Ch7（time division multiple access network）

1、华南农业大学华南农业大学胡洁胡洁概述v GSM：Global System for Mobile communication v 2th Generation cellular systemv Digital communication组成：移动台组成：移动台 基站子系统基站子系统BSS 网络子系统网络子系统 (NSS)基站子系统：基站子系统：基站收发信机基站收发信机BTS)基站控制器基站控制器BSC)网络子系统：网络子系统：移动交换中心移动交换中心MSC)归属位置存放器归属位置存放器HLR) 访问位置存放器访问位置存放器VLR 移动设备识别存放器移动设备识别存放器EIR)鉴权中心鉴权中心Au

2、C)操作维护中心操作维护中心OMCVLRVLRAbisPSTNEDCFHAAbisA7.1.1 GSM网络结构Base Station Subsystem (BSS):Base Transceiver Station (BTS): radio components including sender, receiver, antenna - if directed antennas are used one BTS can cover several cellsBase Station Controller (BSC): switching between BTSs, controlling B

3、TSs, managing of network resourcesBSS = BSC + sum(BTS) + interconnection7.1.1 GSM网络结构Tasks of a BSS are distributed over BSC and BTS7.1.1 GSM网络结构NSS is the main component of the public mobile network GSMswitching, mobility management, interconnection to other networks, system controlComponentsMobile

4、 Switching Center (MSC)controls all connections to/from a mobile terminal within the domain of the MSChome Location Register (HLR)central master database containing user data, permanent and semi-permanent data of all subscribers assigned to the HLR (one provider can have several HLRs)Visitor Locatio

5、n Register (VLR)local database for a subset of user data, including data about all user currently in the domain of the VLR7.1.1 GSM网络结构Mobile Switching CenterPublic telephonenetwork, andInternetMobile Switching Centerq connects cells to wide area netq manages call setupq handles mobility MSCwired ne

6、twork7.1.1 GSM网络结构7.1.1 GSM网络结构7.1.1 GSM网络结构子单元子单元功能功能MS（移动台）（移动台）包括包括ME (移动设备移动设备)和和SIM (用户识别模块用户识别模块)BTS（基站）（基站）为一个小区服务的无线收发信设备为一个小区服务的无线收发信设备BSC（基站控制器）（基站控制器）对一个或多个对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制进行控制以及相应呼叫控制MSC（移动业务交换中心）（移动业务交换中心）对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换VLR（拜访位置寄存器）（拜访位置寄存器）存储本范围内用户与呼叫处理有

7、关的一些数据存储本范围内用户与呼叫处理有关的一些数据HLR（归属位置寄存器）（归属位置寄存器）管理部门用于移动用户管理的数据库管理部门用于移动用户管理的数据库存储有关用户的参数和目前所处位置的信息存储有关用户的参数和目前所处位置的信息EIR（设备识别寄存器）（设备识别寄存器）对移动设备的识别、监视、闭锁对移动设备的识别、监视、闭锁存储有关移动台设备参数的数据库存储有关移动台设备参数的数据库AUC（鉴权中心）（鉴权中心）认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数OMC（操作维护中心）（操作维护中心）操作维护系统中的各功能实体操作维护系统中的各功能实体7.1.1 GS

8、M网络结构 (1) 主要接口：主要接口：A接口、接口、Abis接口和接口和Um接口。接口。 A接口接口 terrestrial interface:网络子系统网络子系统(NSS)与基站与基站子系统子系统(BSS)之间的通信接口。此接口传送的信息包括之间的通信接口。此接口传送的信息包括对移动台及基站管理、移动性及呼叫接续管理等。对移动台及基站管理、移动性及呼叫接续管理等。Abis接口：基站控制器接口：基站控制器(BSC)与基站收发信机与基站收发信机BTS之间的通信接口。此接口支持所有向用户提供的效劳，之间的通信接口。此接口支持所有向用户提供的效劳，并支持对并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的

