GSM原理及其网络优化

1、中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所第一章第一章Page Page 1 1中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 2 21982年，年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通互通1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验1987年，确定采用频分双工窄带时分多址（FDDTDMA）、规则脉冲激励长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制1988年，十八个欧洲国家达成年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘

2、录谅解备忘录(MoU)1989年，年，GSM标准生效标准生效1991年，年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代1994年，年，GSM进入我国进入我国GSM发展简史发展简史中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 3 3移动通信发展展望移动通信发展展望1G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年无线通信系统时间GSMPDCD-AMPS IS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMTNTT GPRSIS-95B无线通信在今天的发展中国中国电电子科技集子科技集

3、团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 4 4中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 5 5 移动台由移动台由SIM卡与机身设备组成。卡与机身设备组成。SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。 固化数据：固化数据：IMSI、Ki、安全算法、安全算法(A3、A8) 临时网络数据：临时网络数据：TMSI、LAI、KC 业务相关数据：业务相关数据：PIN(个人识别号个人识别号)、PUK机身设备可以是手持机，车载台等。机身设备

4、可以是手持机，车载台等。移动台移动台(MS)的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所基站子系统（基站子系统（BSS）l基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网路子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对BSS部分进行操作维护管理，还要建立BSS与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接。l基站子系统是由基站收发信台（BTS）和基站控制器

5、（BSC）这两部分的功能实体构成。基站子系统还应包括码变换器（TC）和相应的子复用设备（SM）。码变换器在更多的实际情况下是置于BSC和MSC之间，在组网的灵活性和减少传输设备配置数量方面具有许多优点。lBSC：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lBTS：收发信台，负责无线传输、无线分集、信道加密及跳频等Page Page 6 6中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所基站收发信台（基站收发信台（BTSl基站收发信台（BTS）属于基站子系统的无线部分，由基站控制器（BSC）控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成

6、BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与移动台（MS）之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。Page Page 7 7中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 8 8BTS受控于受控于BSC实现实现BTS与移动台与移动台(MS)空空中接口的功能中接口的功能BTS的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所基站控制器（基站控制器（BSC）l基站控制器（BSC）是基站子系统（BSS）的控制部分，起着BSS的变换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参

7、数的管理。lBSC主要由下列部分构成：朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater 接口的数字中继控制部分；朝向与BTS相接的Abis 接口或BS接口的BTS控制部分；公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口控制；交换部分。Page Page 9 9中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 1010接口管理接口管理BTS的管理的管理操作与维护操作与维护支持呼叫控制支持呼叫控制切换切换话务量统计话务量统计无线链路的测量无线链路的测量无线参数及无线资源管理无线参数及无线资源管理BSC的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所

8、公司第二十二研究所网路子系统（网路子系统（NSS）l网路子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7 协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。l移动业务交换中心(MSC)l访问用户位置寄存器(VLR)l归属用户位置寄存器(HLR)l鉴权中心(AUC)l移动设备识别寄存器(EIR)Page Page 1111中国中国电电子科技集子科技

9、集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSC）l移动业务交换中心（MSC）是网路的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实体：基站子系统BSS、归属用户位置寄存器HLR、鉴权中心AUC、移动设备识别寄存器EIR、操作维护中心OMC和面向固定网（的接口功能，把移动用户与移动用户、移动用户与固定网用户互相连接起来。l移动业务交换中心MSC可从三种数据库，即归属用户位置寄存器（HLR）、访问用户位置寄存器（VLR）和鉴权中心（AUC）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。l。Page Page

10、 1212中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 1313接口管理接口管理支持电信业务，承载支持电信业务，承载业务和补充业务业务和补充业务支持位置登记、越区支持位置登记、越区切换和自动漫游等其切换和自动漫游等其它网络功能它网络功能MSC的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所访问用户位置寄存器（访问用户位置寄存器（VLR）l访问用户位置寄存器（VLR）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户的归属用户位置

11、寄存（HLR）处获取并存储必要的数据。一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。因此，VLR可看作为一个动态用户数据库。lVLR功能总是在每个MSC中综合实现的l功能：存储覆盖区内的所有用户的全部信息l动态数据库，需随时与HLR交换数据l用户离开时，所有信息被删除l物理上与MSC为一体，避免二者频繁交换，延长接续时间Page Page 1414中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 1515服务于其控制区域内移服务于其控制区域内移动用户动用户存储进入其控制区域内存储进入其控制区域内已登记

