【文章內(nèi)容簡介】 13Kbit/s 8＝ 104Kbit/s,滿足了 無線信道帶寬 (200Kbit/s)的傳輸要求。 2022/6/1 44 圖 GSM話音編碼器框圖 2022/6/1 45 二、信道編碼 ? 信道編碼的目的 信道編碼用于 改善信道的傳輸質(zhì)量 ，克服各種干擾因素 對(duì) 信號(hào) 產(chǎn)生的 不良影響 。是以 增加比特 而 降低信息量 為代價(jià)的。 ? 編碼的基本原理 在所傳送的數(shù)據(jù)上 增加 一些 冗余 比特信息，進(jìn)行 糾錯(cuò)編碼 ， 減少 傳輸過程中 比特差錯(cuò)率 。 ? 信道編碼的糾錯(cuò)方式 ：主要用于 糾錯(cuò) ，糾錯(cuò)效果好。 ：用于 檢測 和 糾正成組 的誤碼。 ：常用最簡單的 檢測誤碼 的方法。 2022/6/1 46 三、交織技術(shù) ? 無線電信道是 變參 信道，比特差錯(cuò)經(jīng)常是 成串 發(fā)生的，這是由于持續(xù)的 深衰落 會(huì)影響到 相繼一串的比特。 ? 辦法是信息中的 相繼比特 分開，把順序相關(guān)的比特 非相關(guān)化 ，使突發(fā)差錯(cuò)信道變?yōu)?離散信道 ，再用 信道編碼 的糾錯(cuò)功能來 糾正差錯(cuò) ，這種辦法就是 交織技術(shù) 。 ? 交織 可以把 碼字順序相關(guān)的 bit非相關(guān)化 ，把 m 個(gè) bit的碼字分布到 n 個(gè)傳輸單元之中 ,n 越大，非相關(guān)性越好 ,持續(xù)誤碼越少 ,傳輸質(zhì)量越高。 但會(huì)增加 傳輸時(shí)延 ， 移動(dòng)臺(tái) 和 中繼電路 上增加了回波 抵消器，改善由 時(shí)延 引起的 通話回音 。 2022/6/1 47 第四節(jié) GSM的調(diào)制技術(shù) 一、 GSM調(diào)制方式 GSM采用的是 高斯濾波最小移頻鍵控 GMSK。 ? 工作原理： 在保持 MSK較好的頻譜特性和較低的誤碼率基礎(chǔ)上，在 MSK之前加入一 高斯濾波器 ，輸入的 基帶信號(hào) 經(jīng)過 高斯濾波器 形成的 高斯脈沖包絡(luò) 無 陡峭沿 、 拐點(diǎn) ，經(jīng) 調(diào)制 后的信號(hào) 比較平滑 ，改善了 頻譜特性 。 ? GMSK調(diào)制方式，改善了 頻譜特性 ，加快 帶外衰減 ，滿足了相鄰信道干擾電平小于 60dB要求。 2022/6/1 48 預(yù)調(diào)制濾波器 MSK 輸入 GMSK h= 圖 GMSK調(diào)制原理框圖 二、 GMSK的解調(diào) ? 可以采用正相干解調(diào)，但相干載波提取比較難。 ? GMSK信號(hào)的 解調(diào) 常采用 差分解調(diào) 和 鑒頻器解調(diào) 等非相干 解調(diào)。 2022/6/1 49 第五節(jié) GSM的控制和管理 控制 和 管理 對(duì) GSM系統(tǒng)的正常運(yùn)行是 至關(guān)重要 ，本節(jié)僅就 位置登記 和 更新 、 鑒權(quán) 與 保密 、 呼叫接續(xù)和 越區(qū)切換 等控制和管理進(jìn)行討論。 一、位置登記和更新 GSM為了 跟蹤 MS 的 位置變化 ,對(duì)其 位置信息 進(jìn)行登記 、 刪除 和 更新 的過程。 二、鑒權(quán)與加密 GSM系統(tǒng)為了保證 安全 ，采取了 鑒權(quán) 與 加密 。 ：確認(rèn) MS 的 合法性 。 ：防止第三者 竊聽 。 2022/6/1 50 （ IMEI) 每個(gè) 移動(dòng)臺(tái) 均有一個(gè)惟一的設(shè)備識(shí)別碼 IMEI，EIR中存儲(chǔ)了所有入網(wǎng) 移動(dòng)臺(tái)設(shè) 備的 IMEI，目的是確保系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是 盜用 或 非法 的。 