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1、,GSM原理简介,技术拓展部,一 GSM简介 二 GSM无线理论接口 三 常用参数描述 四 C1、C2算法 五 无线链路建立过程 六 话统报表简述,主要内容,GSM简介,GSM简介,什么是GSM GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称“全球通”，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM900：900MHz、GSM18
2、00：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等几个频段 。,GSM简介,GSM系统的组成GSM系统由一系列功能单元组成，具体组成如图1-1所示，分为MS（移动台）、NSS（网络子系统）、BSS（基站子系统）、OSS（操作维护子系统）等几个主要部分组成。 图1-1 GSM拓扑图,GSM简介,GSM系统的业务功能GSM是一种多业务系统，可以依照用户的需要为用户提供各种形式的通信。,承载业务,话音业务,短消息业务,数据业务,补充业务,GSM无线接口理论,GSM无线接口理论,频段介绍我国GSM网络工作频段我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段，GSM9
3、00MHz频段为：890915(移动台发,基站收),935960(基站发,移动台收)；DCS1800MHz频段为：17101785(移动台发,基站收),18051880(基站发,移动台收);如表2-1所示。 表2-1 GSM网络的工作频段,GSM无线接口理论,频道配置绝对频点号和频道标称中心频率的关系为： GSM900MHz频段为: fl(n)=890.2MHz + (n-1)0.2MHz (移动台发,基站收）； fh(n)=fl(n)+45MHz (基站发,移动台收); n1，124 GSM1800MHz频段为： fl(n)=1710.2MHz + (n-512) 0.2MHz (移动台发,
4、基站收）；fh(n)=fl(n)+95MHz (基站发,移动台收）；n512，885 其中：fl(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率,n为绝对频点号。频道间隔相邻两频点间隔为200kHz，每个频点采用时分多址（TDMA）方式，分为8个时隙，既8个信道（全速率），如GSM采用半速率话音编码后，每个频点可容纳16个半速率信道，可使系统容量扩大一倍，但其代价必然是导致语音质量的降低。,GSM无线接口理论,信道介绍TDMA信道概念：在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙，通常被定义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙（TS）。而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的
5、消息种类不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信道上来传送。 逻辑信道又可分为业务信道和控制信道.控制信道：控制信道用于携载信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道 。业务信道：业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。,GSM无线接口理论,时隙的概念：,GSM无线接口理论,信道类型 1. BCH 广播信道:包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。FCCH: frequency correction channel 携带用于校正MS频率的 消息，让手机开机时调整它
6、的频率。 SCH: synchronization channel, 在FCH后, 调整时间。 BCCH: 广播控制信道, 带有网络身份。,51复帧结构,26复帧结构,GSM无线接口理论,2. CCCH公共控制信道：包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，这些信道不是供一个MS专用的，而是面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH来广播寻呼请求、专用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道来传送专用信道的请求消息。PCH：当网络想与某一MS建立通信时，它就会在PCH信道上根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAC号的小区进行寻呼。AGCH：当网络收到处于空
7、闲模式下MS的信道请求后，就将给之分配一专用信道。CBCH：它用于广播短消息和该小区一些公共的消息。RACH：当MS想与网络建立连接时，它会通过RACH信道来广播它所需的服务信道。,GSM无线接口理论,3. DCCH专用控制信道：包括SDCCH、SACCH、FACCH，这些信道被用于某一个具体的MS上。SDCCH独立专用控制信道：双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、用户鉴权消息、加密命令及应答及各种附加业务。SACCH慢速相关控制信道：伴随TCH和SDCCH的专用信令信道。 上行:主要传递无线测量报告和第一层报头信息（TA和功控级别）。下行:传递系统消息ty
8、pe5、6及第一层报头消息（通信质量、LAI号、CELLID、邻小区的标频信号强度等信息、NCC的限制、小区选项、TA值、功率控制级别。FACCH快速相关控制信道：由BTS用作命令手机切换。 上行:中断TCH信号、切换时快速信息交换。 下行:中断TCH，控制BTS,GSM无线接口理论,TDMA帧结构 TDMA中，每一个载频被定义为一个TDMA 帧，相当于FDMA系统中的一个频道。每帧包括8个时隙（TS0TS7），并要有一个帧号 。TDMA的帧号是以3小时28分钟53秒760毫秒（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又由2048个超