12、的移动用户相关已登记的移动用户相关信息信息VLR的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所归属用户位置寄存器（归属用户位置寄存器（HLR）l归属用户位置寄存器（HLR）是GSM系统的中央数据库，存储着该HLR控制的所有存在的移动用户的相关数据。一个HLR能够控制若干个移动交换区域以及整个移动通信网，所有移动用户重要的静态数据都存储在HLR中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。HLR还存储且为MSC提供关于移动用户实际漫游所在的MSC区域扔关动态信息数据。这样，任何入局呼叫可以即刻按选择 路径送到被叫的用户。l功能：系统的中央数据库

13、，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l一个HLR可以覆盖几个交换区或整个移动网l为MSC呼叫提供所需的路由信息等相关数据Page Page 1616中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 1717GSM系统的中央数据库系统的中央数据库所有移动用户的重要数所有移动用户的重要数据都存储在据都存储在HLR中。包中。包括用户识别号码，访问括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游业务等数据，以及漫游移动用户所在移动用户所在MSC区域区域的有关动态数据的有关动态数据HLR的功能的功能中国中

14、国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所鉴权中心（鉴权中心（AUC）lGSM系统采取了特别的安全措施，例如用户鉴权、对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密等。因此，鉴权中心（AUC）存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。lAUC受严格保护l物理实体上与HLR一体l产生鉴权与加密的客户三参数：RAND（随机码）、响应数（SRES）、密钥（Kc）Page Page 1818中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 1919属于属于HLR的一个功能单的一个功能单元部分，专用于元

15、部分，专用于GSM系系统的安全性管理统的安全性管理存储鉴权信息和加密密存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中系统和防止无线接口中数据被窃数据被窃AUC的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所移动设备识别寄存器（移动设备识别寄存器（EIR）l移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过检查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网路正常运

16、行的MS设备，都能采取及时的防范措施，以确保网路内所使用的移动设备的唯一性和安全性。l功能：存储与移动台IMEI有关的信息l对IMSI进行复核，防止未经许可的移动台使用移动网lIMSI：国际移动设备识别码Page Page 2020中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 2121存储移动设备的国际移动设备识存储移动设备的国际移动设备识别码别码(IMEI)，通过核查三种表格，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络监视故障设备的运行和

17、保障网络运行安全的功能运行安全的功能EIR的功能的功能中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所操作支持子系统（操作支持子系统（OSS）l操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。l移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费l移动设备管理是由移动设备识别寄存器（EIR）来完成的，EIR与NSS的功能实体之间是通过SS7信令网路的接口互连，为此，EIR也归入NSS的组成部分之一。l网路操作与维护是完成对GSM系统的BSS和NSS进行操作与维护管理任务的，完成网路操作与维护管理的设施称为操作与维护中心（OMC）。l可以认为，操

18、作支持子系统（OSS）已不包括与GSM系统的NSS和BSS部分密切相关的功能实体，而成为一个相对独立的管理和服务中心。l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lOSS：OMC-R（操作维护中心-无线部分）：对BSS的操作与管理l OMC-S（操作维护中心-系统部分）：对MSC、VLR、HLR等的维护 Page Page 2222中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所移动用户号码移动用户号码MSISDNlMSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网P

19、STN号码采取E.164编码方式存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送例age Page 2323CC： 国家码，如中国为国家码，如中国为86。NDC：国内网络接入号码，如：国内网络接入号码，如139、130等等。等等。SN： 用户号码，采用等长用户号码，采用等长8位编号计划，由运营商决定位编号计划，由运营商决定MSISDN的一般格式为的一般格式为86-139-H0 H1 H2 H3 ABCDCCNDCSN移动台国内有效移动台国内有效ISDN号码号码移动台国际移动台国际ISDN号码号码中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所国际移动用户

20、识别码国际移动用户识别码IMSIPage Page 2424Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIMCC：移动国家码，三个数字，如中国为：移动国家码，三个数字，如中国为 460。MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为为00和和02，联通为，联通为01。MSIN：移动用户识别码，在某一：移动用户识别码，在某一PLMN内内MS唯一的识别码唯一的识别码,编码格式为编码格式为:H1 H2 H3 SXXXXXXNMSI：在某一国家内：在某一国家内MS唯一识别码。有唯一识别码。有MNC和