9、分配。无线设备的控制和无线频率的分配。Um接口接口radio interface：移动台：移动台(MS)与基站收发信与基站收发信机机(BTS)之间的无线通信接口，它是之间的无线通信接口，它是GSM系统中最重要、系统中最重要、最复杂的接口。最复杂的接口。 7.1.1 GSM网络结构 GSM 服务区PLMN 服务区MSC/VLR 服务区位置区小区7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 GSM效劳区：由全球所有的成员国的GSM业务区所构成的覆盖区域。PLMN效劳区：一个网络运营商所运营的PLMN网络的覆盖区域。MSC效劳区：由一个MSC所覆盖的效劳区域，凡在该区的移动台均在该区VLR登记。所以

10、，MSC总与VLR构成同一个节点，写作MSC/VLR。 位置区LA：每一个MSC/VLR业务区分成几个位置区，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。利用位置区识别码LAI，系统能够区别不同的位置区。 LA区域的划分要充分考虑MS进行位置更新的频率，尽量使MS移动较为频繁的地区划在同一LA区域内。 小区Cell：它表示网络中一个BTS的无线覆盖区域，一个位置区可包含假设干个小区，一个小区是具有一个全球识别码CGI的。同时，利用基站识别码BSIC，移动台本身能区分使用同样的载频的各个小区。7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 2. 2. 号码与识别号码与识别 国际移动用户识

11、别码国际移动用户识别码IMSIIMSI： GSM GSM移动通信移动通信网给移动客户分配一个特定的识别码。存储在网给移动客户分配一个特定的识别码。存储在客户识别模块客户识别模块(SIM)(SIM)、HLRHLR、VLRVLR中；在呼叫建立中；在呼叫建立和位置更新时需要使用和位置更新时需要使用IMSIIMSI。图 7 - 4 国际移动用户识别码(IMSI)的格式 MCCMNCMSINNMSIIMSI（= 15位数字)3位数字1或2位数字7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 MCC: 移动国家号码，由3位数字组成，我国为460。MNC: 移动网号，由2位数字组成，区分运营商的网络。MSIN

12、: 移动用户识别码，由等长10位数字构成，用于识别某一PLMN中的移动用户。 (2) (2) 临时移动用户识别码临时移动用户识别码(TMSI(TMSI考虑到移动用户识别码的平安性，考虑到移动用户识别码的平安性， 空中接口无线传空中接口无线传 输的识别码采用临时移动用户识别码输的识别码采用临时移动用户识别码(TMSI)(TMSI)代替代替 IMSI IMSI。 两者之间可按一定的算法互相转换。两者之间可按一定的算法互相转换。访问位置存放器访问位置存放器(VLR)(VLR)可给来访的移动用户分配一可给来访的移动用户分配一 TMSI TMSI，只限于在该访问效劳区使用，只限于在该访问效劳区使用IMS

13、IIMSI只在起始入网登记时使用，只在起始入网登记时使用， 在后续的呼叫中，在后续的呼叫中， 使用使用TMSITMSI。7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 (3) (3) 国际移动设备识别码国际移动设备识别码IMEIIMEI：移动台设备的标识，可：移动台设备的标识，可用于监控被窃或无效的移动设备。用于监控被窃或无效的移动设备。 编码规那么及各字段说明参考书编码规那么及各字段说明参考书p234.p234.(4) (4) 移动台的号码：呼叫接续时所需拨的号码，符合各国的移动台的号码：呼叫接续时所需拨的号码，符合各国的编号规那么编号规那么 移动

14、台国际移动台国际ISDNISDN号码号码(MSISDN)(MSISDN)。 移动台漫游号码移动台漫游号码(MSRN)(MSRN)。 7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 CC： 国家码。我国为86。 NDC：国内目的地码，包括网络接入号139等和4位HLR识别码 移动业务本地网号。 SN： 客户号码，采用等长4位编号方案。 移动台国际移动台国际ISDNISDN号码号码(MSISDN)(MSISDN) 移动台漫游号码(MSRN)。当移动台漫游到一个新的效劳区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLR，用于建立通信路由。一旦路由建立，此漫游号码即被收回，并可分配给其它

