移动通信技术——学习项目2第二代移动通信系统GSM.ppt

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1、移动通信系统移动通信系统电子教案电子教案学习项目学习项目2第二代移动通信系统第二代移动通信系统 2.1GSM2.1GSM数字蜂窝移动通信系统结构数字蜂窝移动通信系统结构l一、教学目标一、教学目标1.1.能画出能画出GSMGSM系统的典型结构图系统的典型结构图2.2.能正确说明能正确说明GSMGSM系统各个功能实体及各接口的作用系统各个功能实体及各接口的作用3.3.能识别和应用能识别和应用GSMGSM系统的编号系统的编号l二、教学重点二、教学重点1.GSM1.GSM系统各个功能实体之间的关系系统各个功能实体之间的关系2.GSM2.GSM系统的编号的意义系统的编号的意义3.GSM3.GSM网络接口

2、网络接口l三三 、教学重点、教学重点GSMGSM系统各个功能实体之间的关系系统各个功能实体之间的关系 2.1GSM2.1GSM数字蜂窝移动通信系统结构数字蜂窝移动通信系统结构一、简介一、简介l19911991年在欧洲开通了第一个年在欧洲开通了第一个GSMGSM系统系统lGSMGSM更名为更名为“全球移动通信系统全球移动通信系统”（Global System for Global System for Mobile communicationsMobile communications）。）。lGSMGSM系统使用两个频段，系统使用两个频段，900MHz900MHz和和1 800MHz1 800

3、MHz，分别称作，分别称作GSM900GSM900 （G G网）网）和和DCS1800DCS1800（D网网）。l19941994年底，广东首先开通年底，广东首先开通GSMGSM数字移动电话网。数字移动电话网。l使用双频手机就可以在使用双频手机就可以在G G网和网和D D网中漫游通话网中漫游通话 2 2.1 GSM.1 GSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 二、GSMGSM系系统的的组成成l4 4个子系个子系统组成：成：l移移动台子系台子系统（MSMS）l基站子系基站子系统（BSSBSS）l网网络子系子系统（NSSNSS）l操作支持系操作支持系统（OSSOSS）。图图1

4、GSM1 GSM系统的典型结构系统的典型结构 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 GSMGSM系统的实体部分：系统的实体部分：移动台移动台MS MS 网络子系统网络子系统NSSNSS：移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSCMSC）归属（原籍）用户位置寄存器（归属（原籍）用户位置寄存器（HLRHLR）访问用户位置寄存器（访问用户位置寄存器（VLRVLR）鉴权中心（鉴权中心（AUCAUC）设备识别寄存器（设备识别寄存器（EIREIR）组成）组成基站子系统基站子系统BSSBSS：基站控制器（基站控制器（BSCBSC）基站收发信机（基站收发信机（BTSBTS）

5、2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 1 1移移动台台MS MS l1 1）.通通过无无线接口接入接口接入GSMGSM系系统l2 2）.用用户能能够直接接触的整个直接接触的整个GSMGSM系系统中的唯一中的唯一设备l 3 3）.分分为车载型、便携型和手持型型、便携型和手持型3 3种种类型型l 4 4）.MSMS的重要的重要组成部分是用成部分是用户识别卡卡 SIM SIM卡卡（Subscriber Identity ModuleSubscriber Identity Module）7 SIMSIM卡智能作用卡智能作用 SIM SIM卡是用卡是用户入网登入网登记

6、的凭的凭证 用用户的全部的全部资料几乎都存料几乎都存储在在SIMSIM卡内，供卡内，供GSMGSM系系 统对用用户身份身份进行行鉴别，用用户通通过它完成与系它完成与系统的的连接和信息保存与交接和信息保存与交换。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 卡机分离卡机分离 SIMSIM卡是卡是带有微有微处理器的芯片卡，内有理器的芯片卡，内有3 3个存个存储器器 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 SIMSIM卡结构卡结构SIMSIM卡芯片有卡芯片有8 8个触点，通常与移动设备连接需要个触点，通常与移动设备连接需要6 6个触个触点

