移动通信第6章

1、第六章第六章 GSM及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统6.16.1 GSM系统的业务及其特征系统的业务及其特征6.26.2 GSM系统的结构系统的结构6.3 6.3 GSM系统的信道系统的信道 6.4 6.4 GSM的无线数字传输的无线数字传输6.5 6.5 GSM的信令协议的信令协议6.6 6.6 接续和移动性管理接续和移动性管理6.7 6.7 通用分组无线业务（通用分组无线业务（GPRS）6.8 6.8 增强型数据速率增强型数据速率GSM演进技术（演进技术（EDGE）6.1 6.1GSM业务就是GSM系统为了满足一个特殊用户的通信要求而向用户提供的服务分类6.1 GSM系统业务分类系

2、统业务分类6.1 基本业务分类基本业务分类功能功能电信业务电信业务（ Teleservices）又称用户终端业务又称用户终端业务 为用户通信提供包括终端设备为用户通信提供包括终端设备功能在内的完整能力功能在内的完整能力承载业务承载业务（Bearer Services）提供用户接入点（也称提供用户接入点（也称“用户用户/网络网络”接口接口 ）间信号传输的能）间信号传输的能力力电信业务电信业务6.1 其中，短消息业务的传送过程见下页电信业务电信业务类型类型业务码业务码电信业务名称电信业务名称功功 能能话音传输话音传输11电电 话话为数字移动通信系统的用户和为数字移动通信系统的用户和其它所有与其联网

3、的用户之间其它所有与其联网的用户之间提供双向电话通信提供双向电话通信紧急呼叫紧急呼叫12通过一种简单而同一的手续将用通过一种简单而同一的手续将用户接到就近的紧急业务中心户接到就近的紧急业务中心短消息短消息21MS终端的点对点短消息业务终端的点对点短消息业务由短消息业务中心完成存储和由短消息业务中心完成存储和前转功能前转功能22MS起始的点对点短消息业务起始的点对点短消息业务23小区广播短消息业务小区广播短消息业务传真传真61交替语音和三类传真交替语音和三类传真语音与三类传真交替传送语音与三类传真交替传送62自动三类传真自动三类传真使用户以传真编码信息文件的形使用户以传真编码信息文件的形式自动交

4、换各种函件式自动交换各种函件6.1 VLRVLR移动台始呼的短消息移动台始呼的短消息移动台被呼的短消息移动台被呼的短消息短消短消息息NSSNSS小区广播的短消息业务小区广播的短消息业务BSSBSSBSSBSSNSSNSS操作维护接口操作维护接口空中接口空中接口A A接口接口6.1 注注 1. 承载业务承载业务61和和81中的数据为中的数据为3.1KHz信息传送能力的承载业务信息传送能力的承载业务21-34 2. 表中表中“T”表示透明；表示透明；“NT”表示不透明表示不透明业务码业务码承载业务名称承载业务名称业务码业务码承载业务名称承载业务名称透明属性透明属性21异步异步300bps双工电路型

5、双工电路型33同步同步4.8 kbps双工电路型双工电路型T或或NT22异步异步1.2 kbps双工电路型双工电路型34同步同步9.6 kbps双工电路型双工电路型24异步异步2.4 kbps双工电路型双工电路型42异步异步PAD接入接入1.2 kbps电路型电路型25异步异步4.8 kbps双工电路型双工电路型44异步异步PAD接入接入2.4 kbps电路型电路型26异步异步9.6 kbps双工电路型双工电路型45异步异步PAD接入接入4.8 kbps电路型电路型32同步同步2.4 kbps双工电路型双工电路型46异步异步PAD接入接入9.6 kbps电路型电路型61交替话音交替话音/数据数

6、据81话音后接数据话音后接数据注注131同步同步1.2 kbps双工电路型双工电路型 T41异步异步PAD 接入接入1.2 kbps电路型电路型NT6.1 计计 费费 提提 示示 AOC交交 替替 线线 业业 务务 (ALS) - 个人个人 或或 商商 业业 来来 话话 限限 制制 - BAIC当当 漫漫 游游 在在 HPLMN 之之 外外 时时 ， 限限 制制 所所 有有 来来 话话 在在 国国 外外 时时 限限 制制 来来 话话 呼呼 出出 限限 制制 - BOC限限 制制 所所 有有 打打 出出 去去 的的 国国 际际 电电 话话 - BOIC限限 制制 所所 有有 打打 出出 去去 的

7、的 国国 际际 电电 话话 ，除了打到，除了打到HPLMN国家的电话国家的电话 遇遇 忙忙 呼呼 叫叫 前前 转转 - CFB无无 应应 答答 呼呼 叫叫 前前 转转 - CFNA无无 条条 件件 呼呼 叫叫 前前 转转 - CFU呼呼 叫叫 保保 持持 呼呼 叫叫 等等 待待 - CW主主 叫叫 线线 识识 别别 显显 示示 - CLIP主主 叫叫 线线 识识 别别 限限 制制 - 永永 久久 或或 预预 呼呼 - CLIR中中 央央 交交 换换 业业 务务 会会 议议 呼呼 叫叫 - CONF运运 营营 者者 确确 定定 的的 呼呼 叫叫 限限 制制 (ODB)6.2 GSM系统的结构系统

8、的结构6.2 6.2 GSM系统的总体结构系统的总体结构短消息业务中心（短消息业务中心（SC）功能实体可通过与）功能实体可通过与SSS的连接实现点对点的连接实现点对点短消息业务，可通过与短消息业务，可通过与BSS的连接完成小区广播短消息业务。的连接完成小区广播短消息业务。 UmE 6.2 子单元子单元功能功能MS（移动台）（移动台）包括包括ME (移动设备移动设备)和和SIM (用户识别模块用户识别模块)BTS（基站）（基站）为一个小区服务的无线收发信设备为一个小区服务的无线收发信设备BSC（基站控制器）（基站控制器）对一个或多个对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制进行控制以及相应呼叫控

