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1、GSM 使用一种称作 0.3GMSK（高斯最小频移键控）的数字调制方式。 0.3 表示高斯滤波器带宽与比特率之比。 GMSK 是一种特殊的数字 FM 调制方式：给 RF 载波频率加上或者减去 67.708KHz 表示 1 和 0。使用两个频率表示 1 和 0 的调制技术记作 FSK（频移键控） 。在 GSM 中，数据速率选为 270.833kbit/sec，正好是 RF 频率偏移的 4 倍，这样作可以把调制频谱降到最低并提高信道效率。比特率正好是频率偏移 4 倍的 FSK 调制称作 MSK（最小频移键控） 。在 GSM 中，使用高斯预调制滤波器进一步减小调制频谱。它可以降低频率转换速度，否则快
2、速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量。 0.3GMSK 不是相位调制（也就是说不是像 QPSK 那样由绝对相位状态携带信息） 。它是由频率的偏移，或者说是相位的变化携带信息。GMSK 可以通过 I/Q 图表示。如果没有高斯滤波器，当传送一连串恒定的 1 时，MSK 信号将保持在高于载波中心频率 67.708KHz 的状态。如果将载波中心频率作为固定相位基准，67.708KHz 的信号将导致相位的稳步增加。相位将以 67.708 次/秒 的速率进行 360 度旋转。在一个比特周期内（1/270.833KHz） ，相位将在 I/Q 图中移动四分之一圆周、即 90 度的位置。数据 1 可以看作相位增
3、加 90 度。两个 1 使相位增加 180 度，三个 1 是 270 度，依此类推。数据 0 表示在相反方向上相同的相位变化。实际的相位轨迹是被严格地控制的。GSM 无线系统需要使用数字滤波器和 I/Q 或数字 FM 调制器精确地生成正确的相位轨迹。GSM 规范允许实际轨迹与理想轨迹之间存在均方根（rms）值不超过 5 度、峰值不超过 20 度的偏差1 射频电路 射频电路单元一般分成三部分：接收电路、发射电路、频率合成电路。 合路器的作用是将信号手机的收信和发信组合到一根天线上。在 GSM 系统中，由于收发不在同一时隙，因此手机可以省去用于隔离收发的双工器，而只需使用简单的收发合路器就可以将发
4、信、收信信号组合到一根天线上而不会互相干扰。 对接收电路，天线将信号接收下来，通过合路器进入接收通道，与接收本振信号（即频率合成器产生的接收 VCO 信号）混频，将高频信号变成中频信号，再进行信号的正交解调，产生接收I、Q 信号；然后再进行 GMSK（高斯滤波最小频移键控）解调，把模拟信号转变为数字信号，之后送入基带处理单元。 对发射电路，由基带部分送来 TDMA 帧数据流（速率为 270.833kbit/s）进行 GSMK 调制形成发射 I、Q 信号，再送到发信上变频器调制到发射频段，通过功率放大后经合路器由天线发射出去。 频率合成器为发射和接收单元提供变频所必需的本振信号，采用锁相环技术来
5、稳定频率，它从时钟基准电路获得频率基准。 时钟基准电路一般为 13MHz 时钟，一方面为频率合成电路提供时钟基准，另一方面给逻辑电路提供工作时钟。2 35多址方式在蜂窝移动通信系统中，有许多用户要同时通过一个基站和其它用户进行通信。因此存在这样的问题：怎样从众多用户中区分出是哪一个用户发出的信号，以及用户怎样识别出基站发出的信号中哪一个是给自己的。这个问题的解决方法就是多址技术。我们设想，不论是用户发出的信号，还是基站发出的信号，若每个信号都具有不同的特征，则根据不同的特征我们就能区分出不同的信号来。信号的特征表现在这样几个方面：信号的工作频率、信号出现的时间、信号具有的波形。根据这三种特征，