7、。点。存存储数据数据 用用户身份身份认证所需的信息所需的信息：国国际移移动用用户识别码(IMSI)(IMSI)、临 时 移移动用用户识别码 (TMSI)(TMSI)、用用用用户鉴权键户鉴权键KiKiKiKi等等等等 存存存存储储安全保密有关的信息安全保密有关的信息安全保密有关的信息安全保密有关的信息：如加密密如加密密钥KcKc、密、密钥序号序号n n、PINPIN码、PUKPUK码等等 存存储与网与网络和用和用户有关的管理数据有关的管理数据：位置区域位置区域识别码LAILAI 存存储用用户的个人信息：的个人信息：计费费率、由用率、由用户自己存入的数据自己存入的数据 2.1 GSMGSM数字蜂窝

8、移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 对用户进行鉴权，以确定用户的合法性对用户进行鉴权，以确定用户的合法性SIMSIM卡作用卡作用10防止窃用功能防止窃用功能 SIMSIM卡都可卡都可设置一个密置一个密码 （个人（个人识别PINPIN码）用来用来对用用户上上锁 激活激活PINPIN码后，每次开机要后，每次开机要输入入PINPIN码才能登才能登录 PINPIN码连续输错三次后三次后SIMSIM卡将卡将闭锁，SIMSIM卡解卡解锁需需输入正确的个人解入正确的个人解锁PUKPUK码。PUKPUK码连续输错1010次，次，SIMSIM将将报废。SIMSIM卡很卡很难仿造，可确仿造，可确 保用保

9、用户侧的信息安全。的信息安全。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 2基站子系基站子系统BSSBSSl在在GSMGSM系系统中担任无中担任无线发送接收和无送接收和无线资源管理的任源管理的任务l基站子系基站子系统BSSBSS：基站控制器（基站控制器（BSCBSC）基站收基站收发信机（信机（BTSBTS）1 1）BSC BSC BSC BSC是控制部分，管理无是控制部分，管理无线网网络资源、无源、无线参数及参数及管理控制各种接口。一个基站控制器根据管理控制各种接口。一个基站控制器根据话务量

10、的需要量的需要可以控制一个可以控制一个BTSBTS也可以控制多个也可以控制多个BTSBTS。（2）BTSBTS 无线接口设备，由无线接口设备，由BSCBSC控制，通常设置在小区中心，控制，通常设置在小区中心，实现实现BTSBTS与与MSMS之间接口的无线传输及相关的控制功能。之间接口的无线传输及相关的控制功能。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 网络子系统网络子系统NSSNSS：移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSCMSC）归属（原籍）用户位置寄存器（归属（原籍）用户位置寄存器（

11、HLRHLR）访问用户位置寄存器（访问用户位置寄存器（VLRVLR）鉴权中心（鉴权中心（AUCAUC）设备识别寄存器（设备识别寄存器（EIREIR）组成）组成3 3网络子系统网络子系统NSSNSS GSMGSM网络的核心，对用户之间的通信起着管理作用网络的核心，对用户之间的通信起着管理作用。完成完成GSMGSM系统的交换功能系统的交换功能、用户数据与移动性管理、安全用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。性管理所需的数据库功能。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构（1 1）移移动业务交交换中心中心MSCMSC MSCMSC是是NSSNSS的核心，也

12、是整个的核心，也是整个GSMGSM网网络络的核心的核心 MSCMSC提供面向系提供面向系统统其他功能其他功能实实体和固定网的接口体和固定网的接口 用用户户之之间间的通信起着交的通信起着交换换与与连连接的作用接的作用 对对系系统统的正常工作的正常工作进进行集中控制管理。行集中控制管理。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构（2 2）归属（原籍）用户位置寄存器）归属（原籍）用户位置寄存器HLRHLRl GSM GSM网络的中央数据库网络的中央数据库l每个首次入网的移动客户都应在其每个首次入网的移动客户都应在其HLRHLR注册登记，将移注册登记，将移动用户相关的入网

13、信息存储在动用户相关的入网信息存储在HLRHLR中中l存储存储有关移动用户漫游时的动态信息数据，如移动台漫有关移动用户漫游时的动态信息数据，如移动台漫游号码等。游号码等。（3 3）访问用户位置寄存器）访问用户位置寄存器VLRVLRl GSM GSM网络的动态用户数据库网络的动态用户数据库l存储进入其控制区域内已登记的来访移动用户的相关信存储进入其控制区域内已登记的来访移动用户的相关信息数据。息数据。（4 4）鉴权中心）鉴权中心AUCAUCl存储着用于系统安全的鉴权信息和加密密钥存储着用于系统安全的鉴权信息和加密密钥l用来对移动用户鉴权认证，防止无权用户接入系统用来对移动用户鉴权认证，防止无权用

