【文章內(nèi)容簡介】 使用的一個端局號；ABCD為臨時分配給移動用戶的漫游號碼。當一個HLR管轄多個MSC時，它們可公用一個端局號。④ 移動用戶臨時識別碼（TMSI）TMSI等同于IMSI，它是對IMSI保密而設置的號碼。當移動用戶每次呼叫時，VLR分配一個唯一的TMSI號碼，僅在本地使用，是4字節(jié)的BCD編碼。TMSI與IMSI沒有長期固定關系，僅在MS呼叫時臨時指定，也就是說TMSI可以重復地給不同的MS使用。⑤ 國際移動臺設備識別碼（IMEI）IMEI是唯一用來識別移動臺設備的號碼，稱作系列號或串號，它可防止非法移動臺設備使用移動臺業(yè)務。（*06）⑥ 位置識別碼在GSM系統(tǒng)中，共用三個號碼組成移動臺的位置識別。位置區(qū)識別碼（LAI） 組成結構MCC+ MNC+ LAC，代表MSC業(yè)務區(qū)中的不同位置區(qū)。全球小區(qū)識別碼（GCI） 在LAI基礎上加上小區(qū)識別碼（CI）構成?；咀R別碼（BSIC） 主要供移動臺區(qū)分相鄰基站使用，結構BSIC = NCC + BCC。3 GSM全球移動通信系統(tǒng)的無線傳輸 GSM系統(tǒng)的無線傳輸標準無線通道信號傳輸?shù)囊?guī)范就是所謂的無線接口（Radio Interface），又稱Um接口。GSM的傳輸包括連接移動用戶的無線傳輸技術，以及連接交換網(wǎng)絡的有線傳輸技術。GSM系統(tǒng)將無線頻率定在900MHz范圍，第二階段DCS為1800MHz。第一階段的指標如下：頻段： 上行線路 MS發(fā)，BTS收的頻段為890—915MHz； 下行線路 BTS發(fā)，MS收的頻段為935—960MHz；頻帶寬度：25MHz；上下行頻率間隔：45MHz；載頻間隔：200KHz；通信方式：全雙工；信道分配：每載頻8個時隙，包含8個全速信道，16個半速信道；每個時隙的信道速率：；信道總速率：270kbit/s；調(diào)制方式：GMSK，高斯濾波最小頻移鍵控；接入方式：TDMA；話音編碼：規(guī)則脈沖激勵線性預測編碼RPE—LPC 13kbit/s；分集接收：跳頻每秒217跳，交錯信道編碼，自適應均衡。 GSM系統(tǒng)的無線傳輸 語音傳輸移動臺（MS）首先把發(fā)話方的聲音信號變換成13kbit/s的GSM中的數(shù)字化語音信號。數(shù)字信號經(jīng)過高頻調(diào)制、功率放大等處理，以電磁波的形式發(fā)送到自由空間。基站收發(fā)信臺（BTS）的天線檢測到這個信號后，經(jīng)過一系列的處理，再現(xiàn)13kbit/s的數(shù)字語音信號形式。為了與固定網(wǎng)的傳輸標準一致，經(jīng)過一種碼型變換器（TC—Transcoder），把13kbit/s變換成64kbit/s速率。移動交換局（MSC）以64kbit/s標準格式經(jīng)過不同鏈路的傳輸，直至收話人的端局。如果受話方是PSTN用戶，它就可以按PCM解碼規(guī)則從64kbit/s數(shù)字信號流中恢復發(fā)話方的語音。把上面的描述表達成不同的傳輸平面層，如圖31所示。如果把GSM看成是一個整體，則從MS到MSC為一個本地段，中間路徑所涉及的PSTN、ISDN為長途段，從端局到被叫用戶看成是另一個本地段，當被叫是MS用戶時，兩個本地段具有相同的意義。為了適應與其他網(wǎng)絡的互連以及GSM內(nèi)部傳輸?shù)男枰?，要應用到網(wǎng)絡交互功能IWF（Interworking—Function）。在移動端由于限制于語聲平面時比較簡單的，而在網(wǎng)絡一側，IWF就要取決于互連網(wǎng)的語音傳輸模式。PSTN和ISDN都是采用數(shù)字化傳輸，對語音信號的采樣經(jīng)64kbit/s PCM編碼而使其數(shù)字化。