GSM 原理PPT.ppt

1、歡迎大家進(jìn)入 GSM原理學(xué)習(xí),周甲,GSM 原理簡(jiǎn)介,Contents: Chapter1 GSM Overview Chapter2 GSM Network Architecture Chapter3 GSM Air Interface Chapter4 GSM Operation Features 內(nèi)容： 第一章 GSM概述 第二章 GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 第三章 GSM空中接口 第四章 GSM操作性能,Chapter1 GSM Overview,第一章 GSM 概述 蜂窩系統(tǒng)的概念和理論二十世紀(jì)六十年代就由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室等單位提了出來(lái)。 直到1979年美國(guó)在芝加哥開(kāi)通了第一個(gè)AMPS(先進(jìn)的移動(dòng)

2、電話業(yè)務(wù))模擬蜂窩系統(tǒng)。 GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)起源于歐洲。 1991年在歐洲開(kāi)通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)MoU組織為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，將GSM更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”（Globa1 system for Mobile communications）。從此移動(dòng)通信跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 1994年完成對(duì)GSM系統(tǒng)技術(shù)的規(guī)范,GSMGlobal System for mobiles（全球數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)）,在2000年以前，中國(guó)有43，240，000手機(jī)用戶 在中國(guó)，現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)兩億GSM用戶使用GSM手機(jī)。 中國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)已成為全球第一大網(wǎng)絡(luò)。,Personal Communi

3、cation Networks（個(gè)人通信網(wǎng)）,個(gè)人通信網(wǎng)（PCN)最早是在英國(guó)開(kāi)始的。Mercury One-to-one 和Hutchison Microtel公司提供最早的DCS1800系統(tǒng) 緊接著德國(guó)開(kāi)通Enet網(wǎng)絡(luò)，隨后又?jǐn)U展到泰國(guó)，法國(guó)和澳大利亞。 在美國(guó)，GSM和CDMA，DECT共享PCS頻段,The Global Standard（全球標(biāo)準(zhǔn)）,覆蓋整個(gè)歐洲本土 實(shí)現(xiàn)WW漫游 用戶可以使用多重網(wǎng)絡(luò) 第一個(gè)雙頻網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在歐洲和亞洲,Evolution of GSM（GSM的演變）,GSM Requirements GSM 需要的條件 良好的主觀語(yǔ)音質(zhì)量 用戶信息加密特性 必須運(yùn)行在

4、890-960MHZ工作頻段 有效的頻譜 支持國(guó)際漫游 最小限度的修改現(xiàn)有的固定公眾網(wǎng)絡(luò) 低手機(jī)服務(wù)費(fèi)用 兼容ISDN（第三代兼容IP） 支持大量新業(yè)務(wù)和特性,Other GSM standards（其他GSM標(biāo)準(zhǔn)）,DCS 1800 GSM900和DCS1800使用一樣的標(biāo)準(zhǔn) DCS1800是GSM900標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)增補(bǔ) 可以使用和GSM一樣的交換 需要一些軟件的升級(jí) 手機(jī)必需支持雙頻 PCS1900 ETSI歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 任命ANTI T1和TIA-46組織闡述PCS1900規(guī)格,Evolution of GSM,1982 “移動(dòng)通信特別組”在CEPT內(nèi)建立 1986 建立一永久核心 1

5、987 在1986年原型系統(tǒng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,選擇了主要無(wú)線傳輸技術(shù) 1987 GSM成為歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的一個(gè)技術(shù)委員會(huì) 1987 13家運(yùn)營(yíng)商簽訂協(xié)議 1989 廣播系統(tǒng)的原型 1990 第一階段GSM900規(guī)范制定 1991 英國(guó)，法國(guó)，德國(guó)和意大利介紹GSM服務(wù) 1992 摩托羅拉為COMVIQ建立第一個(gè)商用系統(tǒng) 1994 第二階段GSM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)放 1996 PHASE2+標(biāo)準(zhǔn)被定義,GSM900，DCS1800，PCS1900的差異,GSM900是最早的GSM系統(tǒng)，使用900MHZ頻段，手機(jī)最大輸出功率為1W到8W，覆蓋范圍大。 DCS1800在GSM900的基礎(chǔ)上把頻段進(jìn)行擴(kuò)展，工作頻率

6、移到1800MHZ。移動(dòng)臺(tái)輸出功率最大功率1W，故小區(qū)范圍小，可以承受更高的用戶密度。GSM900信道從1到124，而DCS1800從512到885。 PCS1900主要在美國(guó)等地使用，其工作頻率是在1900MHZ。,GROWTH（成長(zhǎng)）,到2000年底在中國(guó)超過(guò)76，000，000用戶 到2005年，中國(guó)GSM用戶將達(dá)到3億以上 中國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)已成為世界最大的網(wǎng)絡(luò),Technology Evolution（技術(shù)發(fā)展）,1G: AMPS（Advanced Mobile Phone Service ） TACS （Total Access Communications System） JTACS

7、 NMT-450 （Nordic Mobile Telephone 北歐移動(dòng)電話系統(tǒng)） NMT-900 2G: GSM900/GSM850 DCS1800 PCS1900 NADC 北美數(shù)字通信系統(tǒng) PDC 日本通信系統(tǒng) IS95 CDMA,2G+ GSM -HSCSD:High Speed Circuit Switch Data（高速電路交換數(shù)據(jù)） -GPRS: General Packet Radio Service（通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)） -EDGE: Emphases Data Rates for GSM Evolution（GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)改進(jìn)） IS-95 CDMA（95B） -HSD

8、 3G EUROPE -W-CDMA W-CDMA for FDD/TDCDMA for TDD ASIA -TD-SCDMA(China) US -D-AMPS IS-136 -cdma2000,GSM 2G+,HSCSDHigh Speed Circuit Switched Data高速電路交換數(shù)據(jù) -數(shù)據(jù)傳輸時(shí)時(shí)隙復(fù)用 （給一個(gè)用戶同時(shí)分配四個(gè)時(shí)隙 4*14.4=57.6k） -帶寬最大64k/bit -同現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)兼容 GPRS通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) -小區(qū)用戶共享所有資源 -速率大于100kbit （8*21.4=171.2k） -同現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)兼容（增加路由器） EDG

9、E-（GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)改進(jìn)） -新的調(diào)制方式以獲得更高速率：3P/8 8PSK -保持200KHZ信道頻間和GSM TDMA幀結(jié)構(gòu) -與現(xiàn)有的GMSK調(diào)制服務(wù)共存,IMT2000/3G+,IMT:International Mobile Telecommunication-2000 Wireless multimedia 無(wú)線多媒體 Bandwidth on demand 384k Global coverage 全球覆蓋 提高頻譜利用率 （同樣是以容量換速率，使得一個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶非常少）,GSM 標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容,01章 概述 02章 服務(wù)方面 03章 網(wǎng)絡(luò)方面 04章 MS-BS接口和協(xié)議（空中