14、户接入系统l对无线接口上的语音、数据和信号信息进行保密对无线接口上的语音、数据和信号信息进行保密 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构(5)设备识别寄存器设备识别寄存器EIREIRl完成移动设备管理，确保网络内所使用的移动设备的完成移动设备管理，确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。唯一性和安全性。l存储了移动设备的设备识别码（存储了移动设备的设备识别码（IMEIIMEI），使得运营部），使得运营部门对移动设备进行正确识别门对移动设备进行正确识别4 4操作支持系统操作支持系统OS

15、SOSSl一个服务管理中心，为运营部门提供一种手段，用来一个服务管理中心，为运营部门提供一种手段，用来控制和维护控制和维护MSMS、BSSBSS和和NSSNSS这些实际运行部分。这些实际运行部分。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 图图3-2 GSM3-2 GSM网络接口网络接口三、三、GSM GSM网络接口网络接口 lGSMGSM网络的主要接口：网络的主要接口：UmUm接口、接口、A A接口和接口和AbisAbis接口是接口是l网络子系统内部接口：网络子系统内部接口：B B、C C、D D、E E、F F、G G接口接口图图3 3 GSM GSM网络接口

16、网络接口 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 1.1.空中接口空中接口UmUmlMSMS与与BTSBTS之间的无线通信接口之间的无线通信接口l传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。理等。2.通信接口通信接口A AlMSCMSC与与BSSBSS之间的通信接口之间的通信接口l功能实体功能实体MSCMSC与与BSCBSC间的互连接口间的互连接口.2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 3、通信接口通信接口AbisAbisl基站子系基站子系统的两个功能的两个功能实体体BS

17、CBSC和和BTSBTS之之间的通信接口的通信接口4、内部接口内部接口B BlMSCMSC与与VLRVLR之之间的接口的接口l用于用于MSCMSC向向VLRVLR询问有关有关MSMS当前的位置信息或者通知当前的位置信息或者通知VLRVLR有关有关MSMS的位置更新信息等。的位置更新信息等。5、内部接口内部接口C ClMSCMSC与与HLRHLR之之间的接口的接口l传递路由路由选择和管理信息和管理信息 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 6、内部接口内部接口D DlHLRHLR与与VLRVLR之之间的接口的接口l交交换有关移有关移动用用户的位置和用的位置和用

18、户管理的信息，保管理的信息，保证移移动台在整个服台在整个服务区内建立和接收呼叫。区内建立和接收呼叫。7、内部接口内部接口E El控制相控制相邻区域的不同区域的不同MSCMSC之之间的接口的接口l移移动用用户在在MSCMSC之之间进行越区切行越区切换过程中交程中交换有关信息，有关信息，以启以启动和完成切和完成切换。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 8、内部接口内部接口F FlMSCMSC与与EIREIR之之间的接口的接口l交交换移移动设备识别码的管理信息。的管理信息。9、内部接口内部接口G Gl不同的不同的VLRVLR之之间的接口的接口 10、外部接口、外

19、部接口SmSml用用户与与GSMGSM网网络间的接口（移的接口（移动用用户与移与移动台的接口、台的接口、用用户识别卡卡SIMSIM与移与移动终端端间的接口）的接口）11、GSMGSM系系统与其他公用与其他公用电信网的接口。信网的接口。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 四、四、号号码识别与与编号号l为了了识别不同的移不同的移动用用户，不同的移，不同的移动设备以及不同的网以及不同的网络，需要需要GSMGSM系系统有一套有一套编号号计划，用来正确划，用来正确寻址和址和识别身份。身份。1移移动台国台国际ISDNISDN号号码 （MSISDNMSISDN）主叫用主

20、叫用户呼叫呼叫GSMGSM系系统中某一个移中某一个移动用用户所需所需拨的号的号码。图图4 4 移动台国际移动台国际ISDNISDN号码（号码（MSISDN)MSISDN)2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 lCCCC：国家代：国家代码，中国，中国为8686。lNDCNDC：国内地区：国内地区码lSNSN：4 4位移位移动动用用户户号号码码（ABCDABCD）。）。l国内手机国内手机电话电话号号码码一般一般为为13X H13X H0 0H H1 1 H H2 2 H H3 3ABCDABCD。2 2移移动台漫游号台漫游号码（MSRNMSRN）l移移动台漫游到

