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1、Better Makes Best,GSM系统理论与爱立信CME20,GSM概述 及CME20系统-03,1,GSM无线接入原理-38,2,GSM识别-110,3,4,业务过程-131,GSM：Global System for Mobile Communication移动通信是移动用户与固定用户之间，或移动用户与移动用户之间的通信。在现代通信网中，它已成为发展最快的通信方式之一。,移动通信系统发展历程,第一代 80年代,模拟,第二代 90年代,数字,第三代,IMT-2000,The Main Cellular Standards,Ericssons Cellular Systems,CME2
2、0概述,CME20系统是爱立信的 GSM系统产品（包括GSM900和DCS1800 标准），采用爱立信AXE10或AXE810交换机，主要用来实现全双工的移动电话业务和各种数据业务。AXE交换机是一种全数字的集中控制的程控交换机，可在移动网及公网上使用。AXE采用了模块化的结构、面向未来的实用化系统。,CME20系统的基本构成 移动通信是移动用户与固定用户之间，或移动用户与移动用户之间的通信。在现代通信网中，它已成为发展最快的通信方式之一，本教案将主要介绍瑞典爱立信公司GSM数字蜂窝移动通信系统的主要产品CME 20系统。讲述的内容包括CME 20系统的GSM系统概论、,ETSI对GSM网络制
3、定的协议,一、GSM系统的构成 GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION(GSM)GSM基本上可分为两部分：交换系统（SS）和基站系统（BSS）,GSM系统的网络结构,1、交换系统：负责进行呼叫的处理、与用户相关功能。它包括以下功能单元：,Mobile services Switching Center(MSC)Home Location Register(HLR)Visitor Location Register(VLR)AUthentication Center(AUC)Equipment Identity Register(EIR),MSC:提供交换功
4、能，完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。一个MSC可控制多个基站控制器。HLR：HLR 是一个静态数据库，用来存储本地用户数据信息的数据库。当一个人购买电信网的移动台时，相关信息将被登记在该网络的HLR中，HLR与各营业点的终端相连。由于MS位置的移动性，因此要建立至MS的终接呼叫，需在网络中设置一些数据库，用来保存MS的位置信息。它储存两类数据：一是永久性的参数，包括:MSISDN、IMSI、用户类别、Ki、补充业务等参数。二是临时性的参数，即用户当前所处位置的有关参数，该MS 目前处于哪个MSC/VLR中，即M
5、SC/VLR 地址。,MSC/VLR,MSC/VLR,MSC/VLR,MSC/VLR,HLR,VLR：VLR用于寄存所有进入本交换机服务区域用户的信息。VLR中也寄存两类信息：一是本交换区用户参数，该参数是从HLR中获得的。二是本交换区MS的LAI。一个VLR通常为一个MSC控制区服务，也可为几个相邻MSC控制区服务。VLR看成是分布的HLR，VLR与MSC配对合置于一个物理实体中。（因为每次呼叫，它们之间有大量的信令传递，若分开，信令链路负荷大，所以将MSC与VLR接口做成AXE 的内部接口。）AUC与EIR也是数据库，但与呼叫的建立无关。AUC与HLR相连，是向HLR提供出于安全原因而使用
6、的鉴权参数和密钥。即三参数组。AUC是由计算机系统（PC或VAX）实现的。EIR用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使用。它内存三种名单：白名单-合法设备 黑名单-非法设备 灰名单-故障设备,GMSC:称为入口移动交换局或称门道局。它具有从HLR查询得到被叫MS目前的位置信息，并根据此信息选择路由。GMSC 可以是任意的MSC，也可以单独设置。单独设置时，不处理 MS的呼叫，因此不需设VLR，不与BSC 相连。,2、BSS：负责所有无线相关功能.,Base Station Controller(BSC)一个基站控制器通常控制多个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通