10、接口層2&3） 05章 射頻物理接口（空中接口層1） 06章 語(yǔ)音編碼 07章 基站終端適配 08章 BSS(基站系統(tǒng))-MSC(移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心)接口（A&Abis） 09章 網(wǎng)絡(luò)的相互作用 10章 空為以后使用 11章 設(shè)備和類型正式標(biāo)準(zhǔn) 12章 運(yùn)營(yíng)和維護(hù),第二章：GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),BSC,BTS,BTS,BTS,BSS,BSC,BTS,BTS,BTS,BSS,MSC,MSC,OMC,OMC,ADC,NMC,VLR,VLR,HLR,AUC,EIR,Interface to other network,MS,GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： MS- Mobile Station (移動(dòng)臺(tái)) BSS-Base

11、 Station System (基站系統(tǒng)) BTS-Base Transceiver Station (基站收發(fā)臺(tái)）可把它看成是一個(gè)無(wú)線解調(diào)器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，它也是一個(gè)天線，接收手機(jī)發(fā)出的信號(hào)，同時(shí)也向手機(jī)發(fā)出信號(hào)。它完全由BSC控制，主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道加密、跳頻等功能。 BSC-Base Station Controller (基站控制器)具有對(duì)一個(gè)或多個(gè)BTS進(jìn)行控制的功能，它主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)BSC通過(guò)BTS和MS來(lái)管理信道的分配，釋放及切換。一個(gè)BSC一端連接著幾個(gè)BTS,另一

12、端連接MSC。BSC和BTS合起來(lái)叫基站子系統(tǒng)。 MSC-Mobile Switching Center (移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心， 它是GSM網(wǎng)絡(luò)的心臟，主要功能是協(xié)調(diào)呼叫GSM用戶和來(lái)自GSM用戶的呼叫。 同時(shí)，它通過(guò)一些設(shè)備和其它網(wǎng)絡(luò)相連，例如與固定電話相連。 OMC-Operations and Maintenance Center(操作與維護(hù)中心)對(duì)整個(gè)GSM網(wǎng)路 進(jìn)行管理和監(jiān)控。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì)GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報(bào)告、 故障診斷等功能。,NMC-Network Management Center (網(wǎng)絡(luò)管理中心) AUC-Authentication Cen

13、ter (鑒權(quán)中心)鑒權(quán)中心,它是HLR功能的一部份，它的作用是檢測(cè)用戶的權(quán)限和判斷用戶是否是合法的用戶。 HLR-Home Location Register (歸屬位置寄存器)存儲(chǔ)管理部門(mén)用于移動(dòng)客戶管理的數(shù)據(jù)，它主要存儲(chǔ)兩類信息：一是有關(guān)客戶的參數(shù)；二是有關(guān)客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由 。 VLR-Visitors Location Register (來(lái)訪位置寄存器)來(lái)訪位置寄存器,是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是存儲(chǔ)MSC,為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪客戶）的來(lái)話、去話呼叫所需檢索的信息。 EIR-Equipment Identity Register (設(shè)備標(biāo)識(shí)寄存器)

14、存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。主要完成對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動(dòng)臺(tái)的使用。 PSTN-公共電話交換網(wǎng),MS-Mobile Station,在激活和關(guān)閉模式下都必須接入GSM服務(wù)的設(shè)備 模式： 車載臺(tái) 便攜臺(tái) 手機(jī) 重量0.8千克 大小900厘米 最小通話時(shí)間：1小時(shí) 最小待機(jī)時(shí)間：10小時(shí),移動(dòng)臺(tái)的輸出功率 類型1 20瓦 車載臺(tái)和便攜臺(tái) 類型2 8瓦 便攜臺(tái)和車載臺(tái) 類型3 5瓦 手機(jī) 類型4 2瓦 手機(jī) 類型5 0.8瓦 手機(jī) 手機(jī)的輸出功率決定了： 小區(qū)的覆蓋范圍 通話，待機(jī)時(shí)間 通話的輸出功率隨BTS控制而變化,International Mobile Equipme

15、nt Identity ( IMEI ),IMEI:國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼 IMEI是唯一的用于識(shí)別移動(dòng)設(shè)備的號(hào)碼,每臺(tái)手機(jī)都有且各不相同. 它主要用于檢測(cè)被盜和無(wú)效的這一類手機(jī).,TAC = Type Approval Code 型號(hào)批準(zhǔn)碼, 由歐洲型號(hào)批準(zhǔn)中心分配,前兩位為國(guó)家代碼.同一型號(hào)的手機(jī),前六位必定是一樣的. FAC = Final Assembly Code 最后裝配碼, 表示生產(chǎn)廠或最后裝配地,它由生產(chǎn)廠家編寫(xiě). SNR = Serial Number 序號(hào)碼, 它是唯一的識(shí)別每個(gè)手機(jī)的號(hào)碼,所以同一品牌同一型號(hào)的SNR是不可能一樣的. SVN =Software Version

16、 Number 軟件版本號(hào).,International Mobile Subscriber Identity ( IMSI ),IMSI是國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào),每個(gè)SIM卡都有維一的IMSI號(hào),它作用是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)區(qū)別移動(dòng)用戶的號(hào)碼,IMSI,=,MCC,+,MNC,+,MSIN,NMSI,3 digits,2 digits,Not more than 15 digits,MCC = Mobile Country Code 移動(dòng)國(guó)家號(hào),中國(guó)為460 MNC = Mobile Network Code 移動(dòng)號(hào)碼,識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng) MSIN = Mobile Station Iden

17、tification Number 移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào),移動(dòng)的識(shí)別一各移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)用戶. NMSI = National Mobile Subscriber Identity,MSISDN： 我們常說(shuō)的手機(jī)號(hào)碼是MSISDN，即手機(jī)的國(guó)際ISDN號(hào)碼，它由三部分組成。 CC= Country Code NDC=National Destination Code SN= Subscriber Number 例如:手機(jī)號(hào)碼為8613011223344，其中86為中國(guó)國(guó)家號(hào)，130為國(guó)內(nèi)地區(qū)碼，11223344為移動(dòng)用戶號(hào)碼。,移動(dòng)臺(tái)的作用,基本的業(yè)務(wù) 附加的業(yè)務(wù) 補(bǔ)充的業(yè)務(wù) M=Mandatory