6、相对应的有三种多址方式，即：频分多址（FDMA） 、时分多址（TDMA） 、码分多址（CDMA） 。在实际应用中，还包括这三种基本多址方式的混合方式，如 GSM 系统采用的就是FDMA TDMA 多址方式。1频分多址频分多址，始是用信号的不同频率来区分信号。对一个通信系统，对给定的一个总的频段，划分成若干个等间隔的频道（又叫信道） ，每个不同频道分配给不同的用户使用。信道的划分要注意几点：相邻频道之间无明显串扰、每个频道宽度能传输一路信息、收发信息之间要留一段保护频带，防止收发频率干扰。一般情况下，将高频段作为移动台的接收频段，因为信号方向是从基站到移动台，接收信道又称前向信道。将低频段作为移
7、动台的发射频段，信号方向是从移动台到基站，所以发射信道又称反向信道。2时分多址时分多址是基于时间分割信道。即把时间分割成周期性的时间段（时帧） ，对一个时帧再分割成更小的时间段（间隙） ，然后根据一定的分配原则，使每个用户在每个时帧内只能按指定的时隙收发信号。以一个 8 小时隙的时分多址系统为例。比如，有 8 个用户都处于相同的工作频率，按频分多址系统来看，他们不能同时工作，只能是一个用户工作后，别一个用户才能工作，否则会造成同频干扰。但若按图的时分多址方式，把 T0 时隙分配给第一个用户，或者说第一个用户在时帧 1 到 T0 工作后隔 T1T7 时隙，又在时帧 2 的 T0 时隙工作。以此类
8、推，把 T1 时隙分配第二个用户工作把 T7 时隙分配给第八个用户。用这种分时复用的方式，可以使同频率的用户 同时工作，有效地利用频率资源，提高了系统的容量。例如，一个系统的总频段划分成 124 个频道，若只能按 FDMA 方式，则只有 124 个信道。若在 FDMA 基础上，再采用时分多址，每个频道容纳 8 个时隙，则系统信道总的容量为1248992 个信道。时分多址系统中有一个关键的问题是系统的定时 问题。要保证整个时分多址系统有条不紊地工作，包括信号的传输、处理、交换等，必须要有一个统一的时间基准。要解决上述问题，大家很容易想到的方法是系统中的各个设备内部设置一个高精度时钟，在通信开始时
9、，进行一次时钟校正，只要时钟不发生明显漂移，系统都能准确定时。但真正的情况不是这样，因为要使系统的时钟很精确，无论从技术还是价格方面考虑都不适合。 GSM 系统的定时采用的是主从同步法。即系统所有的时钟均直接或间接从属于某一个主时钟信息。主时钟有很高的精度，其时钟信息以广播的方式传送到系统的许多设备，或以分层方式逐层传送给系统的其他设备。各设备收到上层的时钟信号后，提取出定时信息，与上层时钟保持一致，这个过程又称之为时钟锁定。（1）GSM 的信道在 GSM 系统规范中，对总的频谱划分成 200kHz 为单位的一个个频段，称为频段，而对每一个频隙，允许 8 个用户使用，即从时分多址方式来看，每个
10、时帧有 8 个时隙（Time Slot） ，每个时隙的长度为 BP15/260.577ms ，而每一个时帧长度为 15/2684.615ms。上面所讲的时隙长度是 GSM 规范定义的，而移动台在无线路径上的传输的实际情况又是怎样的呢？前面讲到的经交织加密后的数据块为 114 位，这些位加上其它一些信息位元共组成 156.25位，以脉冲串的形成调制到某一个频率上，并限定在一个时隙范围内进行传输，这些脉冲串称为Burst（突发） 。根据用途不同，Burst 有许多格式，如接入 Burst、Fburst、Sburst、常规 Burst 等。我们仅介绍常规 Burst 的内容。在 Burst 之间，即
11、每个时隙之间要有一定的保护间隔，即 147 位有用信息的前后有一段保护时间，一般取信号小于-59dB 的部分为保护时间，约 30s。（2）GSM 的时帧结构GSM 的时帧结构有 5 个层次，分别是高帧、超帧、复帧、TDMA 时帧和时隙。时隙是构成物理信道的基本单元，8 个时隙构成一个 TDMA 时帧。TDMA 时帧构成复帧，复帧是业务信道和控制信道进行组合的基本单元。由复帧构成超帧，超帧构成高帧，高帧是TDMA 帧编号的基本单元，即在高帧内对 TDMA 帧顺序进行编号。1 高帧2048 个超帧2715648 个 TDMA 帧，高帧的时长为 3 小时 28 分 53 秒 760 毫秒。高帧周期与
