GSM设计基础知识

1、移动通信,GSM,GSM总体,1988年颁布了GSM标准泛欧数字蜂窝网通信标准 包括两个并行的系统GSM900、DCS1800。 两个系统功能相同，主要的差异是频段不同。 GSM标准只对功能、接口作了详细规定，便于不同公司的产品可以互联互通。,以一个MSC为中心的网络结构,GSM系统作为AN网络整体的结构,GSM系统的号码编制,移动用户识别码IMSI（国际移动用户识别码） 每个用户一个，在所有位置均有效，通常在呼叫建立和位置更新时使用。 存在于SIM卡中，安全性很重要。,GSM系统的号码编制,临时移动用户识别码TMSI IMSI只在起始呼叫中使用，而后用换算出TMSI完成通话过程。,GSM系统

2、的号码编制,国际移动设备识别码IMEI 手机串号 MT的唯一标志，由于监控设备。 一般，在MT键盘上按下*#06#，即可得到。,GSM系统的号码编制,MT的网络服务号码 类似于固定电话号码的编制原则 13x xxxx xxxx,GSM系统的号码编制,基站识别编码BSIC 位置区识别编码LAI 便于识别基站及位置区，为位置更新和信道越区切换服务,GSM提供的主要业务,目前投入使用的是 语音传输 短消息业务 传真,GSM系统的无线接口,频率-时间分隔的蜂窝系统 小区结构和载频运用 小区 区群 载频复用 小区半径：BTSMT间距离，农村一般35KM，市区一般1KM 可采用区群内三小区 每小区三扇区

3、区群间频率复用,GSM系统的无线接口,频率-时间分隔的蜂窝系统 工作频带和载频间隔 上行：890-915MHZ 下行：935-960MHZ 共有25MHZ带宽 FDD双工间隔45MHZ 每频带上200KHZ载波间隔,GSM系统的无线接口,频率-时间分隔的蜂窝系统 频道编号 1号124号 n=1 124 1、124号基本不用,GSM系统的无线接口,频率-时间分隔的蜂窝系统 发射类型 GSM：发射类别为271KF7W，即： 每载频段用TDMA技术 含8个基本物理信道/8个基本时隙 调制速率为270.83KBps GMSK调制方式,GSM系统的无线接口,频率-时间分隔的蜂窝系统 GSM：蜂窝系统 载

4、频间隔：200KHZ 每载频：按时间分隔为8个时隙的1个个TDMA帧，即每载频8信道 每小区基站：含由若干个预先分配的频率时间信道,GSM系统的无线接口,物理信道和逻辑信道的结构 我们已知GSM上下行频带被分为124对载频，载频间隔200KHZ 每对载频上的时间被分割，供不同用户使用，称作时隙。编号为07 则从时间上看，排列为： Slot0 Slot1 Slot2 Slot3 Slot4 Slot5 Slot6 Slot7 Slot0 Slot1 ,GSM系统的无线接口,物理信道和逻辑信道的结构 可见突发性、重复性是特色,GSM系统的无线接口,物理信道和逻辑信道的结构 每个时隙是周期出现的，但

5、出现时间是不长的，认为是突发BURST 该时隙可被认为是物理信道射频信道，用以传输业务信息 显然，要对这些物理信道/时隙进行一系列规定，以便互通地传输信息，即所谓物理信道上的物理帧设计，以便物理信道完成对逻辑信道上的业务的承载。 显而易见，逻辑信道上的信息也不可能不加组织地加载到物理信道上。,GSM系统的无线接口,物理信道和逻辑信道的结构 基本术语简介 载频点，上下行124个 载频点上的时隙，持续时间15/26（ms）0.577ms 时隙上传输的内容叫：突出序列Burst，共有156.25bits 物理信道（特定时隙）是FDMA、TDMA 结合下的产物，在TDMA帧中的位置是不变的。 逻辑信息

6、（业务与控制）是在一个给定的物理信道中作时间复用的,GSM系统的无线接口,物理信道和逻辑信道的结构 帧结构 物理信道及物理层信息帧格式时隙及之上的突发脉冲序列，共有5种，都是156.25bits，持续15/26ms。 TDMA帧（TDMA Frame）含8个时隙，持续815/26=4.615ms 复帧（MultiFrame）或者含26个TDMA帧，用于传业务及随路信令。或者含51个TDMA帧，专用于信令传输。,GSM系统的无线接口,物理信道和逻辑信道的结构 帧结构 超帧（SuperFrame）连续的5126个TDMA帧，持续6.12秒。 超高帧（HyperFrame） 2048个超帧，周期3小

7、时28分53秒 760毫秒，用于话音和数据。,GSM系统的无线接口,突发脉冲序列物理层信息帧格式，装载逻辑信道的内容 Normal Burst 头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 信息bits承载业务 训练bits用于接收电路估计物理信道情况，作为均衡信息使用,GSM系统的无线接口,突发脉冲序列物理层信息帧格式，装载逻辑信道的内容 Frequency Correction Burst 头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 固定内容bits纯粹的物理信道建立使用,GSM系统的无线接口,突发脉冲序列物理层信息帧格式，装载逻辑信道的内容 Synchronization

