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1、CME20系统理论,一、CME20系统的构成 GSM基本上可分为两部分：交换系统（SS）和基站系统（BSS） （一）、交换系统（SS） 交换系统包括下列功能单元： 移动业务交换中心（MSC） 拜访位置寄存器（VLR） 归属位置寄存器（HLR） 鉴权中心（AUC） 设备识别寄存器（EIR） 短信息服务中心（SC） 操作维护中心（OMC）,一个MSC控制多个基站控制器，它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。 HLR寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI，ISDN码等。 AUC与HLR相连，是向
2、HLR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。 VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的MSC服务区的全部MS的有关信息（IMSI码和位置信息LAI）。VLR还包括当前的MSC中该MS的更为详细的位置信息。 与其它网络的接口通过GMSC，GMSC称为入口移动交换中心（GATE WAY网关或门道交换局）。,在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡（SIM），它寄存用户的鉴约信息，没有SIM卡，MS不能接入GSM网络，但是当用于紧急业务时除外。另一部分是用户设备（即话机，也可以使用另一个话机），这样为防失窃，系统配置了EIR，用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使
3、用。用户权与用户设备是分开的，用户设备只是一台有权收发信机，用户可以买卡租机，这也是一种新的业务。 三种名单：白名单-合法设备 黑名单-非法设备 灰名单-故障设备,（二）、基站系统（BSS） 基站系统由以下两个部分组成 1）基站控制器（BSC） BSC控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，并提供基站至MSC之间的接口。无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。 2）无线基站（RBS） RBS用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无线收发信机构成。 （三）、操作支援系统（OSS） 在GSM建议中称为OMC，用于整个CME20系统的集中操作与维护。,二、CME20系统的网络
4、结构 1、CME20系统的网络构成 1）入口MSC（GMSC） 提供CME20、PLMN网络与其它通信网间的链路。具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能。 2）MSC/VLR业务区 MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置存器（VLR）登记。 3）位置区（LA） 广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。 4）小区（CELL） 一个位置区划分为若干个小区，它是网络中一个基本的无线覆盖的区域。,P,L,M,N,服,务,区,M,S,C,V,L,R,服,务,区,位,置,区,小,区,图3 CME20的网络结构,MSC作为GSM/PLMN的入局汇接交换机，它具有为移动终端的呼叫询问呼叫路由
5、的功能。它能使系统为呼叫选路至它们的最终的目的地被叫移动台。 GSM/PLMN网络的服务区是由一个或几个MSC/VLR业务区构成，能够提供GSM/PLMN网络与其它通信网络间的链路，具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能的MSC称为入口MSC，简称GMSC。 MSC/VLR服务区表示由该MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。因此，MSC总与VLR构成同一个节点，写作MSC/VLR。,每个MSC/VLR服务区又被分成若干个位置区，位置区是MSC/VLR服务区的一个部分，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移
6、动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于某一个MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。 一个位置区又划分为若干个小区。每个小区具有专用的识别码（CGI），它表示网络中一个基本的无线覆盖区域。利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样载频的各个小区。,位置区（LA）：位置区是MSC/VLR业务区的一部分。每一个MSC/VLR业务区分成几个位置区，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。所以，一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于一个MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。 小区（Ce
7、ll）：它表示网络中一个BTS的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个全球识别码（CGI）的。同时，利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样的载频的各个小区。,三、CEM20系统的技术特点 CME 20 系统具有下列的几种技术特点： 1、采用AXE-10交换系统的技术。CME 20系统实际上是AXE的一个应用系统，是通过在AXE-10交换机基础上增加和减少相应的子系统、功能块来实现的，这样做的好处是移动通信系统可共享AXE技术的成熟和进步。 2、采用TDMA时分多址调制技术，可使不同的移动台分时占用同一频率来实现同时通话，目前可以做到8个用户同时使用同一频率