18、 必備的 O=optional 可選的,Subscriber Identity Module ( SIM ),SIM 卡即個(gè)人用戶識(shí)別卡,是全球通數(shù)字移動(dòng)電話的一張個(gè)人資料卡,儲(chǔ)存著用戶的數(shù)據(jù),鑒權(quán)方法及密鑰,可供GSM系統(tǒng)對(duì)用戶身份進(jìn)行鑒別.同時(shí),用戶通過(guò)它完成與系統(tǒng)的連接和信息的交換. SIM卡有大小之分,我們現(xiàn)在都用小卡,它長(zhǎng)25mm,寬15mm. SIM卡可以插入任何一部符合GSM規(guī)范的移動(dòng)電話中,而話費(fèi)則自動(dòng)計(jì)人持卡用戶的帳單上,與移動(dòng)臺(tái)無(wú)關(guān).,SIM卡號(hào)含義: 前六位(898600):為中國(guó)的代號(hào) 第七位:業(yè)務(wù)接入號(hào),對(duì)應(yīng)于135,136,138, 139的5,6,8,9 第八位:

19、SIM卡功能位,一般為零 第九,十位:各省的編碼 第十一,十二位:年號(hào) 第十三位:供應(yīng)商代碼 第十四到十九位:用戶識(shí)別碼 第二十位:校驗(yàn)位,4-8位PIN碼 3位偽登陸區(qū) 8位PUK碼 10位偽登陸不可用區(qū) SIM卡的內(nèi)容： 手機(jī)串號(hào) IMSI，用戶密匙 鑒權(quán)，加密算法 網(wǎng)絡(luò)碼 PIN,PUK 計(jì)費(fèi)信息 日?？s寫(xiě) 附加功能,3 digits,2 digits,10 digits,460,xx,12345,SIM卡的結(jié)構(gòu)和類型 ： SIM卡是帶有微處理器的智能芯片卡，它的構(gòu)成是以下幾個(gè)模塊： - CPU - 程序存儲(chǔ)器(ROM) - 工作存儲(chǔ)器(RAM) - 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(EPROM或E2PROM

20、) - 串行通信單元 這五個(gè)模塊必須集成在一塊集成電路中，否則其安全性會(huì)受到威脅。因?yàn)?，芯片間的連線可能成為非法存取和盜用SIM卡的重要線索。,SIM卡的軟件特性 SIM卡采用新的單片機(jī)及存儲(chǔ)器管理結(jié)構(gòu)，因此處理功能大大增強(qiáng)。SIM卡中存有三類數(shù)據(jù)信息： 與持卡者相關(guān)的信息以及SIM卡將來(lái)準(zhǔn)備提供的所有業(yè)務(wù)信息，這種類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在根目錄下。 1）GSM應(yīng)用中特有的信息，這種類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在GSM目錄下。 2）GSM應(yīng)用所使用的信息，此信息可與其它電信應(yīng)用或業(yè)務(wù)共享，位于電信目錄下。 其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下：,3SIM卡中的保密算法及密鑰： SIM卡中最敏感的數(shù)據(jù)是保密算法A3、A8算法、密約Ki、P

21、IN、PUK和Kc。A3、A8算法是在生產(chǎn)SIM卡的同時(shí)寫(xiě)入的，一般人都無(wú)法讀A3、A8算法；PIN碼可由客戶在手機(jī)上自己設(shè)定；PUK碼由運(yùn)營(yíng)者持有；Kc是在加密過(guò)程中由Ki導(dǎo)出；Ki需要根據(jù)客戶的IMSI和寫(xiě)卡時(shí)用的母鑰(Kki)，由運(yùn)營(yíng)部門(mén)提供的一種高級(jí)算法DES，即KiDES(IMSI，Kki)，經(jīng)寫(xiě)卡機(jī)產(chǎn)生并寫(xiě)入SIM卡中，同時(shí)要將IMSI、Ki這一對(duì)數(shù)據(jù)送入GSM網(wǎng)路單元AUC鑒權(quán)中心。 如何保證Ki在傳送過(guò)程中安全保密是一件非常重要的事情。Ki在寫(xiě)卡時(shí)生成，同時(shí)加密，然后進(jìn)入HLRAUC后再解密，那么連寫(xiě)卡和HLRAUC的操作人員也不知道Ki的真實(shí)數(shù)據(jù)。,BTS-Base Tran

22、sceiver Station（基站收發(fā)信機(jī)）,BTS通常有兩根接收一根發(fā)射天線 空間分集減小多徑衰落 BTS 在其區(qū)域內(nèi)有一套與手機(jī)通信的收發(fā)設(shè)備 一個(gè)BTS覆蓋一個(gè)地區(qū)，在0時(shí)隙BTS在其信道內(nèi)發(fā)送BCH信號(hào)，BCH幫助手機(jī)尋找網(wǎng)絡(luò)。 小區(qū)的容量由能夠登錄的BTS信道數(shù)決定。在TDMA模式下每個(gè)射頻信道由8個(gè)用戶同時(shí)使用。 BTS與BSC通過(guò)Abis接口通信，連接速率為2MB/s GSM空中接口的數(shù)據(jù)速率為13KB/S。在混合成2MB/S的Abis接口幀速度之前4路13kb/s的信道數(shù)據(jù)合成64kb/s的信道速度。 BTS從空中接口到手機(jī)的接收和發(fā)射的語(yǔ)音數(shù)據(jù)流為13KB/S. BTS指揮

23、手機(jī)處于發(fā)射，待機(jī)和接入狀態(tài)。,BTS,所有的BTS產(chǎn)生一個(gè)BCH廣播信道，使MS找到網(wǎng)絡(luò)。BCH信號(hào)強(qiáng)度還可以用作其他目的,可以用來(lái)了解MS和BTS之間的距離，傳遞網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，對(duì)MS的尋呼信息等。 無(wú)論手機(jī)處于什么狀態(tài)，都可以接收BCH信號(hào)。 每一個(gè)BCH占用的頻點(diǎn)是不同的，距離較遠(yuǎn)的地區(qū)在彼此干擾較小的情況下可以使用同一頻點(diǎn)。,MSC TRAU,MS,MS,BTS,BSC,RF Channels,Abis-2 MB/S,Um 空中接口,（同軸電纜,光纖）,PCM-Coding （PCM編碼）,Pulse Code Modulation 脈沖編碼調(diào)制 8b/sample，8khz數(shù)率，對(duì)數(shù) 應(yīng)