21、和MSIN组成组成中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所临时识别码临时识别码TMSITMSI是为了加强系统的保密性而在是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时内分配的临时用户识别，在某一用户识别，在某一VLR区域内与区域内与IMSI唯一对应。唯一对应。TMSI分配原则：分配原则：包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定。由各运营部门根据当地情况而定。Page Page 2525中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所移动台漫游号移动台漫游号 MSRN

22、lMSRN是指当移动台漫游后为使GSM移动通信网能再进行路由选择把来话呼叫转移到移动台当前所登记的MSC而由VLR临时分配给移动台的一个号码Page Page 2626中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所全球小区识别码全球小区识别码CGICGI是所有是所有GSM PLMN中小区的唯一标识，是在位置中小区的唯一标识，是在位置区识别区识别LAI的基础上再加上小区识别的基础上再加上小区识别CI构成的。构成的。编码格式为编码格式为LAI+CICI：由运营部门自定义的小区识别码：由运营部门自定义的小区识别码, 是是2个字节长的十个字节长的十六进制六进制BCD码，可由运营部

23、门自定码，可由运营部门自定例：例：4600017A728FDPage Page 2727中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所位置区识别码位置区识别码LAIPage Page 2828MCC：移动国家码，中国为：移动国家码，中国为 460。MNC：移动网号，两个数字，：移动网号，两个数字， LAC：位置区号码，用于识别：位置区号码，用于识别GSM网络中的一个位置区，是网络中的一个位置区，是2个字节长的十六进制个字节长的十六进制BCD码，码， 0000与与FFFE不能使用。不能使用。 例例:460008C90在检测位置更新时，要使用位置区识别在检测位置更新时，要使用

24、位置区识别LAI，寻呼移，寻呼移动台是以动台是以LAI为单位进行为单位进行L AIMCCMNCLAC中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所基站识别色码基站识别色码BSICPage Page 2929NCC-PLMN色码。用来唯一地识别相邻国家不同的色码。用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。 相相邻国家要具体协调邻国家要具体协调NCC的配置。的配置。BCC-BTS色码。用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同色码。用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的的BTS。(取值取值07)例：例：25用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基用于移动台识别相邻的、采用

25、相同载频的、不同的基站收发信台（站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻界地区采用相同载频的相邻BTS.基站识别色码基站识别色码BSICNCCBCC中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所国际移动设备识别码国际移动设备识别码IMEIPage Page 3030TAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。FAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码SNR-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个

26、序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和和FAC的每个的每个移动设备。移动设备。SP-备用备用,为为0例：例：490547403767335IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备或无效的移动设备,#06#IMEI（15位数字）位数字）TACSPFACSNR6个数字个数字2个数字个数字6个数字个数字1个数字个数字中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所lGSM系统提供的业务l承载业务l语音业务 l数据业务 l短消息业务l补充业务Page Page 3131中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十

27、二研究所公司第二十二研究所网络优化的概念和目标网络优化的概念和目标一、背景（1）网络初期规划是基于简化模型和不尽正确充 分的地貌数据来源。（2）网络系统不能在安装开通时完全按照规划实 施，不能充分发挥所有设备的利用率。（3）系统控制无线链路工作的软件参数一般按缺省值设置，不能真实地反映实际的网络运行环境。（4）话务量的实际分布与网络的配置不适应。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所二、概念 网络优化是指对正式投入运行的网络 进行数据采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并且通过对系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有

28、网络资源获得最佳效益。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所四、目标四、目标就是提高网络的服务质量；减少运营成本，创造竞争优势。1、从用户角度我们将会看到：（1）掉话次数减少（2）呼叫建立失败次数减少（3）通话时话音质量不断改善（4）网络有较高可用性和可靠性2、从运营者角度将会看到（1）掉话率下降（2）切换成功率提高（3）小区覆盖率提高（4）拥塞率下降（5）接通率提高（6）用户投诉减少中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所网络优化的流程网络优化的流程n系统调查系统调查 n数据分析数据分析n系统调整系统调整n无线测试等无线测试等 网络优

29、化工作过程主要有网络优化工作过程主要有中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所用 户 申告投诉频 率 规划核查基 站 话务数据交 换 话务数据 系 统 调 查 数 据 分 析 符合条件？制定实施优化方案 系 统 调 整无线测试YN网络优化流程图网络优化流程图中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所系统检查和数据采集系统检查和数据采集核查基站频率配置是否符合配置规划；基站设备检查，利用测试仪表检查基站硬件和天馈线系统工作是否正常；利用OMC或网管检查网络中存在的告警情况；检查交换机数据库，核实有关无线网络参数；.数据采集 数据采集是网络优化