9、制MSC（移动业务交换中心）（移动业务交换中心） 对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换换VLR（拜访位置寄存器）（拜访位置寄存器）存储与呼叫处理有关的一些数据存储与呼叫处理有关的一些数据HLR（归属位置寄存器）（归属位置寄存器）管理部门用于移动用户管理的数据库管理部门用于移动用户管理的数据库存储有关用户的参数和目前所处位置的信息存储有关用户的参数和目前所处位置的信息EIR（设备识别寄存器）（设备识别寄存器）对移动设备的识别、监视、闭锁对移动设备的识别、监视、闭锁存储有关移动台设备参数的数据库存储有关移动台设备参数的数据库AUC（鉴权中心）（鉴权中心

10、）认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数OMC（操作维护中心）（操作维护中心）操作维护系统中的各功能实体操作维护系统中的各功能实体GSM系统可通过MSC实现与多种网络的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN GSM系统多址接入技术系统多址接入技术 采用频分多址接入（采用频分多址接入（FDMA）和时分多址接入（）和时分多址接入（TDMA）混合技术混合技术FDMA是说在规定频率范围内分配是说在规定频率范围内分配n个载频个载频TDMA是说在每个载频上按时间分为是说在每个载频上按时间分为8个时间段，每个时隙段称为一个时隙个时间段，每个时隙段称为一个时隙（s

11、lot），一个载频上连续的），一个载频上连续的8个时隙组成一个帧个时隙组成一个帧 (Frame)物理信道是指物理信道是指TDMA中的时隙中的时隙 即即GSM的一个载频上可提供的一个载频上可提供8个物理信道个物理信道我国我国GSM技术体制对频率配置的规定技术体制对频率配置的规定 工作频段工作频段频道间隔频道间隔双工收发间隔双工收发间隔频道配置频道配置频率复用方式频率复用方式干扰保护比干扰保护比保护频带保护频带时隙时隙0 0时隙时隙1 1时隙时隙2 2时隙时隙3 3时隙时隙4 4时隙时隙5 5时隙时隙6 6时隙时隙7 7注：国家无委分配的注：国家无委分配的900MHz频段包括原来分配的频段包括原来

12、分配的TACS频段和新分配的频段和新分配的ETACS频段频段GSM网络总的可用频带为网络总的可用频带为100MHz中国电信扩展频段方式中国电信扩展频段方式充分利用充分利用900MHz的频率资源，可视不同需要向下扩展的频率资源，可视不同需要向下扩展900MHz频段，相应地向频段，相应地向ETACS频段压缩模拟公用移动电话网的频段频段压缩模拟公用移动电话网的频段在在900MHz频率无法满足用户容量需求时，可启用频率无法满足用户容量需求时，可启用1800MHz频段频段考虑远期需要，向频率管理单位申请新的考虑远期需要，向频率管理单位申请新的1800MHz频率频率分分 类类频频 段段移动台发、基站收移动

13、台发、基站收基站发、移动台收基站发、移动台收GSM900/1800频频段段900MHz频段频段890-915MHz935-960MHz1800MHz频段频段1710-1785MHz1805-1880MHz国家无委分配给国家无委分配给900MHz频段（注）频段（注）886-909MHz931-954MHz中国电信的频段中国电信的频段1800MHz频段频段1710-1720MHz1805-1815MHz900MHz频段频段1800MHz频段频段频道间隔频道间隔相邻频道间隔为相邻频道间隔为200KHz每个频道采用时分多址接入每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式分为方式分为8个时隙，即个时隙，即8

14、个信道个信道 双工收发双工收发间隔间隔45MHz95MHz等等间间隔隔频频道道配配置置频道序号频道序号1 124512 885频道数频道数124374频道序号频道序号和频道标和频道标称中心频称中心频率的关系率的关系 上行上行 下行下行其中，其中， 上行上行 下行下行其中，其中， 1890.2001 0.200f nMHznMHz 11710.200512 0.200f nMHznMHz1124n 145hfnfnMHz 195hfnfnMHz512,513,.,885n 在建网初期及邻省之间协调时应使用在建网初期及邻省之间协调时应使用43的复的复用方式用方式, 即即N=4，采用定向天线，每基站

15、用，采用定向天线，每基站用3个个120 或或60方向性天线构成方向性天线构成3个扇形小区，个扇形小区，如图如图67所示所示业务量较大的地区可采用其它的复用方式业务量较大的地区可采用其它的复用方式 如如33，26，13复用方式复用方式若采用全向天线应采用若采用全向天线应采用N=7的复用方式的复用方式 其频率可从其频率可从43复用方式的复用方式的12组中任选组中任选7组，组， 频道不够用的小区可从剩余频率组中借用频频道不够用的小区可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，道，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用，如图如图68所示所示在话务密度高的地区，应适当采用新技术提高频在话务密度

16、高的地区，应适当采用新技术提高频谱利用率谱利用率,如同心圆小区覆盖技术；智能双层如同心圆小区覆盖技术；智能双层网技术；微蜂窝技术等等网技术；微蜂窝技术等等在微蜂窝的频率配置时，可根据需要保在微蜂窝的频率配置时，可根据需要保留出一些专用频率留出一些专用频率 干扰保护比干扰保护比保护频带保护频带原则原则 确保数字蜂窝移动通信系统能满足干扰保护比要求。确保数字蜂窝移动通信系统能满足干扰保护比要求。当某地当某地GSM900系统与模拟蜂窝移动电话系统共存时，两系统之间系统与模拟蜂窝移动电话系统共存时，两系统之间(频道中心频道中心频率之间频率之间)应有约应有约400KHz的保护带宽。的保护带宽。当某地当某

