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1、第四章 GSM和CDMA数字蜂窝移动通信系统,4.1 GSM系统 4.1.1 GSM历史 由于模拟系统有四大缺点： 1. 各系统间没有公共接口； 2. 很难开展数据承载业务； 3. 频谱利用率低无法适应大容量的需求； 4. 安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。,1982年北欧国家为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统，向CEPT（欧洲邮电行政大会）提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组Group SpecialMobile）简称“GSM”，来制定有关的标准和建议书。,19
2、87年5月GSM成员国就数字系统采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE一LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控GMSK调制方式达成一致意见 1991年在欧洲开通了第一个系统，将GSM更名为“全球移动通信系统”（Globa1 system for Mobile communications）,移动特别小组还完成了制定1800MHz频段的公共欧洲电信业务的规范，名为DCSI800系统。 1993年我国开通了第一个数字蜂窝移动通信网。,4.1.2 GSM系统组成MS：移动台; BSS: 基站子系统 NSS: 网络子系统,4.1.3 GSM系统结构,4.1.4 系统接口,4.1.5 我国G
3、SM通信网结构 采用独立网号方式来组网的。“中国电信” GSM网路接入号为“139”，“中国联通” GSM网路接入号为“130”。 全国GSM移动电话网按大区设立一级汇接中心、省内设立二级汇接中心、移动业务本地网设立端局构成三级网路结构。三级网路结构组成了一个完全独立的数字移动通信网路。,GSM数字移动通信网与PSTN网相重叠。公用电话网有它的国际出口局，而GSM数字移动通信网却无国际出口局，国际间的通信仍然还需借助于公用电话网的国际局。 在“中国联通”GSM移动交换局所在地，联通网和主网(邮电部门的GSM移动通信网和PSTN网)之间各设一个网间接口局，联通网和主网经过网间接口局连通。,省内G
4、SM移动通信网的网路结构 省内设若干个移动业务汇接中心(即二级汇接中心)。二级汇接中心可以是单独设置的汇接中心(即不带客户，只作汇接)，也可兼作移动端局(与基站相连，可带客户)。省内GSM移动通信网中一般设置二三个移动汇接局较为适宜，最多不超过四个，每个移动端局至少应与省内两个二级汇接中心相连。,移动业务本地网的网路结构 全国可划分为若干个移动业务本地网，每个移动业务本地网中应设立一个HLR和一个或若干个移动业务交换中心(MSC)， 还可以几个移动业务本地网共用一个MSC。,信令网路结构 在建网初期，由于国内的No.7信令网不适宜传输MAP（移动应用部分）消息，作为过渡，可先建立移动专用No.
5、7信令网。,4.1.6 GSM的区域、号码、地址与识别 1. 区域定义,服 务 区,PLMN,PLMN,MSC,MSC,位置区,基站,基站,扇区,扇区,PLMN：Public Land Mobile Network 公用陆地移动通信网,2. 号码与识别 (1)国际移动客户识别码(IMSI) GSM移动通信网给移动客户分配一个特定的识别码。存储在客户识别模块(SIM)、HLR、VLR中。,MCC: 移动国家号码，由3位数字组成，我 国为460。MNC: 移动网号，由2位数字组成，邮电部门GSM PLMN网为00，“中国联通公司”GSM PLMN网为0l。 MSIN: 移动客户识别码，采用等长11
6、位 数字构成。,(2) 临时移动客户识别码(TMSI) 为了对IMSI保密，MSCVLR可给来访移动客户分配一个唯一的TMSI号码，仅限在本MSC业务区内使用。,(3) 国际移动台设备识别码(IMEI) 唯一地识别一个移动台设备的编码，为一个15位的十进制数数字，其结构是： 6位数字 2位数字 6位数字 l位数字 TAC FAC SNR SP TAC: 型号批准码; FAC: 工厂装配码，表示生产厂家及其 装配地。 SNR: 序号码，SP: 备用，备作将来使用。,(3) 移动台ISDN号码(MSISDN) 主叫客户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中客户所需拨的号码。号码的结构为：,CC：国家码
7、。我国为86。 NDC：国内目的地码，即网路接入号，邮电部门GSM网为139，“中国联通公司”GSM网为130。 SN客户号码，采用等长7位编号计划。 (4) 移动客户漫游号码(MSRN) (与MSISDN结构相同）,(5) 位置区识别码(LAI) 位置区识别码用于移动客户的位置更新， 其号码结构是： 3位数字 2位数字 最大16bit MCC MNC LAC |-LAI-| MCC：移动客户国家码，同IMSI中的前三位数 字。 MNC：移动网号，同IMSI中的MNC。 LAC：位置区号码，为一个2字节BCD编码，在一个GSM PLMN网中可定义65536个不同的位置区。,(6) 全球小区识别
8、码(CGI) CGI是用来识别一个位置区内的小区，它是在位置区识别码 (LAI)后加上一个小区识别码(CI)，其结构是： 3位数字 2位数字 最大16bit 最大16bit MCC MNC LAC CI |-LAI-| |-CGI-| CI是一个2字节BCD编码，由各MSC自定,(7) 基站识别码(BSIC) BSIC主要用于识别相邻国家的具有相同载频的相邻基站，为6bit编码，其结构是： 3bit 3bit NCC BCC |-BSIC-| NCC: PLMN色码(国家色码)，为XY1Y2。 X：运营者(邮电X1，联通0) 主要用来区分国界各侧的运营者(国内区别不同的省)，为XY1Y2,BC
