GSM基礎(chǔ)理論培訓(xùn)教材(無(wú)線部分)

運(yùn)建部集中維護(hù)中心GSM基礎(chǔ)理論培訓(xùn)教材一、GSM綜述背景八十年代初歐洲郵電管理會(huì)議CEPT成立了命名為“移動(dòng)通信特別小組”“GroupSpecialeMobile”的小組，規(guī)劃了一個(gè)公共移動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)也稱(chēng)為GSM，即我們目前所用系統(tǒng)。GSM目前最常見(jiàn)解釋為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GlobalSystemforMobilecommunications)GSM技術(shù)規(guī)范GSM系統(tǒng)的特點(diǎn)頻譜效率高容量大抗干擾能力強(qiáng)，話音質(zhì)量好開(kāi)放的接口安全性：鑒權(quán)、加密和TMSI號(hào)碼的使用。與其他網(wǎng)絡(luò)的互連：標(biāo)準(zhǔn)信令接口如ISUP、TUP等實(shí)現(xiàn)。漫游功能：GSM可提供全球漫游功能電信業(yè)務(wù)：

GSM的主要業(yè)務(wù)，包括電話、緊急呼叫、三類(lèi)傳真以及短消息業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)：移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)：種類(lèi)較多，如呼叫轉(zhuǎn)移、線路識(shí)別、呼叫等待、呼叫保持、多方會(huì)話等GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)二、GSM通信系統(tǒng)GSM系統(tǒng)分成三個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NetworkSwitchingSubsystemNSS）；基站子系統(tǒng)（BaseStationSubsystemBSS）；移動(dòng)臺(tái)（MS）。還有附加的網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NetworkManagementSubsystemNMS），又叫操作維護(hù)中心（OMC--Operation&MaintenanceCenter）。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS是整個(gè)GSM系統(tǒng)的核心。它對(duì)GSM移動(dòng)用戶(hù)之間及移動(dòng)用戶(hù)與其它通信網(wǎng)用戶(hù)之間通信起著交換連接與管理的功能?；咀酉到y(tǒng)BSS是GSM系統(tǒng)中與無(wú)線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分，它通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連負(fù)責(zé)無(wú)線信息的發(fā)送接收，無(wú)線資源管理及功率控制等，同時(shí)它與NSS相連實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)間或移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶(hù)信息等。網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)NMS負(fù)責(zé)NSS和BSS系統(tǒng)維護(hù)管理工作。GSM系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)組成TMSC：專(zhuān)門(mén)用于轉(zhuǎn)接話務(wù)的移動(dòng)交換中心。GMSC：移動(dòng)關(guān)口交換中心，主要用于和其它電信運(yùn)營(yíng)商設(shè)備的互聯(lián)互通。MSC：整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的核心，完成或參與NSS的全部功能。對(duì)呼叫進(jìn)行控制與接續(xù)，提供計(jì)費(fèi)信息并協(xié)調(diào)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)功能實(shí)體。VLR：拜訪位置寄存器，VLR是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動(dòng)用戶(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶(hù)相關(guān)信息，為已登記的移動(dòng)用戶(hù)提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR通常與MSC合設(shè)在一起。HLR：歸屬位置寄存器，專(zhuān)門(mén)存儲(chǔ)本地移動(dòng)用戶(hù)數(shù)據(jù)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。包括用戶(hù)識(shí)別號(hào)碼，訪問(wèn)能力，用戶(hù)類(lèi)別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。同時(shí)也存儲(chǔ)移動(dòng)用戶(hù)所在VLR區(qū)域的有關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。AUC：鑒權(quán)中心，AUC存儲(chǔ)著鑒權(quán)信息和加密密鑰，防止無(wú)權(quán)用戶(hù)接入系統(tǒng)和防止無(wú)線接口數(shù)據(jù)被竊。EIR：設(shè)備識(shí)別寄存器，EIR存儲(chǔ)著移動(dòng)設(shè)備的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼。IMEI通過(guò)核查三種表格：白名單、灰名單、黑名單，使網(wǎng)絡(luò)具有防止無(wú)權(quán)用戶(hù)接入。監(jiān)視故障設(shè)備的運(yùn)行和保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的功能。網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)基站控制器BSC：BSC是基站子系統(tǒng)BSS的控制部分。主要完成接口管理，BTS--BSC之間的地面信道管理，無(wú)線參數(shù)及無(wú)線資源管理測(cè)量和統(tǒng)計(jì)切換支持呼叫控制操作與維護(hù)等功能?；臼瞻l(fā)信臺(tái)BTS：BTS受控于基站控制器BSC。屬于基站子系統(tǒng)BSS的無(wú)線部分，是服務(wù)于某小區(qū)的無(wú)線收發(fā)信臺(tái)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)BTS與移動(dòng)臺(tái)MS空中接口的功能，BTS主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三部分。基帶單元主要用于話音數(shù)據(jù)速率適配以及信道編解碼等。載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機(jī)/接收機(jī)間的耦合?？刂茊卧?jiǎng)t用于BTS的操作與維護(hù)。