64kbit/s PCM編碼是電信領域的基本碼型。由于語音信號的帶寬小于4kHz，根據(jù)Nyquist定律，8kHz的采樣速率可以使采樣信號無失真的恢復。每個采樣值經(jīng)量化壓縮編碼為8bit碼，其輸出為64kbit/s。這個從模擬到數(shù)字的過程包括預加重和采樣。采樣值線性量化成13bit的數(shù)字值，最后13bit經(jīng)A律壓縮為8bit碼。這就是PCM碼，是數(shù)字傳輸中的基本碼型。收端可以經(jīng)過一套對應的逆變換，恢復語音信號。 GSM內(nèi)部的傳輸在MS一側，一般把直接與用戶相關的部分稱為終端設備TE，可以是語音也可以是數(shù)據(jù)終端；另一部分稱為TAF。MS中所有業(yè)務共用的部分稱為移動終端（MT），用于語音業(yè)務類的就是MT0，即手機形式。在MS與IWF之間的傳輸路徑包括MS與BTS之間的無線接口。信息承載在900MHz或1800MHz頻段。BTS經(jīng)BSC到MSC的傳輸為有線路徑，它的劃分與信令結構有關。MSC與BSC的主要功能在于控制和交換，而不是傳輸。傳輸鏈上另一個重要的部分是碼變換/速率適配單元（TRAU），這是一個完整的傳輸設備，包括幾個功能實體。MSC中的傳輸規(guī)范很接近ISDN的規(guī)范，不僅電路交換的基礎是64kbit/s，而且A接口的低層規(guī)范也與ISDN相應規(guī)范一致。由于GSM中傳輸信道小于16kbit/s，為提高效率，在64kbit/s電路中引入子復用概念，允許幾個小于64kbit/s的數(shù)據(jù)流復用到64kbit/s的信道中（如32kbit/s、16kbit/s和8kbit/s等），這樣做的缺點是引入了附加的傳輸時延，降低了話音質量。為保證MSC具有ISDN的交換能力，TRAU可以放在傳輸鏈中BTS與MSC之間的不同的地方，如圖32所示。功能上它是屬于BTS，但在實現(xiàn)上通常是把它放在MSC，這樣BTS的功能通過BSC延伸到MSC。 GSM系統(tǒng)的語音編碼與其他通信一樣，MS首先要把語音信號轉換成模擬電信號，以及其反變換，這就是話筒和聽筒的功能。MS再把這個模擬電信號變成13kbit/s數(shù)字信號（或反變換），用于無線傳輸。BTS或TRAU執(zhí)行13kbit/s到64kbit/s的變換，以適應固定網(wǎng)的傳輸。這樣在GSM系統(tǒng)中就存在兩個碼變換點。無線路徑上的語音傳輸設計需要特別注意的是頻譜效率，以盡可能低的數(shù)據(jù)速率得到可接受的通話質量。目前無線路徑上有兩種并行的信道類型，分別是“全速”和“半速”信道。 語音編碼GSM采用的編碼方案是13kbit/s RPE—LTP碼（規(guī)則脈沖激勵長期預測）。首先把語音分成20ms為單位的段，每個段編成260bit的數(shù)據(jù)塊；塊之間依靠外同步，塊內(nèi)部不含同步信息。這樣無線接口上20ms一幀的數(shù)據(jù)流，也就是13kbit/s流中不包括任何幫助收端定位幀標志的信息。收端把收到的信號塊（激勵信號）經(jīng)過LTP（長期預測）和LPC（線性預測編碼）濾波重組，最后經(jīng)過一個預先設計好的去加重網(wǎng)絡加以復原，恢復語音信號。LTP濾波器是把一個信號與其Nr次延時采樣br倍延時相加的輸出，Nr和br值在語音幀中每5ms傳一次。LPC濾波器是一個倒置的8階線性濾波器，線性n階濾波器是把一個信號與其1，2，……n次采樣的時延相加。每一幀的濾波系數(shù)各不相同，由語音幀傳遞。激勵信號自身的編碼把一組參數(shù)復合到260bit幀之中，包括上面提到的濾波器參數(shù)和激勵信號自身描述碼，激勵信號是按8/3kHz的速率規(guī)則采樣的。激勵信號在濾波器輸入端通過插入空值采樣而重組，使它變成8kHz采樣的信號。8/3kHz采樣變到8kHz采樣時，相位將發(fā)生變化，需要每5ms傳遞一次相位信息。