【正文】 小區(qū)間 的 干擾 ， GSM系統(tǒng)要求： 同頻干擾保護比 C/I≥9dB 鄰頻干擾保護比 C/I≥ 9dB 2022/6/1 22 A3D2B1C3B2D1D3A2C1B3C2A1B3C2A1A3A1B1D1D3D2C3B2A1C3D2C3C1D2B1C2A1A2C1D3圖 按 4/12方式復用的小區(qū)示意圖 2022/6/1 23 A3C 2B1B3A2C 1C 3B2A1A3C2B1B3A2C1B3A1C1A1A3A2C3B2A1A3A3C3C1B2A1B2A1A2C1B3圖 按 3/9方式復用的小區(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 全球第一個標準化 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 等進行 標準化規(guī)范 ， GSM系統(tǒng)可以提供 全球漫游 。 容量大：比 TACS（模擬移動通信系統(tǒng)）高 35倍 話音質(zhì)量好： 接收信號在 門限值 以上時，達到與 有線傳輸相同的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關(guān)。 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， 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 。 ? 在 SIM卡 基礎(chǔ)上實現(xiàn) 漫游 ， 漫游 是移動通信的 重要特征 ， GSM系統(tǒng)可以提供 全球漫游 。 GSM系統(tǒng)通過一定的 網(wǎng)絡(luò)接口 和 用戶連接 。 SIM卡還存儲與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有 插入SIM卡后 移動臺才能 接入進網(wǎng) 。 ? 基站控制器（ BSC）：具有對 一個 或 多個 BTS進行控制 的功能，主要負責 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。 2022/6/1 30 ? 基站收發(fā)信臺（ BTS）： 是 無線接口 設(shè)備，主要包括 無線發(fā)射 和 接收 設(shè)備、天線設(shè)備 及 信號處理 部分。實現(xiàn) BTS 與 MS 之間 無線傳輸 和 相關(guān)控制 功能。主要完成 交換功能 和 用戶數(shù)據(jù) 與 移動性管理 、 安全性管理 所需的 數(shù)據(jù)庫功能 。 ? 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），它負責獲取 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。這些數(shù)據(jù)是從該用戶的歸屬位置寄存器 獲得 并 暫存的 ，當 該用戶離開 它的控制區(qū)域時， 暫時存儲 的該用戶數(shù)據(jù)即 被刪除 。 VLR總是和 MSC集成在一起的（ MSC/VLR）。 存儲的靜態(tài)數(shù)據(jù)有： 移動用戶號碼 、 訪問能力 、用戶類別 和 補充業(yè)務(wù) 等，還暫存移動用戶 漫游時的有關(guān) 動態(tài) 信息數(shù)據(jù)。 （ 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）。 （ 6）短消息業(yè)務(wù)中心（ SMC）：短消息業(yè)務(wù)是一 種類似 傳呼機 的業(yè)務(wù)功能，在移動用戶和移動用戶之間或移動用戶和固定用戶之 間發(fā)送 較短 的信息。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。 （ 1）主要接口 GSM主要接口是指 A接口 、 Abis接口 和 Um 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。 從系統(tǒng)實體來看，就是 MSC與 BSC之間的互連接口，其 網(wǎng)絡(luò)連接 是通過采用標準的 的 PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的。 2） Abis接口。它是采用標準的 64Kbit/s的 PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。 2022/6/1 37 3） Um接口（空中接口）。 ⑵ 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（ NSS）內(nèi)部接口。 ⑶ GSM系統(tǒng)與其它公用網(wǎng)絡(luò)接口。 2022/6/1 38 第二節(jié) GSM的 TDMA 信道 ? GSM系統(tǒng)的 無線網(wǎng)絡(luò) ，由 小區(qū) 構(gòu)成，每個小區(qū)有 多個載頻 ，每個載頻又 有 8個 時隙 ，即 8個物理信道 。 下面介紹 FDMA/TDMA接入方式中的 無線信道 。 ? 物理信道：一個物理信道就是 一個時隙 。 2022/6/1 39 邏輯信道又可分為 業(yè)務(wù)信道 和 控制信道 。 業(yè)務(wù)信道可分為： 語音業(yè)務(wù)信道 和 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道 ，在 TCH中可安排 慢速隨路控制信道 （ SACCH)或 快速隨路控制信道 （ FACCH)。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)。 BCH包括 廣播控制信道 （ BCCH）、 頻率校正 信道（ FCCH）和 同步信道 （ SCH）。 （ 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 。 （ 3）專用控制信道（ DCCH）：是一種 雙向 控制信道，其用途是在 呼叫接續(xù) 階段以及在 通信 進行中，在 MS 和 BTS 之間 傳輸 必需的 控制信息 。 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 。 ? TDMA幀的編號以超高幀為周期的： 從 0－ 2715647，每 2715648個 TDMA幀 為一個超高幀 。 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 43 GSM系統(tǒng)若采用這種編碼方式，則 8個 語音信道的比特率就是 64kbt/s 8＝ 512Kbit/s， GSM系統(tǒng)的 載頻間隔 為 200KHz,要保持在規(guī)定的 頻帶內(nèi) ，必需大大 降低 每路 語音信道 的 編碼 的 比特率 。 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：編碼速率低 ,語音質(zhì)量好。 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 信號 產(chǎn)生的 不良影響 。 ? 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 。 ：用于 檢測 和 糾正成組 的誤碼。 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。 ? 交織 可以把 碼字順序相關(guān)的 bit非相關(guān)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(guān)性越好 ,持續(xù)誤碼越少 ,傳輸質(zhì)量越高。 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。 ? 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。 ? 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)。 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。 ：確認 MS 的 合法性 。 2022/6/1 50 （ IMEI) 每個 移動臺 均有一個惟一的設(shè)備識別碼 IMEI，EIR中存儲了所有入網(wǎng) 移動臺設(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。 （ 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。 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 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 ”。 2022/6/1 52 若鑒權(quán)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。 為了保護 IMSI 不被 監(jiān)聽 或 盜用 ， VLR 將給 MS分配一個新的 TMSI。 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。 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 。 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(luò) 把 呼叫 接續(xù)到就近 入口 移動交換中心 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。 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 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) ”。 2022/6/1 56 VMSC 向 BS 及 MS 發(fā)送“ 呼叫建立 ”的信令。 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。VMSC 向 主叫固定用戶 發(fā)送 “ 撥號應(yīng)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。 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。如果不能進行切換 ,BS會向 MS發(fā)出拒絕切換的決定。 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 。 （ 2） GPRS采用 分組交換 技術(shù)， 網(wǎng)絡(luò)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(luò)資源 。 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）和 GGSN（ GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點）兩個節(jié)點，構(gòu)成了 移動分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 。 （ 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 。 可把 GPRS網(wǎng)絡(luò) 看作是一個 IP子網(wǎng) 。 （ 2） Gb接口： SGSN與 BSS之間的接口。 （ 3） Gn接口： 同一個 PLMN