)和电路交换公

19、用数据网(CSPDN)。GSM 系统通过 MSC 与这些公用电信网互连，其接口必须满足 CCITT 的有关接口和信令标准及各个国家邮电运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准。根据我国现有公用电话网(PSTN)的发展现状和综合业务数字网(ISDN)的发展前景，GSM系统与 PSTN 和 ISDN 的互连方式采用 7 号信令系统接口。其物理链路是由 MSC 引出的标准2.048Mb/s 数字链路实现。如果具备 ISDN 交换机，HLR 可建立与 SDNI 网间的直接信令接口，使 ISDN 可通过移动用户的 ISDN 号码直接向 HLR 询问移动台的位置信息，以建立至移动台当前所在 MSC

20、之间的呼叫路由。2.3.4、各接口协议协议是各功能实体间的共同“语言”，通过各个接口相互传递有关的消息，为完成 GSM系统的全部通信和管理功能建立起有效的信息传输通道。不同的接口可能采用不同的物理链路，完成各自独特的功能。GSM 系统各接口采用的分层协议结构同时考虑到了与 ISDN 的互通，符合开放系统互连(OSI)参考模型。分层的目的是允许隔离各组信令协议功能，按连续的独立层描述协议，每层协议在明确的服务接入点对上层协议提供它自己特定的服务。如图1-6 给出了 GSM 系统的分层协议基本结构示意图。10CM：接续管理 BTS：BTS 的管理部分 MTP：信息传递部分MM：移动性管理 Um：M

21、S 与 BTS 间接口 MSC：移动业务交换中心RR：无线资源管理 Abis：BTS 与 BSC 间接口 BSC：基站控制器MS：移动台 SCCP：信令连结控制部分 BTS：基站收发信台L1-L3：信号层 1-3 A：BSC 与 MSC 间接口 BSSMAP：基站子系统移LAPDm：ISDN 的 Dm 数据链路协议 动应用部分1、各协议分层结构描述(1)信号层 1（也称为物理层）这是无线接口的最低部分，提供传送比特流所需的物理链路，为高层提供各种不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道，每个逻辑信道有它自己的逻辑接入点。(2)信号层 2主要目的为建立移动台和基站间可靠的专用数据链路，L2 协

22、议基于 ISDN 的 D 信道接入协议(LAP-D)，但作了改动，因而在 Um 接口中的 L2 协议称为 LAPDm。(2)信号层 3 主要传送控制和管理信息。L3 包括三个基本子层：无线资源管理(RR)，移动性管理(MM)和接续管理(CM)。其中接续管理(CM)层中含有多个呼叫控制(CC)单元，提供并行呼叫处理；在 CM 子层中还有补充业务(SS)单元和短消息业务管理(SMS)单元，用于支持补充业务和短消息业务。2、信号3 的互通在 A 接口，信令协议的参考模型如图 1-7 所示。CMMMRRLAPDmSigL1L3L2L1MSRRBTSMLAPDmSigL1LAPDSigL1LAPDSig

23、L1BTSMRRSCCPMTPBSSMAPCMMMBSSMAPSCCPMTPMSCBSCBTSUm接口A接口Abis接口11 BSSAP：BSS 应用部分 SCCP：信令连接控制部分 DTAP：直接转移应用部分 MTP：消息传递部分 BSSMAP：BSS 移动应用部分基站要自行控制或在 MSC 的控制下实现对蜂窝的管理这一无线功能，无线资源管理子层(RR)即是定义此功能的，无线资源管理子层(RR)消息在 BSS 中进行处理和转评，映射成BSS 移动应用部分(BSSMAP)无线资源管理子层(RR)消息在 BSS 中进行处理和转评，映射成BSS 移动应用部分(BSSMAP)的消息在 A 接口中传递

