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1、GSM基本原理移动网规网优部课程目的学习完本课程，你将能够： 了解GSM的系统结构及业务功能 熟悉GSM无线接口理论和关键技术目录 GSM移动通信概述 GSM系统结构 GSM无线接口理论GSM移动通信概述GSM发展简史1989年：GSM标准生效11991年，GSM系统在欧洲商用 移动通信跨入第二代 21994年，GSM进入中国32000年，中国移动用户近4000万 居世界第二 4用户 需求竞争 加剧技术 发展移动通信特点GSM移动网络功能1、移动通信必须 利用无线电波进行信息传输。2、移动通信实在复杂的干扰环境中进行运动。3、移动通信可以利用频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱进。
2、4、移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效（网络结构星型、面状；计费、鉴权、安全和保密管理管理等）。5、移动通信设备必须适于在移动环境中使用。GSM移动通信概述GSM系统要求qGSM系统规范商业要求：m每个国家都应拥有=2个运营商，便于运营商共存竞争mGSM必须是一个开放的系统，便于设备商共存竞争mGSM的引入不影响PSTNqGSM系统规范技术要求：m系统必须保持良好的话音质量。m系统必须尽可能有效的使用无线频率。m系统必须拥有足够大的容量。m系统必须与其他数据通信规范兼容。m系统必须在用户和发送信息两方面保持良好的安全性。GSM移动通信概述GSM系统优点q由GSM系统标准得到
3、的优点如下：m系统能容许更多的区间干扰。m可获得较之模拟蜂窝系统更好的平均话音质量。m全网支持数据传输。m话音加密和用户信息安全性得到保证。m由于与ISDN的兼容性，较之模拟系统可提供新的业务。m在采用GSM系统的所有国家范围内，国际漫游在技术上成为可能。m巨大的市场加剧竞争，降低投资及使用价格。GSM移动通信概述GSM系统业务功能GSM提供的 基本业务承载业务电信业务基本承 载业务补充业 务补充业 务短消息 业务话音业 务数据业 务most importan tGSM规范q 01系列：系统概述q 02系列：业务q 03系列：网络结构和网络功能GSM通信系统目录 GSM移动通信概述 GSM系统
4、结构 GSM无线接口理论MSBTSBSCMSC/HLROMCSCMSC/AUCEIRMSC/VLRBTSMSPLMN PSTN ISDN PSTDNNo.7MAPX.25X.25orNo.7UmMS:移动台 BTS：基站收发信机 BSC：基站控制器 SC：短消息中心OMC：操作维护中心 MSC：移动业务交换中心 HLR：归属位置寄存器AUC：鉴权中心 VLR：拜访位置寄存器 EIR：设备识别寄存器2.1GSM系统框图AAbisGSM系统各模块功能GSM系统结构qMS (Mobile Station)：m移动台，实现移动终端功能qBTS (Base Transceiver Station)：m基
5、站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信qBSC (Base Station Controller)：m基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能GSM系统各模块功能GSM系统结构qHLR (Home Location Register)：m归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：l用户数据，主要包括：l用户的位置信息qVLR (Visitor Location Register)：m拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括：lMSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移
6、动台漫游号码TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 临时移动用户身份l移动台登记的位置区（LAC）l与补充业务有关的数据用户的身份IMSI (International Mobile Subscriber Identification) 用户ISDN号码 VLR地址GSM系统各模块功能GSM系统结构qMSC (Mobile service Switching center)：m移动业务交换中心，实现移动业务交换功能qAUC (Authenticate Center) : m鉴权中心，用于对用户身份的鉴别qEIR (mobile s
7、tation Equipment Identity Register) : m移动台设备身份登记处，用于储存及鉴别移动台的设备身份。qOMC (Operation and Maintenance Center)：m操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能GSM三个网络子系统GSM系统结构qGSM网络由三个网络子系统组成Abis开放接 口开放接口 AirAO & MBSS系统GSM系统结构qBSS由以下单元组成mBSC 基站控制器mBTS 基站mTC 码形转换器qBSS主要功能m无线控制网和管理m话音代码转换mAir接口信令和数据处理m对NSS信令和空中接口NSS系统GSM系统结
8、构qNSS由以下单元组成mMSC 移动业务交换中心 mHLR 本地位置寄存器 mVLR 访问位置寄存器 mAC 监权中心mEIR 设备识别寄存器 qNSS主要功能m呼叫控制m记费m移动管理m和其他网络基站相关的信令m用户数据处理 m用户定位NmS系统GSM系统结构qNMS主要功能m监控网络的各个功能和单元。 l 故障管理l 配置管理l 性能管理目录 GSM移动通信概述 GSM系统结构 GSM无线接口理论 GSM信令流程 GSM编号计划 移动通信的发展目录 GSM移动通信概述 GSM系统结构 GSM无线接口理论工作频段GSM无线接口理论GSM系统上行/ MHz下行/ MHz带宽 / MHz双工间