基站子系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)MS移動(dòng)臺(tái)MS就是移動(dòng)客戶(hù)設(shè)備部分，由移動(dòng)終端MS和客戶(hù)識(shí)別卡（SIM）組成。網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)NMS通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)GSM網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備功能的告警監(jiān)視、狀態(tài)報(bào)告、故障診斷、配置管理、事件管理等功能，主要是基于TMN（電信管理網(wǎng)）和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的。移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)三、GSM關(guān)鍵技術(shù)使用頻段、雙工間隔：GSM900：890~915MHz（上行）、935~960MHz（下行），雙工間隔：45MHz，帶寬：200KHzGSM1800：1710~1785MHz（上行）、1805~1880MHz（下行），雙工間隔：95MHz，帶寬：200KHz頻道配置：1－124共124頻道號(hào)，可以計(jì)算標(biāo)稱(chēng)中心頻率干擾保護(hù)比（載干比C/I）：

同頻道載干比C/I>=9dB

鄰頻道載干比C/I>=－9dB工作頻段的分配蜂窩的概念和頻率復(fù)用蜂窩是將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)無(wú)線區(qū)，每個(gè)小無(wú)線區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基地臺(tái)負(fù)責(zé)本區(qū)的移動(dòng)電話通信的聯(lián)絡(luò)和控制。實(shí)現(xiàn)小區(qū)之間移動(dòng)臺(tái)通信又可在移動(dòng)電話交換局的統(tǒng)一控制之下。每個(gè)小區(qū)使用一組頻道，鄰近的小區(qū)使用不同的頻道。由于小區(qū)內(nèi)基地臺(tái)服務(wù)區(qū)域縮小，所以在整個(gè)服務(wù)區(qū)中，同一組頻道可以多次重復(fù)使用。因而大大提高了頻率利用率。另外，在區(qū)域內(nèi)可根據(jù)用戶(hù)的多少確定小區(qū)的大小。隨著用戶(hù)數(shù)目的增加，小區(qū)制具有相當(dāng)大的靈活性，可以繼續(xù)縮小，即“小區(qū)分裂”以便適應(yīng)用戶(hù)的增加，因此小區(qū)制具有相當(dāng)?shù)撵`活性。這樣，小區(qū)制解決了大區(qū)制中所存在的頻道有限和用戶(hù)不斷增加的矛盾，小區(qū)縮小可使用戶(hù)量大大增加。除此之外，由于基地臺(tái)服務(wù)區(qū)域縮小，移動(dòng)臺(tái)和基地臺(tái)的發(fā)射功率減少，同時(shí)也減少了電臺(tái)之間的相互干擾。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，移動(dòng)用戶(hù)在通話過(guò)程，從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個(gè)小區(qū)的概率增加，移動(dòng)臺(tái)需要經(jīng)常更換工作頻道，而且，由于增加了基地臺(tái)的數(shù)目，所以帶來(lái)了控制交換復(fù)雜，建網(wǎng)的成本也高。工作頻段的分配頻率復(fù)用技術(shù)是指同一載頻的無(wú)線信道用于覆蓋不同的區(qū)域，這些區(qū)域彼此相隔一定的距離，以便把頻率干擾控制在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)，這樣作的結(jié)果相當(dāng)于寶貴的頻率資源獲得再生。