GSM基本原理概述

1、COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信1GSM基本原理概述基本原理概述京信通信系统（广州）有限公司北京分公司COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信2GSM通信系统COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信3系统组成 移动台（MS） 交换网络子系统 （NSS） 基站子系统 （BSS）操作维护子系统（OSS） COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信4PLMNPSTNISDNPDNMSMSMSSPSPSPBTSBSCBSSBSSMSC公众信息网移动交换分系统NSS基地站分系统BSS移动台MSOMCVLRHLR EIRAC无线接口GS

2、M网No.7SddpBTSBSC基站控制器BTS基站收发信台BSS基站分系统MS移动台SP信号节点OMC运行管理中心HLR归属位置寄存器VLR访问位置寄存器EIR设备识别码登记处MSC移动交换中心AC鉴权中心PLMN公众陆地移动通信网PSTN公众交换电话网ISDN综合业务数字网PDN公众数字网COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信5基站子系统（BSS）组成：基站控制器BSC、基站收发信台BTSBSC：对一个或多个BTS进行控制，负责无线网络资源的管理、小区配置数据、功率控制、定位和切换BTS：收发信台，负责无线传输、无线分集、信道加密及跳频等COMBA TELECOM SYS

3、TEMS京 信 通 信6网络交换子系统（NSS） NSS主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能 功能实体： MSC/VLR HLR/AUC EIR COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信7MSC-移动交换中心功能： 完成最基本的交换功能 与其它通信网的接口 支持位置登记、越区切换、自动漫游等 应能完成GMSC的功能（关口局功能） GMSC：在较大容量通信网中，固网用户与移动用户通信时，呼叫首先接续至关口局，再由其获取位置信息然后进行接续COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信VLR-拜访位置寄存器8功能： 存储覆盖区内的所有用户的全

4、部信息 动态数据库，需随时与HLR交换数据 用户离开时，所有信息被删除 物理上与MSC为一体，避免二者频繁交换，延长接续时间COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信9HLR-归属位置寄存器功能： 系统的中央数据库，存放用户的所有信息-漫游用户的权限、基本业务、补充业务、位置信息 一个HLR可以覆盖几个交换区或整个移动网 为MSC呼叫提供所需的路由信息等相关数据COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信10AUC-鉴权中心功能： 存储用户的加密信息，保护用户合法地位 AUC受严格保护 物理实体上与HLR一体 产生鉴权与加密的客户三参数：RAND（随机码）、响应数（S

5、RES）、密钥（Kc）COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信11EIR-移动设备识别寄存器功能： 存储与移动台IMEI有关的信息 对IMSI进行复核，防止未经许可的移动台使用移动网 IMSI：国际移动设备识别码COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信12操作维护子系统-OSS功能： OSS是操作人员与系统设备间的中介 实现对系统的集中操作与维护：移动用户管理、移动设备管理、网络操作维护 OSS：OMC-R（操作维护中心-无线部分）：对BSS的操作与管理 OMC-S（操作维护中心-系统部分）：对MSC、VLR、HLR等的维护 COMBA TELECOM SYST

6、EMS京 信 通 信13GSM频段分配COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信14工作频段的分配CDMA CDMA 上行上行CDMA CDMA 下行下行825 835825 835联通联通CDMACDMA870 880870 880联通联通CDMACDMAGSM GSM 上行上行890 909 915890 909 915移动移动GSMGSM联通联通GSMGSMGSM GSM 下行下行移动移动GSMGSM联通联通GSMGSM935 954 960935 954 960我国移动通信工作频段我国移动通信工作频段MHzMHzCOMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信15

7、工作频段的分配（对照）CDMA CDMA 上行上行CDMA CDMA 下行下行825 835825 835联通联通CDMACDMA 870 880 870 880联通联通CDMACDMAGSM GSM 上行上行890 909 915890 909 915移动移动GSMGSM联通联通GSMGSMGSM GSM 下行下行移动移动GSMGSM联通联通GSMGSM935 954 960935 954 960我国移动通信工作频段我国移动通信工作频段原部队原部队AMPSAMPS原部队原部队AMPSAMPS845845EGSMEGSM西北五省西北五省AMPSAMPS西北五省西北五省AMPSAMPSETACS

8、ETACSETACSETACSTACSTACSTACSTACS880880890890905905925925935935950950COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信16工作频段的分配-DCS1800DCS DCS 上行上行1710 1785 1710 1785 DCS DCS 下行下行1805 1880 1805 1880 DCS-1800DCS-1800工作频段工作频段COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信17干扰保护比-C/I干扰保护比：信号强度与干扰信号的比值 一定的干扰保护比才能保证正常通话 GSM规范参数： 同频干扰保护比：C/I9dB 邻