15、来访的移动台使用。 7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 正在效劳于被呼用户的正在效劳于被呼用户的MSC/VLR产生一个移动台漫游号码产生一个移动台漫游号码MSRN。MSRN结构结构结构结构1： 13S 00 M1M2M3 ABCM1M2M3为为MSC/VLR号码号码结构结构2： 1354 S M0M1M2 ABCS M0M1M2为为MSC/VLR号码号码MSC/VLR将呼叫的路由信息传送给将呼叫的路由信息传送给HLR在此传送过程在此传送过程HLR对路由信息不做任何处理，而是直接将其传送给对路由信息不做任何处理，而是直接将其传送给GMSC。7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别

16、(5) (5) 位置区和基站的识别码位置区和基站的识别码 位置区识别位置区识别(LAI)(LAI)码：检测位置更新和信道切换时码：检测位置更新和信道切换时 要使用要使用LAILAI；在；在LAILAI后面加上小区的标识号后面加上小区的标识号CICI， 还可以组成小区识别码。还可以组成小区识别码。MCCMNCLAC位置区识别码（ LAI）7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 MCC：移动客户国家码，同IMSI中的前三位数字。 MNC：移动网号，同IMSI中的MNC。 LAC： 位置区号码，为一个2字节BCD编码，在一个 GSM PLMN网中可定义65536个不同的位置区位置区位置区LA

17、(Location Area) 将将MSC/VLR的业务区域划的业务区域划分成假设干较小的区域，并由分成假设干较小的区域，并由MSC/VLR管理，以减小搜索管理，以减小搜索被叫用户的工作量被叫用户的工作量VLR存储的用户信息包括：存储的用户信息包括：IMSILAI位置区代码位置区代码MSRN用户数据用户数据7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 基站识别色码基站识别色码(BSIC): (BSIC): 用于移动台识别相同载频用于移动台识别相同载频的不同基站的不同基站 图 7 - 8 基站识别色码(BSIC)的格式 7.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 识别码识别码结构结构说明说明位

18、置区识别位置区识别LAIMCC+MNC+LACMCC，MNC为移动国家号码和移为移动国家号码和移动网号；动网号；LAC为一个为一个2字节十六进字节十六进制编码制编码X1 X2 X3 X4 全球小区识别码全球小区识别码（GCI）MCC+MNC+LAC+CICI为一个为一个2字节字节BCD编码，由各编码，由各MSC自定自定基站识别码基站识别码（BSIC）NCC+BCCNCC (网络色码网络色码)用于识别不同国用于识别不同国家和省份及不同运营者，结构为家和省份及不同运营者，结构为XY1Y27.1.2. GSM的区域、号码、地址与识别 VLR的1. TDMA/FDMA1. TDMA/FDMA接入方式接

19、入方式 图 7 - 9 TDMA/FDMA接入方式 7.2 GSM系统的无线接口 7.2.1 GSM7.2.1 GSM系统无线的传输特征系统无线的传输特征 时间0 1 2 3 4 5 6 7fnfn+1fn+2fn+3fn+4帧4.6 ms时隙577s200 kHZ= 物理信值频率ParameterSpecificationsReverse Channel Frequency890-915 MHz Forward Channel Frequency935-960 MHz Tx/Rx Frequency Spacing45 MHz Frequency bandwidth200 kHz Radio

20、 Channels124 pairsUsers（Slots）per frame8Modulation0.3GMSK7.2.1 GSM系统无线的传输特征 GSM900MHz Air Interface Specifications Summary关于关于 “下行链路下行链路”和和 “上行链路上行链路”的概念的概念 手机基站Reverse Channel（上行链路）Forward Channel（下行链路）7.2.1 GSM系统无线的传输特征 在建网初期及邻省之间协调时应使用在建网初期及邻省之间协调时应使用43的的复用方式复用方式, 即即N=4,采用定向天线采用定向天线,基站用基站用3个个120