在按蜂窩結(jié)構(gòu)的移動(dòng)網(wǎng)中，蜂窩小區(qū)是以N個(gè)正六邊形組成群，各蜂窩小區(qū)群可以按一定的規(guī)律使用相同的頻率組。假設(shè)每個(gè)群有N個(gè)小區(qū)，則需用N組頻率。頻率復(fù)用結(jié)果，使系統(tǒng)內(nèi)部必然會(huì)產(chǎn)生頻率干擾，因此必須采取抗干擾措施，使頻率干擾控制在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)。根據(jù)GSM體制的推薦，GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基本上采用4*3頻率復(fù)用方式，即每4個(gè)基站為一群，每個(gè)基站分成3個(gè)三葉草形60°扇區(qū)或3個(gè)120°扇區(qū)，共需12組頻率。因?yàn)檫@種方式同頻干擾保護(hù)比C/I能夠比較可靠的滿(mǎn)足GSM標(biāo)準(zhǔn)的要求。工作頻段的分配工作頻段的分配A3A2A1A3A2A1D3D2D1C3C2C1C3C2C1D3D2D1A3A2D3D2D1A1B3B2B1C3C2C1B3B2B1B3B2B1C3C2C1B3B2B1C3C2C1A3A2A14*3頻率復(fù)用方式移動(dòng)通信系統(tǒng)必須盡可能有效利用分配的頻率，多址技術(shù)就是提高頻率資源利用率，使共用公共信道成為可能的技術(shù)。分為：FDMA、TDMA、CDMA和SDMA四種。多址技術(shù)時(shí)間功率頻率25kHz時(shí)間頻率功率123456200kHz頻率功率時(shí)間1.23MHzMSMSMSBTS空間傳播路徑不同，波束形成智能天線，多個(gè)波束覆蓋整個(gè)小區(qū)，智能天線可定位于每個(gè)MSTDMA信道GSM信道分為物理信道和邏輯信道，一個(gè)物理信道就是一個(gè)時(shí)隙（TS），而邏輯信道是根據(jù)BTS和MS間傳遞的信息種類(lèi)而定義的，邏輯信道是通過(guò)映射到物理信道完成信息傳送的。物理信道：一個(gè)載頻上的TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為一個(gè)物理信道。GSM中每個(gè)載頻有8個(gè)物理信道,信道0～7(時(shí)隙0～7)。在一個(gè)TS中發(fā)出的信息稱(chēng)為一個(gè)突發(fā)脈沖序列。邏輯信道：分為業(yè)務(wù)信道、控制信道TDMA幀TDMA幀4.615msTDMATDMA第n幀TDMA第n+1幀TDMA第n+2幀F(xiàn)DMA200kHz12312312425MHzChannel890上行915FDMA200kHz12312312425MHzChannel935下行960時(shí)隙577μs124信道×8時(shí)隙=922雙工信道邏輯信道業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送話音或用戶(hù)數(shù)據(jù)控制信道（CCH）：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。分廣播、公用及專(zhuān)用控制信道（1）廣播控制信道：頻率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）、廣播控制信道（BCCH）。FCCH：此信道供用戶(hù)傳送校正MS頻率的信息。SCH：此信道傳送給MS的幀同步(TDMA幀號(hào))和BTS的識(shí)別碼(BSIC)的信息。BCCH：此信道廣播每個(gè)BTS的通用信息(小區(qū)特定信息)。TDMA幀（2）公共控制信道：尋呼信道（PCH）、隨機(jī)接入信道（RACH）、允許接入信道（AGCH）PCH：此信道用于尋呼(搜索)MS。下行。RACH：MS通過(guò)此信道申請(qǐng)分配一個(gè)SDCCH,它可作為對(duì)尋呼的響應(yīng)或MS主叫登記時(shí)的接入。上行。AGCH：此信道用于為MS分配一個(gè)SDCCH。下行。