9、频干扰保护比：C/I-9dB 载波偏离400KHz干扰保护比：C/I-41dBCOMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信18时分多址技术COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信19时分多址概念时分多址：每一频点分成8个时隙，每个时隙为 一个信道，因此一个频点可以供给8个移动用户同时使用。TS0TS1TS3TS2TS4TS5TS6TS7COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信20COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信21TMDA信道概念信道：物理信道、逻辑信道 物理信道就是一个时隙 逻辑信道根据BTS与MS之间传递信息种类不同而定义

10、为不同的信道 逻辑信道分成业务信道和控制信道 业务信道（TCH）：传送话音或客户数据，点对点方式传送COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信22移动环境电磁传播COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信23陆地移动通信环境的特点受各种因素的影响，移动通信的环境是相当恶劣的 地形影响，MS处于复杂的地形及人为环境中 MS的移动性使得MS与BS之间的传播路径不断变化，且移动方向和速度都会导致电平的变化 人为噪声严重：点火噪声、电力线噪声、工业噪声 干扰严重：同频干扰、邻频干扰、互调干扰、远近效应COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信24长期衰落产生原

11、因：MS和BS之间的高大建筑和树林等会阻挡电磁传播，产生阴影，致使信号强度下降；大气折射造成同一地点场强的慢衰落 场强随地形等发生缓慢变化 衰落服从对数正态分态 长期衰落也称慢衰落、阴影衰落COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信25短期衰落 短期衰落：无线信号在经过短期或短距离传播后幅度快速衰落 产生原因：多径效应导致到达接收机的信号有时延及相位差，矢量叠加后会形成一个严重的衰落谷底，甚至接近零COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信26多径效应多径信号： 远地散射体产生的回波，这种回波的时延较长且较稳定 移动台附近半径为50400波长的建筑物和树林等反射和散

12、射的回波，这类回波数量大、时延短，是构成多径信号的主要部分COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信27多径效应时间接收信号强度发射信号COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信28瑞利分布-40-35-30-25-20-15-10-50dB 多径效应产生的信号幅度变化符合瑞利分布，因此短衰落也叫瑞利衰落 瑞利衰落信号强度随时间变化而急剧变化COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信29分集接收分集技术：在若干支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术将各个支路的信号合并输出 空间分集 时间分集 频率分集 极化分集COMBA TE

13、LECOM SYSTEMS京 信 通 信30时间分集时间分集：通过一定的时延来发送同一消息，或在系统所能承受的时延范围内在不同的时间内各发送消息的一部分。 时间分集通过交织技术来完成 交织技术：把N个分组中的第1个比特取出来组成新的N1分组，第2个比特取出来组成新的N2分组,然后发送新的分组 某个新的分组丢失，对于原信息串来说丢失的是某个数据位，利用信道编码纠错，可以恢复原来的消息COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信31极化分集 把二付接收天线极化角度互成一定的角度，可以获得较好的效果 这种分集天线可以集成于一付天线内实现，对于个扇区只需一付Tx天线和一付Rx天线 采用双工

14、器，则只需一付收发合一的天线，但对天线要求较高COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信32频率分集频率分集：同一个信息使用几个频率发送，从而可提高无线信号抗衰落的能力 频率分集主要采用跳频技术来实现 频率差别越大，衰落特性就越独立，效果就越好 跳频可以起到干扰源分集的作用，提高通话质量 跳频对于大量用户的系统特别重要COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信33跳频技术跳频分类：慢跳频、快跳频GSM采用慢跳频：基带跳频、射频跳频 频率分集主要采用跳频技术来实现 频率差别越大，衰落特性就越独立，效果就越好 跳频可以起到干扰源分集的作用，提高通话质量 跳频对于大量用户的系统特别重要COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信34基带跳频技术特点： 腔体合成器最多可配置8个发信机,且衰耗较小 腔体合成器的发信机仅能使用固定的频率发射 有一个固定发射BCCH的发射机,但若出现故障,则会引起整个小区的瘫痪COMBA TELECOM SYSTEMS京 信 通 信35射频跳频采用混合合成器,每个发射机能发射所有参与跳频的频点 小区分配表CA：定义该小区用到的所有频点 移动 分配表MA：定义参与跳频的所有频点 移动分配索引MAI：用来确定集合MA中一个