7、信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制，控制完成移动台的定位、切换及寻呼等，是个很强的业务控制点。Base Transceiver Station(BTS)用来提供移动台与系统的无线接口。BTS完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。,3、OMC 执行所有操作与网络维护任务，包括诸如：网络话务的监控和网络告警监控.OMC能够访问SS和BSS系统。,其功能如下：1）网络的监视和操作，例如：告警及处理。2）无线规划，例如：增加蜂窝小区及载频。3）交换系统的管理，例如：软件和数据的修改。4）性能的管理，例如：产生统计报告。由多
8、个OMC组成了NMC（Network Management Center），如下图：,OSS Provides Central Supervision of all Network,4、MOBILE STATION(MS)手机,注意：MS不属于以上所说的系统.,GSM系统中的不同接口,CME20的结构划分,GSM网络是一个可以全球范围内联网漫游的“全球通”系统，所以GSM业务区的范围可以覆盖全球，它的业务区由全球的全部成员国的GSM/PLMN业务区构成。一个国家可以有一个或多个的GSM/PLMN网络，每个GSM/PLMN网络可由多个MSC/VLR业务区构成，每个MSC/VLR业务区又被分成若个
9、位置区，每个位置区又划分为若干个小区，每个小区是一个特定的BTS覆盖的区域。GSM业务区：由全球所有的成员国的GSM/PLMN业务区所构成的覆盖区域。移动台可以在整个覆盖区域内漫游。GSM/PLMN业务区：一个网络运营商所运营的GSM/PLMN网络的覆盖区域。一个国家范围内可以一个或多个GSM/PLMN网络。,PLMN SERVICE AREA,A Public Land Mobile Network(PLMN)service area is the entire set of cells served by one network operator and is defined as the
10、 area in which an operator offers radio coverage and access to its network.In any one country there may be several PLMN service areas,one for each mobile operators network.我国有联通和移动两个运营商,MSC SERVICE AREA,The subscribers MSC service area is stored in the HLR.MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。,LO
11、CATION AREA(LA),LOCATION AREA(LA)由网络的若干个小区组成，用于标明用户所在位置区，用户在那个位置存储在VLR中。位置区是MSC/VLR业务区的一部分,一个位置区只能属于一个MSC/VLR当MS从一个位置区移到另外一个位置时，必须报告新的位置区给网络。(IDLE)当有呼叫该MS时，寻呼信息(PAGING)将在LA中所有小区广播。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。,CELL(小区),CELL 是蜂窝系统最基本的无线覆盖区域,小区（Cell）：它表示网络中一个BTS的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个全球识别码（CGI）
12、的。同时，利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样的载频的各个小区,蜂窝小区,蜂窝小区系统有以下三个特点：1、无线频率资源复用。由系统所选用的调制方式、带宽确定载干比，在满足这个载干比要求的前提下考虑到多经衰落等因素确定同频复用保护距离。2、越区自动切换。当一个移动用户从某小区移动到另一个小区时，为使通话不被中断需要自动切换信道，用户不会察觉到这个过程。3、漫游。漫游是GSM的一大优点。所谓漫游功能，是指PLMN网络始终能够跟踪移动用户的实际位置，从而可以方便地将呼叫终接至该用户。移动用户可自由地漫游至另一地，只要开机，就可收发呼叫，而不需作任何事先登记。另外，用户自由漫游也意味着