21、一个新的台漫游到一个新的业务区后，区后，VLRVLR分配的一个分配的一个临时性漫性漫游号游号码l用于建立通信路由用于建立通信路由为使使GSMGSM移移动通信网能再通信网能再进行路由行路由选择 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 3 3国国际移移动用用户识别码（IMSIIMSI）l用来在整个用来在整个GSMGSM移移动通信网中正确通信网中正确识别某个移某个移动用用户，IMSIIMSI码码存存储储在用在用户识别户识别卡（卡（SIMSIM）lGSMGSM系系统中，每个移中，每个移动用用户均分配一个唯一的均分配一个唯一的IMSIIMSI码l 图5 5 国国际际移移

22、动动用用户识别码户识别码（IMSIIMSI）MCCMCC：用于唯一地识别移动用户所归属的国家，中国的：用于唯一地识别移动用户所归属的国家，中国的MCCMCC为为460460。MNCMNC：用于识别移动用户所归属的移动通信网。中国移动：用于识别移动用户所归属的移动通信网。中国移动的的MNCMNC为为0000，中国联通的，中国联通的MNCMNC为为0101。MSINMSIN：用于识别某一移动通信网（：用于识别某一移动通信网（PLMNPLMN）中的移动用户）中的移动用户 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构 2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移

23、动通信系统的结构l4临时移移动用用户识别码（TMSITMSI）l后后续续的呼叫中用的呼叫中用TMSITMSI代替代替IMSIIMSI，保密，保密IMSIIMSIl5国国际移移动台台设备识别码（IMEIIMEI）l分配分配给每一个移每一个移动台台l用来唯一用来唯一识别一个移一个移动台台设备的号的号码，可用于，可用于监控被控被窃或无效的移窃或无效的移动设备。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构lTACTAC：型号批准：型号批准码，由欧洲型号，由欧洲型号标准中心分配。准中心分配。lFACFAC：装配厂家号：装配厂家号码，表示生，表示生产厂家及其装配地。厂家及其装配

24、地。lSNRSNR：产品序号，用于唯一地品序号，用于唯一地识别同一个同一个TACTAC和和FACFAC中的中的每台移每台移动设备。lSPSP：备用数字。用数字。图图6 6 国际移动设备识别码（国际移动设备识别码（IMEIIMEI）2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构l6位置区位置区识别码（LAILAI）l在在检测位置更新和信道切位置更新和信道切换时，要使用，要使用LAILAI码l7全球小区全球小区识别码（CGICGI）l在位置区在位置区识别标志（志（LAILAI）后面加上小区的）后面加上小区的标志号志号（CICI），就可以），就可以组成成CGICGI，用于，

25、用于识别一个位置区内的小一个位置区内的小区。区。l8基站基站识别色色码（BSICBSIC）lBSICBSIC用于移用于移动台台识别采用相同采用相同载频且相且相邻的基站的基站2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构图图7 7 位置区识别码（位置区识别码（LAILAI码）码）2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构l9MSC/VLRMSC/VLR号号码lMSC/VLRMSC/VLR号号码是在是在No.7No.7信令消息中使用的，代表信令消息中使用的，代表MSCMSC的的号号码。l10HLRHLR号号码lHLRHLR号号码是在是在No.

26、7No.7信令消息中使用的代表信令消息中使用的代表HLRHLR的号的号码。l11切切换号号码（HONHON）lHONHON是指当越区切是指当越区切换时，目，目标MSCMSC（即要求切（即要求切换到的到的MSCMSC）临时分配分配给移移动用用户的一个号的一个号码，用于路由，用于路由选择。2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构l五、五、GSMGSM系系统的的业务lGSMGSM系系统业务类型：基本型：基本电信信业务和和补充充业务。l1基本基本电信信业务l（1）电话业务l（2）紧急呼叫急呼叫业务l（3）短消息）短消息业务l（4）传真和数据通信真和数据通信业务l（5）语

