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1、GSM移动通信系统基本原理考试复习资料Date1XXXX投标课程学习目标 是GSM系统的入门课程 内容包括GSM系统的简介、号码、接口与信道 、关键技术以及小区规划等 本课程的前提基础是移动通信基础知识(王伟平 ) 本课程是后续GSM网络优化、GSM设备知识课 程等的基础。Date2XXXX投标目录结构 系统简统简 介 系统结构 系统号码 信道 关键技术 信令流程 小区规划Date3XXXX投标GSM系统简介 1.1无线通信系统的分类 多种分类方法 按技术体制分类:模拟、数字、数模兼容 按工作波长分类:短波、微波等 按无线传输方式分类:微波中继、卫星等 按工作状态分类:固定、移动等 按在通信网
2、中的位置分类:无线传输、无线接 入Date4XXXX投标GSM系统简介 1.2 蜂窝移动通信概念 蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问 题的重大突破 现今的公众移动通信网均采用蜂窝的概 念Date5XXXX投标GSM系统简介 蜂窝移动通信 TACS GSM IS-95 CDMA GPRS CDMA2000 WCDMADate6XXXX投标GSM系统简介 1.3 GSM的发展历程 泛欧数字移动通信系统简称GSM,原意是移动通信 特别小组(Group Special Mobile),是欧洲邮 电行政大会(CEPT)于1982年成立的机构。 1987年GSM成员国就话音编码和调制方式达成一致 意见。
3、1987年GSM的15个成员国在哥本哈根签署关于 900MHz数字移动通信系统的谅解备忘录,GSM的含 义更改为“Global System for Mobile Communication”Date7XXXX投标GSM系统简介 1.3 GSM的发展历程 1989年GSM标准生效。 1991年GSM系统正式在欧洲问世。 1993年GSM的第2阶段(Phase II)标准问世。 GSM向第三代移动通信系统发展的过渡阶段: GPRS(General Packet Radio Service) EDGE(Enhanced Data Rates for Global Evolution)Date8XX
4、XX投标GSM系统简介 1.4 GSM的特点 频谱效率高 容量大 话音质量稳定 接口开放 安全性强 能首先全球漫游 能与ISDN、PSTN互连Date9XXXX投标GSM系统简介 1.4 GSM的特点 第二代蜂窝移动通信系统 数字制式 TDMA/FDD方式ftck2k3k4k5k6k1Date10XXXX投标GSM系统简介1.4 GSM的特点 工作频段: 下行:935960MHz(18051880MHz) 上行:890915MHz(17101785MHz) 频道间隔:200KHz 双工间隔:45MHz(95MHz)Date11XXXX投标GSM系统简介 1.4 GSM的特点900M频点计算:上
5、行:Fu(n)=890.2+0.2(n-1) (MHz)下行:Fd(n)= Fu(n)+45 (MHz)其中 n 为信道号(1124)。1800M频点计算:上行:Fu(n)=1710.2+0.2x(n-512) (MHz)下行:Fd(n)= Fu(n)+95 (MHz)其中 n 为信道号(512885)。 Date12XXXX投标GSM系统简介 1.4 GSM的特点 频道总数:124(374) 每载波时隙数:8 调制方式:GMSK 语音编码方式:13kbps RPE-LTP 传输速率:270.833kbps 数据业务速率:9.6kbps 信道编码:具有交织检错的1/2卷积码Date13XXXX
6、投标GSM系统简介 1.4 GSM的特点 时延扩展均衡能力:20微秒 帧时长:4.615ms 移动台接收灵敏度:-102dBm 基站接收灵敏度:-104dBm开放的接口和通用的标准 支持国际自动漫游 支持多种业务 保密性能良好,使用SIM卡Date14XXXX投标GSM系统简介 1.5 GSM的数据处理过程Date15XXXX投标GSM系统简介 1.5.1 GSM的话音编码 v分为两大类 波形编码(均匀PCM编码器,质量高,但需要高速率) 声码器编码(速率要求低,但质量差) v采用的语音编码(混合编码器) 线性预测编码长期预测规则脉冲激励 (LPC) 编码速率Date16XXXX投标GSM系统
7、简介 1.5.1 GSM的话音编码BS Side8 bit A-Law to 13 bit UniformRPE/LTP speech EncoderTo Channel Coder 13Kbps8 K spsMS SideLPFA/DRPE/LTP speech EncoderTo Channel Coder 13Kbps8 K sps,Date17XXXX投标GSM系统简介 1.5.2 GSM的信道编码 v 中使用的信道编码类型v块卷积码:纠错码,当解调器采用最大似然估计方法时 ,纠错效果十分好。 v纠错循环码( ):主要用于检测和 纠正成 组出现的误码。通常与块卷积码混合使用,用于 检测
8、和纠正遗漏的组 v奇偶码( ):最简单检错码Date18XXXX投标GSM系统简介1.5.3、交织 v 交织的概念无线信道是变参信道,持续时间较长的成串比特错误可 能超出信 道编码检错、纠错能力的极限,为了将成串比 特错误分散需要改 变比特的次序,这就是交织,缺点是引入附加时延。可以理解为跳 时。 v 中的交织的语音块经过信道编码后形成比特,进行块内交 织 。将比特分为组,每组个比特,按 (, ,)、(, ,) (, , ,)的方式排列,这样,由于每个 发送个信息比特,即每含组信息,丢失一 个话音的损失是,超出信道编码的纠错 能力,所 以需要进行二次交织Date19XXXX投标GSM系统简介
