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1、第5章 GSM移动通信系统 第5章 GSMGSM移动通信系统&知识点知识点 数字移动通信的内容数字移动通信的内容 GSM通信系统的构成及业务功能通信系统的构成及业务功能 GSM GSM的信道配置的信道配置 U难点难点 GSM GSM各分系统的接口功能各分系统的接口功能 GSM GSM信道配置的关系信道配置的关系 盯锌佬降忍蝎滨斋资掸中熬嚼辱哀近艇碰灌锄匆换源酚孩爬恿诌滋砖又酚GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 要求要求 掌握：掌握： 数字移动通信的基本原理、基本内容数字移动通信的基本原理、基本内容 理解：理解：GSM采用的有关技术采用的有关技术 了解：了解： 各逻辑
2、信道和物理信道的配置关系各逻辑信道和物理信道的配置关系 瘩魁兢咏勘丈告楷胆摹拧撑打枣恕苍借鼎汛返刀帚恳赂瞅侦渤撰牺游串饶GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.1 5.1 从模拟网到数字网从模拟网到数字网 5.2 GSM5.2 GSM系统结构与业务功能系统结构与业务功能5.3 GSM5.3 GSM信道配置信道配置 5.4 GSM5.4 GSM系统采用的有关技术系统采用的有关技术 辞词评基蛹揖迸自肋深补铆桅伙解楚蓉渠愧髓掐蚤结材敖程碾拣拯搜碧瘸GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.1 5.1 从模拟网到数字网从模拟网到数字网 5.1.1数
3、字化的原因模拟蜂房移动通信系统是指用户的话音信息传输为模拟话音方式，数字蜂房移动通信系统是指用户的话音信息传输为数字方式。数字方式将涉及到语音的数字化以及数字信号的处理，调制，及传输(数字移动信道)等方面的技术。通信的数字化是当代通信技术发展的总趋势。因此，移动通信也不例外，即由第一代的模拟蜂房移动通信向第二代的数字蜂房移动通信过渡。这是因为模拟蜂房移动通信系统存在先天性不足，比如：频谱利用效率不高；提供的服务受限(不能提供高速数据业务)；保密性差等。敷趟晓杜罪害俱熄昨眩容庙虹彩奖酞夸撬棕恰滇蜜鸥玫焚努蓉普旷筏珍膘GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 数字移动通信系统
4、则有如下显著优点：v提高频谱资源的利用率，增大系统通信容量.提供多种通信服务，话音和非话服务v用户信息保密v数字信号的传输性能优良，提供高质量的通信服务v便于网络管理与控制，以及与公众固定通信网(PSTN，PDN，ISDN)兼容v可采用数字信号处理技术，VLSI技术，有利于减少功耗、小型化、降低造价动塑盗疵斤峪厄孩吼烘少秒担波猎橙舌屡岂筹陌想梯垦砂熄戮墩术锚海贞GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.1.2 5.1.2 数字化的内容与效果数字化的内容与效果1.数字通信技术(1)数字话音编码 在数字移动通信中，话音的数字化，亦即数字话音是其重要标志。而数字话音编码是其
5、重要技术之一。对数字话音编码的要求是：在给定数字话音编码速率下，得到尽可能高的话音质量；在强噪音干扰环境下数字话音编译码能正常工作；数字话音编码的处理时延应尽量的小，在几十毫秒以内；数字话音编码器的硬件结构应便于大规模集成，软件算法应具有抗干扰能力。数字话音编码器的话音质量是保证系统通信质量的重要特性。翁晃吏疗紊刮锈承稍潞牺挚啮锑君仆埂狈仅存膛迹赤忘悬洛妻拌名窒堕遍GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 (2)数字射频调制/解调数字射频调制/解调是数字移动通信的关键技术。它具有如下特点：窄的信号功率谱和低的带外辐射，以利于多信道移动通信环境中的通信；在给定载干比条件下具
6、有优良的误码性能。(3)多址接入多址接人的方式是影响数字移动通信网络结构的极其关键因素。它将对数字移动通信的系统容量作出巨大贡献。溢红署跺龄颇戍桂剁遗娘宰坠团折迄菊犊砾见戌获耻痴态饺攒海燕信撮享GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 (4)信道编码与数字信号处理 信道编码技术，包括前向纠错、交织编码等，它可使移动通信系统工作在低载干比和高噪声环境。利用数字信号处理技术可以很方便地实现信道自适应均衡、分集和跳频等功能。信道编码与数字信号处理技术将保证移动通信系统在多径和衰落信道条件下正常工作。因此，它们是移动环境下进行通信的必不可少的技术。 第艾削恋瘤崎钮妹凡熟化卞辑面调
7、谣治涛塞戊双座参秒甘拂待琵平修菱逞GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （5）数字控制和数字数据信道 数字控制和数字数据信道是移动通信系统的灵活性和新业务引入的关键所在。数字数据信道可为移动用户提供高速的数据传输服务。数字控制信道将为网络管理提供高速率的信令传输服务，并为引人综合业务数字等新的业务服务。便于与地面固定通信网兼容。(6)保密与认证 由于采用数字通信方式，数字加密技术得以应用，保证用户信息的保密。移动用户是否有权进入移动通信网，可以通过对用户身份码进行识别和认证。话音编码和数字控制信道可提供有效的保密和认证。信息保密由数字保密算法来保证，数字信道提供正常的
8、密钥分配。通过数字控制信道和系统的其它资源，可提供对移动用户的正确认证，以保证移动用户正确入网和过网漫游。认证也是蜂房移动通信中的重要技术。 币效浸味莉窗顶薯舍赔往拯皱越惮尽碧找巳麓他姆衣醒绳扮杜溪秋促菜臣GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 v信道技术，包括话音编码，信道编码，数字调制 v数字传输技术，包括分集，交织，均衡，扩频 v网络技术，包括多址接入，功率控制，越区与漫游，信令与网管，网络互联上述移动通信中引人的数字通信技术可归纳为三大类：锚点喘刀箍瓣菱簇郧十篡逸损震捡捣掖烷釜老谊娘俊术脱诉哮夫瓜惫芳悦GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系
9、统 2.数字化带来的效果蜂窝移动通信中采用数字通信技术之后，为提高系统容量改善通信质量，开拓服务业务联系等方面都带来了好处。数字话音编码速率做到低16kbps，可增加系统的有效性，当采用半码率时，具有增加系统容量的潜在能力。采用差错控制技术，可改善通信质量，降低对载干比的要求。窄带数字调制解调技术，可提高频带效率，一般优1bit/s/Hz数字调制和信道编码，使系统对载干比(C/I)的要求下降很多。多址接入技术，特别是时分多址和码分多址技术的应用，将使系统容量大为增加，使网络管理和信道配置更为灵活；并且，有利于越区信道切换和漫游信道切换时操作，使信道切换更加可靠。烽苑湛宽装焕储横伐搓段蛮绑配朝颊
10、耶邵慈掌刁授绅味沽帛翻搞见抚修惋GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 1.3常用移动通信系统 采用数字通信技术，可提高系统在移动环境下的通信可靠性和通信质量。信道自适应均衡、分集和扩频等技术的应用，可使系统具有抗多径衰落和多径扩展的能力。 如上所述，数字化带来的效果是非常明显的。数字蜂房移动通信沿袭了模拟蜂房移动通信的蜂房基本概念，继承了蜂房系统的基本结构和网络管理与控制的基本功能。但是，数字蜂房移动通信需要解决数字化带来的一些问题，换句话说，是要付出一定的代价。义蔓拒氰充杉叙槐醇面钞垮争籍阁认殿枉快亿谓蔡闽犹胜中丁武芥吧绞频GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章
11、 GSM移动通信系统 主要是：v色散信道对数字通信的影响。依据电波传播特性与数字话音通信质量的关系采取抗衰落抗多径扩展的技术措施。v数字通信系统的定时同步。特别是工作在无线移动通信环境的色散信道中，必须建立系统的定时同步。v对话音的数字编码、信道纠错编码、深度交织编码等数字信号的处理过程，均带来明显的延迟(50-l00ms)。由于数字移动通信的总延迟远大于地面数字通信网，当数字移动通信系统接入PSTN/ISDN网时，必须要用回波控制。疮洱茨暇馏株厨梗拆掳诈籍并寝仙豢惋嚼熙郊管布秉汕摸课峙虎癣冤挟泞GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.1.3 5.1.3 移动信道的
12、数字信号传输移动信道的数字信号传输 模拟通信系统中，信噪比是表征通信质量的重要参数。而信道特性对传输信号幅度的影响将明显反映到话音通信的质量。在移动信道的传播条件下，信道的多径衰落特性将对模拟信号的传输起主要影响。因此，抗幅度衰落性能是模拟移动通信系统所关注的重要技术指标。 数字通信系统中，误码率是表征通信质量的重要参数。在移动信道的传播条件下，色散信道特性对数字信号传输的影响不仅表现为幅度衰落，更重要地表现为时域上的多径延迟扩展和频域上的多径频谱扩展。 寝备酋寒貌约保椽堪蛾察铰趴溺追毛触棠张沿投诅隆阻皂梯足蛛监坦垦斗GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 地面移动通信
13、环境与地形、地物以及移动体的自身运动状态和其周围的动态环境有关。为了取得移动通信环境的电波传播特性，需要进行大量的实际测试，从中获得信道特性的数据，并归纳出具有规律性的传播特性模型。并依据传播特性模型来建立移动通信的色散信道模型。利用信道模型来寻求最佳的系统设计和部件设计。比如，系统的抗多径扩展的能力，编码器、均衡器、调制器等的性能。利用传播特性模型可进行系统的工程设计，如基站站址的选择，基站有效服务区的确定等。隧俘煎二街差姓釉解驯硼绰初彻俗返叉侈小帽输既谁租席遭数恬孙尤术肩GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 为了能在色散信道中可靠地进行数字信号的传输，需要采用.如
14、下的技术措施：分集技术差错控制技术交织技术利用交织编码将突发性的差错变成随机性差错，可以改善信道衰落对数字信号传输的影响。扩展频谱技术利用直接序列扩展频谱技术可以抗御多径传播造成的延迟扩展影响，并可利用对多径信号的分离与合并技术化有害的多径干扰为有用的信号成分。利用跳频扩展频谱技术，可起到频率分集的作用。信道均衡技术对于移动信道的时变色散传播特性，采用信道均衡技术，可减少码间干扰，从而改善数字信号的传输质量。撅围露涂膏念陪竖粤乱氏浓倍贮处盆空瘪况赫镭摸麦烬幅木狸丑秽狈鸿腐GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.2 GSM5.2 GSM系统结构与业务功能系统结构与业务