27、音信箱音信箱业务l（6）智能用）智能用户电报传送送2.1 GSMGSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构l2补充充业务l补充充业务是基本是基本业务的增的增值业务，不能，不能单独提供，必独提供，必须和和电信信业务一起提供一起提供给用用户l（1）号）号码识别业务l（2）呼叫）呼叫转移移业务l（3）呼叫限制）呼叫限制业务l（4）呼叫完成）呼叫完成业务l（5）多方通信）多方通信l（6）计费类补充充业务学习项目学习项目2第二代移动通信系统第二代移动通信系统复复习习回顾：回顾：1.GSM1.GSM数字蜂窝移动通信系统的结构数字蜂窝移动通信系统的结构4 4个子系统组成：个子系统组成：移动台

28、子系统（移动台子系统（MSMS）基站子系统（基站子系统（BSSBSS）网络子系统（网络子系统（NSSNSS）操作支持系统（操作支持系统（OSSOSS）2.GSM2.GSM网络接口网络接口3.3.号码识别与编号号码识别与编号l一、教学内容一、教学内容2.2.GSM2.2.GSM系统的多址方式与频率配置系统的多址方式与频率配置2.3.GSM2.3.GSM系统的信道类型系统的信道类型 l二、教学目标二、教学目标1.1.能区分物理信道与逻辑信道、各个逻辑信道的作用能区分物理信道与逻辑信道、各个逻辑信道的作用2.2.能说明多址方式与频率配置的实际意义能说明多址方式与频率配置的实际意义l三三 、教学重点、

29、教学重点多址方式与频率配置多址方式与频率配置l四四 、教学难点、教学难点各个逻辑信道的区别各个逻辑信道的区别学学习项习项目目2 2 第二代移第二代移动动通信系通信系统统2.2.GSM2.2.GSM系系统统的的多址方式与多址方式与频频率配置率配置一、多址方式一、多址方式1.1.工作频段工作频段上行（上行（MSMS发，发，BSBS收）收）890890915MHz915MHz；下行（下行（BSBS发，发，MSMS收）收）935935960MHz960MHz2.2.时分多址时分多址/频分多址（频分多址（TDMA/FDMATDMA/FDMA）（1 1）频分多址）频分多址上、下行上、下行25MHz25MH

30、z频率范围分成频率范围分成124124个载波频率，各个载频之间的个载波频率，各个载频之间的间隔为间隔为200kHz200kHz上行与下行载频是成对的，合起来共有上行与下行载频是成对的，合起来共有124124对载频。对载频。2.2 GSM2.2 GSM系统的多址方式与频率配置系统的多址方式与频率配置（2 2）时分多址分多址将每个将每个载频按按时间分分为8 8个个时隙，隙，每个用每个用户占用不同的占用不同的时隙隙进行通信。行通信。3.3.物理信道物理信道 将每个将每个载频按按时间分分为8 8个个时隙，隙，这样的的时隙叫做信道，隙叫做信道，或叫做物理信道。或叫做物理信道。GSMGSM系系统共有共有1

31、24124 8=9928=992个物理信道。个物理信道。2.2 GSM2.2 GSM系统的多址方式与频率配置系统的多址方式与频率配置二、二、频率配置率配置 1 1频道道编号号124124个个载频序号用序号用n n表示，表示，n n=1=1124124序号序号为n n的的载频可以用下式可以用下式计算：算：F FL L(n n)=890MHz+0.2)=890MHz+0.2n nMHzMHz（下（下频段）段）f fH H(n n)=)=F FL L(n n)+45MHz)+45MHz（上（上频段）段）或或 f fH H(n n)=935MHz+0.2)=935MHz+0.2n nMHzMHz2.2

32、 GSM2.2 GSM系统的多址方式与频率配置系统的多址方式与频率配置2 2发射标识发射标识GSMGSM系统的业务信道和控制信道发射标识为系统的业务信道和控制信道发射标识为271kF7W271kF7W。271kHz271kHz：必要带宽。：必要带宽。F F：主载波调制方式为调频。：主载波调制方式为调频。7 7：调制主载波的信号性质。：调制主载波的信号性质。W W：被发送信息的类型。：被发送信息的类型。2.2 GSM2.2 GSM系统的多址方式与频率配置系统的多址方式与频率配置3载波干波干扰保保护比（比（C/I）（1）概念：）概念：接收到的有用信号接收到的有用信号电平与干平与干扰电平之比平之比（