17、地GSM1800系统与其它无线电系统的频率相邻时，应考虑系统间的相互系统与其它无线电系统的频率相邻时，应考虑系统间的相互干扰情况，留出足够的保护频带。干扰情况，留出足够的保护频带。 干扰干扰参考载干比参考载干比同道干扰同道干扰C/Ic9dB200kHz邻道干扰邻道干扰C/Ia19dB400kHz邻道干扰邻道干扰C/Ia241dB600kHz邻道干扰邻道干扰C/Ia349dB 概念概念 逻辑信道是指在物理信道所传输的内容，即依据移动网通信的需要，逻辑信道是指在物理信道所传输的内容，即依据移动网通信的需要，为所传送的各种控制信令和语音或数据业务在为所传送的各种控制信令和语音或数据业务在TDMA的的

18、8个时隙分配的个时隙分配的控制逻辑信道或语音、数据逻辑信道控制逻辑信道或语音、数据逻辑信道形式形式GSM数字系统在物理信道上传输的信息是大约由数字系统在物理信道上传输的信息是大约由100多个调制比特组成的脉多个调制比特组成的脉冲串，称为突发脉冲序列冲串，称为突发脉冲序列 （Burst）以不同的以不同的“Burst”信息格式来携带不同的逻辑信道信息格式来携带不同的逻辑信道分类分类专用信道专用信道 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 控制控制 的专用控制信道的专用控制信道公共信道公共信道 用于传送基站向移动台广播消息的广播控制信

19、道和用于传送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 MSC与与MS间建立连接所需的双向信号的公共控制信道间建立连接所需的双向信号的公共控制信道 GSM定义的各种逻辑信道示意图 广播信道（广播信道（BCH）是从基站到移动台的单向信道）是从基站到移动台的单向信道公共控制信道（公共控制信道（CCCH）是基站与移动台间的一点对多点的双向）是基站与移动台间的一点对多点的双向信道信道组成组成功能功能频率校正信道（频率校正信道（FCCH）传送频率校正信息传送频率校正信息同步信道（同步信道（SCH）传送帧同步（传送帧同步（TDMA帧号）信息和帧号）信息和BTS识别识别码（码（BSIC）信息）信息

20、广播控制信道（广播控制信道（BCCH）向每个向每个BTS广播通用的信息广播通用的信息组成组成功能功能上上/下行信道下行信道寻呼信道（寻呼信道（PCH）广播基站寻呼移动台的寻呼消息广播基站寻呼移动台的寻呼消息下行信道下行信道随机接入信道随机接入信道（RACH）MS随机接入网络时用此信道向基站发送信随机接入网络时用此信道向基站发送信息并申请指配一独立专用控制信道息并申请指配一独立专用控制信道SDCCH上行信道上行信道允许接入信道允许接入信道（AGCH）基站向随机接入成功的移动台发送指配了的基站向随机接入成功的移动台发送指配了的独立专用控制信道独立专用控制信道SDCCH下行信道下行信道专用控制信道（

21、专用控制信道（DCCH）是基站与移动台间的点对点的双向信道）是基站与移动台间的点对点的双向信道业务信道（业务信道（TCH）是用于传送用户的话音和数据业务的信道）是用于传送用户的话音和数据业务的信道分类分类根据交换方式的不同分为电路交换信道和数据交换信道根据交换方式的不同分为电路交换信道和数据交换信道依据传输速率的不同分为全速率信道（依据传输速率的不同分为全速率信道（13kbit/s）和半速率信道（）和半速率信道（ 6.5kbit/s ） 注：增强全速率业务信道是指，它的速率与全速率信道的速率一样为注：增强全速率业务信道是指，它的速率与全速率信道的速率一样为13kbit/s，只是其压缩编码方案更

22、为优越，所以有较好的话质，只是其压缩编码方案更为优越，所以有较好的话质组成组成功能功能独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH） 传送基站和移动台间的指令与信道指配信息传送基站和移动台间的指令与信道指配信息随路信道随路信道（ACCH）慢速随路信道慢速随路信道（SACCH）基站向移动台传送功率控制信息、帧基站向移动台传送功率控制信息、帧调整信息调整信息基站接收移动台发来的移动台接收信基站接收移动台发来的移动台接收信号强度报告和链路质量报告号强度报告和链路质量报告与独立专用控与独立专用控制信道制信道（SDCCH）或）或者业务信道公者业务信道公用在一个物理用在一个物理信道上传送信信道上传送信令

23、消息令消息快速随路信道快速随路信道（FACCH）传送基站与移动台间的越区切换的信传送基站与移动台间的越区切换的信令消息令消息问题问题GSM系统的逻辑信道数系统的逻辑信道数超过超过了一个载频所提供的了一个载频所提供的8 个物理信道个物理信道通信的根本任务是利用业务信道传送语音或数据，而按照一对一的信通信的根本任务是利用业务信道传送语音或数据，而按照一对一的信道配置方法，在一个载频上已经道配置方法，在一个载频上已经没有业务信道的时隙没有业务信道的时隙了了解决方法解决方法 将将逻辑控制信道复用逻辑控制信道复用，即在一个或两个物理信道上，即在一个或两个物理信道上复用逻辑控制信道复用逻辑控制信道映射对应