EIR中存有 3種名單：即 白名單 （合法）、 黑名單（禁用）、 灰名單 （由運(yùn)營商決定）。 （ TMSI） 是為防止 非法監(jiān)聽 或 盜用 用戶識(shí)別碼 IMSI，在無線鏈路上需要傳送 IMSI時(shí)，均用臨時(shí)用戶識(shí)別 碼 TMSI代替 IMSI。 由 MSC/VLR 分配并定期更換 TMSI,在 無線信道 上傳送的是 TMSI,確保了 IMSI的 安全性 。 2022/6/1 51 三、 GSM用戶呼叫接續(xù)過程 移動(dòng)用戶 主叫 固定用戶： 移動(dòng)臺(tái)在 “ 隨機(jī)信道 RACH ”向基站發(fā)出 “ 信道請(qǐng)求 ” 信息，若 BS接收成功，給 MS 分配一個(gè)“ 專用接入信道 DCCH ”，即在“ 準(zhǔn)許接入信道 AGCH ”上，向 MS發(fā)出“ 立刻分配 ”指令。 MS在發(fā)起呼叫的同時(shí)，設(shè)置一定時(shí)器，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可 重復(fù)呼叫 。 MS 收到 “ 立即分配 ”的信令后，利用分配的DCCH與 BS 建立起 信令鏈路 ，經(jīng) BS 向 MSC 發(fā)送“ 業(yè)務(wù)請(qǐng)求信息 ”。 MSC向 VLR發(fā)送“開始接入請(qǐng)求”應(yīng)答信令， VLR收到后，經(jīng) MSC和 BS向 MS發(fā)出“鑒權(quán)請(qǐng)求”，其中包含一隨機(jī)數(shù)（ RAND）， MS按鑒權(quán)算法 A3進(jìn)行處理后，向 MSC發(fā)回“鑒權(quán)”響應(yīng)信息。 2022/6/1 52 若鑒權(quán)通過，承認(rèn) MS的合法性， VLR就給MSC發(fā)送“ 置密模式 ”信息，由 MSC 經(jīng) BS 向 MS 發(fā)送“ 置密模式 ”指令。 MS 收到并完成置密后，要向 MSC 發(fā)送“ 置密模式完成 ”的相應(yīng)信息，經(jīng) 鑒權(quán) 、 置密 完成后，VLR才向 MSC 作出“ 開始接入請(qǐng)求 ”應(yīng)答。 為了保護(hù) IMSI 不被 監(jiān)聽 或 盜用 ， VLR 將給 MS分配一個(gè)新的 TMSI。 接著 MS 向 MSC 發(fā)出“ 建立呼叫請(qǐng)求 ”，MSC收到后，向 VLR 發(fā)出指令，要求它傳送建立呼叫所需的信息。 2022/6/1 53 如果成功， MSC 即向 MS 發(fā)送“ 呼叫開始 ”的指令，并向 BS 發(fā)出 分配無線業(yè)務(wù)信道 的“ 信道指配 ”指令。 如果 BS 有空閑“ 業(yè)務(wù)信道 TCH ”，即向 MS 發(fā)出“ 信道指配 ” 指令，當(dāng) MS 得到業(yè)務(wù)信道時(shí)，向 BS 和 MSC 發(fā)送“ 信道指配完成 ”的信息。 MSC 在 無線鏈路 和 地面有線鏈路 建立后，把 呼叫接續(xù) 到 固定網(wǎng)絡(luò) ，并和被叫的 固定用戶 建立 連接 ，然后給 MS 發(fā)送 回鈴音 。 當(dāng)被叫固定用戶 摘機(jī) 后， MSC 向 BS和 MS 發(fā)送“ 連接 ”指令，待 MS 發(fā)回 “ 連接 ” 確認(rèn) 后，即轉(zhuǎn)入 通話狀態(tài) ，完成整個(gè) 接續(xù)過程 。 2022/6/1 54 固定用戶主叫移動(dòng)用戶： 固定用戶向移動(dòng)用戶撥出號(hào)碼后發(fā)起呼叫后， 固定網(wǎng)絡(luò) 把 呼叫 接續(xù)到就近 入口 移動(dòng)交換中心 GMSC。 GMSC即向相應(yīng)的 HLR 查詢 路由 信息， HLR 在保存的 用戶位置 數(shù)據(jù)庫中，查出被叫 MS 所在的 地區(qū) ，并向該區(qū) VLR 查詢?cè)? MS 的 漫游號(hào)碼MSRN， VLR 把該 MS 的 MSRN 送到 HLR,并轉(zhuǎn)發(fā)給查詢路由信息的 GMSC。 