（3）專(zhuān)用控制信道：獨(dú)立專(zhuān)用控制信道（SDCCH）、慢速隨路控制信道（SACCH）、快速隨路控制信道（FACCH）SDCCH:用于在分配TCH之前呼叫建立過(guò)程中傳送系統(tǒng)信令。例如登記和鑒權(quán)在此信道上進(jìn)行。TDMA幀SACCH:與一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH或一個(gè)獨(dú)立專(zhuān)用控制信道SDCCH相關(guān)。它是一個(gè)傳送連接信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信道;如傳送移動(dòng)臺(tái)接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試報(bào)告。這對(duì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)參與的切換功能是必要的,它還用于MS的功率管理和時(shí)間的調(diào)整。FACCH:與一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH在話間傳輸過(guò)程中,如果突然需要以比慢速隨路控制信道SACCH所能處理的高得多的速度傳送信令信息,則借用20ms的話音(數(shù)據(jù))突發(fā)脈沖序列來(lái)傳信令。這種情況通常在切換時(shí)使用。由于話音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音,所以這種中斷不被用戶(hù)查覺(jué)。TDMA幀突發(fā)脈沖序列定義：FDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱(chēng)為突發(fā)脈沖序列。分類(lèi)：普通突發(fā)脈沖序列（NB）：用于攜帶TCH及除RACH，SCH和FCCH以外的控制信道上的信息。頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）：用于移動(dòng)臺(tái)的同步。相當(dāng)于一個(gè)帶載頻的未調(diào)載波。同步突發(fā)脈沖序列（SB）：用于移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間同步。接入突發(fā)脈沖序列（AB）：用于隨機(jī)接入?？臻e突發(fā)脈沖序列（DB）：不攜帶任何信息。TDMA幀TDMA幀普通突發(fā)脈沖序列NBTB3加密比特5711訓(xùn)練比特26加密比特57TB3GP8.250.577ms156.25bits一個(gè)幀中的時(shí)隙布局為：有兩個(gè)58比特的用戶(hù)信息脈沖串，其中57比特傳送用戶(hù)信息，1比特是用來(lái)識(shí)別傳輸?shù)脑捯?，?”比特狀態(tài)表示話音信息，“1”表示被快速隨路信令借用。在時(shí)隙的中間有26個(gè)比特的訓(xùn)練脈沖串，在時(shí)隙的開(kāi)始和結(jié)束均有3個(gè)比特的邏輯零的尾位。GP：保護(hù)間隔8.25bit大約30μs，是一個(gè)空白空間。由于每個(gè)信道最多有8個(gè)用戶(hù)，我們必須保證它們使用各自時(shí)隙時(shí)不互相重疊。TDMA幀頻率校正突發(fā)脈沖序列FBTB3固定比特142TB3GP8.25

0.577ms156.25bit142固定比特：為“0”bit狀態(tài)下的載頻f0

+67.5kHzTDMA幀同步突發(fā)脈沖序列SBTB3加密比特39同步序列64加密比特39TB3GP8.250.577ms156.25bit39加密比特：25bit信息位+10bit奇偶校驗(yàn)+4bit尾比特，再經(jīng)過(guò)1:2卷積編碼，得到總比特?cái)?shù)78bit。其中25bit信息位由兩部分組成：6bit基站識(shí)別碼信息BSIC信息+19bitTDMA幀號(hào)。TDMA幀接入突發(fā)脈沖序列ABTB3同步序列（41）加密比特36TB3GP68.250.577ms156.25bit36加密比特：其中有8bit的信息位（3bit為接入原因，5bit為隨機(jī)鑒別器），加上6bit奇偶校驗(yàn)，再加上4bit的尾比特，總數(shù)為18bit。最后經(jīng)過(guò)1:2的卷積編碼得到36bit。TDMA幀突發(fā)脈沖序列與TDMA幀01234567

數(shù)據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)5712515733突發(fā)脈沖序列148bit156.25bit0.577ms邏輯信道到物理信道的映射BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用TDMA幀F(xiàn)SBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCC…I012…701…70…BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用下行鏈路TS0上RACH的復(fù)用TDMA幀

012…701…70…RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRTDMA幀RACH上行鏈路SDCCH和SACCH在TS1上的復(fù)用TDMA幀012---7012------701-----TDMA幀A5A6A7111D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2