24、。子层移动性管理和接续管理都至 MSC 终止，MM 和 CM 消息在 A 接口中是采用直接转移应用部分(DTAP)传递，基站子系统(BSS)则透明传递 MM 和 CM 消息MM 和 CM 消息在 A 接口中是采用直接转移应用部分(DTAP)传递，基站子系统(BSS)则透明传递 MM 和 CM 消息。3、NSS 内部及 GSM 系统与 PSTN 之间的协议如图 1-8。TUP：电话用户部分 BSSAP：BSS 应用部分 ISUP：ISDN 用户部分 SCCP：信令连接控制部分 MAP：移动应用部分 MTP：消息传递部分 TCAP：事务处理应用部分在网路子系统(NSS)内部各功能实体间接口通信均由

25、 7 号信令系统支持。GSM 系统与PSTN 系统间通信优先采用 7 号信令。支持 GSM 系统的 7 号信令协议层简单用图 1-8 所示。与非呼叫相关的信令是采用移动应用部分(MAP)，用于 NSS 内部各接口间的通信；与呼叫相DTAPBSSAP分配功能BSSAPSCCPMTPDTAPBSSAP分配功能BSSAPSCCPMTPA接口MAPTCAPBSSAPSCCPMTPISUPTUP12关的信令则采用电话用户部分(TUP)和 ISDN 用户部分(ISUP)，分别用于 MSC 间和 MSC 与PSTN 及 ISDN 间的通信。其中 TUP 和 ISUP 协议应符合各国家制订的相应技术规范，MA

26、P 信令则必须符合 GSM 规范。13第三章 GSM 的组网及位置区域概念3.1 GSM 的组网对于电信运营者来说，系统所能提供的服务容量是他们最关心的问题。同时，在无线频率资源一定的情况下，如何增加用户服务也是设计时需考虑的。由于 GSM 系统采用数字处理方法，使得频率可在很小范围内复用。用这些复用区域覆盖整个物理地域，同时考虑合理性，则是组网时必须考虑的。但从整个通信网的观点看，则要简单得多，图 2-1 表示出了 GSM整个组网的概括。由图可见，由一个 GMSC 控制若干个 MSC，一个 MSC 控制若干个 BSC，而一个 BSC 又可控制若干个 BTS，BTS 提供 GSM 网中最小单位

27、小区的服务，在整个移动服务网中，自然分出了区域级别，以下将要说明。3.2 GSM 位置区域的概念1、服务区服务区系指移动台可获得服务的区域。不同通信网的用户无需知道移动台的具体位置即可与之通信的区域。2、公用陆地移动通信网区域(PLMN)PLMN 区是指整个陆地移动通信网的地理区域。它是独立于通信网中其它网路（如 ISDN、PSTN网）的一个网路。3、MSC 区指由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共覆盖的区域构成的 PLMN 网的一部分。一个MSC 区可由若干位置区构成。4、位置区指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域，一个位置区可由若干个小区（或基站区）组成。为了呼叫一个移动台，可在

28、一个位置区内所有基站同时发起呼叫。5、基站区由置于同一区域的一个或数个基站收发信台(BTS)包括的所有小区所覆盖的区域。6、小区GMSCMSCMSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSBSCBTSBTS14采用基站识别码或全球小区识别码进行标识的无线覆盖区域。在使用全向天线结构时，小区即为基站区。在设计时，一个具体化的蜂房就是一个小区。如图 2-2，示出了区域级别的概念。第四章 GSM 系统的编号方案1.1 移动用户和移动台的识别码a.国际移动用户识别码(IMSI)给每个用户分配一个唯一的国际移动用户识别码，此码在 GSM 系统所有服务区中都是有效的。在呼叫建立与位置更新时，需要用到 IMSI

29、，并同时存贮在 HLR 和 VLR 中。IMSI 组成如图 3-1 所示。它的总长不超过 15 位数字，采用十进制编码。MCC移动国家码，由 3 位数组成，唯一地识别移动用户所属的国家。中国的 MCC 规定为460。MNC移动网号，最多由 2 位数组成，识别移动用户所归属的移动通信网MSIN移动用户识别码，唯一地识别某一移动通信网中的移动用户NMSI国家移动用户识别码，由 MNC 和 MSIN 组成临时移动用户识别码(TMSI)考虑到移动用户的安全性，空中接口传递的 IMSI 用 TMSI 代替。VLR 可给来访的每一用小区基站区位置区MSC区PLMN区服务区MCC3位数MNC1或2位数MSI