21、天线构成天线构成3个扇形小区个扇形小区业务量较大的地区可采用其它的复用方式：业务量较大的地区可采用其它的复用方式：如如33，13假设采用全向天线应采用假设采用全向天线应采用N=7的复用方式：其的复用方式：其频率可从频率可从43复用方式的复用方式的12组中任选组中任选7组，组， 频道不够用的小区可从剩余频率组中借用频频道不够用的小区可从剩余频率组中借用频道，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用道，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用4. 4. 载频复用与区群结构载频复用与区群结构7.2.1 GSM系统无线的传输特征 物理信道physical channel是指一个载频上一个TDMA帧的一个时隙。用户在该

22、时隙上发出的信息比特流被称为突发脉冲序列。 逻辑信道logical channel是从信息内容的性质角度定义划分的。把信道上传递的内容分成业务信息话音、数据等和控制信息控制呼叫进程的信令两大类。定义与之对应的逻辑信道称为业务信道和控制信道。 业务信道TCH-用于传送编码后的话音或数据信息。 控制信道CCH- 用于传递控制信息如控制呼叫进程的信令的信道传送控制信息7.2.2 信道类型及其组合 2. 信道分类信道分类 图图 7 - 12 GSM系统的信道分类系统的信道分类 频率较正信道FCCH同步信道SCH广播控制信道BCCH广播信道 BCH寻呼信道PCH准许接入信道AGCH随机接入信道RACH公

23、用控制信道CCCH独立专用控制信道SDCCH慢速辅助控制信道SACCH快速辅助控制信道FACCH专用控制信道DCCH业务信道TCH控制信道 CH信道分类（下行）（下行）（下行）（下行）（下行）（上行）（上/下行）（上/下行）（上/下行）7.2.2 信道类型及其组合 (1) 业务信道。业务信道TCH主要传输数字话或数据， 其次还有少量的随路控制信令FACCH。1话音业务信道: 全速率话音业务信道和半速率话音业务信道，两者的总速率分别为 22.8 kb/s和11.4 kb/s。 对于全速率话音编码，话音帧长 20ms，每帧含 260 bit 话音信息，提供的净速率为 13 kb/s增强全速率业务信

24、道的速率与全速率信道的速率一样为13kbit/s，只是其压缩编码方案更为优越，有较好的话质。2数据业务信道：提供9.6 kb/s、 4.8 kb/s和2.4 kb/s的数据速率。7.2.2 信道类型及其组合 TCH/9.6TCH/9.6TCH/2.4TCH/2.4TCH/4.8TCH/4.87.2.2 信道类型及其组合 业务信道种类业务信道种类 (2) 控制信道(CCH): 控制信道用于传送信令和同步信号。 1播送信道(BCH)包括BCCH 、FCCH、SCH三种信道。其特点为下行信道，且是点对多点的方式，用于向移动台传递小区的各项播送信息，使移动台与基站取得同步。 频率校正信道FCCH向移动

25、台传递频率校正信号，使移动台能调到相应的频率上。 同步信道SCH用于向移动台传送帧同步号，即TDMA帧号，同时也传送基站识别码BSIC。 播送控制信道BCCH用于向移动台传送所有小区的通用消息。如LAI、小区内允许MS最大输出功率、本小区可用频点、相邻小区的BCCH载频等。 7.2.2 信道类型及其组合 2公共控制信道(CCCH)包括PCH、RACH、AGCH三种信道。该类信道主要用于移动台作主叫或寻呼被叫时，完成所需专用控制信道的申请和分配。 寻呼信道PCH用于在小区内寻呼移动台，是下行信道。PCH含有被叫移动台的号码信息IMSI/TMSI/IMEI，故只有相应的移动台才会响应。 随机接入信