24、用在電話系統(tǒng)中 數(shù)據(jù)為64kb/s,采樣,解碼,PCM 30/32,時(shí)分復(fù)用： -一幀由N個(gè)時(shí)隙組成 -每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)信道 -PCM:30/32 22/24 PCM 30/32 復(fù)用： -一幀由32個(gè)時(shí)隙組成 -30個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)30個(gè)信道 -TS0傳遞同步信號(hào) -TS16傳遞標(biāo)志信號(hào) 每個(gè)時(shí)隙傳遞數(shù)率：64kbit/s PCM 30/32 數(shù)據(jù)數(shù)率：64*32=2.04MB/S,TS 0,TS 1,TS 2,TS 3,TS 4,TS 5,TS 6,TS 7,TS 8,TS 9,TS 10,TS 11,TS 12,TS 13,TS 14,TS 15,TS 16,TS 17,TS 18,TS 19

25、,TS 20,TS 21,TS 22,TS 23,TS 24,TS 25,TS 26,TS 28,TS 29,TS 30,TS 31,BTS-P-C-M-BSC,子復(fù)用：13k語(yǔ)音信息加3k控制信息，4路同時(shí)進(jìn)行 TRAU：Transcoder/Rate Adapter Unit 碼變換器/數(shù)率適配單元（位于MSC內(nèi)部）（1路）,MS,BTS,SubMultiplex,TRAU,PCM,13kps,13kbps,13kbps,13kbps,子復(fù)用,64kbps,13kbps,64kbps,BTS,小區(qū) 全向型小區(qū)：同一小區(qū)中不能使用鄰頻，比如，使用了1信道，就不能用2信道，會(huì)造成同頻干擾。 扇

26、區(qū)化小區(qū)：一個(gè)120度發(fā)射信號(hào)不會(huì)傳到其他兩個(gè)扇區(qū)，因此在相隔一段距離內(nèi)可以同時(shí)使用相同頻率。,360度,BTS,全向型,扇區(qū)化,板狀天線,3根天線,BSC-基站控制器,BSC控制信道的分配，移動(dòng)臺(tái)關(guān)斷，信道分離等。 在GSM網(wǎng)絡(luò)中，可以有多個(gè)BTS連接到一個(gè)BSC，也可以有多個(gè)BSC連接到一個(gè)MSC。 BTS與BSC之間通過(guò)Abis接口連接。Abis接口傳輸速率為2M/S，其傳輸介質(zhì)有微波，光纖，同軸電纜等。 微波是最好的選擇。當(dāng)一系列BTS連接在BSC上時(shí)，每個(gè)BTS將會(huì)有很高的連接速率（8M/S或16M/S），2M/S的下行或插入速率。這種結(jié)構(gòu)稱為層疊BTS BSC與MSC之間通過(guò)2M/

27、S的A接口連接，當(dāng)BSC與MSC沒(méi)有協(xié)同定位時(shí)，通過(guò)微波或是其他發(fā)射系統(tǒng)建立起內(nèi)部的連接。 在BSC內(nèi)，一些服務(wù)特性例如小區(qū)廣播等可以實(shí)現(xiàn)。,MSC-移動(dòng)交換中心,在呼叫建立，維持和切斷時(shí)進(jìn)行切換 所有用戶信息特性的數(shù)據(jù)庫(kù) 移動(dòng)用戶方面和BSC通信，固定電話方面和PSTN通信 MSC負(fù)擔(dān)所有可承載的用戶,MSC移動(dòng)交換中心,MSC是整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)的核心 MSC的功能有： 1.本地GSM網(wǎng)絡(luò)和其他GSM網(wǎng)絡(luò)/非GSM網(wǎng)絡(luò)的接口 2.呼叫管理：鑒權(quán)，位置更新，連接，計(jì)費(fèi)，路由，安全等 3.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：呼叫轉(zhuǎn)移，SMS短消息，來(lái)電顯示，呼叫保持，呼叫協(xié)調(diào)，業(yè)務(wù)屏蔽等 4.數(shù)字電路連接,VOICE,MS

28、C,CCCall Control呼叫控制 MMMobile Management移動(dòng)管理 SMSecurity Management安全性管理,BSCS,BSCS,MSC,MSC,GMSC,PTSN,SMSC:服務(wù)MSC GMSC:網(wǎng)關(guān)MSC,TRAU-Transcoder/Rate Adapter Unit（碼變換器/速率適配器）,碼變換器將13kbit/s GSM數(shù)據(jù)流變換成64Kbit/s的標(biāo)準(zhǔn)速率 最初的GSM標(biāo)準(zhǔn)定義TRAU位于BTS中。在BTS之外，數(shù)據(jù)傳輸速率假定為64Kbit/s的基本速率。在實(shí)際的TRAU應(yīng)用中該標(biāo)準(zhǔn)被修改。現(xiàn)在TRAU位于MSC中使到達(dá)MSC的數(shù)據(jù)速率為13

29、Kbit/s。這樣可以增加信道的容量，否則信道必須承載64kbit/s的數(shù)據(jù)流。這種結(jié)構(gòu)稱為微碼變換。,碼變換器/速率適配器:,Transcoder,64Kbit/s,13kbit/s,PCM,RPE-LTP,BSC,Transcoder,MSC,16Kbit/s,64kbit/s,TRAU位于MSC,BSC,BTS中,HLR-Home Location Register（歸屬位置寄存器）,MSC將所有用戶的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在HLR中 HLR中存有所有用戶的信息 在呼叫建立時(shí)MSC與HLR通信以獲取用戶信息,MSC,HLR,HLR存有一系列用戶號(hào)碼，用戶能被激活或調(diào)用 例如：所有的IMSI號(hào)碼從404

30、XX00000000001到404XX0000099999 一共有50,000個(gè)用戶。,HLR,HLR是存儲(chǔ)用戶信息的核心數(shù)據(jù)庫(kù)。 在SIM卡里存儲(chǔ)的信息大多數(shù)可以在HLR中找到,VLR-Visiting Location Register（訪問(wèn)位置寄存器）,處于激活模式下的用戶將在VLR中寄存 VLR中存有所有處于激活模式下的用戶號(hào)碼 VLR暫時(shí)存儲(chǔ)所有激活模式下的用戶信息（開(kāi)機(jī)還是關(guān)機(jī)，本地還是異地）,MSC,MSC,HLR,VLR,VLR,當(dāng)MSC發(fā)現(xiàn)有效的來(lái)自不同的MSC的用戶時(shí)，與HLR通信并在VLR中記錄,VLR,VLR是第二個(gè)存儲(chǔ)用戶信息的數(shù)據(jù)庫(kù) 當(dāng)一個(gè)用戶到了另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的