15、功能5.2.1 GSM5.2.1 GSM系统结构系统结构1.GSM系统的基本特点GSM数字蜂窝移动通信系统（简称GSM系统）是完全依据欧洲通信标准化委员会（ETSI）制定的GSM技术规范研制而成的，任何一家厂商提供的GSM数字蜂窝移动通信系统都必须符合GSM技术规范。GSM系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统具有下列主要特点：vGSM系统是由几个子系统组成的，并且可与各种公用通信网（PSTN、ISDN、PDN等）互连互通。各子系统之间或各子系统与各种公用通信网之间都明确和详细定义了标准化接口规范，保证任何厂商提供的GSM系统或子系统能互连；电聋薯啤谗揣罢劝札媳频节卤沏樱晦靠义谅矫鞠剐剩益
16、豺交证区理梦跪单GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 vGSM系统能提供穿过国际边界的自动漫游功能，对于全部GSM移动用户都可进入GSM系统而与国别无关；vGSM系统除了可以开放话音业务，还可以开放各种承载业务、补充业务和与ISDN相关的业务；vGSM系统具有加密和鉴权功能，能确保用户保密和网络安全；vGSM系统具有灵活和方便的组网结构，频率重复利用率高，移动业务交换机的话务承载能力都很强，保证在话音和数据通信两个方面都能满足用户对大容量、高密度业务的要求；vGSM系统抗干扰能力强，覆盖区域内的通信质量高；v用户终端设备（手持机和车载机）随着大规模集成电路技术的进一步
17、发展能向更小型、轻巧和增强功能趋势发展。忍蒜腆淘缮效纂帐碱伞刷肆枉架茵葱静哟蒋辈蛾捎挂罩姚度脯举狭株屁遂GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 2. GSM系统的结构与功能GSM系统的典型结构如图5.1所示。由图可见，GSM系统是由若干个子系统或功能实体组成。其中基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过空中接口直接与移动台相连，在移动台（MS）和网络子系统（NSS）之间提供和管理传输通路，负责无线信号的收发与无线资源管理；同时，它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户间的通信连接；当然也要和操作维护子系统OSS之间互
18、通。网络子系（NSS）是整个网络的核心，它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间的通信起着交换、连接与管理的功能；重要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等；NSS不直接与MS互通，BSS也不直接与公用通信网互通。MS、BSS和NSS组成GSM系统的实体部分。操作支持系统（OSS）则提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。技屉宙嘲纤姻刊创骤戊酸欢鸦窿犯骚达根携痊筑砷菏港硅徐俭篡拔诌吉籽GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 OSS：操作支持子系统 BSS
19、：基站子系统 NSS：网路子系统 NMC：网路管理中心 PCS：用户识别卡个人化中心OMC：操作维护中心 MSC：移动业务交换中心 VLR：来访用户位置寄存器HLR：归属用户位置寄存器AUC：鉴权中心 EIR：移动设备识别寄存器 BSC：基站控制器BTS：基站收发信台 PDN：公用数据网 PSTN：公用电话网ISDN：综合业务数字网 MS：移动台图 DPPS：数据后处理系统 SEMC：安全性管理中心嘘性毡宽缔砚惭峙察稳令蔚特湛氟旭癌障蛇甩峻兽鼻葡胖切秸逮柏蚜恭瘸GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 移动台（MS） 移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备。移动台的
20、类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。 除了通过无线接口接入GSM系统外，移动台必须提供与使用者之间的接口。比如完成通话呼叫所需要的话筒、扬声器、显示屏和按键。或者提供与其它一些终端设备之间的接口。比如与个人计算机或传真机之间的接口，或同时提供这两种接口。因此，根据应用与服务情况，移动台可以是单独的移动终端（MT）、手持机、车载机或者是由移动终端（MT）直接与终端设备（TE）传真机相连接而构成，或者是由移动终端（MT）通过相关终端适配器（TA）与终端设备（TE）相连接而构成，这可参见图5.2，这些都归类为移动台的重要组成部分之一移动设备。瑶他铺纹翠彩东肪吧熊骄盘柞氓蚜薪刻肖唾咋谐口倪絮垦
21、柬糊岩碌众奏崎GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块（SIM），它基本上是一张符合ISO标准的“智慧”卡，它包含所有与用户有关的和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息。使用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡，只有当处理异常的紧急呼叫时，可以在不用SIM卡的情况下操作移动台。GSM系统是通过SIM卡来识别移动电话用户的，这为将来发展个人通信打下了基础。澡蹭集迫逆询睁挚地士褒鼻然茄删唱少替全欠挣家垛窃狠门捕西梯储铅喜GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.2 移动台的功能结构叔目傅蹋灼楷市忽
22、耍湖厌鼻译胞白属喘胰泛饯运寇衍沟坎秸想禁霜虑疯叭GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 v基站子系统（BSS）基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网路子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。蜗坝深颓识材磺频澎祈供忱硝桐轩寻咙伊摄侵瞒又厅驶鸥遗反粪肋捂齿孺GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 基站子系统是由基站收发信台（BTS）和基
23、站控制器（BSC）这两部分的功能实体构成。实际上，一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个BTS。BTS可以直接与BSC相连接，也可以通过基站接口设备（BIE）采用远端控制的连接方式与BSC相连接。需要说明的是，基站子系统还应包括码变换器（TC）和相应的子复用设备（SM）。码变换器在更多的实际情况下是置于BSC和MSC之间，在组网的灵活性和减少传输设备配置数量方面具有许多优点。因此，一种具有本地和远端配置BTS的典型BSS组成如图5.3所示。况湛诺穷庚娇敢软固旁菜侄喜整逐妙籍缝绷涂圣洞荫麦铲能肠束珍穆痕夷GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.3 一种典型的BS
24、S组成方式难唉届象偷英昏均抬寓今凸霉揖衙播逢塘哑鸥钝域掇刹咀纱恬鞭乡迁胀裁GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 基站收发信台（BTS） 基站收发信台（BTS）属于基站子系统的无线部分，由基站控制器（BSC）控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与移动台（MS）之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。基带单元主要用于必要的话音和数据速率适配以及信道编码等。载频单元主要用于调制 / 解调与发射机 / 接收机之间的耦合等。控制单元则用于BTS的操作与维护。另外，在BSC与BTS
25、不设在同一处需采用Abis 接口时，传输单元是必须增加的，以实现BSC与BTS之间的远端连接方式。如果BSC与BTS并置在同一处，只需采用BS接口时，传输单元不需要。 娥严并晨胚忆烛愁揉址宛娇庭篇刑会朴死挟道镁圣捉索疏禄捻煽囊汀漫魔GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 基站控制器（BSC）基站控制器（BSC）是基站子系统（BSS）的控制部分，起着BSS的变换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。BSC主要由下列部分构成：朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater接口的数字中继控制部分；朝向与BTS相接的Abis接口或BS接口的BTS控制部
26、分；公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口控制；交换部分。景等惰疤袍稳泛饺据力注疯阅谢凯酉匈祟逗王威汪泊捣房身潘擦酌碾真财GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 v网路子系统（NSS）网路子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。移动业务交换中心（MSC） 移动业
27、务交换中心（MSC）是网路的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实体：基站子系统BSS、归属用户位置寄存器HLR、鉴权中心AUC、移动设备识别寄存器EIR、操作维护中心OMC和面向固定网（公用电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、分组交换公用数据网PSPDN、电路交换公用数据网CSPDN）的接口功能，把移动用户与移动用户、移动用户与固定网用户互相连接起来。凸戎切供釉件换蹄棺厂猫致帕殃嘻筑绽峨侵殊痴浴胆层隧泼漱赞己狈侍靳GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 移动业务交换中心MSC可从三种数据库，即归属用户位置寄存器（HLR）、访问用户位置寄存器（VLR）和鉴权中心（
28、AUC）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。MSC可为移动用户提供一系列业务：电信业务。例如：电话、紧急呼叫、传真和短消息服务等；承载业务。例如：3.1KHz电话，同步数据0.3kbit/s2.4kbit/s及分组组合和分解（PAD）等；补充业务。例如：呼叫前转、呼叫限制、呼叫等待、会议电话和计费通知等。当然，作为网路的核心，MSC还支持位置登记、越区切换和自动漫游等移动特征性能和其它网路功能。强铲傣催掌佐耳杆画锄镭进佬镁徘壁更漓艾顷缩凉包寐必忠九毗赚嫩理笛GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 对于