24、关系映射对应关系一个基站有N个载频，每个载频有8个时隙，定义载频数为f0、f1、f2 、fn-1， 时隙数为TS0、TS1、TS7。f0的TS0时隙f0的TS1时隙f0的TS2TS7时隙其它时隙映射关系小结 f0的TS0时隙用于映射广播信道（BCH）和公共控制信道（CCCH），即BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH、RACH BCH CCCH下行链路（ BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH ）上行链路（ RACH ）F（FCCH）：移动台据此校正同步频率）：移动台据此校正同步频率S（SCH）：移动台据此读）：移动台据此读TDMA帧号和基帧号和基 站识别码（站识别码（BSIC）B

25、（BCCH）：移动台据此读有关小区的通）：移动台据此读有关小区的通 用信息用信息I（IDEL）：空闲帧，不含任何信息，仅）：空闲帧，不含任何信息，仅 作为复帧的结束标志作为复帧的结束标志C（CCCH）：移动台依此接受寻呼和接入）：移动台依此接受寻呼和接入只含有随机接入信道（只含有随机接入信道（RACH），用于移动台），用于移动台的接入的接入 下图为下图为51个连续的个连续的TDMA帧的帧的TS0 TS0上上RACH的复用的复用 用来映射专用控制信道，重复周期为用来映射专用控制信道，重复周期为102个个TS独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH）的）的DX（D0、D1、D7）只用于移动台

26、建立呼）只用于移动台建立呼叫的开始时使用，当移动台转移到业务信道叫的开始时使用，当移动台转移到业务信道TCH上，上，DX就用于其它的移动台。就用于其它的移动台。慢速随路信道（慢速随路信道（SACCH）的）的AX（A0、A1、 、D7 ）主要用于传送不紧要的）主要用于传送不紧要的控制信息，如无线测量数据等控制信息，如无线测量数据等上下行链路有相同结构，只是在时间上有一个偏移，即意味着上下行链路有相同结构，只是在时间上有一个偏移，即意味着对于一个移动台同时可双向接续对于一个移动台同时可双向接续 SDCCH与与SACCH在在TS1上的复用（上行）上的复用（上行）SDCCH与与SACCH在在TS1上的

27、复用（下行）上的复用（下行）用来映射业务信道，重复周期为用来映射业务信道，重复周期为26个个TS以以TS2时隙为例时隙为例上下行链路的上下行链路的TCH结构完全一样，只是有结构完全一样，只是有3个个TS的偏的偏移，表明移动台的收发不必同时进行移，表明移动台的收发不必同时进行下行下行 TCH的复用的复用TCH上下行偏移上下行偏移在载频在载频f0上：上：TS0：逻辑控制信道，重复周期为：逻辑控制信道，重复周期为51个个TSTS1：逻辑控制信道，重复周期为：逻辑控制信道，重复周期为102个个TSTS2TS7：逻辑业务信道，重复周期为：逻辑业务信道，重复周期为26个个TS其它其它f1fN个载频的个载频

28、的TS0TS7时隙全部是业务信道时隙全部是业务信道 五个层次：时隙、五个层次：时隙、TDMA帧、复帧、超帧和超高帧帧、复帧、超帧和超高帧 时隙是物理信道的基本单元时隙是物理信道的基本单元TDMA帧由帧由8个时隙组成，是占据载频带宽的基本单元，个时隙组成，是占据载频带宽的基本单元，即每个载频有即每个载频有8个时隙。个时隙。复帧有两种类型复帧有两种类型由由26个个TDMA帧组成的复帧。用于帧组成的复帧。用于TCH、SACCH和和FACCH由由51个个TDMA帧组成的复帧。用于帧组成的复帧。用于BCCH和和CCCH超帧是由超帧是由51个由个由26帧的复帧或帧的复帧或26个由个由51帧的复帧构成帧的复

29、帧构成超高帧等于超高帧等于2048个超帧个超帧注：超高帧的周期与加密和跳频有关。注：超高帧的周期与加密和跳频有关。 每经过一个超高帧周期，循环长度为每经过一个超高帧周期，循环长度为2715648，相当于，相当于3小时小时28分分53秒秒760毫秒，系统将重新启动密码和跳频算法毫秒，系统将重新启动密码和跳频算法GSM系统分级帧结构的示意图系统分级帧结构的示意图 分级的帧结构分级的帧结构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，在一个时隙内传输的，由隙内传输的，由100多个调制比特组成的脉冲序列。多个调制比特组成的脉冲序列。可看成是逻辑信道在物

30、理信道传输的载体。可看成是逻辑信道在物理信道传输的载体。分类分类结构结构类型类型逻辑信道逻辑信道携带信息携带信息普通突发脉冲普通突发脉冲TCH及除及除RACHA、SCH、FCCH和空闲突发和空闲突发脉冲以外的控制信道脉冲以外的控制信道 业务信息和业务信息和控制信息控制信息 频率校正突发脉冲频率校正突发脉冲频率校正信道（频率校正信道（FCCH）频率校正信息频率校正信息同步突发脉冲同步突发脉冲同步信道（同步信道（SYCH）系统同步信息系统同步信息接入突发脉冲接入突发脉冲随机接入信道（随机接入信道（RACH）随机接入信息随机接入信息空闲突发脉冲空闲突发脉冲控制信道控制信道 无无普通突发脉冲（普通突发

31、脉冲（NB：Normal Burst）57个加密比特：加密语音、数据或控制信息个加密比特：加密语音、数据或控制信息借用标志借用标志F：表明借用一半业务信道资源给：表明借用一半业务信道资源给FACCH 训练序列：一串已知比特，供信道均衡用训练序列：一串已知比特，供信道均衡用尾位尾位TB：总是：总是000，是突发脉冲开始与结尾的标志，是突发脉冲开始与结尾的标志保护时间保护时间GP：防止由于定时误差而造成突发脉冲间的重叠：防止由于定时误差而造成突发脉冲间的重叠频率校正突发脉冲（频率校正突发脉冲（FB：Frequency Correction Burst）142个固定比特：全个固定比特：全0，固定的的