12、加密及跳频有关，每经过一个高帧时长会重新启动密码与跳频算法。1 个超帧1326 个 TDMA 帧，超帧时长为 6.12 秒。复帧有两种结构，一种用于业务信道，其结构形式是由 26 个 TDMA 帧构成的复帧；另一种用于控制信道，其结构为 51 个 TDMA 帧构成的复帧。1 个 TDMA 帧8 个时隙，其时帧长度为 4.615 毫秒，1 个时隙长度为 0.577ms，在时隙内传送数据脉冲串，称为突发（Burst） ，一个突发包含 156.25 位数据。（3）数字调制技术我们前面讨论过的话音信息（控制信息也一样）是经模数转换、语音编码、信道编码、交织、加密、时帧形成等过程形成的脉冲数据流。这些基
13、带数据信号含有丰富的低频成分，不能在无线信道中传输，必须将数字基带信号的频谱变为适合信道转输的频谱，才能进行传输，这一过程称为数字调制。 数字调制是用正弦高频信号为载波，用基带信号控制载波的三个基本参量（幅度、相位、频率） ，使载波的幅度、相位、频率随基带信号的变化而变化，从而携带基带信号的信息。相对应的三种调制方式是最基本的数字调制方式，称为幅度键控（ASK ） 、频率键控（FSK ） 、和相位键控（PSK ） 。我们知道，对相同频率的基带数据，采用不同的调制方式可以使调制后的频谱的有效带宽不同，而无线系统的频谱资源非常有限（如 GSM 系统每个信道频谱宽度为 200kHz） ，所以采用何种
14、调制技术使得调制后的频谱适合无线信道的有限带宽要求是非常重要的，在泛欧的 GSM 系统规范中，采用的是 GMSK（最小高斯滤波频移键控）调制技术，这种调制方式使得调制后的频谱的主瓣宽度窄、旁瓣衰落快，对相邻信道的干扰小，其调制的速率为270.833kbit/s。4GSM 系统41GSM 系统结构GSM 系统由三个分系统组成，即移动台、基站子系统（BSS） 、网络子系统（NSS）1移动台移动台是 GSM 系统中的用户设备，可以车载型、便携型和手持型。移动台并非固定于一个用户，在系统中的任何一个移动台都可以利用用户识别卡（SIM 卡）来识别移动用户，保证合法用户使用移动网。移动台也有自己的识别码，
15、称为国际移动设备识别号（IMEI） 。网络可以对 IMEI 进行检查，比如关断有故障的移动台或被盗的移动台，检查移动台的型号许可代码等。GSM 移动台不仅能完成传统的电话业务、数字业务，如传输文字、图像、传真等，还能完成短消息业务等非传统的业务。2基站子系统（BSS ）基站子系统包含了 GSM 数字移动通信系统的无线通信部分，它一方面通过无线接口直接与移动台连接，完成无线信道的发送、和管理，另一方面连接到网络子系统的交换机。基站子系统可以分为两部分：一是基站收、发台（BTS） ，一是基站控制器（BSC） 。BTS 负责无线传输，BSC 负责控制和管理。3网络子系统（NSS）网络子系统分为六个功
16、能单元，即移动交换中心（MSC） 、归属位置寄存器（HLR） 、拜访位置寄存器（VLR） 、鉴权中心（ AUC） 、设备识别寄存器（EIR） 、操作与维护中心（OMC ） ，现分别介绍：（1）移动交换中心（MSC）MSC 是网络核心，它具有交换功能，能使移动用户之间，移动用户与固定用户之间互相连接。它提供了与其它的 MSC 互连接口，和与固定网（如 PSTN，ISDN 等）的接口。MSC 从三种数据库 归属位置寄存器（HLR） ，拜访位置寄存器（VLR） ，鉴权中心（AUC） 取得处理用户呼叫请求所需的全部数据，MSC 也跟据最新数据更新数据库。（2）归属位置寄存器（HLR）归属位置寄存器是系统的中央数据库，它存储着归属用户的所有数据，包括用户的接入验证、漫游能力、补充业务等。另外，HLR 还为 MSC 提供关于移动台实际漫游所在的 MSC 区域的信息（动态数据） ，这样使任何入局呼叫立即按选择的路径送到被呼用户。（