30、NNMSIIMSI15户分配一个唯一的 TMSI，在每次鉴权后分配。只在某一 VLR 管辖区内有效，当用户离开此 VLR服务区后，即释放此号码。在呼叫建立和位置更新时可使用 TMSI。其总长不超过 4 个字节。结构由当地电信部门自定。本地移动用户识别码(LMSI)为了加速 VLR 对用户数据的查询，还可使用辅助性的本地移动用户识别码 LMSI，它是在位置更新时，VLR 暂分配给来访用户的一个唯一识别码。LMSI 虽属可选，但如果在每次呼叫基础上分配移动用户漫游号 MSRN 时，则需使用 LMSI。LMSI 由 4 字节组成，结构由运营部门自定。国际移动设备识别码(IMEI)唯一地识别一个移动台

31、设备。组成如图 3-2。TAC型号批准码，由欧洲型号批准中心分配FAC最后装配码，表示生产厂或最后装配所在地。由厂家自行编码SNR序号码，这个数字的独立序号唯地识别每个 TAC 和 FAC 的每个设备SP备用1.2 移动台的号码GSM 系统的号码计划应能满足下面几点要求：任何 ISDN/PSTN 用户能够与 GSM PLMN 的移动用户互相进行呼叫，这意味着移动 ISDN 号码应与每个国家使用的 ISDN 号码计划相适应。能够使每个运营部门开发自己独立的移动台号码计划。号码计划不应限制移动台在不同 GSM PLMN 之间漫游的可能性。能够在不改变分配给移动台的 IMSI 条件下改变移动台的 I

32、SDN 号，反之也可即要求有独立性。a.移动台国际 ISDN 号码(MSISDN)此号码是指主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号码。CC国家码，即移动台登记注册的国家码，中国为 86TACFACSNRSP6位数2位数6位数1位数IMEICCNDCSN16NDC国内地区码，每个 PLMN 有一个 NDCSN移动用户号码由 NDC 和 SN 确定的国内有效 ISDN 号码由各个国家运营部门自己决定。b.移动台漫游号码(MSRN)MSRN 是指当移动台漫游后，为使 GSM 移动通信网能再进行路由选择，把来话呼叫转移到移动台当前所登记的 MSC 而由 VLR 临时分配给移动台的一个号码由 VLR 临时分配

33、给移动台的一个号码。MSRN 的分配有两种方法：在起始登记或位置更新时，由 VLR 分配 MSRN 后传送给 HLR，当移动台离开该地后，在 VLR 和 HLR 中都要删除 MSRN，使此号码能再分配给其它漫游用户使用。在每次移动台有来话呼叫时，根据 HLR 的请求，临时由 VLR 分配一个 MSRN，此号码只在某一范围(比如 90 秒)内有效。MSRN 的组成与 MSISDN 相同，最大为 15 位数。MSRN 号码同时也可作为 SCCP 的全局码(GT)地址来寻找漫游用户当前所访问的 MSC。对于在某一特定区域漫游的移动台，MSRN 号码在被访 VLR 区域内是唯一有效的。c.信道切换号码

34、 此号码用于两个移动交换区(MSC 区)间进行切换时两个移动交换区(MSC 区)间进行切换时，为建立 SCM 间通话链路而临时使用的号码，它类似于 MSRN 的组成。1.3 位置区和基站的识别a.位置区识别(LAI)在检测位置更新和切换的需求时，要使用位置区识别 LAI，如图 34 所示。MCC移动国家码，与 IMSI 中的 MCC 相同。MNC移动网号，与 IMSI 中的 MNC 相同。LAC位置区码，用于识别移动通信网中的一个位置区，最多为 2 个字节长 度的 16 进制编码，全部为 0 的编码不用于表示某个位置区。LAC 可 由各运营部门自定。b.全球小区识别(CGI)CGI 是在所有