13、当它跨越位置区边界时，进行中的呼叫不被中断。,小区类型,Macrocell：宏小区（宏蜂窝）一般小区，提供大部分的室内室外的覆盖；Microcell：微小区（微蜂窝）低功率，吸收话务。街道站就是其中一种。Indoor Cell：室内小区 室内的微蜂窝站。低功率，吸收室内话务。一般称为Picocell。Umbrella Cell:伞型小区 覆盖范围广，从覆盖上考虑，填补盲区。注意频率干扰。,全向站：Omni Cell 覆盖定向站：Sector Cell 容量功分站,第二章 GSM无线接入原理2.1、无线数字传输和信号处理 五、天线分集接收一、接入技术 六、跳频二、时间色散 七、话音信号的间断传输
14、方式三、时间提前 八、用户识别卡四、信号处理 2.2、无线数字信道1、话音编码 2.3、突发脉冲序列2、信道编码3、交织4、突发脉冲串的形成5、GMSK调制6、均衡器7、MS框图,第二章 GSM 无线接入原理 2.1、无线数字传输和信号处理一、接入技术（多址方式）FDMA（FREQUENCE DIVIDEMULTIPLE ADRESS）：频分多址，在模拟蜂窝移动系统中就应用这种技术。它为每个用户分配一个频带，同一小区内的用户必须占用不同的频点进行通信，这种方式的缺点是干扰严重，保密性差，容量小。它的主要特点有：每路一个载频，每个频道只传送一路话音。连续传送，当系统分配给MS和基站一个FDMA的
15、信道，则MS和基站之间连续传送，不会间断，直到通话结束，信道释放后收回。FDMA不需要复杂的成帧、同步和突发脉冲序列的传输，移动台的设备相对简单。,GSM无线接入原理,TDMA（TIME DIVIDE MULTIPLE ADRESS）：时分多址，目前的GSM数字移动系统就使用这种技术。它的每一频带上有8个时隙，最多可有8个移动用户使用同一频带。特点：频谱的利用率高，减小了基站的工作频道数，降低了基站的造价。抗干扰能力强。需要全网同步，技术比较复杂。,GSM无线接入原理,CDMA（CODE DIVIDE MULTIPLE ADRESS）：码分多址。CDMA是以不同的代码序列实现通信的。使用一组正
16、交的伪随机噪声序列（简称伪随机码），通过相关处理实现多客户共享频率的同时入网接续的功能。因此CDMA技术是最有效的频率复用技术,Uplink and Downlink on a Radio Channel,Duplex Distance,Carrier Separation,GSM的频率,GSM900 上行：890915MHz；下行：935960MHz；共分为124对双工载频，载频间隔为200KHZ。频道号：0-124（0作保护，不用）f=890+N*0.2 每载频共分8个时隙，即为8个信道。总信道数为1248992个信道。124个频点中包含了移动GSM(1-95),联通(96-124)。E-
17、GSM900 扩展的GSM900频段，扩展的这一部分是：上行：880890MHz；下行：925935MHz；上下行各10M，频道号：975-1024。移动使用(1000-1024、0)。GSM1800 上行：1710-1785 MHz；下行：1805-1880 MHz 共分为374对双工载频，载频间隔为200KHZ。频道号：512-885,P-GSM:1-124 G1:0,975-1023,E-GSM:,TDMA,GSM是一个采用FMDA和TDMA技术的制式,Analog Signal,Digital Signal,Regeneration of Digital Signal,在GSM中,无线
18、路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分的方式传送，所以，在GSM中，无线路径上采用的是时分多址(TDMA)方式。TACS系统：25MHZ/25KHZ=1000个频道，频道=信道GSM系统：25MHZ/200KHZ-1=124个频道，124 8=992信道 频道信道GSM提供的信道数少于TACS提供的信道数，但为什么说GSM的容量比TACS大？,频率分组方案（CLUSTER）原因：同一小区内的频点不能太近，否则邻频干扰大；另一方面，相邻小区的频率不能一样，否则同频干扰大，所以这些频率必须合理安排，目前使用的分组方案有三个：21/7适用于TACS，复用因
19、数大，同一区域的复用次数少12/4适用于GSM的正常小区9/3适用于GSM的微小区 12/4把所有频率分成12组，用于支持12个小区，这12个小区覆盖一定的区域，而其它区域将会再次使用这些频率。在一PLMN网络中将有很多同频小区，为区分这些小区而设置了一识别码BSIC。数字传输抗干扰能力强，所以可以缩短频率复用距离，提高频率利用率。,小区最高载频数=所有频点数/频率复用系数,21、12、9称为“频率复用系数”,载干比 载波干扰保护比就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与MS的瞬时位置有关。在给定的复用距离上，某小区将使用其它小区也在使用的信道。这意味着该小区将受到来自使用相