33、2）分）分类l同同频干干扰载干比：小区的干比：小区的载频功率与同功率与同频的无用信号的无用信号功率之比功率之比l规范范9dB9dB，工程，工程值 12dB12dB。l邻道干道干扰载干比：小区的干比：小区的载频功率与相功率与相邻频道的干道的干扰功率之比，功率之比，l规范范9dB9dB，工程，工程值 6dB6dB。2.2 GSM2.2 GSM系统的多址方式与频率配置系统的多址方式与频率配置l载波偏离波偏离400kHz400kHz时时的的载载干比：小区的干比：小区的载频载频功率与功率与载载波波偏离偏离400kHz400kHz时产时产生干生干扰扰功率之比功率之比l规规范范41dB41dB，工程，工程值

34、 38dB38dB。4保保护频带防止干防止干扰GSMGSM系系统使用的使用的频率与其他无率与其他无线系系统间留出的保留出的保护频带保保护频带一般一般为约400kHz400kHz。2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型一、信道信道类型型1.1.作用作用传输和控制和控制用用户信息、通信所需的各种信令、控制信息信息、通信所需的各种信令、控制信息2.2.逻辑信道信道根据在物理信道所根据在物理信道所传输信息的种信息的种类，可人，可人为定定义不同不同逻辑信道：信道：业务信道（信道（TCHTCH）、控制信道（）、控制信道（CCHCCH）2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型图

35、图1 GSM1 GSM系统的逻辑信道分类系统的逻辑信道分类 2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型（1 1）业务信道（信道（TCHTCH）作用：作用：用于在用于在MSMS和和BSBS之之间传送数字送数字语音或数据等用音或数据等用户信息的双向信息的双向信道信道（2 2）控制信道（）控制信道（CCHCCH）分分类：广播广播公共控制公共控制专用控制专用控制作用：作用：传递信令或同步数据传递信令或同步数据下行信道用于发送呼叫移动台的寻呼信号下行信道用于发送呼叫移动台的寻呼信号上行信道用于移动用户主呼时发送主呼信号上行信道用于移动用户主呼时发送主呼信号 2 2.3GSM.3GSM系统的信

36、道类型系统的信道类型2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型l广播信道（广播信道（BCHBCH）：作用：作用：基站到移基站到移动台的台的单向下行信道，用于基站同向下行信道，用于基站同时向多个移向多个移动台台广播公用信息，信息内容广播公用信息，信息内容为移移动台入网和呼叫建立所需的相台入网和呼叫建立所需的相关信息。关信息。分分类：广播控制信道（广播控制信道（BCCHBCCH）同步信道（同步信道（SCHSCH）频率校正信道（率校正信道（FCCHFCCH）l公共控制信道（公共控制信道（CCCHCCCH）作用：作用：CCCHCCCH是基站与移动台间的一点对多点的双向信道。是基站与移动台间

37、的一点对多点的双向信道。分类：分类：寻呼信道（寻呼信道（PCHPCH）随机接入信道（随机接入信道（RACHRACH）接入允许信道（接入允许信道（AGCHAGCH）2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型l专用控制信道（用控制信道（DCCHDCCH）作用：作用：DCCHDCCH是呼叫接是呼叫接续和通信和通信过程中，在基站与移程中，在基站与移动台台间点点对点点传输必需的控制信息，是双向信道。必需的控制信息，是双向信道。分分类：快速随路控制信道（快速随路控制信道（FACCHFACCH）慢速随路控制信道（慢速随路控制信道（SACCHS

38、ACCH）独立独立专用控制信道（用控制信道（SDCCHSDCCH）2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型二、二、GSMGSM的的帧结构构1 1帧结构构（1 1）TDMATDMA帧：每个每个载频分分为8 8个个时隙（隙（TSTS0 0TSTS7 7），），这相同相同频率的率的8 8个个时隙被称隙被称为一个一个TDMATDMA帧一个一个TDMATDMA帧长4.615ms4.615ms。（2 2）GSMGSM时隙隙帧结构构时隙、隙、TDMATDMA帧、复、复帧、超、超帧和超高和超高帧5 5个个层次次 2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型图图2 GSM2 GSM系统分