9、1.5.3、交织 v 中的交织与二次交织示意图Date20XXXX投标GSM系统简介 1.5.4 GSM的加密 v是数字通信系统的优点之一 v中的加密与数据类型无关,可以用于语音、用户 数据和信令,但是只是用于常规的( 的概念后面再说明) v加密算法:通过一个泊松随机序列与常规中 的个信息比特进行异或操作 v规范的公开版本没有加密步骤的详细说明, 只有 的成员才能获得详细的算法。Date21XXXX投标GSM系统简介 1.5.4 GSM的加密Date22XXXX投标GSM系统简介 1.5.5 GSM的调制解调 调制 v中采用的调制。是带宽 ,是码元宽度, 是高斯最小移频键控 v调制分两个步骤
10、v先把信号调制到的中频再从中频搬 移到射频 解调 v带均衡器的解调Date23XXXX投标GSM系统简介 1.6 GSM的发展趋势Date24XXXX投标目录结构 系统简介 系统结统结 构 系统号码 信道 关键技术 信令流程 小区规划Date25XXXX投标GSM系统结构Date26XXXX投标GSM系统结构Date27XXXX投标GSM系统结构2.1 GSM系统组成 NSS:网络子系统 MSC:移动交换中心 VLR:拜访位置寄存器 HLR:归属位置寄存器 AUC:鉴权中心 EIR:移动设备识别寄存器 GMSC:网关 IWF:网络互连功能模块 BSS:基站子系统 BSC:基站控制器 BTS:基
11、站(收发信台) MS: 移动台 Date28XXXX投标GSM系统结构2.1 GSM系统组成 OSS:操作子系统 OMCR:操作维护中心无线部分 OMCS:操作维护中心系统部分其他说明MSC、VLR通常合设HLR、AUC通常合设HLR、EIR也可合设IWF与MSC也可合设MSC根据话务量大小可兼GMSC也可设独立的GMSCDate29XXXX投标GSM系统结构 2.2 各网元功能 2.2.1 BTS功能: RBS:是基站内所有设备的总称。 RBS完全由BSC控制,主要包括向移动台提供空中接口的收发信机。 BTS主要功能: v有线无线间的转换 vRF测量 v天线分集 v加密 v跳频 v非连续发射
12、 v时间调制 v监视和测试Date30XXXX投标GSM系统结构 2.2 各网元功能 2.2.1 BSC功能: 主要功能: v无线信道分配 v呼叫建立 v切换管理 v与连接 v控制多个Date31XXXX投标GSM系统结构 2.2.2 MSC/VLR功能: 为多个基站控制器(BSC)服务。控制自/至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据 网、甚至专用网的呼叫。 完成呼叫交换并且是位置更新与切换的控制点。MSC主要功能: v 呼叫建立、鉴权、呼叫控制和计费 v GMSC负责与其他网络互连 VLR主要功能: v 负责存储和更新用户数据Date32XXXX投标GSM系统结构 2.2.3 HLR功能:
13、 运营者的中心数据库,存放用户的签约信息。 主要功能: v 存储由运营者输入的有关用户信息 v 还携带每个归属用户的动态数据,如用于现在位置(不断更新)和 分配给用户的补充业务(激活/去活)2.2.4 AUC功能 v 不断为用户提供三参数组(与用户相关的数据):随机数RAND、符 号响应SRES、密钥 v 鉴权呼叫Date33XXXX投标GSM系统结构 2.2.5 OSS功能: 向运营者提供用户喜爱的有效工具来对蜂窝网络进行规划、操作及维护使 其具有高质量的服务。 主要功能: v 交换系统管理(B号码分析、路由分析、IMSI分析表格等的说明/修 改) v 用户管理(连接/断连类别) v 配置管
14、理(连接/断连小区、位置区识别等) v TRX管理(TRX、TRI、逻辑信道等) v 测量功能(话务量、切换次数、统计等)Date34XXXX投标GSM接口与协议2.3 GSM系统的主要接口Date35XXXX投标GSM接口与协议2.3 GSM系统的主要接口v Um接口:空中接口,MS与BTS之间,完全开放 v Abis接口:BSC与BTS之间,半开放,物理连接采用 2.048Mb/s的E1或者64Kb/sPCM传输链路 v BS接口:Abis接口的特例,用于BSC与BTS相距小于10米时的直连方式 v A接口:BSC与MSC之间,完全开放,物理连接采用 2.048Mb/s的E1传输链路Dat
15、e36XXXX投标GSM接口与协议2.3 网络子系统的内部接口Date37XXXX投标GSM接口与协议2.3 网络子系统的内部接口(续)v B接口:MSC与VLR之间,两者通常为同一实体,规 范没有对B接口进行规定 v C接口:MSC与HLR之间,物理连接采用E1链路, 是与SS7连接的接口 v D接口:VLR与HLR之间,物理连接采用E1链路, 是与SS7连接的接口 v E接口:MSC与MSC之间,物理连接采用E1链路, 是与SS7连接的接口 v F接口:MSC与EIR之间,物理连接采用E1链路,是 与 SS7连接的接口 v G接口:VLR与VLR之间Date38XXXX投标GSM接口与协议2.3 移动台MS的内部接口 v S接口:MT与TE(或者TA)之间 v R接口:TAF与TE之间,或者MT与TE之间Date39XXXX投标GSM接口与协