A3111D0D1D2D3D4D5D6D7A7SDCCH+SACCH上行鏈路TDMA幀SDCCH+SACCH下行鏈路D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3111

D0D1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7111012---7012------701-----TDMA幀TCH在TS2—TS7上的復(fù)用TDMA幀

TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTITDMA幀

TCH

下行鏈路012…7012…7012…A為控制時(shí)隙I為空閑時(shí)隙TCH上下行偏移TDMA幀下行

C0上行

C0

0101234567012345670123456701234567BTS到MSMS到BTS偏移GSM的上、下信道TDMA幀上行鏈路下行鏈路-------PCH+BCCH（尋呼）（系統(tǒng)信息）RACH（隨機(jī)接入）AGCH（指配專(zhuān)用控制信道）SDCCH+SACCH（信令程序）（測(cè)量）SDCCH+SACCH（信令程序）（測(cè)量）TCH+SACCH（話音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或信令程序）（測(cè)量）TCH+SACCH（話音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或信令程序）（測(cè)量）TDMA分級(jí)幀結(jié)構(gòu)一個(gè)超高幀，每個(gè)超幀持續(xù)時(shí)間為6.12秒，一個(gè)超幀又可分為復(fù)幀，復(fù)幀有兩種類(lèi)型：26幀的復(fù)幀：一個(gè)復(fù)幀有26個(gè)TDMA幀。51個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。這種復(fù)幀包含用戶(hù)業(yè)務(wù)信道，慢速隨路控制信道（SACCH）和快速隨路控制信道（FACCH）。51幀的復(fù)幀：一個(gè)復(fù)幀有51個(gè)TDMA幀。26個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀，這種復(fù)幀用于廣播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）。TDMA幀01234562042204320442045204620470123474849500125240123222324250123474849500123456701234567012345670123456701234567012345671超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀1超幀=1326TDMA幀（6.12秒）（=51（26幀）的復(fù)幀或26（51幀）的復(fù)幀）1（26幀）的復(fù)幀=26TDMA幀（120毫秒）1（51幀）的復(fù)幀=51TDMA幀（3060/13毫秒）012TDMA復(fù)幀自由空間的傳播衰落

LS=33.4＋20lgf＋20lgd，實(shí)際無(wú)線電波傳播Okomura或Egli模型更接近。衰落和干擾多徑衰落或瑞利衰落，也稱(chēng)快衰落：移動(dòng)臺(tái)因受到高大建筑物的阻擋、反射、電離層的散射的影響，收到的信號(hào)往往不是直接波，而是從各種途徑來(lái)的散射波（稱(chēng)為多徑效應(yīng)），相位和幅度隨機(jī)，出現(xiàn)嚴(yán)重的衰落現(xiàn)象。陰影衰落，也稱(chēng)慢衰落：移動(dòng)臺(tái)受障礙物阻擋造成電磁場(chǎng)陰影，產(chǎn)生陰影效應(yīng)，致使接受信號(hào)強(qiáng)度下降。遠(yuǎn)近效應(yīng)：移動(dòng)通信是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行通信，則大量移動(dòng)臺(tái)之間會(huì)出現(xiàn)近處移動(dòng)臺(tái)干擾遠(yuǎn)距離鄰道移動(dòng)臺(tái)的通信，一般要求移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，同時(shí)因通信距離迅速改變，則移動(dòng)臺(tái)的收信機(jī)應(yīng)有良好的自動(dòng)增益控制。強(qiáng)干擾：移動(dòng)臺(tái)通信環(huán)境變化很大，太空粒子、車(chē)輛噪聲和其他干擾。多卜勒效應(yīng)：當(dāng)頻率增高，移動(dòng)速度加快時(shí)，頻譜延展，多卜勒效應(yīng)很明顯。路徑的損耗和衰落分集技術(shù)分集技術(shù)是一項(xiàng)主要的抗衰落和干擾技術(shù)，它可以大大提高多徑衰落信道下的傳輸可靠性。對(duì)無(wú)線傳輸可靠性影響最大的是各類(lèi)快衰落，他們是空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時(shí)間選擇性衰落，分集技術(shù)是一種極為有效的抗衰落措施。分集技術(shù)充分利用傳輸中的多徑信號(hào)能量來(lái)改善傳輸?shù)目煽啃?。為在接收端得到幾乎相互?dú)立的不同路徑，可通過(guò)空域、頻域和時(shí)域不同角度、不同方法與措施來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。