39、级帧结构的示意图系统分级帧结构的示意图 2 2.3GSM.3GSM系统的信道类型系统的信道类型2突突发脉冲序列脉冲序列在在TDMATDMA帧的一个的一个时隙中隙中发送的信息称送的信息称为一个突一个突发脉冲序脉冲序列，共列，共156.25bit156.25bit，长度度为577s577s。图图3 3 普通突发脉冲序列的结构普通突发脉冲序列的结构l一、教学内容一、教学内容2.4GSM2.4GSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施二、教学目标二、教学目标能够针对现实的通信问题，选择相关技术和措施解决能够针对现实的通信问题，选择相关技术和措施解决l三三 、教学重点、教学重点跳频技术、话音

40、间断传输技术跳频技术、话音间断传输技术DTXDTX、交织技术，均衡技术、交织技术，均衡技术鉴权加密技术鉴权加密技术l四四 、教学难点、教学难点GSMGSM系统采用多种通信技术的实现系统采用多种通信技术的实现学学习项习项目目2 2 第二代移第二代移动动通信系通信系统统2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施一、一、GSMGSM系系统采用多种通信技采用多种通信技术的目的的目的1 1、保、保证移移动通信系通信系统在多径和衰落信道条件下正常工作在多径和衰落信道条件下正常工作2 2、增加系、增加系统容量容量3 3、提高系、提高系统在移在移动环境下的通信可靠性和通信境下的通信可靠

41、性和通信质量。量。二、GSM GSM系系统采用的通信技采用的通信技术1 1、信道技信道技术：语音音压缩编码、信道、信道编码、数字、数字调制制2 2、数字数字传输技技术：跳跳频、分集接收、均衡、交分集接收、均衡、交织编码3 3、网网络技技术：多址、：多址、组网技网技术、越区与漫游、越区与漫游2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施图图4 GSM4 GSM移动台原理框图移动台原理框图一、教学目标一、教学目标能够针对现实的通信问题，选择相关技术和措施解决能够针对现实的通信问题，选择相关技术和措施解决二、教学重点二、教学重点跳频技术、话音间断传输技术跳频技术、话音间断传输技术

42、DTXDTX、交织技术，均衡技术、交织技术，均衡技术鉴权加密技术鉴权加密技术三三 、GSMGSM系统采用多种通信技术的实现系统采用多种通信技术的实现2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施三、三、跳跳频技技术1作用作用l确保通信的保密性和抗干确保通信的保密性和抗干扰性性l改善改善处于多径于多径环境中的慢速移境中的慢速移动的移的移动台的通信台的通信质量量2.2.实现语音信号的音信号的发射射频率在很率在很宽的的频率范率范围内按某种内按某种频率序率序列在几个列在几个频点上跳点上跳变 2.4GSMGSM系统采用

43、的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施图图5 5 基带跳频实施框图基带跳频实施框图3.3.分类分类基带跳频：语音信号的发射使用不同发射频率的发射机基带跳频：语音信号的发射使用不同发射频率的发射机射频跳频：射频跳频是语音信号使用固定的发射机，但射频跳频：射频跳频是语音信号使用固定的发射机，但发射频率按某种频率序列跳变。发射频率按某种频率序列跳变。GSMGSM系统采用每帧跳频一次（慢跳频）技术系统采用每帧跳频一次（慢跳频）技术 2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施四、信道均衡技四、信道均衡技术1 1作

44、用作用自适自适应均衡技均衡技术减少减少GSMGSM系系统中存在比中存在比较严重的重的码间干干扰2.2.实现从从时间响响应考考虑，预测信道的冲激响信道的冲激响应，根据，根据预测来来补偿信信道失真，使整个系道失真，使整个系统的冲激响的冲激响应满足无足无码间串串扰的条件的条件如何如何预测来来补偿信道失真？信道失真？2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施时域均衡系域均衡系统的主体是的主体是时变滤波器波器（均衡器均衡器），均衡器均衡器可以根据信道的随机可以根据信道的随机变化，化，动态地地调整其参数和特性，整其参数和特性，能能够跟踪信道的跟踪信道的变化，化，对失真做出更精确的失