35、GSMPLMN 中作为小区的唯一标识，是在 LAI 的基础上再加上LAI 的基础上再加上小区识别(CI)组成，CI 为两字节长度的 16 进制编码。由各运营部门自定。c.基站识别色码(BSIC)用于采用相同载频的相邻不同基站发信台(BTS)的识别。特别用于识别在不同国家的边MCCMNCLACLAI17界地区采用相同载频的不同相邻 BTS，BSIC 为一个 6 比特编码，组成如图 3-5 所示。NCCPLMN 色码，用来唯一识别相邻国家不同的 PLMNBCCTBS 色码，用来唯一识别采用相同载频的相邻 BTSBSIC 主要用于工程设计中第五章 GSM 系统中语音信号的传输给出了语音在 SM 中处

36、理后送至发送端的全过程，以下将由此出发，说明 GSM 系统中对话音信号的处理过程话音信号的处理过程。首先，语音通过一个模/数转换器，实际上是经过 8KHZ 抽样、量化后变为每 125US 含有13bit 的码流；每 20ms 为一段，再经语音编码后降低传码率为13bit/s；经信道编码变为 22.8Kbit/s；再经码字交织、加密和突发脉冲格式化后变为 33.8kbit/s 的码流，经调制后发送出去。接收端的处理过程相反。5.1 话音编码此编码方式称为规则脉冲激励长期预测编码(RPE-LTP)规则脉冲激励长期预测编码(RPE-LTP)，其处理过程是先进行 8KHZ 抽样，调整每 20ms 为一

37、帧，每帧长为 4 个子帧，每个子帧长 5ms，纯比特率为 13kbit/s。5.2 信道编码为了检测和纠正传输期间引入的差错，在数据流中引入冗余通过加入从信源数据计算得到的信息来提高其速率，信道编码的结果一个码字流；对话音来说，这些码字长 456 比特。由语音编码器中输出的码流为 13Kbit/s，被分为 20ms 的连续段，每段中含有 260 比特，其中特细分为：50 个非常重要的比特132 个重要比特78 个一般比特对它们分别进行不同的冗余处理，如图 4-2 所示。NCCBCC3比特3比特BSIC语音A/D转换分段话音编码8KHZ13比特13Kbitls信道编码22.8Kbitls交织突发

38、脉冲格式化加密20ms调制发送33.8Kbitls18 其中，块编码器引入 3 位冗余码，激变编码器引入 2 倍冗余后再加 4 位尾比特。5.3 交织在编码后，语音组成的是一系列有序的帧。而在传输时的比特错误通常是突发性的，这将影响连续入帧的正确性。因此，交织技术实际上就是打乱各个码字的顺序。在 GSM 系统中，采用二次交织方法。由信道编码后提取出的 456 比特被分为 8 组，进行第一次交织，如图 4-3。由它们组成语音帧的一帧，现假设有三帧语音帧如图 4-4而在一个突发脉冲中包括一个语音帧中的两组，如图 4-5 所示。其中，前后 3 个尾比特用途消息定界，26 个训练比特，训练比特的左右各

39、 1 个比特作为“挪用标志”。而一个突发脉冲携带有两段 57 比特的声音信息。（突发脉冲将在后一章介绍）如图 4-6，在发送时，进行第二次交织。AAA50bit块编码器3激变编码器24132bit456bit78bit191744921045031145141245251345361445471545581645657bitA20ms857456bitB20ms456bitC20ms456bit357126157319ABABABABACBCBCBCBCCCC5.4 跳频在语音信号经处理，调制后发射时，还会采用跳频技术即在不同时隙发射载频在不断地改变（当然，同时要符合频率规划原则）。引入跳频技