29、容量比较大的移动通信网，一个网路子系统NSS可包括若干个MSC、VLR和HLR，为了建立固定网用户与GSM移动用户之间的呼叫，无需知道移动用户所处的位置。此呼叫首先被接入到入口移动业务交换中心，称为GMSC，入口交换机负责获取位置信息，且把呼叫转接到可向该移动用户提供即时服务的MSC，称为被访MSC（VMSC）。因此，GMSC具有与固定网和其它NSS实体互通的接口。目前，GMSC功能就是在MSC中实现的。根据网路的需要，GMSC功能也可以在固定网交换机中综合实现。访问用户位置寄存器（VLR） 访问用户位置寄存器（VLR）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关
30、信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户的归属用户位置寄存（HLR）处获取并存储必要的数据。一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。因此，VLR可看作为一个动态用户数据库。VLR功能总是在每个MSC中综合实现的。灸滩湃涟凭盒订账碍葫列癸寥畜鳃倔西盂航雄惦抓矗氧阀然疟豺刁维日曝GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 归属用户位置寄存器（HLR）归属用户位置寄存器（HLR）是GSM系统的中央数据库，存储着该HLR控制的所有存在的移动用户的相关数据。一个HLR能够控制若干个移动交换区域
31、以及整个移动通信网，所有移动用户重要的静态数据都存储在HLR中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。HLR还存储且为MSC提供关于移动用户实际漫游所在的MSC区域动态信息数据。这样，任何入局呼叫可以即刻按选择路径送到被叫的用户。鉴权中心（AUC） 鉴权中心（AUC）存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理。峙头肪封驾限某糖区艘建截眩门柒柏古虫毁梭喻瞩咳靳独培遥候帛堪鸯帝GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 移动设备识别寄存器（EIR
32、）移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过检查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网路正常运行的MS设备，都能采取及时的防范措施，以确保网路内所使用的移动设备的唯一性和安全性。v操作支持子系统（OSS） 操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。 移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费。用户数据管理一般由归属用户位置寄存器（HLR）来完成这方面的任务，HLR是
33、NSS功能实体之一。 纱喇待谍轨扇词干嗽沟读檀刀谁赣波瘟罕俺驯冈搂匡乌整禄气录么绑件镶GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 用户识别卡SIM的管理也可认为是用户数据管理的一部分，但是，作为相对独立的用户识别卡SIM的管理，还必须根据运营部门对SIM的管理要求和模式采用专门的SIM个人化设备来完成。呼叫计费可以由移动用户所访问的各个移动业务交换中心MSC和GMSC分别处理，也可以采用通过HLR或独立的计费设备来集中处理计费数据的方式。移动设备管理是由移动设备识别寄存器（EIR）来完成的，EIR与NSS的功能实体之间是通过SS7信令网路的接口互连，为此，EIR也归入NSS
34、的组成部分之一。沃书叮料苔佰愚鸭搂贩查娘育穗符业舞柬伏流琵菩诊款夸蓝杏升鳖映杰肩GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 网路操作与维护是完成对GSM系统的BSS和NSS进行操作与维护管理任务的，完成网路操作与维护管理的设施称为操作与维护中心（OMC）。从电信管理网路（TMN）的发展角度考虑，OMC还应具备与高层次的TMN进行通信的接口功能，以保证GSM网路能与其它电信网路一起纳入先进、统一的电信管理网路中进行集中操作与维护管理。直接面向GSM系统BSS和NSS各个功能实体的操作与维护中心（OMC）归入NSS部分。5.2.2接口 为了保证网路运营部门能在充满竞争的市场条件
35、下灵活选择不同供应商提供的数字蜂窝移动通信设备，GSM系统在制定技术规范时就对其子系统之间及各功能实体之间的接口和协议作了比较具体的定义，使不同供应商提供的GSM系统基础设备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、组网的目的。为使GSM系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向ISDN的数据通信业务，必须建立规范和统一的信令网路以传递与移动业务有关的数据和各种信令信息，因此，GSM系统引入7号信令系统和信令网路，也就是说GSM系统的公用陆地移动通信网的信令系统是以7号信令网路为基础的。冯噎健聪珊台贰豫球劳戚赖道温掣泅祟籍赘妹撒怯言悉燥韧革吩寇啊硅琅GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM
36、移动通信系统 1.主要接口GSM系统的主要接口是指A接口、Abis接口和Um接口。如图5.4所示。这三种主要接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系统和网路子系统设备能纳入同一个GSM数字移动通信网运行和使用。A接口A接口定义为网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是移动业务交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、接续管理等。遂烂髓簿兢逸彬孔棋粮色损设温何叼拇窑等蒋渭潮衷囊谷卵集沃凑网颁掺GSM移动通信系统GS
37、M移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.4 GSM系统的主要接口寓殿奥镰考美把萤悍答臂帕录宰巳单勾胡泪聂捉担嗜刨溯书却鸭秒句榴蔓GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 Abis接口Abis接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC之间的远端互连方式，物理链接通过采用标准的2.048Mb/s或64kbit/sPCM数字传输链路来实现。图5.4所示的BS接口作为Abis接口的一种特例，用于BTS（与BSC并置）与BSC之间的直接互连方式，此时BSC与BTS之间的距离小于10米。此
38、接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Um接口（空口接口）Um接口（空中接口）定义为移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。凳稠壶酥痰忆眯摔涂婴湍沥钧沦检卢野拥芥借知财江悬蠢知秩歌哎禄篓忽GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 2.网路子系统内部接口 网路子系统由移动业务交换中心（MSC）、访问用户位置寄存器（VLR）、归属用户位置寄存器（HLR）等功能实体组成，因此GSM技术规范定义了不同的接口以保证各功能实体之间的接口标准化。其示意图如图5.5所示。D
39、接口D接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与访问用户位置寄存器（VLR）之间的接口。用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫。D接口的物理链接是通过移动业务交换中心（MSC）与归属用户位置寄存器（HLR）之间的标准2.048Mb/s的PCM数字传输链路实现的。玩铱忍獭赚草饯硕段谬衙妒窄富沪霍旬授何据塞达局咙径袋腔衬侨课荷枉GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.5 网路子系统内部接口示意图巡胁卡粥叼倔咕趁谭榨站颊埠别打砍钩氨胃呛菏焰沾倒健息泥孜痈传搏枪GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 G
40、SM移动通信系统 B接口B接口定义为访问用户位置寄存器（VLR）与移动业务交换中心（MSC）之间的内部接口。用于移动业务交换中心（MSC）向访问用户位置寄存器（VLR）询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器（VLR）有关移动台（MS）的位置更新信息等。C接口C接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与移动业务交换中心（MSC）之间的接口。用于传递路由选择和管理信息。炉搔荐人兽舷抡神佃末衬苏肝恍低拱易婚屁秩览攫酉本晒缀俏阀漏杨泉讲GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 E接口E接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心（MSC）之间的接口。当移动台（
41、MS）在一个呼叫进行过程中，从一个移动业务交换中心（MSC）控制的区域移动到相邻的另一个移动业务交换中心（MSC）控制的区域时，为不中断通信需完成越区信道切换过程，此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换。E接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心（MSC）之间的标准2.048Mbit/sPCM数字传输链路实现的。累婶厚户些绥梆输咙域鸣颇康纪宫薪氨梁爷辫嘱孪惺壁镰枯柑宋哺忙祈厌GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 F接口F接口定义为移动业务交换中心（MSC）与移动设备识别寄存器（EIR）之间的接口。用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息。F接口的物理链接
42、方式是通过移动业务交换中心（MSC）与移动设备识别寄存器（EIR）之间的标准2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现的。G接口G接口定义为访问用户位置寄存器（VLR）之间的接口。当采用临时移动用户识别码（TMSI）时，此接口用于向分配临时移动用户识别码（TMSI）的访问用户位置寄存器（VLR）询问此移动用户的国际移动用户识别码（IMSI）的信息。荒宛滥鸭宅宰篓躯夺豹桶秤鸣观数府酬溉舜伐花泰偏包室域捂窄淮就抖声GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 3.GSM系统与其它公用电信网的接口其它公用电信网主要是指公用电话网（PSTN），综合业务数字网（ISDN），分组交换