31、小區(qū)時(shí)，如果他的本地網(wǎng)絡(luò)允許其使用訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，則他在本地HLR中的信息將會(huì)臨時(shí)copy到訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的VLR中。由于他不屬于該網(wǎng)絡(luò)，所以在訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的HLR中沒(méi)有他的信息。 VLR還用來(lái)存儲(chǔ)位置信息和TMSI，用來(lái)取代呼叫建立時(shí)不需要的IMSI。,TMSI：臨時(shí)用戶識(shí)別碼,AUC-Authentication Center（鑒權(quán)中心）,鑒權(quán)是SIM卡的一個(gè)認(rèn)證過(guò)程 每個(gè)SIM卡都有一個(gè)IMSI和安全碼與IMSI配合使用 這套IMSI和安全碼也存在于HLR中 當(dāng)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)和MSC通信時(shí)，首先就是認(rèn)證其使用的SIM卡是可用的還是假的 鑒權(quán)中心的作用就是對(duì)SIM卡進(jìn)行認(rèn)證 移動(dòng)臺(tái)在進(jìn)行某些功能使用時(shí)將必須使

32、用安全碼 AUC經(jīng)常和HLR一同使用,MS,MSC,AUC,HLR,EIR-Equipment Identify Register（設(shè)備身份寄存器）,EIR存儲(chǔ)所有用戶的手機(jī)IMEI號(hào) 在GSM系統(tǒng)中，世界上所有的手機(jī)都只有唯一的手機(jī)串號(hào)。這個(gè)串號(hào)可以幫助用戶在遺失手機(jī)的情況下鑒定手機(jī)。系統(tǒng)可以禁止沒(méi)有通過(guò)鑒定的手機(jī)黑市手機(jī)或是組裝機(jī)使用網(wǎng)絡(luò)。,EIR,EIR是手機(jī)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù) 所有的IMEI號(hào)以不同的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)在EIR內(nèi) 這些標(biāo)準(zhǔn)有： -允許使用的手機(jī) -走私手機(jī) -被竊手機(jī) -識(shí)別不出的手機(jī),BCBilling Center（計(jì)費(fèi)中心）,BC為所有的用戶提供計(jì)費(fèi)設(shè)備 BC可以直接和MSC通信

33、MSC(移動(dòng)交換中心)向BC發(fā)送計(jì)費(fèi)信息（通話時(shí)間） 然后BC打出賬單 計(jì)費(fèi)過(guò)程： Charging to MSC呼叫相關(guān)信息 Billing to BC 計(jì)算費(fèi)用，出賬單 Accounting 分賬,OMCOperations&Maintenance Center（運(yùn)營(yíng)維護(hù)中心）,BTSs,BTSs,BTSs,BSCs,BSCs,BSCs,OMC System,MSC,OMC 終端,OMC,BTSs,BTSs,BSCs,BSCs,OMC System,MSC,OMC-Radio,OMC-System,Equipment Alarms（告警系統(tǒng)）,BTS,BSC,碼變換器錯(cuò)誤 連接失敗 模塊功

34、能異常（收發(fā)信機(jī)，處理器）,Network,BTS,Alarm,收發(fā)信機(jī)錯(cuò)誤,SMSC-Short Message Service Center（短消息服務(wù)中心）,將信息送到指定的手機(jī)中 信息的傳送由SMSC進(jìn)行 信息的發(fā)送通過(guò)與SMSC連接的人工終端,MS,MSC,SMSC,Manual Terminal,VMSC-Voice Mail Service Center（語(yǔ)音信箱業(yè)務(wù)中心）,是所有語(yǔ)音信箱用戶的數(shù)據(jù)庫(kù) 存儲(chǔ)所有的語(yǔ)音信息,MS,PSTN,MSC,VMSC,第三章 GSM空中接口,GSM Air Interface,MS,MS,MS,BCH,TCH,Uplink 890-915MH

35、Z,DOWNLINK 935-960MHZ,BTS,Abis interface,BCH:Broadcast Channel 廣播信道 單向，只有下行 TCH:Traffic Channel 業(yè)務(wù)信道 雙向，上下行都有,概述,Air Interface Speech Coding Types of Channel Making a Phone Call 空中接口 語(yǔ)音編碼 信道類型 建立呼叫,GSM空中接口,上行下行頻段分離 上行：935-960MHZ（EGSM 925-960MHZ） 下行：890-915MHZ（EGSM 880-915MHZ） 0.3GMSK調(diào)制 -270.833kbit/

36、s 時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用 -GSM124頻道（ARFCN） -200KHZ頻率間隔 -時(shí)分復(fù)用狀態(tài)下8部手機(jī)共用一個(gè)ARFCN 功率控制，時(shí)間提前值，跳頻等等,工作頻段的分配,(1)工作頻段 我國(guó)陸地公用蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz頻段： 905915（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收） 950960（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收） 隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可視需要向下擴(kuò)展，或向1.8GHz頻段的DCSI800過(guò)渡，即1800MHz頻段： 17101785（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收） 18051880（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）,上行信道,下行信道,圖3-1 我國(guó)陸地蜂窩移動(dòng)體系系統(tǒng)頻段分配圖,(2）頻道間隔 相鄰兩頻道間隔為

37、200kHz，每個(gè)頻道采用時(shí)分多址接入（TDMA）方式，分為8個(gè)時(shí)隙，即8個(gè)信道（全速率）。每信道占用帶寬200kHz8=25kHz，與模擬網(wǎng)TACS制式每個(gè)信道占用的頻率帶寬相同。從這點(diǎn)看二者具有同樣的頻譜利用率。 將來(lái)GSM采用半速率話音編碼后，每個(gè)頻道可容納16個(gè)半速率信道。,（3）頻道配置 采用等間隔頻道配置方法，頻道序號(hào)為76124，共49個(gè)頻點(diǎn)（見(jiàn)圖3-2）。頻道序號(hào)和頻點(diǎn)標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為： 圖3-2 900MHz頻段數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的頻道配置 fl(n)= 890.200MHz （n-1）* 0.200MHz 移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收 fh(n)= fl(n) 45MHz 基站發(fā)，