40、术，主要是出于以下两点考虑。a.舆过程中的衰落具有一定的频带性，引入跳频可减少瑞利衰落的相关性。b.由于干扰源分集特性：在业务密集区，蜂窝的容量受频率复用产生的干扰限制，因为系统的目标是满足尽可能多买主的需要，系统的最大容量是在一给定部分呼叫由于干扰使质量受到明显降低的基础上计算的，当在给定的 C/I 值附近统计分散尽可能小时，系统容量较好。我们考虑一个系统，其中一个呼叫感觉到的干扰是由许多其它呼叫引起的干扰电平的平均值。那么，对于一给定总和，干扰源的数量越多，系统性能越好。5.5 输出端比特率分配输出端的码速率为 33.8Kbit/s，其分配如下话音编码 13Kbit/s话音的误差保护 9.

41、8Kbit/s慢速随路控制信道(SACCH)0.95Kbit/s保护时间、同步等 10.1Kbit/s第六章 GSM 系统的无线接口 GSM 系统的无线接口是指由 BTS 至 MS 间连结的一般概念。由于移动通信中，空中信道20部分是其通信所特有的，有必要详细地进行说明。6.1 GSM 的空中信道 空中接口的信道空中接口的信道缩略语缩略语NB =常规突发脉冲序列常规突发脉冲序列SACCH =慢速随路控制信道慢速随路控制信道FACCH =快速随路控制信道快速随路控制信道TCHTraffic Channels(业务信道业务信道)Speech(话音话音)TCH/FSTCH/HSTCH/EFRNBDa

42、ta(数据数据)TCH/9.6TCH/2.4TCH/4.8NBTCHSACCHFACCH21 控制信道 控制信道名词缩写名词缩写BCCH Broadcast Control Channel CCCH Common Control ChannelDCCH Dedicated Control Channel PCH Paging ChannelRACH Random Access ChannelCBCH Cell Broadcast ChannelACCH Associated Control Channel AGCH Access Granted ChannelSDCCH Standalone

43、Dedicated Control ChannelCCHControl Channel(控制信道控制信道)DCCHSDCCHACCHFACCHSACCHBCCH仅为下行仅为下行BCCH同步信道同步信道SCHFCCHNB/DBCCCHRACH-上行上行PCH/AGCH-下行-下行CBCH-下行下行NBNBABNB/AB221、物理信道GSM 在无线路径上传输的一个基本概念是：传输的单位是约一百个调制比特的序列，它称为一个突发脉冲。要把这个脉冲在一个载频上传播，它占有一段频率，也占有一段时间。由 GSM 规范，每个载频的带宽是 200KHZ，在每载频上采用 TDMA 方式，又分 8 个时隙，因此，

44、GSM 的空中物理信道是一个频宽 200KHZ，时长为 0.577ms 的物理实体，如图所示。2、逻辑信道在 BTS 和 MS 间必须传送许多信息，包括语音和控制信息等，先把这些信息分类，再按不同方法对应至物理信道上传播，这些划分就称为“逻辑信道”。而逻辑信道按其中承载信息不同，可分为控制信道和业务信道。以下分别介绍(h)控制信道。1)广播信道(BCH)均为下行信道，用于向 MS 发送广播消息a)频率校正信道(FCCH)使 MS 明确 BCCH 的载频及使 MS 保持频率同步。b)同步信道(SCH)使 MS 接收 TDMA 保持与系统的同步，同时接收 TDMA 帧号，BTS 色码(BSIC)。

45、c)广播控制信道当 MS 要进行漫游、等待呼叫或发起呼叫时，要知道一些关于小区的信息，这些信息通过 BCCH 传送。包括位置区识别(LAI)，小区允许最大输出功率和相邻小区 BCCH 载频等。由于每个基站之间不同步，所以 MS 必须根据广播信道(BCH)来获取应进入其它小区的信息。2)公共控制信道a)寻呼信道(PCH)MS 每隔一定时间守听 PCH，以判断是否有来自它的呼叫，其中包括 MS 的 IMSI 或TMSI，是下行信道。b)随机接入信道(RACH)当 MS 在 PCH 听到有人发起对自己的呼叫，即通过 RACH 要求接入网络，是上行信道。0.577MS200KHZtf23c)接入许可信