依分集的目的可分為：宏觀分集：抗長(zhǎng)期（慢）衰落為目的；微觀分集：抗短期（快）衰落為目的。依信號(hào)傳輸?shù)姆绞娇煞譃椋猴@分集：構(gòu)成明顯分集信號(hào)的傳輸方式，多指利用多付天線接收信號(hào)的分集；隱分集：分集作用隱含在傳輸信號(hào)之中的方式，在接收端利用信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集。分集技術(shù)顯分級(jí)技術(shù)分類(lèi)空間分集：利用在空間相距為d的多付天線接收信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)分集。當(dāng)工作波長(zhǎng)為λ時(shí)，要求d≥λ/2，以保證多付天線之間接收路徑的獨(dú)立性。極化分集：可利用垂直/水平極化的正交性來(lái)進(jìn)行兩路分集。時(shí)間分集：要求T>TC，即重發(fā)信號(hào)的間隔時(shí)間T要大于信道相關(guān)時(shí)間TC，以保證重發(fā)信號(hào)在時(shí)域上的獨(dú)立性。移動(dòng)通信系統(tǒng)中，常采用交織編碼技術(shù)來(lái)達(dá)到時(shí)間分集的目的，其交織編碼的深度應(yīng)大于信道相關(guān)時(shí)間。頻率分集：將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在不同的載波上發(fā)送，要求不同的載波之間的間隔足夠大。載波間隔△f要大于頻率相關(guān)帶寬，即△f≥△F。

顯分集合并技術(shù)：最大信噪比準(zhǔn)則（選擇合并，最大比合并、等增益合并），最大眼圖準(zhǔn)則、最小誤字率準(zhǔn)則。

分集技術(shù)隱分級(jí)技術(shù)分類(lèi)依傳輸信號(hào)的方式不同，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間隱分集和頻率隱分集。所采用的技術(shù)主要有交織編碼技術(shù)，跳頻技術(shù)和直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。交織技術(shù)：交織編碼的目的是把一個(gè)較長(zhǎng)的突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò)，再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼（FEC）技術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò)。跳頻技術(shù)：信號(hào)時(shí)隙的承載頻率不斷跳變，以達(dá)到抗衰落和干擾的技術(shù)。如抗同頻干擾、抗頻率選擇性衰落等。跳頻分為基帶跳頻（信號(hào)以在分配不同頻點(diǎn)的載頻上跳變傳送）和合成器跳頻（信號(hào)以在同一載頻上頻率跳變傳送）。擴(kuò)頻技術(shù)：接收機(jī)利用多徑信號(hào)中含有可利用信息這一特點(diǎn)，通過(guò)合并多徑信號(hào)來(lái)改善接收信號(hào)的信噪比。通常采用RAKE接收機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。RAKE接收機(jī)是通過(guò)多個(gè)相關(guān)檢測(cè)器接收多徑信號(hào)中的各路信號(hào)，并把它們合并在一起。時(shí)間色散和均衡時(shí)間色散：信號(hào)傳播過(guò)程中由于反射原因，在傳播時(shí)間有滯后，造成直射信號(hào)和反射信號(hào)間碼子的相互干擾。采用自適應(yīng)均衡技術(shù)來(lái)解決由于時(shí)間色散造成的碼間干擾。均衡技術(shù)：頻域均衡：通過(guò)幅頻特性和群時(shí)延校正，達(dá)到信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敃r(shí)域均衡：時(shí)間響應(yīng)考慮滿(mǎn)足整個(gè)系統(tǒng)無(wú)碼間干擾，由于GSM信號(hào)是時(shí)變系統(tǒng)，因此，采用時(shí)域均衡，主要通過(guò)橫向?yàn)V波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。（訓(xùn)練序列的應(yīng)用）時(shí)間提前量下行

