【正文】 如圖 。 2022/6/1 102 MSA t e r 接口BS 接口Um 接口BS CBI EBT SBT SBI EA b i s 接口SM SM TCA 接口M S CO M CQ3 接口 圖 GSM的基站子系統(tǒng) 2022/6/1 103 ? 碼變換器（ TC）： 是 BSS的一個 特重要 的組成部分，是執(zhí)行 GSM的話音編碼 和 解碼 以及 數(shù)據(jù)速率適配 的設(shè)備。 ? BSS 可由多個 BSC和 BTS組成。 ? 一方面 BSS 通過 Um 接口與 MS 實現(xiàn) 無線通信 連接。 把所有 用戶的信號 都當(dāng)作 有用信號 ，而不是 干擾信號 來處理，來降低 多徑 、 多址干擾 。 為克服 寬帶 CDMA系統(tǒng) 的 遠(yuǎn)近效應(yīng) ，功率控制的動態(tài)范圍需要達(dá)到 80dB，以保證 基站接收 到的所有 移動臺信號 具有 相同 的 功率 。 多址技術(shù)包括 CDMA系統(tǒng) 中 地址碼 的研究和各種多址協(xié)議 的進(jìn)一步研究。 （ 3）遠(yuǎn)近效應(yīng)。 由于 無線信號 的 多徑效應(yīng) 引起的 接收信號 的脈沖寬度 展寬 現(xiàn)象，稱為 時延擴(kuò)展 。 ? 采用 TDD技術(shù)和 智能天線 技術(shù)， 載頻間隔 為,頻段使用靈活，在 5MHz內(nèi)可有三個載頻，適應(yīng) 非對稱 數(shù)據(jù)傳輸和 無線 Inter 業(yè)務(wù)。 ? Cdma2022制式 是從 CDMA IS95 制式 平滑升級而來的，技術(shù) 成熟性 比較高 3G制式。 （ 2） Evolved ANSI－ 41標(biāo)準(zhǔn)。 ? 第三代移動通信系統(tǒng)頻普利用率高，有高度的靈活性 和較強(qiáng)的 抗干擾 能力，并且具有 從 2G系統(tǒng) 平滑演進(jìn) 到 3G系統(tǒng) 的特點(diǎn)。 （ 6）低成本。 2022/6/1 90 （ 3）便于過渡、演進(jìn)。 2G系統(tǒng)主要提供語音業(yè)務(wù)為主， GSM 演進(jìn)到最高階段 的速率能為 384kbit/s，而 3G系統(tǒng)的業(yè)務(wù)從支持 語音業(yè)務(wù) 到 分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 到 多媒體業(yè)務(wù) ，根據(jù)具體 業(yè)務(wù)需要 ，提供必要的 帶寬 。 ? 第三代移動通信系統(tǒng)（ 3G）是在 ITU IMT－ 2022建議基礎(chǔ)上 ,工作在 2GHz頻段 ,最高速率可達(dá)2Mbit/s的 寬帶移動 通信系統(tǒng)。 ? 載頻頻道：每個載頻 信道帶寬 200KHz。 （ 5） CDMA技術(shù)提高了語音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? 2022/6/1 84 第二節(jié) CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) （ 1）發(fā)射功率低 CDMA手機(jī) 采用完備的 功率控制 算法 ,使 手機(jī) 的發(fā)射功率 剛好滿足 正常 通信 ， 通過 擴(kuò)頻通信 方式 抑制窄帶干擾 ，使手機(jī)發(fā)射功率 降低 ，大約是 GSM 手機(jī)的 1/10。 ? 硬切換是 先斷后接 的切換方式。 ? 軟切換： 軟切換是 先通后斷 的 切換 方式。 ? 對 路徑衰耗小 的 MS分配比較小的 前向 發(fā)射功率；對 較遠(yuǎn) 及 解調(diào)信噪比 較低的 MS分配較大的 前向 發(fā)射功率，前向功率控制也采取了 閉環(huán)控制 。 2022/6/1 80 ⑴ 反向 開環(huán) 功率控制： ? 當(dāng) MS發(fā)起呼叫 或者響應(yīng) BS 的呼叫 時 首先工作的 ， 目的 是使所有 MS發(fā)出的 信號 在 到達(dá) BS時 都有 相同 的 功率 。 率控制目的：克服 遠(yuǎn)近效應(yīng) ；提高 系統(tǒng)容量 。 接入信道用于 MS初始化呼叫 、響應(yīng)基站的 尋呼要求 和 信息要求 等。還包括 功率控制 子信道，還傳輸 越區(qū)切換 等控制信息。 （ 2）同步信道（ SCH）：作用是發(fā)送 基站 的 同步消息 。 ? 每個 信道 有特定的 Walsh 序列碼調(diào)制 （ W0－ W63)。 ? Gold序列：是一種基于 M序列 優(yōu)選對的碼序列，序列 資源豐富 。 ? CDMA系統(tǒng)里常用 偽隨機(jī)序列 （ PN碼）作為 地址碼 。 ? 要求 自相關(guān)性尖銳 ： 碼序列 本身 相乘 疊加后 歸一化值為 1，稱為自相關(guān)性 尖銳 。 ? CDMA引入了 碼域 概念，在 同時同頻 下完成通信，不同的 用戶 被不同的 地址碼 所區(qū)分，這些地址碼彼此都是 正交 的。 ? 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： Mj=Gp[Ls+(S/Nout)] 式中： Gp為處理增益， Ls為系統(tǒng)損耗， S/Nout 為系統(tǒng)所要求的信噪比。 即： Gp = Bw/Bs 擴(kuò)頻增益 Gp表示擴(kuò)頻系統(tǒng) 輸出信噪比 改善的程度，是擴(kuò)頻系統(tǒng)的一個 重要指標(biāo) 。 ? 因此， 合成信號 為 s(t)+ n(t) 如圖 。 ? CDMA 采用的是 直接擴(kuò)頻 ： 發(fā)送端：將需傳送的 窄帶信息數(shù)據(jù) ，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬 的 高速偽隨機(jī)碼 進(jìn)行 調(diào)制 ，使 窄帶數(shù)據(jù)信號 的 帶寬 被 擴(kuò)展 ，稱為 擴(kuò)頻 ，再經(jīng) 調(diào)制載波 后 發(fā)送 出去。 SMSGMSC（短消息業(yè)務(wù) 網(wǎng)關(guān)移動交換中心）和 SGSN之間的接口， SMSIWMSC（短消息業(yè)務(wù) 互通 移動交換中心）和SGSN之間的接口，可以提高 SMS的使用 效率 。 GPRS可支持各種 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) ， Gi不是標(biāo)準(zhǔn)接口，是一個 參考點(diǎn) 。 GGSN 與 HLR之間的接口。 SGSN與 MSC/VLR之間的接口。 （ 5） Gr接口。 （ 3） Gn接口： 同一個 PLMN中的兩個 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 移動性 管理。 可把 GPRS網(wǎng)絡(luò) 看作是一個 IP子網(wǎng) 。 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)）兩個節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了 移動分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 。 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 。 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。 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(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。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) ”。 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。 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 。 為了保護(hù) IMSI 不被 監(jiān)聽 或 盜用 ， VLR 將給 MS分配一個新的 TMSI。 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)請求信息 ”。 （ 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。 ：確認(rèn) MS 的 合法性 。 ? GMSK信號的 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 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。 2022/6/1 46 三、交織技術(shù) ? 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。 ? 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 糾錯編碼 ， 減少 傳輸過程中 比特差錯率 。 這種 混和 編碼 一路數(shù)字話 的比特率為 13Kbt/s； 混合 編碼的優(yōu)點(diǎn)：編碼速率低 ,語音質(zhì)量好。 