信號采樣值按自適應脈沖編碼調(diào)制方式編碼（ADPCM），它需要按最大幅度的比值分別編碼，而PCM是按固定尺度直接編碼。 語音解碼語音解碼可以分成下面幾個步驟：① 把13個ADPCM采樣值還原成實際值，根據(jù)相位指示，增加27個空樣值，組成8kHz采樣信號；② LTP濾波，涉及當前5ms塊中的樣值和這之前的三個5ms塊中的樣值；③ LPC濾波，根據(jù)傳遞的參數(shù)進行處理；④ 去加重濾波，恢復語音信號。 GSM語音傳輸方面還引入了一個非連續(xù)傳輸模式概念，即DTX。其目的是通過限制無用信息的無線發(fā)送，減少干擾，提高了系統(tǒng)概率。DTX模式下，當用戶有效講話時編碼成13kbit/s，而在其他時候僅保持在500bit/s，用于模擬背景噪聲，使收端能產(chǎn)生連續(xù)信號以避免聽者以為連接中斷。對于話音，編碼器要能區(qū)別什么是有效話音，這個功能稱為話音活性檢測VAD。 在系統(tǒng)設備一側完成13kbit/s與64kbit/s之間變換的功能實體稱為TRAU單元。當TRAU與BTS分離配置時，它們之間的承載是13kbit/s的碼流，使用16kbit/s的標準數(shù)字電路，多出的可以提供一些輔助信息，或用于BTS控制遠端碼變換器的工作，統(tǒng)稱為帶內(nèi)信息。 13kbit/s的語音碼按每20ms，260bit分塊，其中不含任何另收端可以判別塊首bit的信息，這個同步需要另外提供。在無線傳輸一個塊的開始時刻與從16kbit/s鏈路上收到一個塊的結束時刻之間存在一個時間差。如果這個時間差沒有調(diào)整好，就會在傳輸上產(chǎn)生一個附加時延，最大可達20ms。BTS要通過帶內(nèi)信息控制TRAU產(chǎn)生的20ms塊的輸入相位，它所占用的比特稱為時間校準量（Time Alignment）。帶內(nèi)信息使TRAU可以知道收到信息的種類（全速語音、半速語音、數(shù)據(jù)等），以及采用何種適用的方法用于上行或下行傳輸。 GSM系統(tǒng)的無線信道 GSM系統(tǒng)的無線業(yè)務信道無線系統(tǒng)中的頻譜效率是衡量一個系統(tǒng)的主要經(jīng)濟依據(jù)，效率越高，小區(qū)數(shù)量越少。多路接入技術是實現(xiàn)無線資源共享的普遍方法，GSM采用頻分多路（FDMA）和時分多路（TDMA）混合技術，具有較高的頻譜利用率。為了更好地把通信業(yè)務與傳輸方案對應，引進了信道（Channel）的概念。不同的信道可以同時傳輸不同的流，這種比特流是按照傳輸方案復合而成的。GSM系統(tǒng)為了在有限頻譜條件下，實現(xiàn)無線路徑上的雙向語音傳輸，采用了有效的語音編碼方案，把實際速率限制在13kbit/s以內(nèi)。同樣，數(shù)據(jù)業(yè)務的速率也被限制在12kbit/s、6kbit/，、。從多路接入的概念說，一個用戶在指定的時刻進行通信時，就是占有一個特定的信道，稱之為業(yè)務信道TCH，規(guī)定把全速信道記為TCH/F，用于傳輸13kbit/s的語音或12kbit/s、6kbit/s、把半速信道記為TCH/H，用于傳輸7kbit/s的語音或6kbit/s、。除了用戶數(shù)據(jù)，還有另一類信息需要傳送，這就是信令流。信令消息用于MS與網(wǎng)絡之間功能控制和業(yè)務管理。為了實現(xiàn)信令流與用戶數(shù)據(jù)的同時傳輸，GSM系統(tǒng)為此提供了兩種方法。其一是讓每個TCH與一個用于傳輸信令的低速率信道成對出現(xiàn)，這個低速率信道稱為慢速隨路控制信道SACCH，這個雙向信道每秒大約可以傳送2個控制信息（一個方向上）。這種方式多用作為不緊要的控制消息的傳輸，如無線測量數(shù)據(jù)的傳送。