GMSC 即把 呼叫 接續(xù)到被叫 MS 所在地區(qū)的移動(dòng)交換中心 VMSC。 VMSC 向該 VLR 查詢有關(guān)的“ 呼叫參數(shù) ”，獲得成功后，再向相關(guān)的基站 BS 發(fā)出“ 尋呼請(qǐng)求 ”。 2022/6/1 55 基站控制器 BSC 根據(jù) MS 所在的 小區(qū) ，確定所用的收發(fā)臺(tái) BTS，在 “ 尋呼信道 BCH ”上發(fā)送此“ 尋呼要求 ” 信息。 MS 收到 尋呼請(qǐng)求信息 后，在“ 隨機(jī)信道 RACH ”向 BS 發(fā)送“ 信道請(qǐng)求 ”，由 BS 分配“ 專用控制信道 DCCH ”，在“ 公用控制信道 CCCH ”上給 MS 發(fā)送“ 立即分配 ” 指令。MS 利用分配到的 DCCH 與 BS 建立起 信令鏈路 ，然后向 VMSC 發(fā)回 “ 尋呼 響應(yīng) ”。 VMSC接到 MS 的 “ 尋呼相應(yīng) ”后，向 VLR 發(fā)送“ 開始接入請(qǐng)求 ”，按著啟動(dòng)常規(guī)的“ 鑒權(quán) ”和“ 置密模式 ”的過程之后， VLR 即向 VMSC 發(fā)回“ 開始接入應(yīng)答 ” 和 “ 完成呼叫 ” 的請(qǐng)求。 2022/6/1 56 VMSC 向 BS 及 MS 發(fā)送“ 呼叫建立 ”的信令。 被叫 MS 收到 信令 后，向 BS和VMSC 發(fā)回“ 呼叫證實(shí) ” 信息，表明 MS 已可進(jìn)入 通信狀態(tài) 。 VMSC收到 MS 的“ 呼叫證實(shí) ”信息后，向 BS發(fā)出信道 “ 指配請(qǐng)求 ”，要求 BS給 MS分配無線 “ 業(yè)務(wù)信道 TCH”，接著， MS 向 BS及VMSC發(fā)回“ 指配完成 ”響應(yīng)和 回鈴音 ，VMSC 向固定用戶發(fā)送 “ 連接完成 ” 信息。 被叫 MS摘機(jī) 時(shí)，向 VMSC 發(fā)送“ 連接 ”信息。VMSC 向 主叫固定用戶 發(fā)送 “ 撥號(hào)應(yīng)答 ” 信息，并向 MS發(fā)送 “ 連接 ” 確認(rèn)信息，整個(gè) 接續(xù)過程 全部完成。 2022/6/1 57 四、越區(qū)切換 越區(qū)切換是指通信期間，當(dāng) MS從 一個(gè)小區(qū)進(jìn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí) ， 網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行實(shí)時(shí)控制把 MS 在原小區(qū)所用的 信道轉(zhuǎn)換 到新小區(qū)的 某一信道 的過程。 同一個(gè) BSC、不同 BTS之間的切換，包括不同扇區(qū)的切換； 同一個(gè) MSC/VLR、不同 BSC 之間的切換； 不同的 MSC/VLR 之間的切換。 ? GSM系統(tǒng)采取了 移動(dòng)臺(tái)輔助 切換法（ MAHO） ,MS測量 本基站 和 周圍基站 的 信號(hào)強(qiáng)度 ,把測得的結(jié)果送給 MSC分析和處理 ,從而 作出越區(qū)切換的決定 。如果不能進(jìn)行切換 ,BS會(huì)向 MS發(fā)出拒絕切換的決定。 2022/6/1 58 第六節(jié) GPRS 系統(tǒng) GPRS是 通用分組無線業(yè)務(wù) 的英文簡寫，是 GSM向 3G演進(jìn)的 第一階段 ， GPRS 也稱為 G 。 一、特點(diǎn)： （ 1） GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 100kbit/s以上，比 GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率 。 