C0上行

C0

0101234567012345670123456701234567BTS到MSMS到BTS偏移時(shí)間提前量接入突發(fā)序列的時(shí)延基站移動(dòng)臺(tái)時(shí)間下行線時(shí)延總時(shí)延

基站不斷測(cè)量自己脈沖時(shí)隙與收到的MS時(shí)隙之間的時(shí)間偏量，基于這個(gè)測(cè)量，它可以向MS提供要求的時(shí)間提前量，并在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS。時(shí)間提前量在0－63個(gè)比特的任意值，63比特是調(diào)整的最大值，也是BTS和MS最大距離，也即GSM最大范圍：3.7us×63×3×10^8m/s=70km。話音編碼是信源編碼，是將模擬話音信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)以便在信道中傳輸，數(shù)字移動(dòng)通信中GSM系統(tǒng)采用規(guī)則編碼激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼（RPE－LPT）。話音編碼器的類(lèi)型：波形編碼（抽樣、量化、編碼），參量編碼（提取語(yǔ)音特征參量），混和編碼。GSM采用的規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼（RPE－LTP）就是一種混和編碼。規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼:RPE-LTP(RegularPulseExcited–LongTermPrediction)：在有聲段，進(jìn)行語(yǔ)音編碼產(chǎn)生編碼語(yǔ)音幀。在無(wú)聲段，接收端根據(jù)接收到的SID幀中的信息在無(wú)聲功能期間內(nèi)插入“舒適噪音”。這種語(yǔ)音間斷傳輸方式稱(chēng)為DTX（DiscontinuousTransmission）。話音編碼GSM系統(tǒng)語(yǔ)音編碼數(shù)模變換部分：模擬語(yǔ)音進(jìn)行13比特均勻量化的信號(hào)送至線性預(yù)測(cè)編碼分析。線性預(yù)測(cè)編碼分析：語(yǔ)音信號(hào)具有慢變化特征，對(duì)于大多數(shù)語(yǔ)音來(lái)說(shuō)可以認(rèn)為其激勵(lì)和聲道的特性在10－20ms內(nèi)保持不變，語(yǔ)音信號(hào)的這種慢變化特征對(duì)于語(yǔ)音特征的提取和構(gòu)造語(yǔ)音產(chǎn)生模型來(lái)說(shuō)是有利的。規(guī)則脈沖編碼：(RPE)，波形編碼是用一組在位置上和幅度上都優(yōu)化的脈沖序列來(lái)代替殘差信號(hào)。這樣每個(gè)子幀種供有6＋3×13＝45比特，20ms共有4×45比特＝180比特。每20ms將160個(gè)語(yǔ)音樣本編碼后為260比特話音編碼話音編碼3571265738.25時(shí)隙=156.25比特=577μs速率=270.833kb/s幀=8時(shí)隙=4.62ms12121324*I24幀：用戶(hù)信息，*：系統(tǒng)控制信息，I：空閑。話音幀的復(fù)幀復(fù)幀=120ms信道編碼主要是為了糾錯(cuò)，這種方式也稱(chēng)為前向糾錯(cuò)FEC（ForwardErrorCorrecting）。在移動(dòng)信道上，誤碼也有兩種類(lèi)型，一種是隨機(jī)性誤碼，它是單個(gè)碼元錯(cuò)誤，并且隨機(jī)的發(fā)生，主要由于噪聲引起。另一種是突發(fā)性誤碼，即連續(xù)數(shù)個(gè)碼元發(fā)生差錯(cuò)，亦稱(chēng)群誤碼，主要是由于衰落或陰影造成的。信道編碼是在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，在信息碼元中再增加一些碼元－－冗余碼元，也稱(chēng)為監(jiān)督碼元或檢驗(yàn)碼元，供接收端糾正或檢出信息在信道中傳輸是為干擾，噪聲或衰落所造成的誤碼。監(jiān)督碼元的增加就稱(chēng)為信道編碼。信道編碼主要有兩種，即分組碼和卷積碼。卷積碼是一種特殊的分組碼，即任一組的監(jiān)督碼元不僅域本組信息碼有關(guān)，而且和前面若干組的信息碼元有關(guān)。因此碼元分組是信道編碼的基本格式。