30、的一个重要的环节。它包括一下几个方面的内容： OMC话务统计数据采集； DT数据采集； CQT数据采集； 用户投诉数据采集；Page Page 3737中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所OMC数据采集数据采集OMC话务统计反映了无线网络的实际运行状态，我们主要进行以下各项指标的统计：u忙时TCH的业务量；u忙时每线业务量；u忙时每SDCCH业务量；u忙时小区切换请求次数；u忙时位置登记和成功次数；u忙时信令信道拥塞情况；忙时信令信道拥塞情况；u忙时掉话次数；忙时掉话次数；u忙时成功呼叫接通率；忙时成功呼叫接通率； 通过通过OMC数据采集我们可以得到全网的掉话情

31、况、最坏小区的情况、拥塞情况数据采集我们可以得到全网的掉话情况、最坏小区的情况、拥塞情况等从而对全网的指标有一个全面的了解从而有针对性的提出一些优化的方案等从而对全网的指标有一个全面的了解从而有针对性的提出一些优化的方案Page Page 3838中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所DT数据采集数据采集DT测试：全网测试和针对性测试DT测试的目的是通过实地测量的方法，借助测试仪表、测试手机及测试车等工具结合地理信息图和网络资源配置对无线接口（Um）部分进行测试采集，获取在现有基站条件下的无线覆盖情况测试内容：u小区覆盖测试；呼叫通话测试；扫频测试；干扰测试；场强

32、测试；切换测试；锁频测试；位置更新测试；双频网评估测试；u需要采集的主要参数：主临区场强；载干比；越区切换位置；越区切换电平；掉话率；误码率；失帧率；小区归属参数；全部第三层上下行信令采集和解码；测试区内基站位置和基站间的距离；通过路测数据可以评判：无线小区的实际覆盖范围及干扰区，分析干扰源；观察信令接续过程；检查临区关系和切换参数；验证天馈线系统实际安装情况；Page Page 3939中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所CQT测试测试COT测试方法为：45/15拨打测试测试对象：酒店、宾馆、商场、大厦、高层住宅、生活小区等。对以下指标进行统计：u覆盖率；u话

33、音质量；u掉话率；u接通率；u泄漏情况Page Page 4040中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所3 数据分析数据分析路测数据分析干扰分析基站测试结果分析信合分析 4 优化方案优化方案频率规划调整邻区关系调整小区覆盖范围调整话务调整Page Page 4141中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所第二章无线接口理论第二章无线接口理论中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所l一、频率配置一、频率配置l我国陆地蜂窝数字移动通信 网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段:l GSM900MHz频

34、段为：890915(移动台发,基站收),935960(基站发,移动台收);l DCS1800MHz频段为：17101785(移动台发,基站收),18051880(基站发,移动台收);GSM系统上行频段下行频段带宽双工间隔双工信道数GSM90089091593596022545124GSM900E 88091592596023545174GSM1800171017851805188027595374GSM1900185019101930199026080299中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所G

35、SM的频道分配的频道分配中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所频道间隔：频道间隔：l相邻两频点间隔为为200kHz，每个频点采用时分多址（TDMA）方式，分为8个时隙，既8个信道（全速率），如GSM采用半速率话音编码后，每个频点可容纳16个半速率信道，可使系统容量扩大一倍。l频道配置：l绝对频点号和频道标称中心频率的关系为：lGSM900MHz频段为: l fl(n)=890.2MHz + (n-1)0.2MHz (移动台发,基站收）；l fh(n)=fl(n)+45MHz (基站发,移动台收); n1，124lGSM1800MHz频段为： l fl(n)=171

36、0.2MHz + (n-512) 0.2MHz (移动台发,基站收）；l fh(n)=fl(n)+95MHz (基站发,移动台收）；n512，885l 其中：fl(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率,n为绝对频点号（ARFCN）。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所多址技术多址技术 多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰。扰。常用的方法基本上有三种，即频分多址常用的方法基本上有三种，即频分多址FDMA、时分多址、时分多址TDMA和码分多址和码分多址CDMA。GSM系统采用了系统采用了FDMA、

