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1、GSM培训教材-02GSM工作原理第三页 GSM 系统的历史 自1979年发展，到1992年基本成熟。中间经历的一些阶段和过程不详细描述。第五页 多址方式三种多址方式 横坐标 纵坐标第一张图FDMA主要用于AMPS（30KHZ）和TACS（25KHZ）每频道1用户第二张图为FDMA和TDMA结合的多址方式，实际为GSM采用的多址方式，IS-54（30KHZ） 采用时分方式后每频道3用户第三张图CDMA（1.25MHZ）每频道支持的用户数视码分的实际情况来定第六页 同时间段传输信息接下介绍三种多址方式下如何在同一时间段同时传输信息第七页 频分多址的说明三种颜色代表三种不同频率 一个频率即为一个信
2、道 每句话通过不同的频率来传送 达到在同一时间段同时传输信息的目的无线电收音机在不同频段接收不同信号来收听不同节目第八页 时分多址的说明所有消息在一个频率上传送，一个频率分成多个时隙，每个时隙为一个信道实例：1、2、3三个时隙为一组来划分，在1时隙上专门传递第一条消息，2时隙上专门传递第二条消息， 在不同时隙上传递不同消息第九页 码分多址的说明不同颜色代表不同的码，不同的码区分不同的信道，接收端必须解码来获取相应信息第十页三种多址方式使用系统的介绍第十二页 GSM工作频段每载频8时隙 频率间隔括号中为扩充频段，上下行各向前增加10MHZ黄色lower指上行 绿色upper指下行 上下行双工间隔
3、第十四页 C/I同邻频保护比的理解，+-9db同频保护比：在同频的情况下，邻区的电平强度比服务小区的电平强度小9db以上，才不会发生干扰邻频保护比：在邻频的情况下，邻区的电平强度比服务小区的电平强度大9db以上，才会发生干扰画图解释第十六页 GSM系统组成l Base Station Subsystem基站子系统BSSn Base Transceiver Station基站 BTSn Base Station Controller 基站控制器BSCl Terminal Equipment终端设备n Mobile Station移动站 MSn Handheld 手机 HHl Oper. and
4、Maint. Center操作维护中心OMC-Rl Mobile Services Switching Center 交换机MSCl Visitor Location Register拜访位置寄存器VLRl Home Location Register归属位置寄存器HLRl Authentication Center鉴权中心AuC l Equipment Indentification Register设备辨识寄存器EIRl Operation and Maintenance CenterOMC-N操作维护中心 l Multi Functional Server多功能服务器MFSl Servi
5、ng GPRS Support Node SGSNl Gateway GSNGGSNl PSTN 公共交换电话网络l ISDN 整合服务数字网络上路为语音业务 下路为数据业务其中MFS模块为阿尔卡特独有 阿尔卡特数据业务模块是买来的 其他厂商相当于MFS功能的模块是集成在BSC中的第十七页 实例 来话1 GMSC (Gateway Mobile Switching Center)网关移动交换中心, GMSC是网关移动交换中心, 它具有从HLR查询得到被叫用户目前的位置信息，并根据此信息选择路由。当固定电话用户拨打GSM网用户时，根据就近入网的原则，该呼叫将被接续至最近的移动网。2 3由于移动电
6、话用户漫游的特殊性，网络必须先查询用户归属的HLR以获得该用户当前的位置信息，才能继续进行接续。用户通过位置更新向HLR提供当前位置信息。4 GMSC根据用户当前的位置信息找到用户当前所在的交换机MSC5 MSC从VLR中获取用户当前所在的位置信息6 MSC对用户当前所在位置区下的所有BSC下的所有小区发送寻呼消息78 被叫用户接受到寻呼并作出准备接入的反馈9 呼叫建立 第十九页 区域定义由里到外是区域从大到小的定义 需要注意的是这里没有BSC区域，BSC区域可以定义在MSC区与位置区的中间或位置区与基站区的中间，以前的BSC硬件负荷的容量有限，一般在一个位置区下包含多个BSC，现在技术水平不
7、断提高，BSC的负荷能力也不断提高，反过来一个BSC下可以包含多个位置区第二十页 移动识别号MCC：Mobile Country Code，移动国家码，三位数字，如中国为 460。MCC在世界范围内统一分配MNC：Mobile Network Code，移动网号，两位数字，如中国电信的MNC为03。 如果在一个国家有不止一个GSM PLMN，则每一个PLMN都要分配唯一的MNC。MSIN：Mobile Subscriber Identification Number，在某一PLMN内MS唯一的识别码。其结构如下： 131+H0H1H2H3+ABCD 目前移动为134-139、150、157、1
8、58、159，其中157为TD号码，其余的为GSM号码；联通为130-132、156；ds不21fds3aK:JFD()$#_*本文来自移动通信网,版权所有电信为133、153H0 H1 H2 H3 为HLR,即原籍位置寄存器号码 H0 H1 H2 由集团公司分配，H3由省公司分配 34321K:JFD本文来自移动通信网,版权所有ABCD 为移动用户号码42是4343K:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有3s1fd知K:JFD()本文来自移动通信网,版权所有NMSI：National Mobile Subscriber Identification，在某一国家内MS唯一的识别码。NMSI