26、道(RACH)是一个点对点的上行信道。当移动台经RACH申请到专用信道后，系统经接入允许信道AGCH将分配给该移动台的专用信道通知移动台。所以AGCH和RACH成对使用。 准许接入信道(AGCH) 是一个下行信道， 用于基站对移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道SDCCH。 7.2.2 信道类型及其组合 3专用控制信道(DCCH):是一种“点对点的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中， 在移动台和基站之间传输必需的控制信息。其中又分为： 独立专用控制信道(SDCCH)： 用于在分配业务信道之前传送有关信令。 例如， 登记、鉴权等信令均在此信道上传输， 经鉴权确

27、认后， 再分配业务信道(TCH)； 7.2.2 信道类型及其组合 慢速辅助控制信道(SACCH)：在移动台和基站之间， 需要周期性地传输一些信息。 例如, 移动台要不断地报告正在效劳的基站和邻近基站的信号强度，以实现“移动台辅助切换功能。 此外，基站对移动台的功率调整、时间调整命令也在此信道上传输， 因此SACCH是双向的点对点控制信道。 快速辅助控制信道(FACCH)：与一个TCH相关，用于传送速度实时要求高的信令信息，它工作于借用模式，每当需要传送该类信息时，例如需要完成一次切换，那么需借用TCH。7.2.2 信道类型及其组合 BCCH: it is forward control cha

28、nnel that is used tobroadcast information such as cell and network identity,operating characteristics of the cell (current controlstructure, channel availability , and congestion) and a listof channels that are currently in use within the cell. FCCH: It is a special data burst which occupies TS0 for

29、the every first GSM frame and is repeated every ten frameswithin a control channel multiframe. SCH: Is used to identify the serving BS, frame number(FN), BS identity code (BSIC).BCH7.2.2 信道类型及其组合 PCH: it provides paging signals from the BS to all MSsin the cell, and notifies a specific mobile of an

30、incomingcall. The PCH transmits the IMSI of the target MS. RACH: It is a reverse channel used by a MS to ACK a page from the PCH and is also used by users to originate a call. AGCH：It used to instructs the mobile to operate in aparticular physical channel. It also used by the BS to respond to a RACH

31、 sent by a mobile station.CCCH7.2.2 信道类型及其组合 SDCCH: The SDCCH carries signaling data followingthe connection of the mobile with the base station, andjust before a TCH assignment is issued by the BS. SACCH: The SACCH is always associated with a trafficchannel and maps onto the same physical channel.

32、It carries general information (transmit power level instructions, specific timing advance instructions, received signal strength, quality of the TCH) between MS and BTS. FACCH: it carries urgent messages, such as handover signalling.DCCH7.2.2 信道类型及其组合 7.2.2 信道类型及其组合 7.2.2 信道类型及其组合 The MS must be sy

33、nchronized to a nearby BS as it monitors the BCH.The user dials, transmits a burst of RACH data.The BS responds with an AGCH message which assigns the user to a new channel for SDCCH connection.The user, then immediately tune to the new Frequency and TS of the SDCCH.The SDCCH sends messages between

34、the mobile user and the BS, taking care of authentication and user validation.The mobile unit is commanded by the base station via the SDCCH to retune to a new frequency and new TS for the TCH assignment.The call is successfully underway, and the SDCCH is vacated. Example of a GSM Call (移动用户主叫)7.2.2

35、 信道类型及其组合 Assuming there are n carriers in the BS：f0、f1、f2 、fn-1Slots per frame：TS0TS7Mapping BCH and CCCH to TS0 of f0Mapping DCCH to TS1 of f0Mapping TCH to TS2TS7 of f0 and any of 8 slots of other carriers7.2.2 信道类型及其组合 帧结构帧结构 frame structuresframe structures Mapping logical channels to physical

36、channelsMapping logical channels to physical channels：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 722012342324250123474849501（26帧）的复帧 26 TDMA帧 （120 ms）024250123474849501（51（26帧）的复帧或者 26（51帧）的复帧 ）2 0422 0432 0442 0452 0462 04701234561超高帧 2 048超帧2 715 6