2022/6/1 42 第三節(jié) 話音、信道編碼和交織 一、話音編碼 是 全數(shù)字系統(tǒng) ， 話音 或其他信號都要 進(jìn)行數(shù)字化 處理，第一步就是要把 話音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 。 2022/6/1 41 二、 TDMA 幀結(jié)構(gòu) ? GSM系統(tǒng) TDMA的 物理信道 ，是用 幀 來描述的，每 一個載頻 被定義為 一個幀 。 （ 2）公共控制信道（ CCCH）：用于傳輸 MS接入過程 中所需的 控制指令 。根據(jù)所完成的功能把 控制信道分為： 廣播信道 (BCH)、 公共控制信道(CCCH)和 專用控制信道 (DCCH)。 2022/6/1 39 邏輯信道又可分為 業(yè)務(wù)信道 和 控制信道 。 下面介紹 FDMA/TDMA接入方式中的 無線信道 。 ⑶ GSM系統(tǒng)與其它公用網(wǎng)絡(luò)接口。 2022/6/1 37 3） Um接口（空中接口）。 2） Abis接口。 2022/6/1 35 BTS MS VLR MSC EIR BSC HLR VLR MSC Um Abis A B C D E F G 圖 GSM系統(tǒng)的接口 2022/6/1 36 1） A接口。通過它實現(xiàn)對 GSM系統(tǒng)內(nèi) 的 自檢 、 故障診斷 和 處理 、話務(wù)量統(tǒng)計 和 計費(fèi)數(shù)據(jù) 的 記錄 和 傳遞 ，以及各種參數(shù)的 收集 、 分析 與 顯示 等。 （ 5）移動設(shè)備識別寄存器（ EIR）：也是一個 數(shù)據(jù)庫 ，存儲有關(guān)移動臺 設(shè)備識別碼 （ IMSI）。 VLR總是和 MSC集成在一起的（ MSC/VLR）。 ? 外部網(wǎng)絡(luò)用戶與 GSM用戶之間呼叫時，外部網(wǎng)絡(luò)用戶首先被接到 入口 移動交換中心 （ GMSC－網(wǎng)關(guān)移動業(yè)務(wù)交換中心），它負(fù)責(zé)獲取 移動用戶的 位置 信息，并把 呼叫轉(zhuǎn)移到 可向被叫用戶提供服務(wù)的 MSC。實現(xiàn) BTS 與 MS 之間 無線傳輸 和 相關(guān)控制 功能。 ? 基站控制器（ BSC）：具有對 一個 或 多個 BTS進(jìn)行控制 的功能，主要負(fù)責(zé) 無線資源管理 、 小區(qū)配置數(shù)據(jù) 管理、 功率控制 、 定位 和 切換 等。 GSM系統(tǒng)通過一定的 網(wǎng)絡(luò)接口 和 用戶連接 。 安全性高： 通過鑒權(quán)、加密和 TMSI（臨時用戶識別碼）號碼的使用，實現(xiàn)了安全保護(hù)， 鑒權(quán) 用來驗證用戶的入網(wǎng)權(quán)力 ， 加密 防止有人跟蹤而 泄漏地理位置 。 ? 頻率復(fù)用會帶來 小區(qū)間 的 干擾 ， GSM系統(tǒng)要求： 同頻干擾保護(hù)比 C/I≥9dB 鄰頻干擾保護(hù)比 C/I≥ 9dB 2022/6/1 22 A3D2B1C3B2D1D3A2C1B3C2A1B3C2A1A3A1B1D1D3D2C3B2A1C3D2C3C1D2B1C2A1A2C1D3圖 按 4/12方式復(fù)用的小區(qū)示意圖 2022/6/1 23 A3C 2B1B3A2C 1C 3B2A1A3C2B1B3A2C1B3A1C1A1A3A2C3B2A1A3A3C3C1B2A1B2A1A2C1B3圖 按 3/9方式復(fù)用的小區(qū)示意圖 2022/6/1 24 第四節(jié) 無線電頻譜管理與使用 無線電頻譜管理 移動通信的頻譜特性和管理 2022/6/1 25 第 2章 GSM系統(tǒng)的基本原理 ? GSM是 全球第一個標(biāo)準(zhǔn)化 的 數(shù)字 蜂窩移動通信系統(tǒng)，它對 數(shù)字調(diào)制 方式、 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 和 業(yè)務(wù)種類 等進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范 ， GSM系統(tǒng)可以提供 全球漫游 。 缺點(diǎn)是小區(qū)半徑小 ,抗快衰落和多普勒效應(yīng)的能力低于 FDD,終端移動速度不能超過 120km/h。 2022/6/1 20 三、雙工方式 頻分雙工（ FDD）： 收發(fā)信 各占用一個頻率 。 如圖所示。 ? 由于 信道地址碼 的相互作用，任何 一個信道 將受到其他 不同地址碼信道