20、同信道小区的频率干扰，最终基站的覆盖范围将些同频率干扰所限制，而不是受通常的噪声所限。因此，相对于传统的噪声受限系统，成熟的蜂窝系统是干扰受限系统。在设计蜂窝系统时就是要把这些干扰控制在可容忍的电平。通过对信道复用距离的控制能部分做到这一点，而且是复用距离越长，干扰越小。1、同频干扰C/I所谓同频率干扰保护比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/I9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I12dB。2、邻频干扰C/A邻频率干扰保护比C/A是指在频率复用模式下，相邻频率会对服务小区使用的频率进行干扰，这两个信号间的比值即
21、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。,二、时间色散,010101,010101,在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的，其中有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。,010101,如上图，基站发射101010的数字序列，一路是直射至移动台，一路经物体反射至移动台，可见反射信号比直射信号经过路程长。在GSM系统中，比特速率为270Kbit/s，则每一比特时间为3.7us，也即是一比特对应1.1Km。假若反射信号经过的路程比直射信号经过的路程
22、长1.1公里，则移动台就会在接收到的有用信号中混有比它迟到一个比特时间的一个信号，即移动台同时会收到一个为“1”的信号和一个为“0”信号，这种现象会使移动台接收时的误码率升高。,Time Dispersion,出现时间色散的典型环境为山区、丘陵城市、高层金属建筑。出现时间色散的条件：反射路径直射路径 1.1公里避免有害的时间色散的方法：1）将BTS尽可能建在离建筑物近的地方。2）将BTS背对反射物，天线有高的前背比。3）MS离反射物太远。4）MS离BTS或反射物近。,3,2,三、时间提前,由于采用了TDMA技术，因此要求移动台必须在指配给它的时隙内发送，而在其余时间则必须保持沉默。否则它将对使
23、用同一载频上不同时隙的另一些移动台的呼叫造成干扰。,如图所示，某一移动台非常靠近基站，指配给它的是时隙2（TS2），它只能利用该时隙进行呼叫，在该移动台呼叫期间，它向远离基站的方向移动。因此，从基站发出的信息，将会越来越迟地到达移动台，与此同时，移动台的应答信息也将越来越迟地到达基站。如果不采取任何措施，则该时延将会长到使该移动台在TS2发送的信息与基站在TS3接收到的信息相重迭起来，引起相邻时隙的相互干扰。所以，在呼叫期间，要监视呼叫到达基站的时间，并向移动台发出指令，使移动台能够随着它离开基站距离的增加，逐渐提前发送信号，这个移动台提前发送信号的时间称为定时提前时间（TA）。小区参数中TA
24、LIM=0-63，TAMAX=63,对应小区范围为35KM。因此TA是决定小区大小的一个参数。,四、信号处理 在GSM系统中，由于无线信道的带宽只有200KHZ，且无线信道为变参信道，传输数字信号的误码率高，因此，话音信号在无线信道上传送之前应进行处理，使话音数字信号能够适合无线信道的高误码、窄带宽的要求。本节主要讲：话音编码信道编码交织突发脉冲串的形成GMSK调制均衡器,1、话音编码 波形编码有三种编码技术 声源编码（参量编码）混合编码PCM编码方式是一种波形编码器，这类编码方式传送的是实际波形的直接信息，其编码过程是先对模拟信号进行取样，再对取样值进行量化，然后进行编码形成数字信号，即是我
25、们较为熟识的取样、量化、编码的过程。在现在的公用电话中通常采用这种编码方式，它质量相应较高，但需要很高的比特速率，公用电话中每个话路的比特速率为64Kbit/s。这样高的比特速率不适应在GSM系统中的无线信道中传输。,在公用电话网中用户电路的模拟信号经PCM抽样、量化、编码后形成每个话路的数字信号速率为64Kbit/s，在GSM系统中，无线信道也采用数字信号，但每载频的带宽只有200KHZ，如果采用传统的PCM编码方式，则每个移动台的数字话音比特速率为64Kbit/S，8个用户至少为512Kbit/S，调制后的频带远远大于200KHZ，因此必须采用其它的编码方式来降低每个话路信息编码所需的比特