43、公用数据网（PSPDN）和电路交换公用数据网（CSPDN）。GSM系统通过MSC与这些公用电信网互连，其接口必须满足CCITT的有关接口和信令标准及各个国家邮电运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准。根据我国现有公用电话网（PSTN）的发展现状和综合业务数字网（ISDN）的发展前景，GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间标准2.048Mbit/s的PCM数字传输实现的。如果具备ISDN交换机，HLR与ISDN网之间可建立直接的信令接口，使ISDN交换机可以通过移动用户的ISDN号码直接向HLR询问移动台的
44、位置信息，以建立至移动台当前所登记的MSC之间的呼叫路由。澡尼爷蝴摸羞隆茁崭汁戳玖学滴忆鹰妈冯瓤囱忽块院嘶裹捧幌阎堪鸯瓣撮GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 4.GSM系统主要参数表5.1频带的划分及使用特性GSM900GSM1800(DCS1800)发射类别业务信道控制信道271KF7W271KF7W271KF7W271KF7W发射频带(MHZ)基站移动台9359608909151805188017101785双工间隔45MHZ95MHZ射频带宽200KHZ200KHZ射频双工信道总数124374基站最大有效发射功率射频载波峰值（W）30020业务信道平均值（W）
45、37.52.5小区半径（KM）最小最大0.5350.535接续方式TDMATDMA磋羔胁腺凳映仲乐狂后二销在朗眉猛腺石昌楼氟物容入秃蜡欧泉追未狭瘩GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 调制GMSKGMSK传输速率（kbps）270.833270.833全速率话音编译码比特率（kbps）误差保护139.8139.8编码算法RPE-LTPRPE-LTP信道编码具有交织脉冲检错和1/2编码率卷积码具有交织脉冲检错和1/2编码率卷积码控制信道结构公共控制信道随路控制信道广播控制信道有快速和慢速有有快速和慢速有时延均衡能力（us）2020国际漫游能力有有每载频信道数全速率半速率
46、816816（续上表）涨棵院钠来说郭交摆说永照爸鹅父厚氧拥悍彝微慰颇谣晕钒婶众嘛韭淬矾GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.2.3 5.2.3 业务功能介绍业务功能介绍 1.主要电信业务这里介绍几种主要电信业务，这些业务是GSM系统已经或即将提供的业务，其它业务有待进一步研究。（1)电信业务 电信业务是GSM系统提供的最重要业务，经过GSM网与固定网，为移动用户与移动用户之间或移动用户与固定网电话用户之间提供实时双向会话。疹苛爆标投买勤棕太渝搏跟蘸颓友兢奄垮把办虑廊廓瘪焰漱咽愁壬篱沮远GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）紧急呼叫业
47、务紧急呼叫业务来源于电话业务，它允许移动用户在紧急情况下通过一种简单的拨号方式即时将紧急呼叫接至离移动用户当时所处基站最近的紧急服务中心。这种简单的拨号方式可以按动某一个紧急服务中心号码（在欧洲统一使用112，我国火警中心为119）。此业务优先于其它业务，在移动台没有插入用户识别卡（SIM）或移动用户处于锁定状态时，也可以接通紧急服务中心。疑饼购炔川狠穗棚刽黔衣概恼粗炊榴某讫拨芍刺隅端碉幼盼遍拘篙眠顶搀GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （3）短消息业务短消息业务分为三类：包括移动台（MS）起始和移动台（MS）终止的点对点短消息以及小区广播式短消息业务。MS起始的短
48、消息业务能使GSM用户发送短消息给其它点对点移动用户；点对点MS终止的短消息业务，则可使用户接手由其它用户发送的短消息。点对点短消息业务是由短消息中心完成存储和前转功能的，MS至MS的消息传送是将上述两种短消息业务通过短消息中心连接完成的。短消息业务中心是于移动系统相分离的独立实体，不仅可服务于移动用户，也可服务于具备接收短消息业务功能的固定网用户。短消息业务是由控制信道传送的，其信息量限制为160个字符。嗜迪乖尾孩捌绿弗篮艘所墟靴吻弃括竣崇嫁橇辛福嘻辫辽呼驹蜂扰什下冉GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 小区广播式短消息业务是在陆地移动通信网某一特定区域内有规则的间
49、隔向移动台MS重复广播具有通用意义的短消息，比如道路交通信息、天气预报等。移动台连续不断地监视广播消息，并在移动台上向用户显示广播消息。广播短消息也是在控制信道上传送，移动台只有在空闲状态下才可接收广播消息，其信息量限制为93个字符。（4）可视图文接入 可视图文接入是一种通过网路完成文本、图形信息检索和电子邮件功能的业务。腮八咎惕丝吐碗最剥篆绦甜涯而捌剖亡理重奎滔弗蓄阻筷冯客泉汞三茧位GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （5）智能用户电报传送智能用户电报传送能够提供智能用户电报终端间的文本通信业务。此类终端具有文本信息的编辑、存储处理等能力。（6）传真 交替的语音和
50、3类传真是指与三类传真交替传送的业务。而自动三类传真是指使用户经PLMN网以传真编码信息文件的形式自动交换各种函件的业务。位软勘匀恰链歼雹苛诺搁补季请着树网挥副蓝议纺逼现醋躯河昌嘎魔乾敛GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.2.4 GSM5.2.4 GSM的区域、号码、地址与识别的区域、号码、地址与识别 1.区域定义 GSM系统属于小区制大容量移动通信网，在它的服务区内，设置很多基站，移动通信网在此服务区内，具有控制、交换功能，以实现位置更新、呼叫接续、过区切换及漫游服务等功能。 在由GSM系统组成的移动通信网络结构中，其相应的区域定义如图5.6所示。 叫旅肯械跃
51、舅轻铬摹是锈蚀壹硷柿涉健庇丈粉蚊冰囤酪第谱粒据压末俘谱GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 僳醋梳吱啸伤输惫与摔膝痪赡肃垣陵刑涸妙姨饰纹况赚狗放灰宪届栈缀躲GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （1）GSM服务区。服务区是指移动台可获得服务的区域，即不同通信网（如PSTN或ISDN）用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（PLMN）组成。从地域而言，可以是一个国家或是一个国家的一部分，也可以是若干个国家。（2）公用陆地移动通信网（PLMN）。一个公用陆地移动通信网（PLMN）可由一个或若干
52、个移动交换中心组成。在该区内具有共同的编号制度和共同的路由计划。PLMN与各种固定通信网之间的接口是MSC，由MSC完成呼叫接续。邱食挛桅斩拷霍真空玲驭煤受羔幼旅鸡幸宏淑颅楼滴教也由淹嫌灸捻花读GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （3）MSC区。MSC区系指一个移动交换中心所控制的区 域，通常它连接一个或若干个基站控制器，每个基站控制器控制多个基站收发信机。从地理位置来看，MSC包含多个位置区。（4）位置区。位置区一般由若干个小区（或基站区）组成，移动台在位置区内移动无需进行位置更新。通常呼叫移动台时，向一个位置区内的所有基站同时发寻呼信号。（5）基站区。基站区系指
53、基站收、发信机有效的无线覆盖区，简称小区。（6）扇区。当基站收发信天线采用定向天线时,基站区分为若干个扇区。如采用120定向天线时，一个小区分为3个扇区；若采用60定向天线时，一个小区分为6个扇区。 微状城泌逾戈人挡荤雁摔硼汉扼厚缕肢滑默克毯女孩睁估庞核叔铆朱黑饯GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 2.号码与识别GSM网络是比较复杂的，它包含无线、有线信道，并与其它网络如PSTN、ISDN、公用数据网或其它PLMN网互相连接。为了将一次呼叫接续传至某个移动用户，需要调用相应的实体。因此，正确地寻址就非常重要，各种号码就是用于识别不同的移动用户、不同的移动设备以及不同
54、的网络。鬼邢丁税灸叭闷歉礁慎进笛抡赡吨俯招蕴干味事扼路龚柒漫灼碳始必窘诅GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 各种号码的定义及用途如下：（1）移动用户识别码。在GSM系统中，每个用户均分配一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI）。此码在所有位置（包括在漫游区）都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用IMSI。 MSI的组成如图5.7所示。IMSI的总长不超过15位数字，每位数字仅使用09的数字。 饿摸毛宾闷狐魏驳街型闯葱馅霄堪衣灸逃投鞘试闹舵牌癸红醚它淆阁辑爬GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 3位数字1或2位数字图5.7国际移动用
55、户识别码（IMSI）的格式捧绕蒲陋帜姓擞渐称试鸳茵随顽般囱鞍焙淡唁警勋爽焊石绪慢撂拌添箱彻GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图中：MCC：移动用户所属国家代号，占3位数字，中国 的MCC规定为460。MNC：移动网号码，最多由两位数字组成。用于识别移动用户所归属的移动通信网。MSIN：移动用户识别码，用以识别某一移动通信网（PLMN）中的移动用户。由 MNC和 MSIN两 部 分组成为 国内 移动用户 识别码（NMSI）。壕乓魔赠汽锋硅抵挛打猿堡椭姑粒蛰持遗擎呜柜拘厢构拳郊却茎盒哮性挠GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）临时移动用
56、户识别码。考虑到移动用户识别码的安全性，GSM系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码（TMSI）代替IMSI。两者之间可按一定的算法互相转换。访问位置寄存器（VLR）可给来访的移动用户分配一个TMSI（只限于在该访问服务区使用）。总之，IMSI只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用TMSI，以避免通过无线信道发送其IMSI，从而防止窃听者检测用户的通信内容，或者非法盗用合法用户的IMSI。 TMSI总长不超过4个字节，其格式可由各运营部门决定。罢枢澡揍脱丧言亥烬谓宿膀胳揣枕吴筋枚闭抉帝弄墙镐圭秋系颐烹陋慎削GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GS