32、频率校正信息，固定的的频率校正信息TB3加密比特加密比特57F1训练序列训练序列26F1加密比特加密比特57TB3GP8.25TB3固定比特固定比特142TB3GP8.25频率校正突发脉冲序列频率校正突发脉冲序列同步突发脉冲（同步突发脉冲（SB：Synchronization Burst）39个加密比特：个加密比特： TDMA帧号（帧号（TN）以及基站识别码（）以及基站识别码（BSIC）信息）信息长同步序列：易被检测长同步序列：易被检测接入突发脉冲（接入突发脉冲（AB：Access Burst）长保护时间长保护时间GP：适应移动台首次接入或切换到新基站时不知时间的提前量：适应移动台首次接入或切

33、换到新基站时不知时间的提前量空闲突发脉冲（空闲突发脉冲（DB：Dummy Burst） 将普通突发脉冲中的加密信息比特换成固定比特将普通突发脉冲中的加密信息比特换成固定比特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时隙中传送时隙中传送TB3加密比特加密比特39同步序列同步序列64加密比特加密比特39TB3GP8.25TB3加密比特加密比特39同步序列同步序列64加密比特加密比特39TB3GP68.25同步突发脉冲序列同步突发脉冲序列接入突发脉冲序列接入突发脉冲序列TB3固定比特固定比特57F1训练序列训练序列26F1固定比特

34、固定比特57TB3GP8.25空闲突发脉冲空闲突发脉冲帧偏离帧偏离定时提前量定时提前量概念概念前向信道的前向信道的TDMA帧定时帧定时与反向信道的与反向信道的TDMA帧定时帧定时的固定偏差的固定偏差基站指示移动基站指示移动台以一定的提台以一定的提前量发送突发前量发送突发脉冲脉冲长度长度3个时隙个时隙视具体情况而视具体情况而定定目的目的避免移动台同避免移动台同一时隙收发的一时隙收发的必要性，从而必要性，从而保证收发的时保证收发的时隙号不变隙号不变克服由突发脉克服由突发脉冲的传输延时冲的传输延时所带来的定时所带来的定时的不确定的不确定帧偏离与定时提前量示意图帧偏离与定时提前量示意图业务信道种类业务

35、信道种类语音数据传输速率语音数据传输速率全速率信道全速率信道13kbit/s半速率信道半速率信道6.5kbit/s全速率信道和半速率信道全速率信道和半速率信道通信系统的好坏由输出的误码率来判断，但多径效应却通信系统的好坏由输出的误码率来判断，但多径效应却会引起很高的会引起很高的误码率误码率，使通信无法正常进行，使通信无法正常进行多径传输带来了额外的路径损耗多径传输带来了额外的路径损耗多径衰落会导致数字信号传输的突发性错误多径衰落会导致数字信号传输的突发性错误多径延时扩展将导致数字信号传输的码间干扰多径延时扩展将导致数字信号传输的码间干扰多径传播环境多径传播环境 多径传播造成的符号间干扰及信号衰

36、落多径传播造成的符号间干扰及信号衰落概念概念 阴影衰落是由于传播环境中的地形起伏、建阴影衰落是由于传播环境中的地形起伏、建 筑物及其它障碍物对电波遮蔽所引起的衰落筑物及其它障碍物对电波遮蔽所引起的衰落表达式表达式 电波传播距离的电波传播距离的m次幂和表示阴影损耗的正次幂和表示阴影损耗的正 态对数分量的乘积态对数分量的乘积 1 0(,)1 0mlrr研究无线电波的多径传播的角度研究无线电波的多径传播的角度研究接收信号的包洛变化反映的多径衰落特性研究接收信号的包洛变化反映的多径衰落特性研究数字脉冲信号经过多径传播的时延特性研究数字脉冲信号经过多径传播的时延特性时延扩展时延扩展影响影响 引起码间串扰

37、引起码间串扰 信道编码与交织编码信道编码与交织编码Viterbi均衡与天线分集均衡与天线分集跳频技术跳频技术话音激活与功率控制话音激活与功率控制目的目的改善传输质量改善传输质量用有效性换取可靠性用有效性换取可靠性基本方法基本方法编码：将原始数据和增加的数据比特（通过算法产生）一起发送编码：将原始数据和增加的数据比特（通过算法产生）一起发送解码：利用冗余信息检错并尽可能地纠错。如计算得到的冗余与收到的不同，解码：利用冗余信息检错并尽可能地纠错。如计算得到的冗余与收到的不同，可确定有误可确定有误编码方式编码方式 大多数情况下，最终的冗余码是多种编码的混合结果大多数情况下，最终的冗余码是多种编码的混

38、合结果块卷积码：主要用于纠错。解码器宜采用最大似然估计方法块卷积码：主要用于纠错。解码器宜采用最大似然估计方法纠错循环码：主要用于检测和纠正成组出现的误码。通常与块卷积码混合使用，纠错循环码：主要用于检测和纠正成组出现的误码。通常与块卷积码混合使用，用于捕捉和纠正遗漏的组误差。用于捕捉和纠正遗漏的组误差。奇偶码：一种普遍使用的，最简单的检测误码的方法奇偶码：一种普遍使用的，最简单的检测误码的方法目的目的 针对多径衰落导致的针对多径衰落导致的突发性错误突发性错误把一个较长把一个较长 的突发误码离散成随机误码，再用纠正随机的突发误码离散成随机误码，再用纠正随机 误码的编码技术消除随机误码。误码的编