38、移動(dòng)臺(tái)收 n= 76124頻道,（5）頻率復(fù)用方式 頻率復(fù)用方式就是指將可用頻道分成若干組，若所有可用的頻道N（如49）分成F組（如9組），則每組的頻道數(shù)為NF（49/9 = 5.4 ,即有些組的頻道數(shù)為5個(gè)，有些為6個(gè) ）。 在工程實(shí)際使用中是把同頻干擾保護(hù)比CI值加3dB的冗余來(lái)保護(hù)，采用12分組方式，即4個(gè)基站，12組頻率 。 以上所談每小區(qū)可用頻道數(shù)都是在可用頻段為10MHz情況下，目前10MHz中4MHz為郵電部使用，另6MHz為“中國(guó)聯(lián)通公司”使用。從頻道序號(hào)來(lái)看，7695為郵電部使用，95124為“中國(guó)聯(lián)通公司”使用 。,（6）雙工收發(fā)間隔：45MH (7) 保護(hù)帶寬：400kH

39、z 當(dāng)一個(gè)地區(qū)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)與模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)共存時(shí)，兩系統(tǒng)之間(頻道中心頻率之間)應(yīng)有約400kHz的保護(hù)帶寬，通常是由模擬B網(wǎng)預(yù)留。,0.3GMSK調(diào)制方式,0.3GMSK高斯濾波最小移頻鍵控（0.3表示了高斯濾波器的帶寬和比特率之間的關(guān)系）,DATA,Frequency,270.833kb/s,+67.708KHZ（發(fā)送0）,-67.708KHZ（發(fā)送1）,+90deg,phase,-90deg,I,Q,（發(fā)送0）,（發(fā)送1）,0.3GMSK（1）,3db,3db帶寬,0.3： BT的值 BT（歸一化的3db帶寬）=,3db帶寬,調(diào)制前速率270.833kb/s,MSK：調(diào)頻 f=67

40、.708kHZ 0: f0=fc+f 在載波頻率基礎(chǔ)上向上偏f 1: f0=fc- f 在載波頻率基礎(chǔ)上向下偏f FSK: 移頻鍵控 發(fā)送為0時(shí)，相位增加90度 發(fā)送為1時(shí)，相位減小90度 rb=270.833kb/s 0:,f,rb,+,1/4,1:,f,rb,-,1/4,無(wú)發(fā)送時(shí)為,f,rb,0.3GMSK（2）,GMSK是一種特殊的數(shù)字調(diào)頻方式，它通過(guò)在載波頻率上增加或者減少67.708KHZ，表示或者0或1，利用兩個(gè)不同的頻率來(lái)表示0和1的調(diào)制方法稱為FSK。在GSM中，數(shù)據(jù)的比特率被選擇為正好是頻偏的4倍，這樣可以減少頻譜的擴(kuò)散，增加信道的有效性。比特率為頻偏4倍的FSK，稱為MSK

41、-最小頻移鍵控，通過(guò)高斯預(yù)調(diào)制濾波器，可以進(jìn)一步壓縮調(diào)制頻譜。高斯濾波器降低了頻率變化的速度，防止信號(hào)能量擴(kuò)散到鄰近信道頻譜。 0.3GMSK并不是一個(gè)相位調(diào)制，信息并不是象QPSK那樣，由絕對(duì)的相位來(lái)表示。它是通過(guò)頻率的偏移或者相位的變化來(lái)傳送信息的。有時(shí)把GMSK畫(huà)在I/Q平面圖上是非常有用的。如果沒(méi)有高斯濾波器，MSK將用一個(gè)比載波高67.708KHZ的信號(hào)來(lái)表示一個(gè)恒定的脈沖串1。如果載波的頻率被作為一個(gè)靜止的參考相位，我們就會(huì)看到一個(gè)67.708KHZ的信號(hào)在I/Q平面上穩(wěn)定地增長(zhǎng)相位，它每秒種將旋轉(zhuǎn)67，708次，在每一個(gè)比特周期，相位將變化90。,0.3GMSK（3）,一個(gè)1將引

42、起90的相位增長(zhǎng)表示，兩個(gè)1將引起180的相位增長(zhǎng)，三個(gè)1將引起270的相位增長(zhǎng)，如此等等。同樣的，連續(xù)的0也將引起相應(yīng)的相位變化，只是方向相反而已。高斯濾波器的加入并沒(méi)有影響0和1的90相位增減變化，因?yàn)樗鼪](méi)有改變比特率和頻偏之間的四倍關(guān)系，所以不會(huì)影響平均相位相對(duì)關(guān)系，只是降低了相位變化時(shí)的速率。在使用高斯濾波器時(shí)，相位的方向變換將會(huì)變緩，但可以通過(guò)更高的峰值速度來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償。如果沒(méi)有高斯濾波器，將會(huì)有相位的突變，但相位的移動(dòng)速度是一致的。 精確的相位軌跡需要嚴(yán)格的控制。GSM系統(tǒng)用數(shù)字濾波器和數(shù)字I/Q調(diào)制器去產(chǎn)生正確的相位軌跡。在GSM規(guī)范中，相位的峰值誤差不得超過(guò)20。均方誤差不得

43、超過(guò)5,TDMA and FDMA（時(shí)分多址和頻分多址）,時(shí)分多址和頻分多址,多址技術(shù)就是要使眾多的客戶公用公共通信信道所采用的一種技術(shù)。 在GSM中，無(wú)線路徑上是采用時(shí)分多址（TDMA）方式。每一頻點(diǎn)（頻道或叫載頻TRX）上可分成8個(gè)時(shí)隙，每一時(shí)隙為一個(gè)信道，因此，一個(gè)TRX最多可有8個(gè)移動(dòng)客戶同時(shí)使用。每個(gè)用戶使用時(shí)間稱為一個(gè)時(shí)隙，為0.577ms，8個(gè)時(shí)隙稱為一幀，為8*0.577=4.616ms。 MS利用上行信道發(fā)送信號(hào)，基站通過(guò)下行信道發(fā)送信號(hào)。每個(gè)信道間隔200KHZ，被稱為絕對(duì)信道號(hào)-AFRCN。 AFRCN和時(shí)隙組合在一起，形成一個(gè)物理信道。 AFRCN和時(shí)隙之間沒(méi)有太大的空

44、隙，因此要求手機(jī)和基站在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)隙和準(zhǔn)確的頻點(diǎn)上發(fā)送TDMA脈沖信號(hào)。,TDMA系統(tǒng)的特性,TDMA系統(tǒng)的特性 載頻多路。如前所述，TDMA系統(tǒng)形成頻率時(shí)間矩陣，在每一頻率上產(chǎn)生多個(gè)時(shí)隙，這個(gè)矩陣中的每一點(diǎn)都是一個(gè)信道 突發(fā)脈沖序列傳輸。移動(dòng)臺(tái)信號(hào)功率的發(fā)射是不連續(xù)的，只是在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)射脈沖序列 。 傳輸速率高，自適應(yīng)均衡。每載頻含有時(shí)隙多，則頻率間隔寬，傳輸速率高，但數(shù)字傳輸帶來(lái)了時(shí)間色散，使時(shí)延擴(kuò)展量加大，則務(wù)必采用自適應(yīng)均衡技術(shù) 。 傳輸開(kāi)銷大。由于TDMA分成時(shí)隙傳輸，使得收信機(jī)在每一突發(fā)脈沖序列上都得重新獲得同步。TDMA系統(tǒng)通常比FDMA系統(tǒng)需要更多的開(kāi)銷 。 移動(dòng)臺(tái)較復(fù)雜。它