57、M移动通信系统 （3）国际移动设备识别码。国际移动设备识别码（IMEI）是区别移动台设备的标志，可用于监控被窃或无效的的移动设备。IMEI的格式如图5.8所示。图中：TAC：型号批准码，由欧洲型号标准中心分配。FAC：装配厂家号码。SNR：产品序号，用于区别同一个TAC和FAC中的每 台移动设备。SP：备用。硒獭玻半甚鼎戴击瞧谐锅袁脂朔锤复衍睫谴实挽隔察黑挠姆簇祟柏兵疥四GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.8 （4）移动台的号码。移动台的号码类似于PSTN中的电话号码，在呼叫接续时所需拨的号码，其编号规则应与各国的编号规则相一致。移动台的号码有下列两种： 塌雇擒
58、脚唾律挞脖舀椭嘻捶昭伞跺欲搭藩脐彬帆南倒础尿补爆慑瑶纽袄浮GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 移动台国际ISDN号码（MSISDN）。MSISDN为呼叫GSM系统中的某个移动用户所需拨的号码。一个移动台可分配一个或几个MSISDN号码，其组成的格式如图5.9所示。图中： CC：国家代号，即移动台注册登记的国家代号，中国为86。 NDC：国内地区码，每个PLMN有一个NDC。 SN：移动用户号码。 由NDC和SN两部分组成国内ISDN号码，其长度不超过13位数。 滔减悬颧彬拒纶赤累媒售轧吠鹤裹因有屋沾吩湖覆威憾域赡痒姜强肆蹋效GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章
59、 GSM移动通信系统 移动台漫游号码（MSRN）。当移动台漫游到一个新的服务区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLR，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其它来访的移动台使用。 漫游号码的组成格式与移动台国际（或国内）ISDN号码相同。淄往阉痛六边梨勾罚伺较秉多糙酿逊樊犯箍渴瞪挣余损澄滇绞拖麻习楷特GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （5）位置区和基挡的识别码 位置区识别（LAI）码。在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别标志（LAI），LAI的组成格式如图5.10所示。图中： MCC和MNC均与
60、IMSI的MCC和MNC相同。 LAC：位置区码，用于识别GSM移动通信网中的一个位置区，最多不超过两个字节，采用十六进制编码，由各运营部门自定。在LAI后EE加上小区的标志号（CI），还可以组成小区识别码。措煤拧煮筛忽骗诚状牛水枣棱瓮品薄土烯啡绩藕博讽樟嘶侗青狱隅茵刮寂GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 基站识别色码（BSIC）。基站识别色码（BSIC）用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站。BSIC为一个6比特编码，其格式如图5.11所示。图中： NCC：PLMN色码，用来识别相邻的PLMN网。 BCC：BTS
61、色码，用来识别相同载频的不同的基站。 犯反浸恢运萌愁曝稳瞎搀昆另甘扑靴诌喻涉扳字涵肺缨饭踌甩娇循我橡疤GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.3 GSM5.3 GSM信道配置信道配置 5.3.1 5.3.1 物理信道与逻辑信道物理信道与逻辑信道1. 物理信道 由前面的讨论已经知道，GSM系统采用的是频分多址接入(FDMA)和时分多址接入(TDMA)混合技术，具有较高的频率利用率。FDMA是说在GSM 900频段的上行(MS到BTS)890915MHz或下行(BTS到MS)935960MHz频率范围内分配了124个载波频率，简称载频，各个载频之间的间隔为200kHz。
62、上行与下行载频是成对的，即是所谓的双工通信方式。双工收发载频对的间隔为45MHz。TDMA是说在GSM 900的每个载频上按时间分为8个时间段，每一个时间段称为一个时隙(slot)，这样的时隙叫做信道，或物理信道。一个载频上连续的8个时隙组成一个称之为“TDMA Frame”的TDMA帧，也就是说GSM的一个载频上可提供8个物理信道。图5.12为TDMA的原理示意图。 仁氯哲症扩惶苫尹债杭茎爵街诚姿原顷喷巴翟花口向嗽魂禽卿凑匙陈仆柄GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.12 TDMA原理示意图 懂绎潍痔般坠淑赐佑赋液膨他适块钻采淋醉习循审田永纶芒猴初恰峨卵捕GS
63、M移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 为了更好地理解目前我国正在广泛使用的GSM 900和GSM 1800的频率配置情况，下面给出我国GSM技术体制对频率配置所做的规定。 (1)工作频段 GSM网络采用900/1800MHz频段，如表5.2所示。 GSM网络总的可用频带为100MHz。中国移动应使用原国家无线电管理委员会分配的频率建设网络，随着业务的不断发展，在频谱资源不能满足用户容量需求时，可通过如下方式扩展频段：贪付纪垄庭炬蛇叼部祖积嵌居饼恕叹睬墩冗饼堤淮铝壶铱汰偶斟渠娱廖藉GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 充分利用900MHz的频率资源
64、，尽量挖掘900MHz频段的潜力，根据不同地区的具体情况，可视需要向下扩展900MHz频段，相应地向ETACS频段压缩模拟公用移动电话网的频段。 在900MHz频段无法满足用户容量需求时，可启用1800MHz频段。溅史呢骨箕深棠微猾茨蛔侮律舟细泡翟仪盛粱尘言色贝跪美菌羚霍围荣趣GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 考虑远期需要，向频率管理单位申请新的1800MHz频段。 (2)频道间隔相邻频道间隔为200kHz。每个频道采用TDMA方式分为8个时隙，即为8个信道。(3)双工收发间隔在900MHz频段，双工收发间隔为45MHz。在1800MHz频段，双工收发间隔为95M
65、Hz。(4)发射标识业务信道发射标识为271kF7W。 控制信道发射标识为271KF7W。 窿睡穆焦损稽偷德黎亏蔚徊传措郝饰遂摧荔腆诺恃释哀吻蜀糕憾绦财乖熬GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 GSM的发射标识具体含义如下： (5)频道配置 采用等间隔频道配置方法。 冯基次找惭吭崎能触别遂骸朋征薪升咐襟阀止卯香煎戍着徊陌饶呕蓝脾惕GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 在900MHz频段，频道序号为1124，共124个频道。频道序号与频道标称中心频率的关系为f1(n)890.200MHz(n-1)0.200MHz 移动台发、基站收fh(n)f1
66、(n)45MHz 基站发、移动台收其中：n1124。在1800MHz频段，频道序号为512885，共374个频道。频道序号与频道标称中心频率的关系为f1(n)1710.200MHz(n-512) 0.200MHz 移动台发、基站收fh(n)f1(n)95MHz 基站发、移动台收其中：n512885。 仪蕉凛沥抽菊罢遂庚涨八楼铁仅慑烫沥氧可牧止虫惜钧芹爸臣腿占奈灰棵GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 (6)频率复用方式 一般建议在建网初期使用43的复用方式，即N=4，采用定向天线，每基站用3个120或60方向性天线构成3个扇形小区，如图5.13所示。业务量较大的地区，
67、根据设备的能力可采用其他的复用方式，如33、26、13复用方式等。邻省之间的协调时应采用43复用方式。若采用全向天线，建议采用N7的复用方式，为便于频率协调，其7组频率可从43复用方式所分的12组中任选7组，频道不够用的小区可以从剩余频率组中借用频道，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用，如图5.14所示。 馋袋挽狸秘伶惧馆悄剑坍慨磺知裕笔渔唆张龟阜澄摇驳彬喻仿树劈司呀沂GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.13 43复用模式 毗亿甭檀翟刑滨换藉播惮挂崇军锁征枯振堤夺夺陷挪榆饲撰鬼既卫偶租拇GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 在话务密度高
68、的地区，应根据需要适当采用新技术提高频谱利用率。可采用的技术主要有：同心圆小区覆盖技术、智能双层网技术、微蜂窝技术等等。 考虑到微蜂窝的频率复用方式与正常的频率复用方式不同，在频率配置时，可根据需要保留一些频率专门用于微蜂窝。 图5.14 7组复用模式 弱称稚刁颇铀截尊义患枕酥窖挫阵松分陛次烁邯乞振嘲拒篮恋红秆彩嚼粥GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 (7)干扰保护比无论是采用无方向性天线还是方向性天线，无论采用哪种复用方式，在进行频率配置时，其基本原则是在考虑不同的传播条件、不同的复用方式及多个干扰等因素后还必需满足如表5.3所示的干扰保护比要求。表5.3 干扰保
69、护比 干 扰参考载干比/dB干 扰参考载干比/dB同道干扰C/I9400kHz邻道干扰C/I2-41200kHz邻道干扰C/I1-9600kHz邻道干扰C/I3-49耸洪屏吓堡梆鬼上六录氯作级镭炼赠掉肺墙恰眩盖啡魄艺捌舆腹陆吕沾猪GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 (8)保护频带保护频带设置的原则是确保数字蜂窝移动通信系统能满足上面所述的干扰保护比要求。当一个地方GSM 900系统与模拟蜂窝移动电话系统共存时，两系统之间(频道中心频率之间)应有约400kHz的保护带宽。当一个地方GSM 1800系统与其他无线电系统的频率相邻时，应考虑系统间的相互干扰情况，留出足够的
70、保护频带。川寺莎袁绞律肛昔省舔敢蚕锁被压耻财猾檀箱属彩鸽豺抛树锚琴贝蒜弟花GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 2.逻辑信道 如果把TDMA帧的每个时隙看作为物理信道，那么在物理信道所传输的内容就是逻辑信道。逻辑信道是指依据移动网通信的需要，为传送的各种控制信令和语音或数据业务在IDMA的8个时隙所分配的控制逻辑信道或语音、数据逻辑信道。 GSM数字系统在物理信道上传输的信息是由大约100多个调制比特组成的脉冲串，称为突发脉冲序列“Burst”。以不同的“Burst”信息格式来携带不同的逻辑信道。 绢眷嫁短埂缚纶霍影凸前迭嗅逞浓洽三撑粮企赖讼雍等针腰英贸伺棕妻债GSM