實(shí)際的非對(duì)稱速率只有 1443kbit/s ，但仍使圖片、視頻等多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。 （ 2） GPRS采用 分組交換 技術(shù)， 網(wǎng)絡(luò)信道 只在 用戶需要時(shí)分配 ，提高了信道利用率，充分利用了 網(wǎng)絡(luò)資源 。 （ 3） GPRS用戶訪問 互聯(lián)網(wǎng) 時(shí)，保持著 邏輯上 的 連接 ，可使 GPRS用戶 “ 實(shí)時(shí)在線 ” ,按用戶下載 流量計(jì)費(fèi) 。 2022/6/1 59 二、 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （ 1）在 GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上：增加 SGSN（ GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)）和 GGSN（ GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了 移動(dòng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 。 如圖 。 （ 2） SGSN 的功能：類似于 MSC，與 MSC同一級(jí)別，記錄移動(dòng)臺(tái) 當(dāng)前的 位置信息 ，執(zhí)行 安全功能 和 接入控制 ，在 MS和 GGSN之間完成 移動(dòng)分組數(shù)據(jù) 的 發(fā)送 和 接收 。 （ 3） GGSN 的功能：是 網(wǎng)關(guān) 作用，可以和多種不同的 數(shù)據(jù)網(wǎng) 連接，如 ISDN、 LAN、 PSPDN 等， GPRS 提供了 移動(dòng)網(wǎng) 到 TCP/IP 或 的網(wǎng)絡(luò)接口。 可把 GPRS網(wǎng)絡(luò) 看作是一個(gè) IP子網(wǎng) 。 2022/6/1 60 GPRS GGSN SGSN Gn Gs PSTN/ISDN Inter (TCP/IP) MSC HLR BSC BTS MS Gb 圖 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2022/6/1 61 三、 GPRS的網(wǎng)絡(luò)接口和參考點(diǎn) （ 1） Um接口： 無線空中接口， 射頻部分 與 GSM 相同 ， 邏輯信道 增加了 分組信道 PDCH, 采用了 4種新的編碼方式，并支持 多時(shí)隙 傳輸方式，最多可傳輸 8個(gè) 時(shí)隙。 （ 2） Gb接口： SGSN與 BSS之間的接口。 Gb接口 即傳送 信令 又傳送 話務(wù) 信息，提供 流量控制 ，支持 移動(dòng)管理 和 會(huì)話 功能，如 GPRS 附著 /分離 、 安全 、 路由更新 、數(shù)據(jù)連接信息的 激活 /去活 等，支持 移動(dòng)臺(tái)分組業(yè)務(wù) 經(jīng) BSS到 SGSN的 傳輸 。 （ 3） Gn接口： 同一個(gè) PLMN中的兩個(gè) GSN（ GPRS支持節(jié)點(diǎn)）之間的接口，支持 用戶數(shù)據(jù) 和有關(guān)信令 的傳輸，支持 移動(dòng)性 管理。 2022/6/1 62 （ 4） Gp接口。不同 PLMN中的 兩個(gè) GSN的接口。Gp接口的功能與 Gn相似，它還提供 邊緣網(wǎng)關(guān)（ BG）、 防火墻 及不同 PLMN間 互聯(lián)功能 ，如 安全 和 路由 等。 （ 5） Gr接口。 SGSN與 HLR之間的接口。 Gr接口為 SGSN提供了 接入 HLR并獲得 用戶管理數(shù)據(jù) 和 位置信息 的接口，通過 MAP信令 進(jìn)行傳送 ,該 HLR可以屬于 不同 PLMN。 （ 6） Gs接口。 SGSN與 M