45、比FDMA系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)完成更多的功能，需要復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理。,手機(jī)功率控制,手機(jī)的發(fā)射功率需要變化 當(dāng)手機(jī)距離基站較近時(shí)，需要降低發(fā)射功率，減少其他用戶的干擾；當(dāng)他遠(yuǎn)離基站時(shí)，需要增加功率，克服路徑衰耗。 功率的變化和路徑衰落成比例 功率變化的步進(jìn)為2dbm 所有手機(jī)用戶都是以2dbm為一等級(jí)來(lái)調(diào)整發(fā)射功率的，GSM900移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是8W，（規(guī)范中允許的最大功率是20W,但不存在這樣的手機(jī)），DCS1800移動(dòng)臺(tái)最大輸出功率為1W，故其小區(qū)范圍也小一些。,時(shí)間提前值（Time Advance）,由于GSM采用TDMA，小區(qū)半徑很大（最大35kms），因次需要進(jìn)行時(shí)序調(diào)整，以保證信號(hào)在

46、恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候到達(dá)基站。 如果沒(méi)有時(shí)序調(diào)整，那么從小區(qū)邊緣發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)將會(huì)因?yàn)閭鬏敃r(shí)延和從基站附近發(fā)射的信號(hào)相沖突，通過(guò)時(shí)序調(diào)整，手機(jī)發(fā)出的信號(hào)可以在正確的時(shí)間到達(dá)基站。 當(dāng)MS接近小區(qū)中心時(shí)，BTS會(huì)通知它減少發(fā)射前置時(shí)間，而當(dāng)它遠(yuǎn)離基站時(shí)，就會(huì)要求手機(jī)增加前置發(fā)射時(shí)間。 手機(jī)處于空閑模式時(shí)，可以接收和解調(diào)來(lái)自基站的BCH信號(hào)。在BCH中有一個(gè)SCH(同步信號(hào))，用來(lái)調(diào)整手機(jī)內(nèi)部的時(shí)序。,Time Advance,T B,Synch seq 41 bits,Encrypted Bits 36,T B,Guard period 68.25,RACH Burst,63 bits Timing AD

47、V,5.25 GP,BSS 計(jì)算RACH的接入時(shí)延（以bits為單位） 告知MS時(shí)延時(shí)間（以bits為單位） 最大時(shí)延不能超過(guò)63bits,幀和復(fù)幀,1bit=3.69us 1個(gè)時(shí)隙=156.25bit=156.25*3.69=576.56us 1幀=8個(gè)時(shí)隙=8*576.56=4.615ms 復(fù)幀：一種為26幀的復(fù)幀：26*4.615=120ms 一種為51幀的復(fù)幀：51*4.615=235.4ms 超幀：由51個(gè)或者26個(gè)復(fù)幀組成 巨幀：多個(gè)超幀組成,上行和下行,上行和下行間隔8個(gè)時(shí)隙 上行和下行使用相同的時(shí)隙號(hào) 上行和下行使用相同的信道號(hào)（ARFCN) 上行和下行使用的頻段不同（GSM9

48、00中相隔45MHZ）,上行,幀,假設(shè)用戶被分配在時(shí)隙2，正處于通話模式，和機(jī)站交換信息。接收信息的 下行頻段為935960MHZ，手機(jī)發(fā)送信息的上行頻段為890-915MHZ，兩者 相差45MHZ。上下行相差3個(gè)時(shí)隙。如果在下行進(jìn)隙2接收到信息，則必須在 2個(gè)時(shí)隙內(nèi)轉(zhuǎn)移到上行頻率上，在3個(gè)時(shí)隙后發(fā)送信息。然后準(zhǔn)備在下一幀同 一時(shí)隙2準(zhǔn)備接收信息。,臨近小區(qū)BCH功率測(cè)量,ARFCN,ARFCN,上行,下行,臨近小區(qū)BCH,手機(jī)必須能夠改變頻率，對(duì)臨近小區(qū)BCH進(jìn)行接收與測(cè)量，以便在適當(dāng) 的時(shí)候進(jìn)行越區(qū)切換。當(dāng)手機(jī)在某個(gè)時(shí)隙接收到信號(hào)以后，首先將頻率 改變45MHZ去發(fā)送信號(hào)，然后再把頻率改回

49、45MHZ發(fā)送信號(hào),然后再將頻 率改變45MHZ+-Nkhz,來(lái)對(duì)臨近小區(qū)廣播信道的電平進(jìn)行監(jiān)測(cè)。,跳頻,如果小區(qū)中存在嚴(yán)重的多徑傳播，則需要使用跳頻。 跳頻序列是由小區(qū)信道分配表（CA table）和手機(jī)信道分配表（MA table）來(lái)定義的。 小區(qū)信道分配表包含了在一個(gè)特定小區(qū)內(nèi)可以使用的跳頻序列的所有頻點(diǎn)。小區(qū)信道分配表可以由下行的BCH信道或SACCH信道傳給手機(jī)。 手機(jī)信道分配表是小區(qū)信道分配表的一個(gè)索引，它給出了一個(gè)特定小區(qū)可以使用的跳頻序列，通常在越區(qū)切換或分配信道時(shí)將手機(jī)信道分配表傳送給手機(jī)。 跳頻過(guò)程中也必須監(jiān)測(cè)臨近小區(qū)的BCH信道。 手機(jī)通過(guò)一張基站分配表（BA table

50、）來(lái)獲悉在哪些頻點(diǎn)上對(duì)相鄰小區(qū)的BCH信道進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；痉峙浔砜梢杂葿CH信道傳送，也可以由下行的SACCH信道傳送。,Speech Coding-語(yǔ)音編碼,telephone,PTSN,telephone,PCM Coding43kbit,ear,MS,AIR Interface,MS,ear,RPE-LTP Coding in GSM13kbit,普通的電話網(wǎng)絡(luò)用PCM編碼 GSM網(wǎng)絡(luò)中用REPLTP編碼方式,Speech Coder語(yǔ)音編碼器,MIC,Speech coder,Bit order,50,132,78,20ms 語(yǔ)音塊,260 bits,260 bits,Very impo

