【文章內容簡介】 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 改善信道的傳輸質量 ，克服各種干擾因素 對 信號 產(chǎn)生的 不良影響 。是以 增加比特 而 降低信息量 為代價的。 ? 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，進行 糾錯編碼 ， 減少 傳輸過程中 比特差錯率 。 ? 信道編碼的糾錯方式 ：主要用于 糾錯 ，糾錯效果好。 ：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 ? 無線電信道是 變參 信道，比特差錯經(jīng)常是 成串 發(fā)生的，這是由于持續(xù)的 深衰落 會影響到 相繼一串的比特。 ? 辦法是信息中的 相繼比特 分開，把順序相關的比特 非相關化 ，使突發(fā)差錯信道變?yōu)?離散信道 ，再用 信道編碼 的糾錯功能來 糾正差錯 ，這種辦法就是 交織技術 。 ? 交織 可以把 碼字順序相關的 bit非相關化 ，把 m 個 bit的碼字分布到 n 個傳輸單元之中 ,n 越大，非相關性越好 ,持續(xù)誤碼越少 ,傳輸質量越高。 但會增加 傳輸時延 ， 移動臺 和 中繼電路 上增加了回波 抵消器，改善由 時延 引起的 通話回音 。 2022/6/1 47 第四節(jié) GSM的調制技術 一、 GSM調制方式 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上，在 MSK之前加入一 高斯濾波器 ，輸入的 基帶信號 經(jīng)過 高斯濾波器 形成的 高斯脈沖包絡 無 陡峭沿 、 拐點 ，經(jīng) 調制 后的信號 比較平滑 ，改善了 頻譜特性 。 ? GMSK調制方式，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 預調制濾波器 MSK 輸入 GMSK h= 圖 GMSK調制原理框圖 二、 GMSK的解調 ? 可以采用正相干解調，但相干載波提取比較難。 ? GMSK信號的 解調 常采用 差分解調 和 鑒頻器解調 等非相干 解調。 2022/6/1 49 第五節(jié) GSM的控制和管理 控制 和 管理 對 GSM系統(tǒng)的正常運行是 至關重要 ，本節(jié)僅就 位置登記 和 更新 、 鑒權 與 保密 、 呼叫接續(xù)和 越區(qū)切換 等控制和管理進行討論。 一、位置登記和更新 GSM為了 跟蹤 MS 的 位置變化 ,對其 位置信息 進行登記 、 刪除 和 更新 的過程。 二、鑒權與加密 GSM系統(tǒng)為了保證 安全 ，采取了 鑒權 與 加密 。 ：確認 MS 的 合法性 。 ：防止第三者 竊聽 。 2022/6/1 50 （ IMEI) 每個 移動臺 均有一個惟一的設備識別碼 IMEI，EIR中存儲了所有入網(wǎng) 移動臺設 備的 IMEI，目的是確保系統(tǒng)中使用的設備不是 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 （由運營商決定）。 （ TMSI） 是為防止 非法監(jiān)聽 或 盜用 用戶識別碼 IMSI，在無線鏈路上需要傳送 IMSI時，均用臨時用戶識別 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 移動用戶 主叫 固定用戶： 移動臺在 “ 隨機信道 RACH ”向基站發(fā)出 “ 信道請求 ” 信息，若 BS接收成功，給 MS 分配一個“ 專用接入信道 DCCH ”，即在“ 準許接入信道 AGCH ”上，向 MS發(fā)出“ 立刻分配 ”指令。 MS在發(fā)起呼叫的同時，設置一定時器，在規(guī)定的時間內可 重復呼叫 。 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)務請求信息 ”。 MSC向 VLR發(fā)送“開始接入請求”應答信令， VLR收到后，經(jīng) MSC和 BS向 MS發(fā)出“鑒權請求”，其中包含一隨機數(shù)（ RAND）， MS按鑒權算法 A3進行處理后，向 MSC發(fā)回“鑒權”響應信息。 2022/6/1 52 若鑒權通過，承認 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 ”的相應信息，經(jīng) 鑒權 、 置密 完成后，VLR才向 MSC 作出“ 開始接入請求 ”應答。 為了保護 IMSI 不被 監(jiān)聽 或 盜用 ， VLR 將給 MS分配一個新的 TMSI。 接著 MS 向 MSC 發(fā)出“ 建立呼叫請求 ”，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)務信道 的“ 信道指配 ”指令。 如果 BS 有空閑“ 業(yè)務信道 TCH ”，即向 MS 發(fā)出“ 信道指配 ” 指令，當 MS 得到業(yè)務信道時，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 ，并和被叫的 固定用戶 建立 連接 ，然后給 MS 發(fā)送 回鈴音 。 當被叫固定用戶 摘機 后， MSC 向 BS和 MS 發(fā)送“ 連接 ”指令，待 MS 發(fā)回 “ 連接 ” 確認 后，即轉入 通話狀態(tài) ，完成整個 接續(xù)過程 。 2022/6/1 54 固定用戶主叫移動用戶： 固定用戶向移動用戶撥出號碼后發(fā)起呼叫后， 固定網(wǎng)絡 把 呼叫 接續(xù)到就近 入口 移動交換中心 GMSC。 GMSC即向相應的 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 查詢該 MS 的 漫游號碼MSRN， VLR 把該 MS 的 MSRN 送到 HLR,并轉發(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)的移動交換中心 VMSC。 