39、码技术消除随机误码。原理原理 按行输入，按列输出按行输入，按列输出。把码字顺序相关的比。把码字顺序相关的比 特流非相化。特流非相化。方法方法 将将912bit字符交织后分散到字符交织后分散到8个个TDMA帧的时帧的时 隙中来传输隙中来传输输入码流是输入码流是20ms的帧，每帧含的帧，每帧含456bit。每两帧（。每两帧（40ms）共）共912bit，按每行，按每行8位位写入，共写入写入，共写入114行行输出按列输出，每次读出输出按列输出，每次读出114bit，恰好对应，恰好对应GSM的一个的一个TDMA时隙时隙过程：在过程：在40ms共共912bit间进行间进行将输入码流长为将输入码流长为20

40、ms帧中的帧中的456bit分成分成8段，每段含段，每段含57bit当前帧的当前帧的456bit分别与第分别与第n-1帧后半帧的帧后半帧的228bit和第和第n+1帧前半帧的帧前半帧的228bit交织交织交织编码矩阵交织编码矩阵 交织过程交织过程均衡的目的均衡的目的 解决符号间干扰问题，适合于信号不可分离多径的条解决符号间干扰问题，适合于信号不可分离多径的条件下，且时延扩展远大于符号宽度的情况。件下，且时延扩展远大于符号宽度的情况。均衡的分类均衡的分类频域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输的频域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输的条件条件时域均衡

41、：使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰的条时域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰的条件件 （数字通信中常用）（数字通信中常用）均衡算法的限制均衡算法的限制 所用算法必须能够处理在所用算法必须能够处理在16s之内收到的两个等功率之内收到的两个等功率的多经信号。的多经信号。因此在因此在GSM系统中多采用系统中多采用Viterbi均衡算法均衡算法 实现方法之一：实现方法之一：使用两个接收信道，它们受使用两个接收信道，它们受到的衰落影响是不相关的到的衰落影响是不相关的（即两者在某一时刻同时经（即两者在某一时刻同时经受某一深衰落点影响的可能受某一深衰落点影响的可能性很

42、小）。性很小）。因此当合成来自两付天线的因此当合成来自两付天线的信号时，衰落程度能被减小。信号时，衰落程度能被减小。天线分集接收示意图天线分集接收示意图跳频就是有规则地改变一个信道的频隙（载频频带）跳频就是有规则地改变一个信道的频隙（载频频带）分类分类快跳频快跳频慢跳频慢跳频 GSM的无线接口上采用的无线接口上采用主要原因主要原因频率分集频率分集干扰分集干扰分集 相关规定相关规定抗干扰性抗干扰性与跳频的频率集的大小关系密切，通常要求跳频频率集很大与跳频的频率集的大小关系密切，通常要求跳频频率集很大在蜂窝移动通信系统中，考虑到频率资源和系统容量，每组频率的数目最在蜂窝移动通信系统中，考虑到频率资

43、源和系统容量，每组频率的数目最少应大于少应大于4个个限制限制 公共信道（广播控制信道（公共信道（广播控制信道（BCCH） ）必须使用固定频）必须使用固定频率，所以把率，所以把 公共信道选在不参加跳频的频隙上（公共信道选在不参加跳频的频隙上（NT0）。）。目的目的 抗拒移动通信系统中抗拒移动通信系统中瑞利衰落瑞利衰落的影响的影响原理原理同一信号在不同频隙上有不同的瑞利衰落的影响同一信号在不同频隙上有不同的瑞利衰落的影响频率相差越大这种干扰的相关性越小频率相差越大这种干扰的相关性越小 因此由频率分集分散到不同频隙上的突发脉冲不会因此由频率分集分散到不同频隙上的突发脉冲不会受到同一瑞利衰落的影响，从

44、而改善了传输质量。受到同一瑞利衰落的影响，从而改善了传输质量。适用条件适用条件当当MS高速移动高速移动时，其它衰落影响较大，时，其它衰落影响较大，GSM所采用的慢跳频技术就无所采用的慢跳频技术就无能为力了能为力了MS静止或慢速移动静止或慢速移动时，慢跳频技术可以使传输质量提高大约时，慢跳频技术可以使传输质量提高大约6.5dB 干扰分集源于码分多址（干扰分集源于码分多址（CDMA）的应用）的应用在高业务量区域，系统所能提供的容量受载干比（在高业务量区域，系统所能提供的容量受载干比（C/I）限制。在允许干扰总合下，限制。在允许干扰总合下，可存在的干扰源越多，系可存在的干扰源越多，系统容量越大统容量

45、越大，这就是干扰分集的目的。，这就是干扰分集的目的。在在GSM系统中，有时为了提高频谱的利用率，不同小系统中，有时为了提高频谱的利用率，不同小区中可以包含相同频率。通常当干扰总合小于区中可以包含相同频率。通常当干扰总合小于C/I=7dB 时，呼叫将受严重干扰时，呼叫将受严重干扰如果没有跳频，只有分配在如果没有跳频，只有分配在1或或2上的用户可以得上的用户可以得到正确接收到正确接收然而有了跳频，就可以在所有情况下保证质量然而有了跳频，就可以在所有情况下保证质量A小区受干扰情况小区受干扰情况 f1f2f3f4移动台移动台基站干扰基站干扰电平电平(无跳频无跳频)0.1(C/I=10dB)0.14(C