9、帧，一个超帧的持续时间为6.12s，而每个超帧又是由51个26复帧或26个51复帧组成。这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的如图2-1，区别是：26帧的复帧：包含26个TDMA帧，时间间隔为120ms，它主要用于TCH（SACCH/T）和FACCH等业务信道。51帧的复帧：包含51个TDMA帧，时间间隔为235ms, 它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。,GSM无线接口理论,图2-1 帧结构图,常用参数描述,常用参数描述,网络识别参数包含移动国家号、移动网号、小区名称、位置区编号（LAC）、基站识别色码（BSIC）和小区识别码（CellID）。移动国家号（MCC）表明移
10、动用户（或系统）归属的国家。如中国的移动国家码MCC为460。移动网号（MNC）用以表示某一国家内的某个特定的GSM PLMN网，如中国移动为00、中国联通为01。小区名称（cellname）是各个运营商根据自己的习惯规定的小区标示。位置区编号（LAC）确定移动台的位置，每个GSM PLMN的覆盖区被划分为许多位置区，位置区码就用来标示不同的位置区，它可以由运营商自己定。最大16bit。一个位置区可以包含一个或者多个小区。切忌在网络中（全国范围）出现两个或者两个以上的位置区采用相同的区码。,常用参数描述,小区识别码（CEllID）为了唯一表示GSM PLMN中的每一个小区，网络运营商需要分配给
11、网络中所有的小区一个代码，小区识别和位置区识别相结合，用于识别网络中每个BTS及其覆盖的小区。最大16bit。BSIC分为NCC网络色码和BCC基站色码两部分，NCC用于让移动台区别相邻的、属于不同GSM PLMN的基站。BCC用以在同一个GSM PLMN中识别BCCH载频号相同的不同基站。是一个6bit的编码。注意：必须保证使用相同BCCH载频的相邻或者相近小区具有不同的BSIC，尤其当某小区的邻区集合有两个以上的小区采用相同的BCCH载频时，必须保证这两个小区有不同的BSIC，否则将造成切换失败。,常用参数描述,载干比载波干扰比（C/I）是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比
12、值与MS的瞬时位置有关。这是由于地形不规则性基本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其他一些因素如天线的类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等造成的。同频干扰保护比：C/I9dB。所谓C/I，是指当不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区产生的干扰，它们的比值即C/I，GSM规范中一般要求C/I 9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I12dB。邻频干扰保护比：C/I-9dB。 C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰，这两个信号间的比值即C/A。GSM规范中一般要求C/A-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A-6dB。载波偏离400k
13、Hz的干扰保护比：C/I-41dB。,常用参数描述,常用参数描述,不连续发射（DTX）DTX是指不连续发射功能。不连续发射就是指当手机在通话间隔时无线发射机关闭。在一次正常的通话中，这可使手机节约50%的发射量。它通过禁止传输用户认为不需要的无线信号，从而降低干扰电平的方法来提高系统的效率；此外，该机制还能节省移动台的电池，从而延长移动台的待机时间。但在传送数据时，不应使用该功能。,常用参数描述,功率控制指在一定范围内，用无线方式来改变移动台或基站（或两者）的传输功率。它的目的同不连续发射（DTX）的目的相同，是为了减少整个系统的干扰，提高频谱利用率，并可延长移动台的电池的寿命。当接收端的接收
14、电平和质量很好时，可以适当的降低对端的传输功率，使通信保持在一定的水平上，这样就能减少对周围地区其它呼叫的干扰。在GSM中，对上行链路和下行链路都可使用分别使用功率控制，而且对每个处在专用模式下的移动立进行。规范中，规定上行链路的移动台功率控制的范围为2030dB，根据移动台的功率级别（目前手持机的功率大部分都属CLASS 4，即最大发射功率为33 DBMS），每一步可改变2 dB。下行链路的功率控制范围又设备制造商来决定。虽然是否采用上下行的功率控制功能由网络运营商来决定，但所有移动台和基站设备必须支持这一功能。,常用参数描述,手机发射功率由于手机在小区内移动，它的发射功率要随着移动，当他靠
15、近基站时，防止干扰别的用户功率要减小，当他远离基站时为防止衰减要增大发射功率。GSM900 总共有19个功率等级, 功率等级存于手机的EEPROM（存储器）中。基站通过下行SACCH信道，发出命令控制手机的发射功率级别，每个功率级别差2dB，GSM900 手机最大发射功率级别是5（33dBm），最小发射功率级别是19（5dBm），DCS1800手机最大发射功率级别是0（30dBm），最小发射功率级别是15（0dBm）。,常用参数描述,通过观看测量窗中的参数Txpower的大小，对应关系如下： Txpower 手机功率(dbm)5 336 317 29. . .19 5,常用参数描述,信号质量信
16、号质量Rxqual：GSM中表征无线接口的比特误码率的单位，为0到7共8档，所对应的误码率区间见下表。在内部计算中采用误码率的平均值；在与门限作择优比较时，采用上限；作择劣比较时，采用下限。,常用参数描述,信号强度Rxlev： 信号接收电平以dBm表示。测量范围从 -110dBm到 -47dBm，相对精度为1dB。 移动台的测量值范围从0到63，对应于-110dBm到 -47dBm。定时提前TA：TA代表基站和移动台之间的双向传播时延。与传播路径的距离有对应关系：TA范围0到63相当于距离0到35公里。精度容限见下表,常用参数描述,BTS根据接收信号计算TA，然后周期性传送给MS，传送TA值时
17、，采用一个字节的长度。GSM协议规定，GSM900和GSM1800系统中，采用6比特传送TA值，还有两个比特保留，因此，能够通知MS最大的TA值是63,每个bit相当于3.69微秒。TA是为了补偿空中传输时延，手机申请信道时，发送接入脉冲AB，BTS接收到AB就可以确定TA。手机移动引起TA的变化，BTS是根据常规突发脉冲计算出TA的变化量，然后调整TA值发送给手机。 空中传输时延包括下行和上行时延，上行和下行距离相同，信号传输速度等于光速，因此，可以计算最大的覆盖半径为：（633.69106）3108 / 2 35 （公里）所以说GSM900和GSM1800系统协议最大覆盖半径是35公里。,