8、。采用TDMA方式，基站设备中的多个信道可共用一套收发信机，有利于降低成本，增加系统配置的灵活性。 3、采用高斯滤波最小移频键控频率调制技术（GMSK）。数字调制是用基带数字信号，改变高频载波信号的某一参数以传递数字信号的过程。使用GMSK方式，其优,点是避开了线性要求，使用非线性功率放大器可降低移动台的成本。 4、话音编码方面采用了波形编码和声源编码相结合的混合编码技术，速率可低于16Kbit/s。5、保密方面采用加密和用户身份鉴别的识别数字化处理技术，安全、保密性能好。四、GSM系统与TACS系统的比较 与模拟移动通信系统相比较，GSM系统的优越性是比较明显的，以爱立信的CME 20系统为
9、例，其系统组成与模拟移动通信系统基本相同，由于采用了不同的技术，GSM系统的优越性可从表中的比较看出。,第二部分 GSM 无线接入原理 一、时分多址（TDMA） GSM中：上行频率： 890915MHz 下行频率： 935960MHz 共分为124对双工载频，载频间隔为200KHz。 每载频共分8个时隙，即为8个信道。 总信道数为1248992个信道。 124个频点中包含了联通，邮电GSM和TACS。,在GSM中,无线路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分的方式传送，所以，在GSM中，无线路径上采用的是时分多址(TDMA)方式。每一个载频上有8个时隙
10、，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提供一个移动台通话，最多可有8个移动用户使用同一频点，他们使用不同的时隙。如图所示，8个移动台分别工作在一个载频上的8个不同的时隙上。,频率分组方案（CLUSTER）原因：同一小区内的频点不能太近，否则邻频干扰大；另一方面，相邻小区的频率不能一样，否则同频干扰大，所以这些频率必须合理安排，目前使用的分组方案有三个：21/7适用于TACS，复用因数大，同一区域的复用次数少，12/4适用于GSM的正常小区，9/3适用于GSM的微小区，12/4把所有频率分成12组，用于支持12个小区，这12个小区覆盖一定的区域，而其它区域将会再次使用这些频率，在一PLMN网
11、络中将有很多同频小区，为区分这些小区而设置了一识别码BSIC，,在小区中BCCH上的TS0不跳频的，采用12/4方案，目前有的地方采用复用因子较小的方案，要依据实际情况输入EET软件综合计算分析。如64个频点可采用12/12/10/10/10/10的方案、34个频点可采用12/8/8/6的方案,当然有的小区频点多,有的小区频点少,有的仅一个频点。这正好用于调整业务量。 跳频的作用在于减少邻频信号的碰撞机会，所以总的来说， 跳频后的总的无线网络质量应该更好，另一方面是如果系统是在大负荷的情况下，邻频信号的碰撞机会一样大，作用无法体现出来。,二、GSM信号处理 （一）GSM中的技术难点 1、时间色
12、散 2、时间提前 3、话音编码-压缩话音数据的比特速率 4、误码处理 采用信道编码、交织、跳频等技术。,1、时间色散,010101,010101 010101,在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的，其中有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。如图所示： 基站发射101010的数字序列，一路是直射至移动台，一路经物体反射至移动台，可见反射信号比直射信号经过路程长。在GSM系统中，比特速率为270Kbit/s，则每一比特时间为3.7us，也即是一比特对应1.1Km。假若反射信号经过的路程比直射
13、信号经过的路程长1.1公里，则移动台就会在接收到的有用信号中混有比它迟到一个比特时间的一个信号，即移动台同时会收到一个为“1”的信号和一个为“0”信号，这种现象会使移动台接收时的误码率升高。,3,2,2、时间提前,由于采用了TDMA技术，因此要求移动台必须在指配给它的时隙内发送，而在其余时间则必须保持沉默。否则它将对使用同一载频上不同时隙的另一些移动台的呼叫造成干扰。如图所示： 某一移动台非常靠近基站，指配给它的是时隙2（TS2），它只能利用该时隙进行呼叫，在该移动台呼叫期间，它向远离基站的方向移动。因此，从基站发出的信息，将会越来越迟地到达移动台，与此同时，移动台的应答信息也将越来越迟地到达
14、基站。如果不采取任何措施，则该时延将会长到使该移动台在TS2发送的信息与基站在TS3接收到的信息相重迭起来，引起相邻时隙的相互干扰。所以，在呼叫期间，要监视呼叫到达基站的时间，并向移动台发出指令，使移动台能够随着它离开基站距离的增加，逐渐提前发送信号，这个移动台提前发送信号的时间称为定时提前时间（TA）。,（二）、话音编码 GSM中话音编码采用混合编码器，其编码过程分为： 第一阶段：话音分段。 64KBITS的话音分成20MS一段进行编码。 第二阶段：编码。 每20MS话音编成260BIT的数码。 即比特速率为：26020=13KBITS,在GSM系统中，由于无线信道的带宽只有200KHZ，且
15、无线信道为变参信道，传输数字信号的误码率高，因此，话音信号在无线信道上传送之前应进行处理，使话音数字信号能够适合无线信道的高误码、窄带宽的要求，本节主要讲述CME 20系统对话音的处理过程，包括PCM编码技术、话音编码技术、信道编码技术、交织技术、突发脉冲形成技术、均衡技术、分集接收技术和移动台的构成框图。 PCM编码方式是一种波形编码器，这类编码方式传送的是实际波形的直接信息，其编码过程是先对模拟信号进行取样，再对取样值进行量化，然后进行编码形成数字信号，即是我们较为熟识的取样、量化、编码的过程。在现在的公用电话中通常采用这种编码方式，它质量相应较高，但需要很的比特速率，公用电话中每个话路的比特速率为64Kbit/s。这样高的比特速率不适应在GSM系统中的无线信道中传输。,