37、TDMA两种方式。两种方式。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所频分多址频分多址FDMA时间时间频率频率FDMA频分就是频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道线电信道（发射和接收载频），每个信道可以（发射和接收载频），每个信道可以传传输一路话音或控制信息输一路话音或控制信息.中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所时分多址时分多址TDMA时间时间频率频率TDMA时分多址是指时分多址是指在一个宽带的无线载波在一个宽带的无线载波上，上，将将某一信道按时间加以分割，各信号按一某一信道按时间加以分

38、割，各信号按一定顺序占用某一时间间隙定顺序占用某一时间间隙（时隙）（时隙）.即多路即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送地传送中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所码分多址码分多址CDMA时间时间频率频率CDMA码码码分多址是一种码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式的码序列实现的多址方式.它不像它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息户的信息

39、.其其关键是信息在传输以前要进行特关键是信息在传输以前要进行特殊的编码殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息来的信息.中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所C1C1f1P0f1P0RRC/I=C/I=D(D/R)2=3kD频率复用距离频率复用距离R小区半径小区半径K频率复用模式频率复用模式频率复用频率复用频率复用指处在不同位置频率复用指处在不同位置(不同小区不同小区)上的用上的用户可以同时使用相同频率的信道。可以极大户可以同时使用相同频率的信道。可以极大地提高频谱效率。地提高频谱效率。但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰但如

40、果系统设计得不好，将产生严重的干扰。(同频干扰、邻频干扰）同频干扰、邻频干扰）同频干扰（同频干扰（C/I）：）： 因频率复用造成的相邻小因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰区相同频率对信道的干扰.GSM要求要求C/I=9DB.邻频干扰（邻频干扰（C/A）：）：小区内外相邻频率产生小区内外相邻频率产生的干扰的干扰.GSM要求要求C/A=-9DB.中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所小区复用模式小区复用模式GSM最基本的频率复用模式为最基本的频率复用模式为43频率复用频率复用“4”表示表示4个站点，个站点，“3”表示每个站点有表示每个站点有3个小个小区，由这

41、区，由这12个小区组成一个小区群。同一小区个小区组成一个小区群。同一小区群中的不同小区，频率是不同的。群中的不同小区，频率是不同的。189210465371112R中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所时分多址（时分多址（TDMA）lGSM的多址方式为时分多址TDMA和频分多址FDMA相结合并采用跳频的方式，载波间隔为200K，每个载波有8个基本的物理信道。一个物理信道可以由TDMA的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。它的一个时隙的长度为0.577ms,每个时隙的间隔包含156.25比特GSM的调制方式为GMSK，调制速率为270.833kbit/s。中国中国电电子

42、科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所TDMA信道概念信道概念l在BTS和MS间必须传送许多信息，包括语音和控制信息等，先把这些信息分类，再按不同方法对应至物理信道上传播，这些划分就称为“逻辑信道”。而逻辑信道按其中承载信息不同，可分为和。以下分别介绍(h)控制信道。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 5555逻辑信道分类逻辑信道分类 GSM900 和和 GSM1800 的逻辑信道划分是一样的的逻辑信道划分是一样的广播控制信道广播控制信道(BCCH)控制信道控制信道通用控制信道通用控制信道(CCCH)话音信道话音信道 (TCH

43、)FCCH SCHBCCH(系统消息系统消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HPCH通用信道通用信道(CCH)专用信道专用信道 (DCH)逻辑信道逻辑信道中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所业务信道业务信道 (TCH)l业务信道：业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。 1.话音业务信道TCH/FS：全速率语音信道 13Kbit/sTCH/HS: 半速率语音信道 5.6Kbit/s2.数据业务信道TCH/F9.6: 9.6kbit/s 全速

44、率数据信道TCH/F4.8: 4.8kbit/s 全速率数据信道TCH/H4.8: 4.8kbit/s 半速率数据信道TCH/H2.4: =2.4kbit/s 半速率数据信道TCH/F2.4: =2.4kbit/s 全速率数据信道中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所控制信道控制信道l控制信道：控制信道用于携载信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道 。 l广播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。l公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，前

45、一个是单向上行信道，后者是单向下行信道。l专用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所广播信道广播信道BCH l 广播信道仅用在下行链路上，由BTS至MS。它们用在每个小区的TS0上作为标频，在一些特殊的情况下，也可用在TS2，4或6上，这些信道包括BCCH、FCCH和SCH。l频率校正信道（FCCH）：FCCH信道携带用于校正MS频率的消息，它的作用是使 MS可以定位并解调出同一小区的其它信息。 l同步信道（SCH）：在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，它给出了MS需要同步的所有消息及该小区的