9、隔/ MHz双工信道数GSM900890 915935 9602 2545124GSM900E880 890925 9352 3545174GSM18001710 17851805 18802 7595374GSM190018501910193019902 6080299工作频段GSM无线接口理论q频道间隔m每载频占200 KHz带宽，采用TDMA，含8个物理信道q频道配置mGSM900MHz频段：l fu(n)=890.2MHz+(n-1)*0.2MHzl fd(n)= fu(n)+45MHzmGSM1800MHz频段：l fu(n)=1710.2MHz+(n-512)*0.2MHzl fd
10、(n)= fu(n)+95MHzfu(n)：上行频率，移动台发，基站收fd(n)：下行频率，基站发，移动台收干扰保护比GSM无线接口理论q载波干扰比C/Im定义：l 接收到的希望电平与非希望电平比值。m同频干扰保护比C/I：l 指不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区干扰，即C/Il 规范要求：C/I=9dB，l 工程要求：加3dB余量，即C/I=12dBm邻频干扰保护比C/A：l 指不同小区使用相邻频率时，另一小区对服务小区干扰，即C/Al 规范要求：C/I=9dB，l 工程要求：加3dB余量，即C/I=6dBm载频偏离400KHz时的干扰保护比C/I=-41dB频率复用技术q频率复用：
11、m处在不同位置上的用户同时使用相同频率的信道。极大地提高频谱效率。系统设计不合理，容易导致网内同、邻频干扰。GSM无线接口理论频率复用技术GSM无线接口理论频率复用技术qGSM最基本的频率复用模式：43“4”个站点“3”个小区12个小区群12个频率组成一组GSM无线接口理论q多址技术：m众多的用户共用公共通信线路而相互不干扰多址技术GSM技术FDMATDMACDMA多址技术GSM无线接口理论多址技术-FDMAqFDMA：m以不同的频率信道来实现通信GSM无线接口理论qTDMA：m以不同的时隙来实现通信多址技术-TDMAGSM无线接口理论qCDMA：m以不同的代码序列来实现通信多址技术-CDMA
12、GSM无线接口理论TDMA信道GSM无线接口理论TDMA信道物理信道逻辑信道业务信道控制信道一个物理信道 即一个时隙， 定义为给定 TDMA帧上固 定位置上的时 隙TS根据传递消息 种类不同而定 义的不同逻辑 信道，通过 BTS影射到不 同的TS来传送物理信道TSGSM无线接口理论B TSBursts from Mobile StationOne Time Slot业务信道GSM无线接口理论q业务信道m用于携载或用户数据，分为语音业务信道和数据业务信道。m语音业务信道lTCH/FS：全速率语音信道 13Kbit/slTCH/HS：半速率语音信道 5.6Kbit/sm数据业务信道lTCH/F9.
13、6：全速率数据信道 9.6Kbit/slTCH/F4.8：全速率语音信道 4.8Kbit/slTCH/H4.8：半速率数据信道 9.6Kbit/slTCH/H2.4：半速率语音信道 =2.4Kbit/slTCH/F2.4：全速率语音信道 =2.4Kbit/s控制信道GSM无线接口理论q控制信道m携载信令m同步数据Control channelCCHDCCHSDCCHACCHSACCHFACCHCCCHRACHCBCHPCH/AGCHBCCHBCCHSCHFCCH广播信道BCCHGSM无线接口理论m广播控制信道BCCH，广播网络系统信息：l小区频点l邻小区BCCH频点lLAIlCCCH和CBCH
14、信道的管理l控制和选择参数等BCCH仅用于下行链路m频率校正信道FCCH，携带用于校正MS频率的信息，使MS可以定位并解调出同一小区的其它信息m同步信道SCH，给出MS需要同步的所有消息及该小区的TDMA帧号及BSIC公共控制信道CCCHGSM无线接口理论CCCH面向这个小区内 所有移动台m寻呼信道PCH下行信道，点多多点。l 用于寻呼MS，寻呼范围为MS所在整个LAC区m接入许可信道AGCH下行信道，点对多点l 用于BTS给MS分配专用控制信道m小区广播控制信道CBCH下行信道，点对多点m随即接入信道RACH上行信道，点对点l MS通过RACH发起接入请求l 用于广播短消息及该小区的一些公用
15、信息 专用控制信道DCCHGSM无线接口理论m独立专用控制信道SDCCH双向信道l用于呼叫建立过程，如鉴权l位置更新l短消息l用于指配TCHDCCH被用于某一个具 体的MSm慢速随路控制信道SACCH双向信道，伴随TCH和SDCCH的专用信令信道l用于传递测量报告l 传递MS功率控制消息l传递TAm快速随路控制信道FACCH双向信道，伴随TCHl提供比SACCH高又多的速度来传送信令信息l借用20ms的突发话音突发脉冲序列来传递信令，称为偷帧TDMA帧GSM无线接口理论204720462101个超高帧2048个超帧012345671个帧8个时隙0252410504911个复帧26个帧1个复帧5
16、1个帧0504910252411个超帧51个复帧1个超帧26个复帧m每个载频被定义为一个帧，每帧包含8个时隙，并都有帧号。m每时隙长度为0.577ms。简单了解GSM编号计划目的：抑制高频分量，防止过量的瞬时频率偏移，满足相干检测 的需要要求：带外辐射功率为6080dB特点：实现简单，在原MSK调制器的基础上增加前置滤波器 高斯滤波器：带宽窄且为锐截止型较低的过脉冲响应输出脉冲的面积不变 应用：GSM系统高斯成型滤波器GMSK调制技术GSM无线接口理论信道编码去交织 码器信道交织 码器内编 码器内解 码器外编 码器外解 码器话音编 码器话音解 码器13 kbit/s 33.9 kbit/s22.8 kbit/s话音输出话音输入GSM无线接口理论交织技术交织技术:就是把信息码在发端加以排列组合,使信息码相互穿插交织后发送到