26、率。CME 20系统中采用了混合编码方式。波形编码器具有音质好的特点，但比特速率要求高；声音编码器具有编码比特速率低的特点，但音质较差；混合编码器为波形编码器和声音编码器两者的结合，吸取两种编码器的优点，使话音编码后的比特速率能够满足GSM系统中无线信道的传输要求，而又能保证一定的话音质量，但话音质量比公用电话的PCM编码方式差。,GSM中话音编码采用混合编码器，其编码过程分为：第一阶段：话音分段。64KBITS的话音分成20MS一段进行编码。第二阶段：编码。每20MS话音编成260BIT的数码。即比特速率为：26020=13KBITS,其编码过程为：先对64Kbit/S的数字话音进行分段，每
27、段20ms，然后再进行混合编码，每20ms的话音编成260个比特，即比特速率为260bit/20ms=13Kbit/S，这样每路话音的比特速率从64Kbit/S降至13Kbit/S。,2、信道编码 作用是克服无线信道中传输过程的误码。由于在GSM系统中的无线信道为变参信道，传输时的误码较为严重，采用信道编码能够检出和校正接收比特流中的差错，克服无线信道的高误码缺点。信道编码的纠错和检错原理可以从下面简单的例子看出：发 添加比特 接收比特0 000 0001或1110 纠一位错1 111 0011或1100 检两位错,0000或1111,假定要发送的信息是一个“0”或是一个“1”。为了提高保护能
28、力，以这样简单的方式添加3个比特，对于每一个比特（0或1），只有一个有效的编码组（0000或1111）。如果收到的不是0000或1111，就说明传输期间出现了差错，差错的情况有三种，错一个比特、错二个比特和错三或四个比特。由图例可见，错一个比特可以校正；错二个比特时不能够校正，但能够检出；错三或四个比特才发生误码。所以，这个简单的编码方式能够校正一个差错和检出二个差错。由此例可见信道编码可以纠错和检错。,在CME 20系统中，信道编码采用了卷积编码和分组编码两种编码方式。卷积编码具有纠错的功能；分组编码具有检错的功能。同时由于编码时要添加比特，而使话音信号的比特速率升高，所以不能对全部的话音比
29、特进行编码，而是只对部分重要的比特进行编码。GSM中采用分组编码和卷积编码两种编码方式。把话音编码产生的260比特分成 50个最重要比特 132个重要比特 78个不重要比特 对50个比特先添加3个奇偶检验比特（分组编码）。再与132比特和4 个尾比特一起卷积编码，比率为12，形成378个比特。另外78个不重要比特不予保护。,2：1,信道编码的过程是：50个最重要的比特先加入3个比特进行分组编码，再与132个重要比特一起加入4个比特进行第二次分组编码，然后再按1：2的比率进行卷积编码，形成378个已编码比特，78个不重要比特不进行编码。这样，260个比特的数字话音信号经信道编码后成为456个比特
30、。,Channel Coding,3、交织 在实际应用中，比特差错经常成串发生。这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个连续的比特。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是最有效的。采用交织技术，即是将码流以非连续的方式发送出去，使成串的比特差错能够被间隔开来，再由信道编码进行纠错和检错。,1,2,3,4,1,2,3,4,1,1,2,2,3,4,1,1,1,2,1,3,2,4,2,1,2,3,3,4,3,1,3,3,3,4,4,1,4,3,4,4,4,1,3,4,消息分组,交织后消息分组,去交织消息分组,在GSM系统中，由于采用了TDMA技术，所以移动台接收到的信号不是连续的，
31、而是每帧接收到一串数据，信息量为2组57bit，所以信道编码后的20ms的话音要分成8组57bit，即分成8组，要4个帧才能送完。为克服比特差错经常成串发生，而信道编码只在检测和校正不太长的差错串时才最有效，利用交织可把一条消息中相继比特隔开，将它们以非相继的方式发送，从而使成串的差错化为较短的差错串。一次交织在20MS话音内进行 二次交织在相邻的两个20MS话音间进行,第一次交织,在GSM系统中，信道编码器为每一段20ms的话音提供456个比特，根据上述的交织原理，把456个比特分成八组，每组57个比特，在4个TDMA帧发送。发送时按非连续的方式发码，即对它们作交织处理，其发码规律如图所示，