46、/I=8.5dB)0.25(C/I=6dB)0.28(C/I=5.5dB)移动台移动台基站平均基站平均干扰电平干扰电平(有跳频有跳频)0.19(C/I=7.2dB) 移动台移动台移动台干移动台干扰电平扰电平(无跳频无跳频)0.10(C/I=10dB)0.14(C/I=5.5dB)移动台移动台基站平均基站平均干扰电平干扰电平(有跳频有跳频)0.19(C/I=7.2dB) GSM蜂房结构与调频组网蜂房结构与调频组网跳频在时隙和频隙上进行跳频在时隙和频隙上进行TDMA帧中的时隙帧中的时隙 蜂窝结构的每个区群分配蜂窝结构的每个区群分配n组频率，并分成若干个小区，每个小区分配一组频率组频率，并分成若干个

47、小区，每个小区分配一组频率（跳频频率集），其中每一个频率为一个频道（频隙）。（跳频频率集），其中每一个频率为一个频道（频隙）。跳频序列的描述参数跳频序列的描述参数 GSM中规定最多可用的跳频序列个数为中规定最多可用的跳频序列个数为64个。对于个。对于n个指定的个指定的频率集合，频率集合， 可以建立可以建立64n个不同的跳频序列。个不同的跳频序列。跳频序列号（跳频序列号（HSN），有），有64种不同值种不同值移动指配偏置度（移动指配偏置度（MAIO）,可包括可包括 全部全部n个频率个频率GSM慢跳频示意图慢跳频示意图有效地减少同信道干扰有效地减少同信道干扰话音激活控制就是采用非连续发射。话音激活

48、控制就是采用非连续发射。元元 件件功功 能能 发发 端端话音激活检测器话音激活检测器检测是否有话音或仅仅是噪音检测是否有话音或仅仅是噪音发射机舒适噪音发生器发射机舒适噪音发生器产生并发送与发射机背景噪音相似的信号参数产生并发送与发射机背景噪音相似的信号参数 收收 端端接收机舒适噪音发生器接收机舒适噪音发生器产生与发射机背景噪音相似的背景噪音信号，产生与发射机背景噪音相似的背景噪音信号，使收听者觉察不到话音激活控制开关的动作使收听者觉察不到话音激活控制开关的动作话音帧代换器话音帧代换器用前面未受干扰的话音帧取代受干扰的话音帧，用前面未受干扰的话音帧取代受干扰的话音帧，从而保证接收的话音质量从而保

49、证接收的话音质量目的目的 保证通信质量的条件下，使发射机的发射功率为最保证通信质量的条件下，使发射机的发射功率为最小，从而小，从而降低系统内的同信道干扰的平均电平降低系统内的同信道干扰的平均电平。规定规定支持基站和移动台各自独立地进行发射功率控制支持基站和移动台各自独立地进行发射功率控制总的控制范围是总的控制范围是30dB，每步调节范围是，每步调节范围是20dB，从，从20mW到到20W之间的之间的16个功率电平，每步精度为个功率电平，每步精度为3dB，最大功率，最大功率电平的精度为电平的精度为1.5dB。过程过程移动台测量信号强度和信号质量，并定期向基站报告，基移动台测量信号强度和信号质量，

50、并定期向基站报告，基站按预置的门限参数与之相比较，然后确定发射功率的站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。同理，移动台按预置的门限参数与之相比较，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。然后确定发射功率的增减量。在实际应用中，主要是对移动台（而非基站）的发射功率在实际应用中，主要是对移动台（而非基站）的发射功率进行控制：以满足覆盖区内移动用户能正常接收为准进行控制：以满足覆盖区内移动用户能正常接收为准语音方案语音方案 13kbit/s RPE-LTP码（规则脉冲激励长期预测）码（规则脉冲激励长期预测）目的目的 在保证语音或数据传输质量的条件下

51、，提高系统的在保证语音或数据传输质量的条件下，提高系统的无线无线 资源利用率，增加系统的容量资源利用率，增加系统的容量 过程过程把语音分成把语音分成20ms 为单位的段，每个段编成为单位的段，每个段编成260bit的数据块，然后对每的数据块，然后对每个小段分别编码个小段分别编码块与块之间依靠外同步，块内部不含同步信息块与块之间依靠外同步，块内部不含同步信息收端将收到的信息块经收端将收到的信息块经LPT和和LPC滤波重组滤波重组经过一个预先设计好的去加重网络加以复原，恢复语音信号经过一个预先设计好的去加重网络加以复原，恢复语音信号 GSM中语音处理的一般过程 6.5 6.5.1 构成构成七号信令

52、的主体七号信令的主体GSM的专用协议的专用协议主要信令主要信令MAPBSSAP（BSS应用部分）应用部分）数据通道链路接入协议数据通道链路接入协议LAPDLAPDm协议（专用于空中接口）协议（专用于空中接口）GSM的无线信令接口协议的无线信令接口协议三层协议的概念三层协议的概念三层协议三层协议GSM的地面信令接口协议的地面信令接口协议GSM网络中各部分的信令网络中各部分的信令 6.5.1 GSM的无线信令接口协议的无线信令接口协议 GSM 的的Um接口上信令及其传输所应遵守的规定接口上信令及其传输所应遵守的规定结构结构层间作用层间作用6.5.1 OSI模型建议的分层协议结构模型建议的分层协议结

53、构三个层次三个层次内内 容容功功 能能物物 理理 层层各类信道各类信道为高层信息传送提为高层信息传送提供基本的无线信道供基本的无线信道数据链路层数据链路层各种数据传输结各种数据传输结构构对数据传输进行控对数据传输进行控制制第第三三层层无线资源管理无线资源管理（RM）各类消息和程序各类消息和程序对业务进行控制对业务进行控制移动性管理移动性管理（MM）呼叫管理呼叫管理6.5.1 实体单元实体单元 OSI分层分层结构中的每层都存在实体单元分层分层结构中的每层都存在实体单元对等层对等层 在不同系统中为了实现共同目标而必须交换信在不同系统中为了实现共同目标而必须交换信息的同一层实体息的同一层实体顺序顺序