46、的标示信息如TDMA帧号（需22比特）和基站识别码BSIC号（需6比特）。 l广播控制信道（BCCH）：MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息。包括小区的所有频点、邻小区的BCCH频点、LAI、CCCH和CBCH信道的管理、控制和选择参数及小区的一些选项。所有这些消息被称为系统消息（SI）在BCCH信道上广播，在BCCH上系统消息有八种类型TYPE 1、2、2bis 、2ter、3、4、7和8。 l由于每个基站之间不同步，所以MS必须根据广播信道(BCH)来获取应进入其它小区的信息。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所公共控制信道公共控制信道CCCHl

47、公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，这些信道不是供一个MS专用的，而是面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH来广播寻呼请求、专用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道来传送专用信道的请求消息。 l寻呼信道（PCH）：当网络想与某一MS建立通信时，它就会在PCH信道上根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAI号的小区进行寻呼，寻呼MS的标示为TMSI，属下行信道，点对多点传播。 中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所公共控制信道公共控制信道CCCH l接入许可信道（AGCH）：当网络收到处于空闲模式下MS的

48、信道请求后，就将给之分配一专用信道，AGCH通过根据该指派的描述（所分信道的描述，和接入的参数），向所有的移动台进行广播，看属于谁的，下行信道，点对点传播。l小区广播控制信道（CBCH）：它用于广播短消息和该小区一些公共的消息（如天气和交通情况），下行信道，点对多点传播。l随机接入信道（RACH）：当MS想与网络建立连接时，它会通过RACH信道来广播它所需的服务信道，请求消息包括3个比特的建立的原因（如呼叫请求、响应寻呼、位置更新请求、及短消息请求等等）和5个比特的用来区别不同MS请求的参考随机数，属上行信道，点对点传播方式。 中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究

49、所专用控制信道专用控制信道DCCH l独立专用控制信道（SDCCH）：SDCCH是一种双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、用户鉴权消息、加密命令及应答及各种附加业务。 l慢速随路控制信道（SACCH）：SACCH是一种伴随着TCH和SDCCH的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息（包括TA值和功率控制级别）；在下行链路上它主要传递系统消息type5、5bis 、5ter、6及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、LAI号、CI、邻小区的标频信号强度等信息、NCC的限制、小区选项、TA值、功率控制级别。 中国中国电电子科技集子科

50、技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所专用控制信道专用控制信道DCCH l快速随路控制信道（FACCH）：FACCH信道与一个业务信道TCH相关。FACCH在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信道（SACCH）所能处理的高的多的速度传送信令消息，则需借用20ms的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种中断不会被用户察觉的。 中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 6363搜寻频率校正搜寻频率校正脉冲脉冲搜寻同步脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息解读系统消息侦

51、听寻呼消息侦听寻呼消息发送接入脉冲发送接入脉冲信令信道分配信令信道分配呼叫建立呼叫建立话音信道分配话音信道分配通话通话呼叫释放呼叫释放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH逻辑信道分类逻辑信道分类开机状态开机状态空闲状态空闲状态专用模式专用模式空闲状态空闲状态逻辑信道作用举例逻辑信道作用举例中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所传播时延传播时延t传播时延传播时延tTA这样下去不行，得让手机提前这样下去不行，得让手机提前一个一个TA值时间发给我！值时间发给我！GSM系统技术介绍系统技术介绍定时提前（定时提前（TA）中国中国电

52、电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 6565频率频率200kHzBP15/26ms隙缝隙缝时间时间时隙和帧结构时隙和帧结构帧和信道帧和信道中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所TDMA帧帧 l在TDMA中，每一个载频被定义为一个TDMA 帧，相当于FDMA系统中的一个频道。每帧包括8个时隙（TS0TS7），并要有一个帧号 ，这是因为在计算加密序列的A5算法中是以TDMA帧号为一个输入参数，当有了TDMA帧号后，移动台就可以判断控制信道TS0上传送的为哪一类逻辑信道了。 lTDMA的帧号是以3小时28分钟53秒760毫秒（2