32、这个比特的处理过程称为第一次交织。第一次交织是在20ms的话音中进行的。设某个用户进行通话，每20ms产生一个456bit的话音帧，假设现有A、B、C、D四帧，每帧第一次交织后形成8组，每组57个比特，如果每帧的257个比特是取自同一话音帧并插入同一突发脉串，那么该突发脉冲串如果丧失将会导致总共丧失25%的比特，而信道编码难以对付丢失这么多的比特，所以必须在两个话音帧间再来一次交织。,第二次交织,第二次交织是在两个20ms的话音之间进行的，其原理如图所示，第二次交织后，每串突发脉冲串发送相邻两个20ms各57个比特的信息，每20ms的话音要分成8个TDMA帧才能送完。二次交织将增加系统的时延，
33、但却能经得住丧失整个突发脉串的打击。因为丧失一个脉冲串只影响每个话音帧比特数的12.5%，而这是能通过信道编码加以校正的。,第二次交织是在两个20ms的话音之间进行的，其原理如图所示，第二次交织后，每串突发脉冲串发送相邻两个20ms各57个比特的信息，每20ms的话音要分成8个TDMA帧才能送完。二次交织将增加系统的时延，但却能经得住丧失整个突发脉串的打击。因为丧失一个脉冲串只影响每个话音帧比特数的12.5%，而这是能通过信道编码加以校正的。4、调制 采用高斯滤波最小频移键控（GMSK），比普通的MSK更窄的带宽，但代价是减小了对噪声的抵抗能力。,5、均衡器 用于消除时间色散，当出现反射信号时
34、，移动台收到的可能是直射信号和反射信号，按一比特1.1公里计算，两种信号的路径差距是1.1公里时，移动台收到的可能是两个比特，如0和1，这时移动台无法取舍。假设基站的发信序列为A（t），无线信道的规律为G（t），移动台的接收到的序列为B（t）。如果我们知道了无线信道的规律G（t），并且知道移动台的接收序列B（t），那么可以计算出基站的发信序列A（t）。,无线信道,A(t),G(t),B(t),基站的发信序列A经无线信道的传输后到达移动台，移动台所接收的序列为B，B序列中的26个训练比特被提出来后经相关器的计算形成信道模型的控制参数去控制信道模型，使道模型与实际的无线信道相似，然后码发生器产生可
35、能出现的基站发信序列经信道模型后与接收到的实际接收序列相比较，经比较后，差值最小的码发生器所产生的序列作为接收到的数据输出。,6、突发脉冲串的形成 在GSM系统中，一个TDMA帧每时隙只能送出2个57比特，并以不连续的脉冲串形式在无线信道上传送，因此除了2个57比特的话音数据外，还必须加入其它的一些比特，这些比特包括前后各3个尾比特（TB），用于帮助均衡器知道突发脉冲串的起始位和停止位；26个训练比特，用于均衡器计算信道模型；两个1比特的借用标志，用于表示此突发脉冲序列是否被FACCH信令借用。插入这些比特后，信号的数码率从22.8Kbit/s升至33.8Kbit/S。,3,3,57,57,1
36、,1,话,音,编,码,信,道,编,码,突,发,脉,冲,串,形,成,调,制,器,发,射,机,A,/,D,分,段,交,织,加,密,均,衡,解,码,均,衡,器,接,收,解,调,D,/,A,话,音,解,码,去,交,织,解,密,1,3,K,B,/,S,22.8,.,K,B,/,S,3,3,.,8,K,B,/,S,270KB/S,话音先要经A/D电路的数字化处理，分成20ms的音段。此后是话音编码，以降低比特率，信道编码以控制差错。经交织处理和加密，然后，这些比特形成8个1/2突发脉冲串（对应每20ms的话音）。最后，它们填充在适当的时隙内，以约270Kbit/s的速率发送。因此有每比特3.7s,相对于1
37、.1公里的空中距离.接收机的工作流程是：接收突发脉冲串，在均衡器中计算评估比特序列的同时，还建立起信道模型。在全部8个1/2突发脉冲串接收齐和解密之后，它们被 重新装配成456个比特的消息。该消息序列被解码，以便检测和校正传输期间的差错。解码器使用来自均衡器的、能改善差错校正功能的软信息，即比特正确的概率。最后是对该比特流进行话音解码，把它转换成模拟话音。,GSM Transmission Process,五、天线（空间）分集接收 GSM中的实现分集的方法是使用两个接收天线，它们受到的衰落影响是不相关的。它们两者在某一时该经受某很深衰落点影响的可能性很小。利用两付接收天线来接收信号，它们独立接
38、收同一信号，并因此受到衰落包络的不同影响，当合成来自两付天线的信号时，衰落的程度能被减小。在900MHz频段，天线间距5米6米，可得到6dB左右的增益。在1800MHz频段，由于波长较短，所以天线间距可以缩短。空间分集可以减轻衰落现象。双极化天线的分集方式是否是极化分集？,六、跳频 瑞利衰落的衰落图形是与频率相关的，即衰落谷点将因频率不同而发生在不同的地点。这样如果在呼叫期间，让载波频率在几个频率点上变化，并假定只在一个频率上有一衰落谷点，那么仅会损失呼叫的一小部分，而采用复杂的信号处理过程能重新恢复全部信息内容。这种方法称为跳频。在呼叫期间，载波频率在几个频率上变化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰
39、落谷点只是对某一个频点有效，对另一个频点无效。另外，跳频与不连续发射可以降低干扰，但当大负荷时，所有的发信机都同时打开，碰撞的机会很大，跳频的作用体现不出来。若按照4/12分组方案，邻频碰撞也无妨，但若采用多频复用技术，邻频的距离小于12，彼此干扰变大，若采用跳频技术，且负荷不大时，可以减小碰撞机会。频率分集可以抵抗衰落现象。,跳频分为慢跳频和快跳频，跳频速率越高，跳频系统的抗干扰性就越好。慢跳频：跳频速率低于信息比特率。GSM系统的跳频属于慢跳频，为217次/S。快跳频：跳频速率高于或等于信息比特率。慢跳频的基本原则：MS由BCH分配参数中导出跳频系列（跳频所用一系列频率）和小区的跳频序列号
40、（同簇小区上允许不同的序列号），跳频是在两个时隙之间发生，一个MS在一个时隙内（577US）用固定频率发送和接收，在下一个TDMA帧时用另一频率发送和接收。,GSM系统的跳频属于慢跳频，其跳频方法有：基带跳频和射频跳频（合成器跳频）。基带跳频是将话音随时间的变换使用不同频率发射机发射；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。它必须有两个发射机，一个固定频率发射（BCCH频率），另一个发射机频率随跳频序列的序列值的改变而改变。,七、话音信号的间断传输方式（DTX）该方式仅在有话音帧需发送时，才使发射机工作的一种工作模式。发话时：话音和背景噪声一起发送，将发端背景噪声
41、的参数 传给收端，收端利用这些参数合成与发端相似的噪声。不发话时：仅发背景噪声以满足听觉需要。发送侧需要有语音活动检测器以检测是否有话音。作用：1）减少空中干扰电平。2）降低移动台电池消耗,八、用户识别卡（SIM卡）SIM卡是含有微处理器的智能卡。在它的存储器中含有SIM卡本身序号、状态、鉴权键、密钥、IMSI用户密码、位置区识别码、移动台的等级等信息，有两个密码PIN码及PUK码。输入三次 PIN码错误时，则SIM卡被锁住，这时输入PUK 码，PUK码一般不直接告诉用户，而是由当地发卡部门掌握，便于增加保密级别。当输入十次PUK码都错误时则该卡就报废了。,2.2、无线数字信道,9805022
42、,物理信道是指一个载频上一个TDMA帧的一个时隙，它相当于FDMA系统中的一个频道。用户通过某一个载频上的一个信道接入系统通信。用户在该信道上，即该时隙上发出的信息比特流被称为突发脉冲序列。物理信道有992条。逻辑信道是从信息内容的性质角度定义划分的。把信道上传递的内容分成业务信息（话音、数据等）和控制信息（控制呼叫进程的信令）两大类。定义与之对应的逻辑信道称为业务信道和控制信道。逻辑信道有12条。业务信道（TCH）-用于传送编码后的话音或数据信息。控制信道（CCH）-用于传递控制信息如控制呼叫进程 的信令的信道传送控制信息。,Logical Channels and Bursts,While
43、 each timeslot is ALWAYS 156.25 bit times long,the burst length may vary.The Access burst is 88 bit times long.All other bursts are 148 bit times long.,一、控制信道（CCH）控制信道分为 广播信道(BCH)公共控制信道(CCCH)专用控制信道(DCCH)1、广播信道包括FCCH、SCH、BCCH三种信道。其特点为下行信道，且是点对多点的方式，用于向移动台传递小区的各项广播信息，使移动台与基站取得同步。频率校正信道向移动台传递频率校正信号，使移动
44、台能调到相应的频率上。同步信道用于向移动台传送帧同步号，即TDMA帧号，同时也传送基站识别码BSIC。广播控制信道用于向移动台传送所有小区的通用消息。如LAI、小区内允许最大输出功率、相邻小区的BCCH载频等。,系统信息 系统信息是关于网络的数据，移动台要与网络正常通信必须知道系统信息。系统信息不断地在BCCH（MS idle）或SACCH(MS busy）上由BTS向所有的移动台发送。系统信息中的参数可由工作人员通过命令加以改变，这些参数被定义成永久的交换数据并由BSC内部控制。系统信息的定义是以一个小区为单位的，每个小区有它自己一套参数。正常情况下每隔600S（10min）或小区由HALT