45、真做出更精确的补偿，使包括均衡器在内的整个系使包括均衡器在内的整个系统的冲激响的冲激响应满足无足无码间串串扰的的条件条件。所以所以GSMGSM采用的是自适采用的是自适应应均衡技均衡技术术。2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施五、交五、交织编码技技术1 1作用作用交交织编码是一种信道改善方法是一种信道改善方法,降低信道中的突降低信道中的突发差差错，克服，克服传输干干扰。2.2.实现将将分分组码（12341234123412341234123412341234），），送入送入交交织存存储器器输出一个出一个新的分新的分组码交交错码（1111222233334444111

46、1222233334444）假假设:在突在突发发差差错错信道中收到一个突信道中收到一个突发发干干扰扰:新二新二组组（2 2扰2 2扰2 2扰2 2扰）在接收端去交在接收端去交织织后：（后：（1212扰34123412扰34123412扰34123412扰3434）原来信道中的突原来信道中的突发连续发连续差差错错，经经交交织织与去交与去交织织后后变变成了随机差成了随机差错错。2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施63五、五、信道均衡技信道均衡技术 1.1.作用作用 减少减少GSMGSM系系统中存在比中存在比较严重的重的码间干干扰 2.2.均衡的概念均衡的概念 对数字数

47、字传输系系统中的中的线性失真性失真进行校正行校正（补偿）的）的过程称程称为均衡均衡 2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施64 通通过均衡均衡电路使得失真波形成路使得失真波形成为码间干干扰和噪声效果最和噪声效果最 小的、宜于在小的、宜于在输出端抽出端抽样判决的波形判决的波形 什么波形适合抽什么波形适合抽样的判决？的判决？波形幅度大且波峰附近波形幅度大且波峰附近变化平坦，相化平坦，相邻码间干干扰尽可能少尽可能少 上述上述条件条件是均衡器是均衡器设计基基础 2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施3.3.实现从从时间响响应考考虑，利用波形，利用

48、波形补偿的方法的方法对失真波形直接失真波形直接进行校正，使包括均衡器在内的整个行校正，使包括均衡器在内的整个传输系系统的的冲激响冲激响应满足无足无码间串串扰条件条件如何如何预测来来补偿信道失真？信道失真？2.4GSMGSM系统采用的有关技术和措施系统采用的有关技术和措施661 1）.冲激信号与冲激响应冲激信号与冲激响应 (t=0)(t)=0 (t 0)冲激信号冲激信号冲激信号波形冲激信号波形视作矩形脉冲的极限视作矩形脉冲的极限储能状态为零的系统，在单位冲激信号作用下产生的零状态响应称储能状态为零的系统，在单位冲激信号作用下产生的零状态响应称为为冲激响应冲激响应，记为，记为h h(t t)当当(

49、t t)输入理想低通滤波器时，则冲激响应输入理想低通滤波器时，则冲激响应 传输的脉冲序列以传输的脉冲序列以2fc=2fc=c/的速率的速率传输时传输时（fcfc为理想低通信道的截止频率）为理想低通信道的截止频率）在抽样时刻上的码间串扰是不存在的在抽样时刻上的码间串扰是不存在的理想低通幅频特性与相理想低通幅频特性与相频特性频特性682 2）原理）原理 时域均衡是通过横向滤波器来实现时域均衡是通过横向滤波器来实现 横向滤波器横向滤波器通常被设置在接收滤波器与抽样判决器之间通常被设置在接收滤波器与抽样判决器之间l 时域均衡功能：时域均衡功能：l 将输入端（将输入端（来自接收滤波器的输出端）来自接收滤

50、波器的输出端）抽样时刻上有码间干扰的基带抽样时刻上有码间干扰的基带信号信号波形波形变换成抽样时刻上无码间干扰的变换成抽样时刻上无码间干扰的波形波形 脉冲脉冲形成器形成器发送发送滤波器滤波器信信道道接收接收滤波器滤波器抽样抽样判决器判决器码元码元再生电路再生电路位同步位同步提取电路提取电路定时脉冲定时脉冲噪声噪声n(t)输入输入dkd(t)GT()C()GR()y(t)CPdk输出输出g(t)693 3）横向滤波器组成）横向滤波器组成 横向滤波器是由无限多的按横向排列的延迟单元及抽头系数组成横向滤波器是由无限多的按横向排列的延迟单元及抽头系数组成 抽头系数抽头系数C Ci i是可调整，随时修改系