46、道(AGCH)网络通过 AGCH 分配一个信令信道（独立专用控制信道 SDCCH），是下行信道。3)随路控制信道(DCCH)a)独立专用控制信道(SDCCH)MS 和 BTS 均转至此信道，MS 通过 SDCCH 通知网络占用了哪个物理信道用于业务传输。在呼叫建立功能之外，SDCCH 用于传送短消息。是双向信道。b)慢速随路控制信道(SACCH)MS 向网络发送控制消息和相邻基站信号强度，同时接收系统信息，包括发射功率和时间提前量，双向信道。c)快速随路控制(FACCH)FACCH 用“挪用”模式工作，占用业务信道(TCH)的一段传输，主要用于向 MS 传送切换命令,是下行信道。4)业务信道(

47、TCH)TCH 用于话音业务的承载，有两种类型全速 TCH(TCH/F)和半速 TCH(TCH/#)，合速TCH 允许使用 13Kbit/s 传送语音和 12.6 或 3Kbit/s 数据传输，半速 TCH 允许以7Kbit/s 传送语音及 6 或 3.6Kbit/s 传送数据，是双向信道。6.2 突发脉冲由于语音信号要经过突发脉冲格式化，下面对突发脉冲作一简要介绍。共有五种不同的突发脉冲：常规突发脉冲频率纠正突发脉冲同步突发脉冲接入突发脉冲伪突发脉冲主要介绍其中三种。1、常用突发脉冲这种脉冲用于在 TCH 承载信息及用于控制停产 BCCH、PCH、AGCH、SDCCH、SACCH 和 FAC

48、CH。前后三个 bit 均为 000，用于消息定界，两段 57bit 为加密的语音或数据，26bit 的训练比特作为一种信道模式的创立，用于在接收方抑制时间分集的影响，其左右各 1bit 作为357bit126157324此脉冲是否为 FACCH 借用时的标识。为满足话音传输的速率(13bit/s)要求，必须在 TDMA 时隙和突发脉冲两者间找到一种折衰方法，选择 26TCH 突发脉冲作为一个周期，共 120ms，则一个 TDMA 时隙为 120/268=0.577MS。而在实际舆中，为满足码速率，0.577MS 应传 156.25 比特，多余的 8.25 比特用于消息间的保护。这是因为移动用

49、户在通话中不断移动而导致相邻消息会有一段偏移，8.25 比特对应 30us，便于保持接收信息与发送同步的正确性。2、接入脉冲它有 8 位尾比特，并有很大一段保护期，这是由于在第一次接入和切换至新 BTS 时还不知道时间提前量（由距离引起）的信息，保护期可保证传送信息准确进入规定的接收时隙内而不溢出至下一时隙。3、伪突发脉冲在没有信息承载时，发送伪突发脉冲。6.3 逻辑信道与物理信道的对应1、BCH 和 CCCH 的对应方式要求在 BTS 的第 0 载频第 0 时隙上传送，周期为 51 个 TDMA 帧，下行信道结构图。F：FCCH S：SCH C：CCCH（PCH 或 AGCH）B：BCCH

50、I：IDLE其中 F、S 占一个时隙，B、C 占 4 个时隙，I 占一个时隙，总共占 51 时隙。2、RACH 的对应方式如图，为 RACH 的周期结构RACH 周期为 51 个 TDMA 帧，占用第 0 载频的第 0 时隙，上行信道。3、SDCCH 和 SACCH 的对应方式TB信息保护期68.25FSBCFSCCFSCCIRRRRRRRR共51个25如图 Dx：SDCCH 号 X Ax：SACCH 号 X I：IDLEDx 和 Ax 占用 4 个时隙，由于用于呼叫建立和登记的比特率非常低，故每周期可为八个用户服务，共占用 6 个时隙。SDCCH 和 SACCH 周期为 012TDMA 帧，