9、C: 基站色码，识别基站。由运营设定,4.1.7 GSM系统主要业务,4.2 GSM系统的无线传输方式及其 特征 GSM系统采用TDMA和FDMA两种多址方式。区群内小区数为3、4或7个，每个小区含多个载频，每个载频含有8个时隙。基站发射功率为每载波500W，每时隙平均为500/8=62.5W。 移动台发射功率分为0.8W、2W、5W、8和20W，供用户选择。,小区半径为最大35km(用于农村)，最小为500m(市区)。 采用多种抗干扰技术如自适应均衡、跳频和纠错码等。 4.2.1 GSM工作频段 (1) 欧洲GSM通信系统在以下的射频频段： 上行: 890915MHz（移动台发、基站收） 下
10、行: 935960MHz（基站发、移动台收） 收发频率间隔为45MHz。,载频间隔：0.2MHz 系统载频数: (915-890)/0.2-1=124(对)； 下频段: fl(n)=(890+0.2n)MHz； 上频段: fh(n)=(935+0.2n)MHz； n=1124. 每个载频有8个时隙，系统共有物理信道1248=992(个),(2) 我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段： 上行：905915（移动台发、基站收） 下行：950960（基站发、移动台收） 下频段: fl(n)=890.200(n-1) 0.200MHz; 上频段: fh(n)=fl(n)45
11、MHz; n= 76124频道 每个载频有8个时隙，系统共有物理信道498=392(个),随着业务的发展，可向下扩展，或向1.8GHz频段的DCSI800过渡，即1800MHz频段： 上行：17101785（移动台发、基站收） 下行：18051880（基站发、移动台收） 频道间隔 相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道。每信道占用带宽200kHz8=25kHz,3. 频率复用形式按信道分配原则，把n个信道分为12组。 复用方式 : (1) 采用定向天线,区群内4个小区每小区3组频率,区群内3个小区每小区3组频率,(2) 采用全向天线，1
12、2组选 7，区群内7个小区,我国每小区可用频道数都是在可用频段为10MHz情况下： 邮电部： 使用4MHz，序号为7695 中国联通公司：使用6MHz，序号为95124 。邮电部建的GSM数字移动通信网如采用412频率复用方式时，每小区可用频道数最大仅有2个(16个信道)，有些只能用到1个(8个信道)。为此，邮电部下属大部分邮电管理局将4MHz带宽向下端扩展2MHz，即占用模拟B网2MHz。,4.2.2 信道类型及其组合 1. 时分多址技术（TDMA） 在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多
13、可有8个移动客户同时使用。,FDMA,TDMA,TDMA系统具有如下特性： a.每载频多路; b.突发脉冲序列; c.传输速率高，自适应均衡; d.传输开销大; e.对于新技术是开放的; f.共享设备的成本低; g.移动台较复杂。,（2）TDMA的帧 结构,(3) TDMA信道概念 物理信道: 一个时隙(TS) 信道 控制信道（CCH）逻辑信道业务信道 (TCH)逻辑信道要映射到物理信道上传送。, 业务信道（TCH）：用于传送编码后的 话音或客户数据，和少量的随路控制信令 。 话音业务信道 业务信道数据业务信道,全速率业务信道(TCH/F)； 半速率业务信道(TCH/H):所用时隙是全速率所用
14、时隙的一半。 控制信道(CCH)：用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道分为广播、公共及专用三种控制信道。 广播信道(BCH)：是“一点对多点”的单向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息。,广播信道又分为：频率校正信道(FCCH)、同步信道(SCH)和广播控制信道(BCCH)。 公用控制信道(CCCH)：是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。又分为寻呼信道(PCH)、随机接入信道(RACH)和准许接入信道(AGCH); 专用控制信道(DCCH)：实施“点对点”的双向控制信道。用于呼叫接续阶段及通信进行当中，在移动台与基站之间传输必要的控制信息。,
15、又分为独立专用控制信道(SDCCH)、慢速随路控制信道(SACCH)和快速随路控制信道(FACCH)。,（4）时隙格式TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。共有五种类型。 常规(普通)突发脉冲(NB, Nornal Burst)序列：用于传输业务信道TCH和专用控制信道(DCCH)的信息。 频率校正突发(FB, Frequency Correction Burst)脉冲序列 :用于校正移动台的载波频率,同步突发(SB, Synchronisation Burst)脉冲序列:：用于移动台的时间同步。 接入突发(AB, Access Burst)脉冲序列：。用于上行传输方向，在随机接入信道(RACH)上传送，用于移动用户向基站提出入网申请。 空闲突发脉冲序列（DB）：此突发脉冲序列在某些情况下由BTS发出，不携带任何信息。它的格式与普通突发脉冲序列相同，其中加密比特改为具有一定比恃模型的混合比特。,