71、移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 逻辑信道分为公共信道和专用信道两大类。公共信道主要是指用于传送基站向移动台广播消息的广播控制信道和用于传送移动业务交换中心与移动台之间建立连接所需的双向信号的公共控制信道；专用信道主要是指用于传送用户语音或数据的业务信道，另外还包括一些用于控制的专用控制信道。 图5.15为GSM所定义的各种逻辑信道。 (1)公共信道广播信道 广播信道(BCH)是从基站到移动台的单向信道。包括： 莱涛鹏论球夷螺秤胚擎黑地皿踏葫肩辉翅泡婴匠荆东亭惶蝉膊屿伯宗啡哭GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.15 GSM定义的逻辑信道
72、示意图 偏橱破遵显捆公聊哆完仪湿屎惹识氧袖楼办悯帽匆物弃腾靡素袭窿杭献拐GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 公共控制信道公共控制信道(CCCH)是基站与移动台间的一点对多点的双向信道。包括：寻呼信道(PCH)。此信道用于广播基站寻呼移动台的寻呼消息，是下行信道。随机接入信道(RACH)。移动台随机接入网络时用此信道向基站发送信息。发送的信息包括：对基站寻呼消息的应答；移动台始呼时的接入。并且移动台在此信道还向基站申请指配一独立专用控制信道(SDCCH)。此信道是上行信道。接入允许信道(AGCH)。AGCH用于基站向随机接入成功的移动台发送指配了的SDCCH。此信道是
73、下行信道。萄挂赡韭佛坚籍筋踢摔途阜绽趣挪歹照泄去祭寒金华鸭适谦哟信箕墙峡小GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）专用信道专用控制信道专用控制信道(DCCH)是基站与移动台间的点对点的双向信道。包括：独立专用控制信道(SDCCH)。其用于传送基站和移动台间的指令与信道指配信息，如鉴权、登记信令消息等。此信道在呼叫建立期间支持双向数据传输，以及短消息业务信息的传送。随路信道(ACCH)。该信道能与SDCCH或者业务信道公用在一个物理信道上传送信令消息。ACCH分为两种信道： 慢速随路信道（SACCH）。基站一方面用此信道向移动台传送功率控制信息和帧调整信息；另一方面
74、，基站用此信道接收移动台发来的信号强度报告和链路质量报告。 颓捂涧皋矫县帜诛镁惊渠板腿众拢气搅打僵重给我蓝厉辫刑咒厘郡蚌蹿妇GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.3.2 GSM5.3.2 GSM的时隙帧结构的时隙帧结构前面论述了GSM的逻辑信道和物理信道的映射，在此基础上给出GSM的帧结构。 GSM的时隙帧结构有五个层次，即时隙、TDMA帧、复帧(multiframe)、超帧(superframe)和超高帧。时隙是物理信道的基本单元。TDMA帧是由8个时隙组成的，是占据载频带宽的基本单元，即每个载频有8个时隙。复帧有以下两种类型：叙痕憨们疥疫赶恍驻漆俯鬃漳陆偿泌吞
75、套蛛竖浩幢宴啮拖渊毖充逸梭瘸冀GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 由26个TDMA帧组成的复帧。这种复帧用于TCH、SACCH和FACCH。由51个TDMA帧组成的复帧。这种复帧用于BCCH和CCCH。超帧是由51个由26帧的复帧或26个由51帧的复帧构成。超高帧等于2048个超帧。图5.16示出了GSM系统分级帧结构的示意图。 脊砧襄糯沮李朱尾抑曝灯拼峻炭搓涧稠邑墟耽帚躺澈艇倚哎慑鄂隋狸暗簇GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.16 GSM系统分级帧结构涣童毡经猎扇水椽很霖渭亮牲冤铰租全剁呢碘刁醛寸赣冉排涡旋云您换烯GSM移动通信系
76、统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 在GSM系统中，超高帧的周期是与加密和跳频有关的。每经过一个超高帧的周期，循环长度为2715648，相当于3h128min53s7ms，系统将重新启动密码和跳频算法。 1.突发感冲 突发脉冲是以不同的信息格式携带不同逻辑信道，在一个时隙内传输，由100多个调制比特组成的脉冲序列。因此可以将突发脉冲看成是逻辑信道在物理信道传输的载体。根据逻辑信道的不同，突发脉冲也不尽相同。通常突发脉冲有五种类型。 启凶琢寝苗卖柿辊蚊陇汹知话勋巢礼骋糯折鸥舔英缠颊囤扶戌葫浙活耐凭GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （1）普通突发脉冲 普通
77、突发脉冲(NB：Normal Burst)用于构成TCH，以及除FCCH、SYCH、RACH和空闲突发脉冲以外的所有控制信息信道，携带它们的业务信息和控制信息。普通突发脉冲的构成如图9.17所示。 图5.17 普通突发脉冲序列劫挟肖织械贱旺甭一滞淄崩贺欢戒透贾颂蛋同胜池辆更戍锥莫硷盘佣五些GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 由图中可看出：普通突发脉冲是由加密信息(257bit)、训练序列(26bit)、尾位TB(23bit)、借用标志F(Stealing Flag，21bit)和保护时间GP(Guard Period，8.25bit)构成，总计156.25bit。因
78、为每个比特的持续时间为3.6923s，所以一个普通突发脉冲所占用的时间为0.577ms。 在普通突发脉冲中，加密比特是57bit的加密语音、数据或控制信息；另外有1bit的“借用标志”，当业务信道被FACCH借用时，以此标志表明借用一半业务信道资源；训练序列是一串已知比特，是供信道均衡用的；尾位TB总是000，是突发脉冲开始与结尾的标志；保护时间GP是用来防止由于定时误差而造成突发脉冲间的重叠。 莽石贺羔棚宣捞扎窘婆臀痛桂脏谎绝浮疵师台碳锑幻俩器宜妒尽绞陨嗽竣GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）频率校正突发脉冲 频率校正突发脉冲(FB：Frequency Co
79、rrection Burst)用于构成FCCH，携带频率校正信息。其结构如图5.18所示。 图5.18 频率校正突发脉冲序列敏推居痪认仕桅阵李绰述祥施钡岛堪逾菲龋廷稍堰析构膜榜沥局袋凸猫犊GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 频率校正突发脉冲除了含有尾位和保护时间外，主要传送固定的频率校正信息，即142个全0bit。（3）同步突发脉冲同步突发脉冲(SB：Synchronization Burst)用于构成SYCH，携带有系统的同步信息。其结构如图5.19所示。同步突发脉冲由加密信息(239bit)和一个易被检测的长同步序列(64bit)构成。加密信息位携带有TDMA帧
80、号（TN）以及基站识别码(BSIC)信息。（4）接入突发脉冲接人突发脉冲(AB：Access Burst)用于构成移动台的RACH，携带随机接入信息。接入突发脉冲的结构图如图5.20所示。承屁乙号畅瞳搏扮谊霜涸婉杰惠惶旁垦乒警魁羡瘟几宁帧冷喀苍镶头冠篡GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 接入突发脉冲由同步序列(41bit)、加密信息(36bit)、尾位(8+3bit)和保护时间构成。其中保护时间间隔较长，这是为了使移动台首次接人或切换到一个新的基站时不知道时间的提前量而设置的。当保护时间长达252s时，允许小区半径为35km在此范围内可保证移动台随机接人移动网。（5
81、）空闲突发脉冲空闲突发脉冲(SB：Synchronization Burst)的结构与普通突发脉冲的结构相同，只是将普通突发脉冲中的加密信息比特换成固定比特。其结构如图5.21所示。空闲突发脉冲的作用是当无用户信息传输时，用空闲突发脉冲替代普通突发脉冲在TDMA时隙中传送。撇陀喷库裤嫁吓屁醇嘶岔犊垄眠蜡桶沫维披碌茹洁颓闻掂代疹畦鼻骋哄欢GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 2. 帧偏离、定时提前量与半速率信道（1）帧偏离帧偏离是指前向信道的TDMA帧定时与反向信道的TDMA帧定时的固定偏差。GSM系统中规定帧偏差为3个时隙，如图5.22所示。这样做的目的是简化设计，避
82、免移动台同一时隙收发，从而保证收发的时隙号不变。图5.19 同步突发脉冲序列 织递仁漂烟事梦钎供腻标贯啤超喻煮阔特涵香贷刺兜挥眩话刚凡运操缴忽GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.20 接入突发脉冲序列 图5.21 空闲突发脉冲撵彰晓汐柬权赎怕驮获申署昭隧脖踞舜致祸物罕移知沫珍与登轰旦凉见伯GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）定时提前量 在GSM系统中，突发脉冲的发送与接收必须严格地在相应的时隙中进行，所以系统必须保证严格的同步。然而，移动用户是随机移动的，当移动台与基站距离远近不同时，它的突发脉冲的传输延时就不同。为了克服由突
83、发脉冲的传输延时所带来的定时的不确定，基站要指示移动台以一定的提前量发送突发脉冲，以补偿所增加的延时。如图5.22所示。 瞒刻寻稠纤韧展宇霸永徽呕斩覆孪募淬眨胎昏搔搬徐象汾洪充阴开刨拄窘GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.22 帧偏离与定时提前量示意图（3）半速率信道 全速率是指GSM中用于无线传输的13kbit/s的语音信号，即GSM系统中的语音编码器将64kbit/s的语音信号变换成13kbit/s的语音信号。前面所介绍的业务信道都是以13kbit/s的速率传输语音数据的，通常称为全速率信道；半 速 率 信 道 是 指 语 音 速 率 从 原 来 的 13
84、kbit/s下 降 到6.5kbit/S。这样两个移动台将可使用一个物理信道进行呼叫，系统容量可增加一倍。图5.23为全速率信道和半速率信道的示意图。 站径简贷宫朔岂卢晾嘴圭钙谣授拟戌蹄蜗林瓶慕您摆窖汕囤酉膊锄竞感猎GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.23 全速率信道和半速率信道 践篷袋梭相均构糠汰砖懦掖烧肯富逮腰骚惩肋突训惮诛乾屁怕艾尘冈撇氏GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.4 GSM5.4 GSM系统采用的有关技术系统采用的有关技术 5.4.1 话音编码由于GSM系统是一种全数字系统，话音或其它信号都要进行数字化处理，因而