45、ED变为ACTIVE时，BSC向BTS发布一次系统信息。在GSM 中，共定义了七种类型的系统信息：System Information Type 1Cell Channel DescriptionRACH Control ParametersSystem Information Type 2Neighbour Cells Description PLMN PermittedRACH Control Parameters,小区中使用跳频时才发送,2、公共控制信道包括PCH、RACH、AGCH三种信道。该类信道主要用于寻呼被叫，以及完成移动台所需专用控制信道的申请和分配。所以移动通信的实现不仅要有
46、传递话音的业务信道，还要相应的控制信道配合才行。寻呼信道用于在小区内寻呼移动台，是下行信道。PCH含有被叫移动台的号码信息，故只有相应的移动台才会响应。允许接入信道是一个点对点的下行信道。当移动台经RACH申请到专用信道后，系统经AGCH将分配给该移动台的专用信道通知移动台。所以AGCH/RACH成对使用。3、专用控制信道由SDCCH、SACCH、FACCH三种信道组成，用于向特定的呼叫提供专门的信道来传递其专用信令信息。是点对点的双向信道。,独立专用控制信道是一个点对点的双向信道，主要 用于在移动台呼叫建立之前，即在使用TCH之前，传送 系统信息：如登记和鉴权呼在此信道上进行。慢速随路控制信
47、道，它与一个业务信道或一个独立 专用控制信道相关,用于传送有关连接信息的点对点的双 向连接数据信道。如传送服务小区及相邻小区的信号强 度，移动台功率等级和TA值等信息。快速随路控制信道与一个TCH相关，用于传送速度（实时）要求高的信令信息，它工作于借用模式，每当 需要传送该类信息时，例如需要完成一次切换，则需借 用TCH，即当前的一个20ms的话音信息位置被借用来传 送这些信息。由于译码器会重复最后20ms的话音，故这 种中断不会让用户感觉到。,二、逻辑信道映射 用于呼叫处理的各种逻辑信道和信令，实际上是由物理信道（以突发脉冲序列的形式）来传递的。因此有必要讨论各种逻辑信道与物理信道的关系，了
48、解它们是怎样从自身的构成体系上被列入相应的物理信道上传送的。载频为C0，C1，C2Cn。时隙数为TS0，TS1，TS2.TS71、业务复帧结构 TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTI(共26帧，约为120ms)2、控制信道映射 SDCCH/8-把控制信道映射到BCCH载波的TS0 和TS1上。SDCCH/4-把控制信道全部压缩到BCCH载波的TS0 上。（1）SDCCH/8映射(BCCHTYPE=NCOMB)*TS 0 下行链路的映射 FSBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCC FSCCCCCCCCI 共51帧,BCH、CCCH,DCCH,B
49、CCH载波,*TS 0 上行链路的映射RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR*TS 1 上行和下行链路的映射(102复帧结构)DDDD DDDD DDDD DDDD DDDD DDDD DDDD DDDDAAAA AAAA AAAA AAAA III DDDD DDDD DDDD DDDDDDDD DDDD DDDD DDDD AAAA AAAA AAAA AAAA III 在51复帧中共有8个DDDD组,如果支持短信息功能时,要借用一个DDDD组用于CBCH.此时为SDCCH/7.*SDCCH/4)(BCCHTYPE=COMB)TS0下行链路的
50、映射FSBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSDDDDDDDDFSDDDD DDDDFSAAAAAAAAI即在51复帧中合并了CCCC组与DDDD组,所以称COMB.如果支持短信息业务,则CBCH要借用一个DDDD组,此时的BCCHTYPE=COMBC.,TS0上行链路的映射DDDDRRAAAAAAAARRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRDDDDDDDDRRDDDD SDCCH/8:假设一个BTS有n个双工载波，每个载波可有8个时隙TS。载波定义为C0 C1 C2Cn。对于下行链路，C0上的TS0和TS1只用于映射控制信道，其余所有时隙用映射TCH，因此，C0也被称为BCCH载波。其余