信道編碼GSM系統(tǒng)信道編碼編碼器每20ms的語(yǔ)音段產(chǎn)生260比特，并把它分成：50個(gè)最重要比特，加上3個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，132個(gè)重要比特，加上4個(gè)尾比特，一起按1：2比率進(jìn)行卷積編碼，得到378比特，另外還有78比特不予保護(hù)，總計(jì)456比特。交織編碼：把編碼器40ms的輸出共2×456＝912比特組成8×114的矩陣，橫向?qū)懭?，然后縱向讀出，即共可取出8幀，每幀為114比特的數(shù)據(jù)流，所以這個(gè)交織要有40ms延時(shí)，把編碼的數(shù)據(jù)分成8幀，將114比特分成兩段，中間插入26比特的訓(xùn)練比特，是一串已知的比特，供均衡器用于產(chǎn)生信道模型，以消除時(shí)間色散的方法。訓(xùn)練比特可以不同的序列，分配給小區(qū)中使用相同頻率的正向信道，以克服它們之間的干擾。信道編碼為了提高系統(tǒng)信道編碼及交織的有效性，可以采用跳頻技術(shù)，跳頻的原理是所有移動(dòng)臺(tái)依據(jù)從一個(gè)算法中導(dǎo)出的頻率序列上發(fā)送它的時(shí)隙。移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)時(shí)隙上發(fā)射或接收，下一個(gè)時(shí)隙又跳到另一個(gè)頻率上發(fā)射或接收。支持廣播控制信道（BCCH）的物理信道不跳。跳頻主要是通過(guò)頻率分集和干擾分集實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)增益提升。跳頻參數(shù)移動(dòng)分配(MA，即MobileAllocation)：此參數(shù)告知移動(dòng)臺(tái)跳頻系統(tǒng)所使用的頻率集，應(yīng)滿(mǎn)足頻率復(fù)用與區(qū)群結(jié)構(gòu)的關(guān)系。移動(dòng)分配偏離指示(MAIO，即MobileAllocationindicationoffset)：此參數(shù)告知移動(dòng)臺(tái)跳頻系統(tǒng)使用的第一個(gè)頻率。調(diào)頻序列號(hào)(HSN，即HoppingSequenceNumber)：此參數(shù)告知移動(dòng)臺(tái)所使用的調(diào)頻序列算法，其范圍是0~63。跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)時(shí)幀時(shí)間頻率f0

f1

f2f3f4時(shí)隙跳頻分類(lèi)：每個(gè)收發(fā)信機(jī)停留在一個(gè)頻率上，而是將基帶數(shù)據(jù)通過(guò)交換矩陣切換到相應(yīng)的收發(fā)信機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)跳頻。合成器跳頻是改變頻率合成器的頻率，是無(wú)線收發(fā)信機(jī)的工作頻率由一個(gè)頻率調(diào)到另一個(gè)頻率。在實(shí)際跳頻系統(tǒng)中，每個(gè)基站只能使用一種跳頻模式。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每一TDMA幀中只發(fā)送和接收一次業(yè)務(wù)突發(fā)，其余的時(shí)間，還可以監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)內(nèi)的控制信息：SACCH中的功率控制和定時(shí)信息，BCCH中的同步及系統(tǒng)信息。移動(dòng)臺(tái)要監(jiān)聽(tīng)的本小區(qū)和周?chē)^(qū)的BCCH信息。移動(dòng)臺(tái)要在SACCH中發(fā)送周?chē)^(qū)的信號(hào)強(qiáng)度信息，以及本小區(qū)信道傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量信息。跳頻技術(shù)加密技術(shù)數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)為了保護(hù)用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者的合法性，采取了以下安全措施。接入網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)終端要鑒權(quán)。無(wú)線傳輸要進(jìn)行加密。采用臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼提高網(wǎng)絡(luò)安全性。對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)備識(shí)別，以保證系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是盜用或非法的設(shè)備。 加密鑒權(quán)過(guò)程加密算法A8鑒權(quán)算法A3KcSRESRANDRANDSRESKcKiIMSI2KiIMSI1RAND產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)IMSI和鑒權(quán)結(jié)果