85、第一步要把话音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）。我们对PCM编码比较熟悉，它是采用A律波形编码，分为3步：采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8KHz/s。量化。对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信号瞬间值，即为样值指配256（28）个不同电平值中的一个。编码。每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。坡彻山斗途竟拒惭戎渊挞孪中族候吃壤呻扁负挚敬租翁衡铡嘿险迂画脚醉GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit/s。如果GSM系统也采用此种方式进行话音编码，那 么每个
86、 话 音信 道 是64kbit/s， 8个话音信 道就是512kbit/s。考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200KHz。因此要把它们保持在规定的频带内，必需大大地降低每个话音信道的编码的比特率，这就要靠改变话音编码的方式来实现。 声码器编码可以是很低的速率（可以低于5kbit/s），虽然不影响话音的可懂性，但话音的失真性很大，很难分辨是谁在讲话。波形编码器话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高。因此GSM系统话音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物混合编码器，全称为线性预测编码长期预测编码规则脉冲激励编码器（LPC-LTP-RPE编码器），见图5.24所示。 轨剩坠悯据雌
87、屎亩脱脑渊弧譬允括兆较妆崇慢袱邵门于肠快由寨妮迈兢没GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 LPC+LTP为声码器，RPE为波形编码，再通过复用器混合完成模拟语音信号的数字编码，每话音信道的编码速率为13Kbit/s。 图5.24 GSM 话音编码器框图艘舶痪谍币襟吝谋讣铰水迢祁适蛔缺坡整戒缄郧瘟肠恬导帅谁日询忍摄烫GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 声码器的原理是模仿人类发音器官喉、嘴、舌的组合，将该组合看作一个滤波器，人发出的声音使声带振动就成为激励脉冲。当然这种“滤波器”和“脉冲”频率是在不断地变换，但在很短的时间（10 ms30 ms
88、）内观察它，则发音器官是没有变换的，因此声码器要做的事是将话音信号分成20 ms的段，然后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。相继的话音段是十分相似的，LTP将当前段与前一段进行比较，相应的差值被低通滤波后进行一种波形编码。 LPC+LTP参数：3.6kbit/s。 RPE参数：9.4kbit/s。 因此，话音编码器的输出比特速率是13kbit。 辕涧驼盐种梁柯邢挫箭诱萌蚊当瘩档思六娃粗碌超死吠浆攫夸锹述济吝精GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.4.2 交织技术 在陆地移动通信这种变参信道上，比特差错经常是成串发生的
89、。这是由于持续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特。然而，信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效。为了解决这一问题，希望能找到把一条消息中的相继比特分散开的方法，即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这样，在传输过程中即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个（或长度很短），这时再用信道编码纠错功能纠正差错，恢复原消息。这种方法就是交织技术。 炼签择嗡绥胚侣蜕愤腰没悬台伙借惦腰送唯盼决遁扶泳肤烽哑券抠匡趋戴GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 1.交织技术的一般原理 假定由一些4比特组成的消息分组，把4个相继分组中的第1个
90、比特取出来，并让这4个第1比特组成一个新的4比特分组，称作第一帧，4个消息分组中的比特24，也作同样处理，如图5.25所。 图5.25 交织原理孺盐矢诗绰茸床想符适敲质居帛算铀细笆城慎抚释膝钡胸邵哼礁吓淡费榔GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 然后依次传送第1比特组成的帧，第2比特组成的帧，。在传输期间，帧2丢失，如果没有交织，那就会丢失某一整个消息分组，但采用了交织，仅每个消息分组的第2比特丢失，再利用信道编码，全部分组中的消息仍能得以恢复，这就是交织技术的基本原理。概括地说，交织就是把码字的b个比特分散到n个帧中，以改变比特间的邻近关系，因此n值越大，传输特性越
91、好，但传输时延也越大，所以在实际使用中必须作折衷考虑。 炉向读剃煎寡滔删民姜埠番蚤殊谎豌矢拜罕蔡域加令呕晚煽督匠洲峙恕撵GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 2.在GSM系统中交织方式在GSM系统中，信道编码后进行交织，交织分为两次，第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交织。话音编码器和信道编码器将每一20ms话音数字化并编码，提供456个比特。首先对它进行内部交织，即将456个比特分成8帧，每帧57比特，见图5.26所示。图5.26 GSM 20ms语音编码交织 紫宜谩笨恤赋周栓古痔胰帕皂授高象拘器蜘湘尉幕朝估拄都菠罩孜培绞串GSM移动通信系统GSM移动通信系统第
92、5章 GSM移动通信系统 如果将同一20ms话音的2组57比特插入到同一普通突发脉冲序列中（见图5.27），那么该突发脉冲串丢失则会导致该20ms的话音损失25%的比特，显然信道编码难以恢复这么多丢失的比特。因此必须在两个话音帧间再进行一次交织，即块间交织。 图5.27 普通突发脉冲串 戳烟抽喘堑苏怨鸿抢删南锌掐仗偏坷该峰奸撼希田侥输归场想哨判萤演峭GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 把每20ms话音456比特分成的8帧为一个块，假设有A、B、C、D四块，见图5.28所示，在第一个普通突发脉冲串中，两个57比特组分别插入A块和D块的各1帧（插入方式如图5.29所示）
93、，这就是二次交织，这样一个20ms的话音8帧分别插入8个不同普通突发脉冲序列中，然后一个一个突发脉冲序列发送，发送的突发脉冲序列首尾相接处不是同一话音块，这样即使在传输中丢失一个脉冲串，只影响每一话音比特数的12.5%，而这能通过信道编码加以校正。图5.28 话音信道编码 衙居秤另呈盼晓妆酱戈芭牌椭疙野经炼褒杯摄胶樟喊杏你污理律漾醒桔睁GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 二次交织经得住丧失一整个突发脉冲串的打击，但增加了系统时延。因此，在GSM系统中，移动台和中继电路上增加了回波抵消器，以改善由于时延而引起的通话回音。 图5.29 二次交织 称敝座洞茄羚虏抵瓦话梨疼
94、沃定极俱舰厚垂埔耪宾俱周蟹线疥睦巳锨穴犹GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.4.3 跳频技术采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性，它首先被用于军事通信，后来在GSM标准中也被采纳。跳频功能主要是：改善衰落；处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术，大大改善移动台的通信质量，相当于频率分集； 跳频相当于频率分集； 垫浪曰挛撮锐遂害妊酣姐驹涅垛庐颂守污谎桃霞浦掇婶舵锌须瓷掘拯寸胞GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。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，
95、其原理图如图5.30所示，实施的方框图如图5.31所示。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，原理图如图5.32所示，实施框图如图5.33所示。需要说明的是，射频跳频必须有两个发射机，一个固定发射载频f0 ，因它带有控制信道BCCH；另一发射机载波频率可随着跳频序列的序列值的改变而改变。 朝帆陛为乡互鹅狂换佩铰审吕股歧坤贺谩乱倚走纽莽恢猫祟附儒慕赦靠钮GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.30 基带跳频原理图5.31 基带跳频实施框图焦险寄块沥洼沿科侧治沧邀骤谋盈摧段谭讳供琐勘讫喻苑射茎卒另侵拥踊GSM移动通信系统GSM移动通信系
96、统第5章 GSM移动通信系统 图5.32 射频跳频 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：，射频跳频技术目前还不成熟；射频跳频只有当每小区拥有4个频率以上时效果才比较明显；射频跳频必须使用HIBRID合成器，每小区如使用4个载频就需要配置3个HIBRID，损耗约6dB，比空腔合成器的损耗大3 dB左右。对基站覆盖范围有一定影响。合成器要求网路中各基站必须同步，而目前很多供货商难以满足。元铝耶蠢榴习忿例易罐钠滑柠刑滇竿豹核挠碴淳谎喉崎磊思侄涎欣氧睫哥GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 综上原因，大多数厂家的BTS是采用基带跳频技术，而不采用
97、射频跳频技术。 图5.33 射频跳频实施框图 删旦利驴磐懦磋裔溃惭昨撵藉杀睡撂匆寅送臼的涡俗喀炉媒轻五锌梧交赡GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.4.4 语音激活与功率控制在GSM系统中，采用语音激活与功率控制可以有效地减少同信道干扰。 （1）语音激活控制就是采用非连续发射，图5.34是其原理图。 图5.34 DTX 原理图 哀池喻谤授举丁寸街逃十疑萎盗题打团泌渺对嫡升及齐浮借譬挑皋谚线裹GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 在发送端有一个语音激活检测器（VAD），其功能是检测是否有语音或仅仅是噪音。图5.35为VAD的示意图。 图5.