53、715648个TDMA帧）为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又由2048个超帧，一个超帧的持续时间为6.12s，而每个超帧又是由51个26复帧或26个51复帧组成。中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所复帧复帧l两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的，区别是：l26帧的复帧：包含26个TDMA帧，时间间隔为120ms，它主要用于TCH（SACCH/T）和FACCH等业务信道。l51帧的复帧：包含51个TDMA帧，时间间隔为235ms, 它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。中国中国电电子科技集子科技集团团公司

54、第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 68680123204420452046204701234849504701242501242514950001457623TB3TB3GP8.25TB：尾比特TB3TB3GP8.25GP：保护期TB3TB3GP8.25TB3TB3GP 68.2558信息比特26训练序列58信息比特固定比特142信息比特39扩展的训练序列64信息比特39同步序列41信息比特36常规突发序列（NB）频率校正突发序列（FB）同步突发序列（SB）接入突发序列（AB）1超高帧=2048超帧=2715648TDMA帧（3小时28分53秒760毫秒）1超帧=1326TD

55、MA帧（6.12秒）1复帧=26TDMA帧（120ms）1复帧=51TDMA帧（3060/13ms）1TDMA帧=8时隙（120/26=4.615ms）1时隙=156.25比特持续期（15/26=0.577ms）（1比特持续期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCCHTCHSACCH/TFACCH时隙和帧结构时隙和帧结构中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所l突发脉冲串的形成突发脉冲串的形成l 在GSM系统中，一个TDMA帧每时隙只能送出257l个比特，并以不连续的脉冲串形式在无线信道上传送，因l此除了257个比特的话音数据外，还必须加入其它的一l些比

56、特，这些比特包括前后各3个尾比特（TB），用于帮l助均衡器知道突发脉冲串的起始位和停止位；26个训练比l特，用于均衡器计算信道模型；两个1比特的借用标志，用l于表示此突发脉冲序列是否被FACCH信令借用。插入这些l比特后，信号的数码率从22.8Kbit/s升至33.8Kbit/S。2633575711中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所突发脉冲序列（突发脉冲序列（Burst） lTDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列，每个突发脉冲被发送在TDMA 帧的其中一个时隙上。因为在特定突发脉冲上发送的消息内容不同，也就决定了它们格式的不同。 共有五种类型：l

57、普通突发脉冲序列（normal burst）:用于携带TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。l接入突发脉冲序列（access burst）：用于携带RACH信道的消息。l频率校正突发脉冲序列（frequency correction burst）: 用于携带FCCH信道的消息。l 同步突发脉冲序列（synchronization burst）: 用携带SCH信道的消息.l空闲突发脉冲序列（dummy burst）:当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列（因为在小区中标频需连续不断的发送消息）。 中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二

58、十二研究所公司第二十二研究所突发突发bit定义定义l尾比特（tail bits）:它总是0，以帮助均衡器来判断起始位和终止位以避免失步。l消息比特（information bits）:用于描述业务消息和信令消息，空闲突发脉冲序列和频率校正突发脉冲序列除外。 l训练序列（training sequence）:它是一串已知序列，用于供均衡器产生信道模型（一种消除色散的方法）。它在普通突发脉冲序列可分为8种，但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列是固定的而并不随着小区的不同而不同。 l保护间隔（guard period）:它是一个空白空间，由于每个载频的最多同时承载8个用户，因此必须保证各自的时隙发射时

59、不相互重叠，尽管使用了后面会讲到的定时提前技术，但来自不同移动台的突发脉冲序列仍会有小的滑动，将会减小对其它RF信道的干扰。l偷帧标志位：用来区分TCH和FACCH，偷帧标志须置1 中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 72728bit41同步同步bit36加密加密bit3bit68.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据 接入突发脉冲序列接入突发脉冲序列(AB)：用于：用于MS初始化接入初始化接入3bit142bit3bit8.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据 频率校正突发脉冲序列频率校正突发脉冲

60、序列(FB)：用于：用于MS与与BTS之间的频率同步之间的频率同步3bit39加密加密bit39加密加密bit3bit 8.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据数据数据64同步同步bit 同步突发脉冲序列同步突发脉冲序列(SB)：用于：用于MS与与BTS之间的定时同步之间的定时同步时隙和帧结构时隙和帧结构突发脉冲突发脉冲中国中国电电子科技集子科技集团团公司第二十二研究所公司第二十二研究所Page Page 73733bit57加密加密bit57加密加密bit3bit 8.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据数数据据26bit11训练序训练序列列偷帧标