51、rtant,important,Other bits,語(yǔ)音編碼其實(shí)建立在RELP（殘余激勵(lì) 線性預(yù)測(cè)編碼器）的基礎(chǔ)上的，并通過(guò)LTP （長(zhǎng)期預(yù)測(cè)器）增強(qiáng)壓縮效果。LTP通過(guò) 除去話音的元音部分，使得殘余數(shù)據(jù)的編 碼更加有利。語(yǔ)音編碼器以20ms為單位， 經(jīng)壓縮編碼后輸出260ms，因此碼速率為 13kbps。根據(jù)重要性不同，輸出的比特分 為182bits和78bits兩類。較重要的182bits 可以進(jìn)一步細(xì)分出50個(gè)最重要的比特。,Error Correction -糾錯(cuò),CRC：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼,(25+66+3+66+25+4)*2+78=456 bits,尾比特：全0,糾錯(cuò),GSM的空間

52、接口的特性，決定了誤碼是不可避免的。GSM的比特?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)特殊處理后，使得誤碼常常發(fā)生在那些次要比特上，重要比特對(duì)話音的影響要比次要比特大的多。 GSM比特分為三個(gè)等級(jí)：Ia，Ib，和II類。 最重要的Ia比特將受到大量的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)的保護(hù)（ 可以由CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼比特來(lái)進(jìn)行檢錯(cuò)），這些保護(hù)比特也將在TCH脈沖中傳送。Ia比特和次重要的Ib比特都有卷積到錯(cuò)碼的保護(hù)。II類比特在TCH信道中占用較少的空間，沒(méi)有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的能力。,Diagonal Interleaving交織,456 bits from 20ms of speech,456 bits from 20ms of speech,57

53、,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,57,TCH,每個(gè)TCH脈沖攜帶兩個(gè)57bit的語(yǔ)音塊 120ms語(yǔ)音信號(hào)=456*6=2736bit（20ms=456bit） 2736/114=24脈沖=24幀 120ms內(nèi)的復(fù)幀有26幀 空余兩幀一幀傳送SACCH，另一幀空閑,交織,交織的目的是為了將GSM比特?cái)U(kuò)展到不同的TCH脈沖中。如果有一個(gè)脈沖因?yàn)楦蓴_而丟失了它的信息比特，仍然可以通過(guò)糾錯(cuò)編碼機(jī)制得到足夠的比特?cái)?shù)，來(lái)保持一個(gè)可以接受的語(yǔ)音質(zhì)量。 語(yǔ)音數(shù)據(jù)的4

54、56bits劃分為8塊，每塊57bits。每個(gè)TCH傳送2個(gè)不同的20ms中的數(shù)據(jù)，每組各傳送57bits的一個(gè)小塊，即每個(gè)TCH傳送114bits語(yǔ)音數(shù)據(jù)。在120ms時(shí)間內(nèi)，語(yǔ)音編碼器將處理6個(gè)20ms的語(yǔ)音塊，每塊將產(chǎn)生456bits，120ms共產(chǎn)生2736bits，則需要2736/114=24個(gè)TCH脈沖傳送。一個(gè)120ms的TCH復(fù)幀有26幀，所以多出兩個(gè)脈沖不需要傳送話音。其中一個(gè)傳送SACCH，另一個(gè)作為閑置保留脈沖。,1,T,2,T,3,T,4,T,5,T,6,T,7,T,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,

55、0,T,T,T,T,T,A,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,-,SACCH,Idle,1復(fù)幀=26幀=120ms 24承載語(yǔ)音信號(hào)，1幀空閑，1幀傳送SACCH,手機(jī)利用閑置脈沖時(shí)間來(lái)進(jìn)行一些復(fù)雜的測(cè)試，如臨近小區(qū)的BCH測(cè) 試，這樣就有足夠的時(shí)間調(diào)諧到相鄰的BCH信道上，并對(duì)中同步字解碼， 通過(guò)中同步字的色碼，手機(jī)可以更好的了解到被測(cè)信號(hào)的信息。,TCH 業(yè)務(wù)信道,Types of Channel信道類型,GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道，一個(gè)物理信道就為一個(gè)時(shí)隙(TS)，而邏輯信道是根據(jù)BTS與MS之間傳遞的信息種類的不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道映射到物理信道

56、上傳送。從BTS到MS的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路 。 邏輯信道又分為兩大類，業(yè)務(wù)信道(TCH)和控制信道(CCH)。 業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，在上行和下行信道上，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（BTS對(duì)一個(gè)MS，或反之）方式傳播。每個(gè)激活的小區(qū)中都有TCH信道，當(dāng)正在進(jìn)行呼叫的過(guò)程中出現(xiàn)當(dāng)前信道信號(hào)衰落，BTS將通訊從當(dāng)前信道轉(zhuǎn)移到載波或者時(shí)隙的TCH信道上。一個(gè)全速率TCH承載13KB/S的語(yǔ)音信號(hào)，而半速率載波承載6.5KB/S的語(yǔ)音信號(hào)。,TCH復(fù)幀全速率,1,T,2,T,3,T,4,T,5,T,6,T,7,T,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,

57、18,19,20,21,22,23,24,25,0,T,T,T,T,T,A,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,-,SACCH,Idle,1復(fù)幀=26幀=120ms 24承載語(yǔ)音信號(hào)，1幀空閑，1幀傳送SACCH,TCH業(yè)務(wù)信道半速率,1,Tb,2,Ta,3,Tb,4,Ta,5,Tb,6,Ta,7,Tb,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,0,Ta,Ta,Tb,Ta,Tb,Aa,Ta,Tb,Ta,Tb,Ta,Tb,Ta,Tb,Ta,Tb,Ta,Tb,Ab,SACCH-a,SACCH-b,1復(fù)幀=26幀=120ms 24幀承載語(yǔ)音信號(hào)，2個(gè)SACCH信號(hào) （兩個(gè)MS使用）, 控制信道：(CCH)用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成廣播、公共及專用三種控制信道，它們又可細(xì)分為： 廣播信道（BCH）: BCH 存在于每個(gè)ARFCN,存在于每個(gè)小區(qū)的任何時(shí)候 BCH在下行信道時(shí)隙0傳送，其他時(shí)隙將用來(lái)傳送或填充TCH信道。 BCH信道的所有時(shí)隙必須處于激活狀態(tài)，使得同頻與其他小區(qū)的手機(jī)可以測(cè)量它的功率。 BCH信道包含以下主要信道： FCH頻率校正 SCH同步 BCCH廣播控制,BCH信道的內(nèi)容：,FCH：（Frequency