54、 低层向高层提供服务低层向高层提供服务语言语言 原语原语接口接口 业务接入点（业务接入点（SAP）6.5.1 表示相邻层之间信息与控制的逻辑交换表示相邻层之间信息与控制的逻辑交换类类 型型意意 义义“请求请求” 高层向相邻低层请求一种业务高层向相邻低层请求一种业务“指示指示” 提供某种业务的层次通知其相邻高层与提供某种业务的层次通知其相邻高层与“请求请求”类原语有关类原语有关的活动的活动“响应响应” 某层确认收到某个低层的某层确认收到某个低层的“指示指示” 类原语类原语“证实证实” 提供提供“请求请求”业务的层为证实操作活动已经完成业务的层为证实操作活动已经完成对等层通信的原语对等层通信的原语

55、6.5.1功能功能对提供业务的实体的控制对提供业务的实体的控制数据传送数据传送物理层物理层SAP功能功能有关信道的建立和释放命令有关信道的建立和释放命令比特传输比特传输控制层控制层 第三层中的无线资源管理子层第三层中的无线资源管理子层位置位置 每种控制逻辑信道的物理层和数据层之间每种控制逻辑信道的物理层和数据层之间物理层物理层SAP6.5.1 6.5.1 为上层提供不同的逻辑信道为上层提供不同的逻辑信道每个逻辑信道都有自己的业务接入点每个逻辑信道都有自己的业务接入点SAP各种逻辑信道是复用在各种逻辑信道是复用在TDMA物理信道的物理信道的TS0或或TS1时隙上的时隙上的移动台采用时分多址方式，

56、可以在空闲时监测周围环移动台采用时分多址方式，可以在空闲时监测周围环境，把监测结果定时地传送给基站，以确定是否进境，把监测结果定时地传送给基站，以确定是否进行切换行切换6.5.1 协议协议 移动移动D信道链路接入协议信道链路接入协议LAPDm LAPDm信令帧与信令帧与LAPD信令帧的比较信令帧的比较帧结构帧结构帧的类型和作用帧的类型和作用作作 用用为移动台和基站之间提供可靠的无线链路为移动台和基站之间提供可靠的无线链路主主 要要信令协议信令协议信令层两连接的建立和释放；信令层两连接的建立和释放；根据不同的业务接入点根据不同的业务接入点(SAP)说明连接的复用和去复用；说明连接的复用和去复用；

57、业务数据单元到协议数据单元的映射。业务数据单元到协议数据单元的映射。用用 途途在在L3实体之间通过实体之间通过Dm通路经空中接口通路经空中接口Um传递信息传递信息支支 持持多个第三层实体；多个第三层实体；多个物理实体；多个物理实体；BCCH信令；信令；PCH信令；信令；AGCH信令；信令；DCCH信令。信令。6.5.1 LAPDm 帧中不含有帧校验（帧中不含有帧校验（FSC）标志，地址和控制段也比较）标志，地址和控制段也比较短短LapD和和LapDm的帧结构的帧结构 6.5.1 帧帧 名名意意 义义任任 务务SABM建立异步平衡模式建立异步平衡模式建立证实模式时的第一个帧建立证实模式时的第一个

58、帧DISC拆线拆线释放证实模式时的第一个帧释放证实模式时的第一个帧UA无序号证实无序号证实对上述两种帧的证实对上述两种帧的证实DM非连接模式非连接模式指示非连接模式的信息帧指示非连接模式的信息帧UI无信号信息无信号信息非证实模式下的信息帧非证实模式下的信息帧I信息信息证实模式下的信息帧证实模式下的信息帧RR接收器准备好接收器准备好流量控制流量控制,也可以用于证实也可以用于证实RNR接收器未准备好接收器未准备好流量控制流量控制REJ拒绝拒绝否定证实否定证实FRMR帧拒绝帧拒绝错误返回报告错误返回报告6.5.1 功能功能专用无限信道连接的建立、操作和释放（无线资源管理专用无限信道连接的建立、操作和

59、释放（无线资源管理RM）位置更新、鉴权和位置更新、鉴权和TMSI的再分配（移动性管理的再分配（移动性管理MM）电路交换呼叫的建立、维持和结束（呼叫控制电路交换呼叫的建立、维持和结束（呼叫控制CC）补充业务支持（补充业务支持（SS）短消息业务支持（短消息业务支持（SMS）各个子层的功能和作用各个子层的功能和作用6.5.1子子 层层作作 用用功功 能能无线资源管理无线资源管理RM呼叫期间移动台与呼叫期间移动台与MSC间连间连接的建立和释放；接的建立和释放；越区或漫游期间的信道切换越区或漫游期间的信道切换；动态地共享有限的无线资源动态地共享有限的无线资源。呼叫建立的信道配置；呼叫建立的信道配置；加密

60、和非连续传输模式管理；加密和非连续传输模式管理；信道切换操作；信道切换操作；功率控制和定时提前等。功率控制和定时提前等。移动性管理移动性管理MM支持用户的移动性，如：支持用户的移动性，如：跟踪漫游移动台的位置；跟踪漫游移动台的位置；登记位置信息；登记位置信息；处理用户通信过程中连接的处理用户通信过程中连接的切换。切换。在在MS和和MSC间建立、保持及间建立、保持及释放一个释放一个MM连接；连接；由移动台启动的位置更新；由移动台启动的位置更新；保密识别和用户鉴权。保密识别和用户鉴权。连连接接管管理理CM呼叫控制呼叫控制CC支持以交换信息为目的的支持以交换信息为目的的通信通信移动台主呼（或被呼）的