其二是把TCH用于信令傳輸，這樣的TCH稱為快速隨路控制信道FACCH，主要用于那些緊急的和必不可少的信令處理，如呼叫處理、用戶鑒權、切換處理等。實際上，F(xiàn)ACCH不是一個獨立的信道，只是用戶TCH的一部分，接收端可以通過TCH信息中的一個特定bit來區(qū)分它們。在初始化和釋放階段，沒有用戶數(shù)據(jù)傳輸，因此信令可以使用這條TCH而不會影響用戶數(shù)據(jù)的傳輸。而在呼叫期間，把FACCH幀代替TCH上的用戶數(shù)據(jù)，形同用戶數(shù)據(jù)丟失而產(chǎn)生傳輸錯誤，因此我們把它稱為“偷”幀。還有一些情況，在MS與網(wǎng)絡之間雖然沒有呼叫要求，但還是需要建立連接，由于信息量很少，用TCH來傳輸信令就比較浪費，因此GSM又定義了一種僅用于信令的低速信道類型，它等于TCH的1/8，記為TCH/8，在GSM中定義為獨立專用控制信道SDCCH其信道特性除速率以外與TCH/F、TCH/H幾乎一樣，它也有一個對應的SACCH。 GSM系統(tǒng)空閑模式下的信道由于無線頻譜資源有限，在GSM系統(tǒng)中不可能每個用戶獨立占有一條TCH。系統(tǒng)僅在用戶需要時才分配一條TCH，用畢后釋放。因此TCH就有專用和空閑兩個基本模式。當MS與網(wǎng)絡建立雙向點到點傳輸時，如呼叫建立和位置更新處理，TCH與SACCH定義為專用信道。當MS處于激活狀態(tài)（開電源）而未進入專用模式時，稱其為空閑模式，但實際上MS也要保持與BTS的聯(lián)系，收聽BTS對它的尋呼，監(jiān)視當前無線環(huán)境，以便選擇最佳的BTS。除此之外，在空閑狀態(tài)下還要向MS提供小區(qū)廣播短消息業(yè)務CBSM。從空閑模式到專用模式的變化需要在MS與BTS之間交換信息，這就是接入過程。MS通知網(wǎng)絡它需要呼叫，網(wǎng)絡返回一個指示，令MS占據(jù)一條指定的專用信道。用于完成接入過程指令的信道定義為公共控制信道CCCH，它是面向全體MS的，為它們同時提供接續(xù)的信道類型。為了保持與BTS通信，MS首先要與其所在的BTS同步，每個BTS有兩個信道以廣播方式通知MS本小區(qū)的特征，這就是頻率校準信道FCCH和同步信道SCH?？臻e模式下的MS可以接收幾個小區(qū)的廣播信息，并從中選擇一個接收質量最好的小區(qū)作為當前小區(qū)。每個小區(qū)都有一個廣播控制信道BCCH，用于傳遞那些使MS能決定所在小區(qū)選擇的信息，并發(fā)出讓本小區(qū)空閑模式下的MS收聽的其他信息。在接續(xù)過程中，小區(qū)首先向本小區(qū)廣播尋呼被叫MS。尋呼消息和向MS分配初始化信道的消息分別在尋呼信道PCH和接入允許信道AGCH上傳送。上面提及的FCCH、SCH、BCCH、PCH和AGCH都是下行的公共控制信道。MS向網(wǎng)絡要求接入的信道稱為隨機接入信道RACH，是唯一的上行信道?？臻e模式下另一類信息是CBSM，它是由網(wǎng)絡每兩秒向MS傳送的一個約80字節(jié)的消息。這大約是一個下行TCH/8信道的一半容量。每個小區(qū)為了支持這一業(yè)務，需要配置一個小區(qū)廣播信道CBCH，MS在收聽CBCH的同時還可以收聽BCCH和PCH上的信息。 GSM系統(tǒng)的復路接入方法 GSM系統(tǒng)的頻分復用GSM采用頻分多路（FDMA）和時分多路（TDMA）的混合技術，具有較高的頻譜利用率。每個頻率的中心頻帶為200kHz，將所給頻帶890—915MHz等間隔（200kHz）分成125個載頻，每個載頻又分成8個時隙，每個時隙為一個信道，總計為1000個信道。GSM引入的另一項技術是跳頻（Frequency Hopping）。它規(guī)則地改變MS到BTS上的傳輸載頻，能提供抗多徑衰落的能力，改善傳輸質量。GSM無線路徑上的傳輸單位是由大約