9、的分配则是各国运营者自己的事IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9)。IMSI分配时，要遵循在国外PLMN最多分析MCC+MNC就可寻址的原则。LocationUpdate、Authentication必需用IMSI寻址目前所有到HLR的补充业务的操作都是用IMSI寻址。第二十四页 BSICBSIC为一个6比特编码NCC与BCC各占3bit，所以NCC和BCC的取值范围为0-7第二十五页 IMEITAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。FAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码。SNR-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和FAC的每个移动设备。SP
10、-备用。第二十七页 实例 位置更新1 手机进入新的位置区2 手机通过小区下发的系统消息接收到新的LAI3 手机准备接入到新的BSS4 发起位置更新56 与手机登记区的HLR进行信息交换 （此HLR不属于新旧位置区）78 在新位置区的VLR登记用户9 在HLR中删除旧位置区的VLR中的用户信息 第三十页 语音编码GSM系统是全数字的系统，语音和其他信号都要进行数字化处理，移动台先将语音信号转换成模拟电信号，再将模拟电信号转换为数字信号，用于无线传输，这个过程称为语音编码。对20ms的语音用8KHZ的频率进行采样，得到20*8=160个采样点，对这些采样点运用RPE-LTP编码算法，得到260bi
11、t的语音块（具体编码算法不介绍），为全速率，所以语音业务的比特率=260bit/20ms=13kbit/s第三十一页 信道编码信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰对信号产生的不良影响，以增加比特降低信息量为代价，基本原理是在原始数据上附加一些冗余比特。全速率TCH信道编码将260bit的语音快分为三个等级：class1 最重要的50bit和class2次重要的132bit，不重要的78bit，对最重要的50bit加上3个奇偶校验bit，与132个次重要bit连带4个尾bit一起做1/2卷积，得到378bit，79个不重要bit不做保护，于是最后得到456bit控制信道编码LAPdm在连接模式
12、下被用于传送信令，一个LAPdm帧有23个字节（184bit），给184bit增加40bit的循环纠错码，加上4个尾bit后作1/2卷积，也得到456bit456bit是为匹配空口传送速率而凑得。第三十二页 交织信道编码仅用于校正单个差错或不太长的差错串，为了能够纠正成串的差错，就要用到交织技术。介绍交织原理第一次交织（内部交织）：456bit按每行8位来分，共分成57行，按照按行输入、按列取出的原则，分为8组，每组57bit，这样分可以使一组内的消息相距较远。第二次交织（块间交织）：在内部交织的基础上，当前语音块的前4组与前一个语音块的后4组进行块间交织，同理，当前当前语音块的后4组与下一个
13、语音块的前4组进行块间交织。胶片上还有经过交织以后到TDMA帧的映射，这部分内容会在信道的帧结构中再展开。第三十三页 GMSKGSM采用GMSK的调制方式，胶片上描述了GMSK的产生方式，具体也不展开。第三十六页 AMR语音编码运用了AMR的技术，两种不同解码方式采用的不同速率。图中黄色为语音信息，灰色为语音保护信息，在不同的无线情况下，冗余也不同。第四十一页 DTXTRAU：码交换和速率适配单元在通话过程中并非时时刻刻都有语音信息在传递，图中TRAU到BTS过程中，红色为语音信息，咖啡色为沉默时刻，MS或者BTS（上下行）可以在沉默时刻发送静默帧。DTX的作用：降低系统干扰，省电第四十二页
14、跳频跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式跳频通信也具有良好的抗干扰能力，在通信过程中并不始终占用一个频点，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信GSM跳频都是慢跳频，217跳/秒，每跳周期为1200比特。基带跳频的原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射，基带跳频中可供跳频的频率数N(hop)基站载频数N(TRX)。基带跳频是通过腔体合成器来实现。射频跳频是将话音信号用固定的发射机，由跳频序列控制，采用不同频率发射，可供跳频的频率数N(hop)不受基站载频数N(TRX)的限制，GSM规范规定每
15、个小区最多可有64个频率供跳频。射频跳频是通过混合合成器来实现的。两者的区别是：1） 基带跳频采用的腔体合成器衰耗小，而射频跳频采用的混合合成器的衰耗大，对基站覆盖范围有一定影响2） 腔体合成器对频段的要求不如混合合成器灵活，混合合成器的发信机可以使用一组频率，而腔体合成器的发信机仅能使用固定的频率发射。3） TRX1（BCCH占用）只能够在基带跳频实现跳频。而射频跳频的TRX1无法参与跳频，对BCCH频点要求相对较高4） 射频跳频比基带跳频具有更高的性能改善和抗同频干扰能力，但其缺点是只有当每小区拥有4个频率以上时效果比较明显；混合合成器要求网网络中各基站必须保持同步，对基站设备性能要求较高。伪跳频技术：只用一个频点做成跳频序列，用户在实际应用过程中只占到一个频点第四十三页 基带跳频