8、Burst 头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 信息bits承载业务，但没有Normal Burst数目多 比起Normal Burst，训练bits为同步意义而加长。,GSM系统的无线接口,突发脉冲序列物理层信息帧格式，装载逻辑信道的内容 Access Burst 头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 头比特加长，是为了便于接入阶段对方接收时的捕获。,GSM系统的无线接口,突发脉冲序列物理层信息帧格式，装载逻辑信道的内容 Null Burst虚设时隙，填充时隙 头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 头比特加长，是为了便于接入阶段对方接收时的捕获。,

9、GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 物理信道支持着逻辑信道 逻辑信道分为业务信道Traffic Channel、控制信道Control Channel 业务信道TCH传输业务数据，控制信道CCH传送信令,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型逻辑信道类型图表,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 逻辑信道使用的状态图表示MT被叫时,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 逻辑信道使用的状态图表示MT被叫时,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 逻辑信道使用的状态图表示MT主叫时,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 逻辑信道使用的状态图表示MT主叫时,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 五种Burst对逻辑

10、信道的承载 Frequency Correction Burst承载FCCH Synchronization Burst承载SCH Normal Burst承载BCCH。57+1中的1位指明是业务、控制 Normal Burst承载PCH。57+1中的1位指明是业务、控制 Access Burst承载RACH。 Normal Burst承载AGCH。57+1中的1位指明是业务、控制,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 五种Burst对逻辑信道的承载（续） Normal Burst承载SDCCH+SACCH。57+1中的1位指明是业务、控制 Normal Burst承载TCH+SACCH。57+

11、1中的1位指明是业务、控制 从上述的两个状态转移图，可看出Normal Burst不同的承载存在于不同的时间，故而具有任意时刻的唯一意义。不会混淆。,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 逻辑信道的组合方式映射到物理信道的方式 一般地，一个基站有n个载频（双工） C0，C1，Cn-1，C0称为主载频 每个载频有8个时隙，TS0，TS1， TSn C0上的TS0用于广播信道、公共控制信道，TS1用于专用控制信道，TS2 TS7用于业务信道及随路信令SACCH。 C1 Cn-1的8个时隙均用于业务信道及随路信令SACCH。,GSM系统的无线接口,逻辑信道类型 逻辑信道的组合方式业务信道的组合方式 C

12、0的TS2 TS7、 C1 Cn-1的8个时隙用于业务信道及随路信令SACCH。 亦即：该基站最多可容纳(n-1)8+6个用户。 一个用户占据一个时隙，两个时隙间隔1个TDMA帧。 因而可以认为用户业务数据以多个TDMA帧来传输MultiFrame复帧的概念。 业务信道的复帧含26个TDMA帧。,GSM系统的无线接口,业务信道的组合方式 业务信道包含TCH、SACCH。 Normal Burst承载TCH、SACCH。57+1中的1位指明是业务、控制。 MT准备好多个Normal Burst，按照分配好的时隙，发送出去。 这就是复帧与时隙的对应问题，见后图。,GSM系统的无线接口,某用户的业务

13、复帧与指定时隙TS2的对应,GSM系统的无线接口,控制信道的组合方式 C0上的TS0 用于广播信道BCH（FCCH、SCH、BCCH） 公共控制信道CCCH（PCH、RACH、AGCH） C0上的TS1 用于专用控制信道DCCH（SDCCH、SACCH） 控制信道的复帧含51个TDMA帧。 具体过程详见：P253264。 BCH、CCCH在TS0上的复用。SDCCH、SACCH在TS1上的复用。,GSM系统的无线接口,GSM语音编译码 RPELTP编译码 是波形编码与声码器优点的结合，最终输出码速率13kbps。 VAD话音激活检测 有效地节省功率，减轻干扰。 DTX离散传输 当有话音时，方传

14、输话音，无话音时不传输。 CNG舒适噪音产生器 为照顾人耳的听觉感受，在DTX中，当无话音时传输CNG指令，由对方产生适当的背景噪声。,GSM系统的无线接口,信道编码和交织 信道编码 用于GSM系统的信道编码方法有卷积码、分组码、奇偶码三种，存在于不同的场合。 交织技术,GSM系统的无线接口,GMSK调制和可选的跳频传输 GMSK调制 比较适合移动信道传输特性。,GSM系统的无线接口,GMSK调制和可选的跳频传输 跳频传输 扩谱有的特性全具备抗干扰、隐蔽、抗多径干扰衰变,GSM系统的无线接口,GMSK调制和可选的跳频传输 GSM系统的无线接口采用了慢速跳频（SFH） 快跳频：在某频率上停留发送一个以下的数据比特，对硬件要求高