VMSC 向該 VLR 查詢有關的“ 呼叫參數(shù) ”，獲得成功后，再向相關的基站 BS 發(fā)出“ 尋呼請求 ”。 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 BTS，在 “ 尋呼信道 BCH ”上發(fā)送此“ 尋呼要求 ” 信息。 MS 收到 尋呼請求信息 后，在“ 隨機信道 RACH ”向 BS 發(fā)送“ 信道請求 ”，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 ”。 VMSC接到 MS 的 “ 尋呼相應 ”后，向 VLR 發(fā)送“ 開始接入請求 ”，按著啟動常規(guī)的“ 鑒權 ”和“ 置密模式 ”的過程之后， VLR 即向 VMSC 發(fā)回“ 開始接入應答 ” 和 “ 完成呼叫 ” 的請求。 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 ” 信息，表明 MS 已可進入 通信狀態(tài) 。 VMSC收到 MS 的“ 呼叫證實 ”信息后，向 BS發(fā)出信道 “ 指配請求 ”，要求 BS給 MS分配無線 “ 業(yè)務信道 TCH”，接著， MS 向 BS及VMSC發(fā)回“ 指配完成 ”響應和 回鈴音 ，VMSC 向固定用戶發(fā)送 “ 連接完成 ” 信息。 被叫 MS摘機 時，向 VMSC 發(fā)送“ 連接 ”信息。VMSC 向 主叫固定用戶 發(fā)送 “ 撥號應答 ” 信息，并向 MS發(fā)送 “ 連接 ” 確認信息，整個 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 MS從 一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時 ， 網(wǎng)絡 進行實時控制把 MS 在原小區(qū)所用的 信道轉換 到新小區(qū)的 某一信道 的過程。 同一個 BSC、不同 BTS之間的切換，包括不同扇區(qū)的切換； 同一個 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 移動臺輔助 切換法（ MAHO） ,MS測量 本基站 和 周圍基站 的 信號強度 ,把測得的結果送給 MSC分析和處理 ,從而 作出越區(qū)切換的決定 。如果不能進行切換 ,BS會向 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 的英文簡寫，是 GSM向 3G演進的 第一階段 ， GPRS 也稱為 G 。 一、特點： （ 1） GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率可達 100kbit/s以上，比 GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率 。 實際的非對稱速率只有 1443kbit/s ，但仍使圖片、視頻等多媒體業(yè)務的應用成為現(xiàn)實。 （ 2） GPRS采用 分組交換 技術， 網(wǎng)絡信道 只在 用戶需要時分配 ，提高了信道利用率，充分利用了 網(wǎng)絡資源 。 （ 3） GPRS用戶訪問 互聯(lián)網(wǎng) 時，保持著 邏輯上 的 連接 ，可使 GPRS用戶 “ 實時在線 ” ,按用戶下載 流量計費 。 2022/6/1 59 二、 GPRS的網(wǎng)絡結構 （ 1）在 GSM 網(wǎng)絡基礎上：增加 SGSN（ GPRS服務支持節(jié)點）和 GGSN（ GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點）兩個節(jié)點，構成了 移動分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 。 如圖 。 （ 2） SGSN 的功能：類似于 MSC，與 MSC同一級別，記錄移動臺 當前的 位置信息 ，執(zhí)行 安全功能 和 接入控制 ，在 MS和 GGSN之間完成 移動分組數(shù)據(jù) 的 發(fā)送 和 接收 。 （ 3） GGSN 的功能：是 網(wǎng)關 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 移動網(wǎng) 到 TCP/IP 或 的網(wǎng)絡接口。 可把 GPRS網(wǎng)絡 看作是一個 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)絡結構 2022/6/1 61 三、 GPRS的網(wǎng)絡接口和參考點 （ 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 多時隙 傳輸方式，最多可傳輸 8個 時隙。 （ 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 信息，提供 流量控制 ，支持 移動管理 和 會話 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 移動臺分組業(yè)務 經(jīng) BSS到 SGSN的 傳輸 。 （ 3） Gn接口： 同一個 PLMN中的兩個 GSN（ GPRS支持節(jié)點）之間的接口，支持 用戶數(shù)據(jù) 和有關信令 的傳輸，支持 移動性 管理。 2022/6/1 62 （ 4） Gp接口。不同 PLMN中的 兩個 GSN的接口。Gp接口的功能與 Gn相似，它還提供 邊緣網(wǎng)關（ 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 進行傳送 ,該 HLR可以屬于 不同 PLMN。 （ 6） Gs接口。 SGSN與 M