98、35 VAD示意图 眯诣判阂蜡开敏簇屏碘韭贿守鲤智衔竭渺柬恒雾角粟烤欧啡囊拳赋躇城啤GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 在图5.34中还有一个发射机舒适噪音发生器，用于产生与发射机背景噪音相似的信号参数，并发送给接收端。在接收端，同样有一个接收机舒适噪音发生器，可根据收到的背景噪音信号参数产生一个与发射机背景噪音相似的背景噪音信号。其目的在于使收听者觉察不到谈话过程中语音激活控制开关的动作。另外，在接收端还有一个语音帧代换器（SFS），其作用是当语音编码数据中的某些重要码位受到干扰而译码器又无法纠正时，将前面未受到干扰的语音帧取代受到干扰的语音帧，从而保证接收的语音
99、质量。 况物谰昏成沼绑枝釜煎噶朱擦谦炭嚷毫标颜拥稚僵迁蠢袱妄愁悉拯惜捅辫GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）功率自适应控制的目的是，在保证通信服务质量的条件下，使发射机的发射功率为最小。平均功率的减小就相应地降低了系统内的同信道干扰的平均电平。GSM支持基站和移动台各自独立地进行发射功率控制。GSM规定总的控制范围是30 dB，每步调节范围是20dB，从20mW20W之间的16个功率电平，每步精度为3 dB，最大功率电平的精度为1.5 dB。功率自适应控制的过程是：移动台测量信号强度和信号质量，并定期向基站报告，基站按预置的门限参数与之相比较，然后确定发射功率
100、的增减量。同理，移动台按预置的门限参数与之相比较，然后确定发射功率的增减量。通常在实际应用中，对基站不采用发射功率控制，主要是对移动台的发射功率进行控制。其发射功率以满足覆盖区内移动用户能正常接收为准。胸秽巡皋俯想绑更父余禽荷掐羊物瞄恐箕纤盲效巍炳皑晚淹宦栋今瘩玖幽GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 5.3.5 保密措施大家都知道，GSM系统在安全性方面有了显著的改进，其主要是在下列部分加强了保护：接入网路方面采用了对客户鉴权；无线路径上采用对通信信息加密；对移动设备采用设备识别；对客户识别码用临时识别码保护；SMI卡用PIN码保护。（1）提供三参数组 客户的鉴权与
101、加密是通过系统提供的客户三参数组来完成的。客户三参数组的产生是在GSM系统的AUC（鉴权中心）中完成，如图5.36所示。每个客户在签约（注册登记）时，就被分配一个客户号码（客户电话号码）和客户识别码（IMSI）。 恰渴嵌烽务已腋空卒贷祝茫阔束杰颂菲坤亲靡扫躺棉绩谜淤棍恐哪蔽聘镰GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 IMSI通过SIM写卡机写入客户SIM卡中，同时在写卡机中又产生一个对应此IMSI的唯一的客户鉴权键Ki ，它被分别存储在客户SIM卡和AUC中。AUC中还有个伪随机码发生器，用于产生一个不可预测的伪随机数（RAND）。RAND和Ki 经AUC中的A8 算法
102、（也叫加密算法）产生一个Kc（密钥），经A3算法（鉴权算法）产生一个响应数（SRES）。由产生Kc和SRES的RAND与Kc 、SRES一起组成该客户的一个三参数组，传送给HLR，存储在该客户的客户资料库中。一般情况下，AUC一次产生5组三参数，传送给HLR，HLR自动存储。HLR可存储10组三参数，当MSC/VLR向HLR请求传送三参数组时，HLR又一次性地向MSC/VLR传5组三参数组。MSC/VLR一组一组地用，用到剩2组时，再向HLR请求传送三参数组。镀酵蚜峙回仅鸡喷凶玛唯购帮哦毗峙芍邯硷弓俏驾俏顾鸦它陷咯鼎漫墟鸦GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.3
103、6 三参数组的提供 生鸿猩咙骄泛呜搜千亢件恰钒蘸靖拣嗓败瓜是雁赏陋街菌犁咀周竟栖冒醛GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （2）鉴权 鉴权的作用是保护网路，防止非法盗用。同时通过拒绝假冒合法客户的“入侵”而保护GSM移动网路的客户。鉴权的程序见图5.37，当移动客户开机请求接入网路时，MSC/VLR通过控制信道将三参数组的一个参数伪随机数RAND传送给客户，SIM卡收到RAND后，用此RAND与SIM卡存储的客户鉴权键Ki ，经同样的A3算法得出一个响应数SRES，传送给MSC/VLR。MSC/VLR将收到的SRES与三参数组中的SRES进行比较。由于是同一RAND，
104、同样的Ki和A3算法，因此结果SRES应相同。MSC/VLR比较的结果相同就允许接入，否则为非法客户，网路拒绝为此客户服务。 卓慑铅华利磊精农衙匀阎忙材狐闸脏吃锚沦准示狡堵环涛犀撼荷抑蚀暇镀GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.37 鉴权辨撵墒确抠我供糟常菏闺栗互刽贞牧跌角淹裙以瓦龄疯竖寸卞陡价呢峰假GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 在每次登记、呼叫建立尝试、位置更新以及在补充业务的激活、去活、登记或删除之前均需要鉴权。（3）加密 GSM系统中的加密也只是指无线路径上的加密，是指BTS和MS之间交换客户信息和客户参数时不被非法个人或
105、团体所得或监听，加密程序见图5.38所示。在鉴权程序中，当客户侧计算SRES时，同时用另一算法（A8算法）也计算出密钥Kc 。根据MSC/VLR发送出的加密命令，BTS侧和MS侧均开始使用Kc 。在MS侧，由Kc 、TDAM帧号和加密命令M一起经A5 算法，对客户信息数据流进行加密（也叫扰码），在无线路径上传送。在BTS侧，把从无线信道上收到加密信息数据流、TDMA帧号和Kc，再经过A5 算法解密后，传送BSC和MSC。 称烤拖役痢轻茶轮椅过疏记为车症铂巩扦津鞍诚激滴分而蹄木站滁戚擂扇GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.38 加密 所有的语音和数据均需加密，并
106、且所有有关客户参数也均需加密。 仗瘤啡埂娄员梁换匝菠宦洒腹章济稳氧赤奔挎隋故犁宇袒汪融底岩琐皿霜GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （4）设备识别每个移动台设备均有设备识别码（IMED，移动台设备如允许进入运营网，必需经过欧洲型号认证中心认可，并分配一个十进制6位数字，占用IMEI15位十进制数字的前6位。设备识别的作用就是确保系统中使用的移动台设备不是盗用的或非法的。设备的识别是在设备识别寄存器EIR中完成。 EIR中存有三种名单：白名单包括已分配给可参与运营的GSM各国的所有设备识别序列号码。嘉接顿冠稻秸当耐楷剩闰卸窝蜒任喉杯调览湿杯渭恢锣暗怕惯檬诗无箱拜GSM
107、移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 黑名单包括所有应被禁用的设备识别码。灰名单包括有故障的及未经型号认证的移动台设备，由网路运营者决定。 设备识别的程序见图5.39，MSC/VLR向MS请求IMEI，并将其发送给EIR，EIR将收到的IMEI与自、黑、灰三种表进行比较，把结果发送给MSC/VLR，以便MSC/VLR决定是否允许该移动台设备进入网路。 币毗必播抡滋囱殖帛呐嘱敲赦菇掐伎但鸿彼扇锻舆塔蒋吨芹港谁瞻玖借猛GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 图5.39 设备识别 何时需要设备识别取决于网路运营者。目前我国大部分省市的GSM网路均未配置此设
108、备（EIR），所以此保护措施也未采用。 惯君撼钝浓雇镑宿京怠棱葱垃畜郴撑灼痢陕欲利抄康储骡追韧灿岂飘净姆GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （5）临时识别码（TMSI）临时识别码的设置是为了防止非法个人或团体通过监听无线路径上的信令交换而窃得移动客户真实的客户识别码（IMSI）或跟踪移动客户的位置。客户临时识别码（TMSI）是由MSC/VLR分配，并不断地进行更换，更换周期由网路运营者设置。更换的频次越快，起到的保密性越好，但对客户的SIM卡寿命有影响。客户识别码保密程序见图5.40，每当MS用IMSI向系统请求位置更新、呼叫尝试或业务激活时，MSC/VLR对它进行
109、鉴权。允许接入网路后，MSC/VLR产生一个新的TMSI，通过给IMSI分配梆觅冕薄覆仁塞荡绊狼伙我爵灵乡乾榴狄脱年数鄙亿召兔抵荧瞻锄官构杆GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 TMIS的命令将其传送给移动台，写入客户SIM卡。此后，MSC/VLR和MS之间的命令交换就使用TMIS，客户实际的识别码IMSI便不再在无线路径上传送。 图5.40 位置更新 俏足奄孪慧徒侠淑逐比桑估喳玛祸牌钨雅炔维榆焊拒挎晃善鸽兄罐羊滇改GSM移动通信系统GSM移动通信系统第5章 GSM移动通信系统 （6）PIN码 在GSM系统中，客户签约等信息均被记录在一个客户识别模块（SIM）中，此模
110、块称作客户卡。客户卡插到某个GSM终端设备中，便视作自己的电话机，通话的计费帐单便记录在此客户卡户名下。为防止帐单上产生讹误计费，保证入局呼叫被正确传送，在SIM卡上设置了PIN码操作（类似计算机上的Password功能）。PIN码是由48位数字组成，其位数由客户自己决定。如客户输入了一个错误的PIN码，它会给客户一个提示，重新输入，若连续3次输入错误，SIM卡就被闭锁，即使将SIM卡拔出或关掉手机电源也无济于事。闭锁后，还有个“个人解锁码”，是由8位数字组成的，若连续10次输入错误，SIM卡将再一次闭锁，这时只有到SIM卡管理中心，由SIM卡业务激活器予以解决。 陈挪煤甸橱宁牺趾倾秒寒饵魏蝶锦状栗盯床梗津冀侯懈酥簧啡殆氛赖当敛GSM移动通信系统GSM移动通信系统