37、48 TDMA帧012TDMA帧1超帧1 326 TDMA帧（6.12 s)1（51帧）的复帧 51 TDMA帧（235.385 ms）图图 7 - 10 GSM系统各种帧和时隙的格式系统各种帧和时隙的格式 TCH、SACCH、FACCHBCH、CCCH、SDCCH、SACCH Each GSM frame8 slotslasts 4.615 ms. The GSM frames are grouped into larger structures called multiframes. There are two multiframe structures：traffic multifram

38、e (26 frames) lasting 120 ms，control multiframe51 frames lasting 235.385 ms. Every 51 traffic multiframes or every 26 control multiframes are grouped into a superframe Every 2048 superframes are grouped into a hyperframe7.2.2 信道类型及其组合 图 7- 11 上行帧号和下行帧号所对应的时间关系 01 2345670123 4567012345670 12345670101

39、TDMA帧号TDMA帧号BTS到MSMS到BTS偏移下行C045 MHz(GSM 900)95 MHz(DCS 1800)上行C07.2.2 信道类型及其组合 严格意义上不是全双工模式，只有一套收发设备，所以在特定严格意义上不是全双工模式，只有一套收发设备，所以在特定的时隙只能接收或发送；基于本钱的考虑，把上下行设计为的时隙只能接收或发送；基于本钱的考虑，把上下行设计为3个个时隙的偏差，这样，可以节省时隙的偏差，这样，可以节省 双工器的开支。双工器的开支。7.2.2 信道类型及其组合 思考：距离基站较远的思考：距离基站较远的 假设使用假设使用TS3，在，在TS3时隙开始就时隙开始就发射，那发射

40、，那BTS能保证在能保证在TS3时隙接收吗？会不会延时到时隙接收吗？会不会延时到TS4，干，干扰使用扰使用TS4发射的发射的 ？传输延时和时间提前量传输延时和时间提前量解答：为了消除路径传输延时，解答：为了消除路径传输延时，GSM引入了时间提前量引入了时间提前量TA值，值，指示指示 提前发射。时间提前量的取值范围对应提前发射。时间提前量的取值范围对应0233us，对应基，对应基站覆盖半径是站覆盖半径是035km。时间提前量在下行。时间提前量在下行SACCH信道上每隔发信道上每隔发送给送给 。7.2.2 信道类型及其组合 数字化话音信号在无线传输时主要面临三个问数字化话音信号在无线传输时主要面临

41、三个问题：一是选择低速率的语音编码方式，以适应有限题：一是选择低速率的语音编码方式，以适应有限带宽的要求；二是选择有效的方法减少误码率，即带宽的要求；二是选择有效的方法减少误码率，即信道编码问题；三是选用有效的调制方法，减小杂信道编码问题；三是选用有效的调制方法，减小杂波辐射，波辐射， 降低干扰。降低干扰。 7.2.3 话音和信道编码 图图 7-20 GSM系统的话音和信道编码组成方框图系统的话音和信道编码组成方框图 声电输出将模拟信号变为13比特线性码RPE-LTP编码器无线子系统电声输出将13位线性码变成模拟信号RPE-LTP译码器RPE-LTP译码器将13比特线性码变换为8比特A律码移动

42、交换中心公用电话交换网PSTN/ISDNRPE-LTP译码器将8比特A律码变换为13比特线性码移动台（MS）基站系统（BSS）104 kb/s13 kb/s纠错解码去交织无线GMSK解调前向纠差编码交织无线接入和GMSK调制无线接入及调制交织前向纠错编码无线解调去交织纠错解码双工器模拟话音8 000 样本/秒13比特线性码话音编码456比特/帧话音编码456比特/帧8 000 样本/秒13比特线性码8 000 样本/秒8比特A律50帧260比特/帧7.2.3 话音和信道编码 原理：将突发错误变成随机错误原理：将突发错误变成随机错误 针对多径衰落导致的针对多径衰落导致的突发性错误突发性错误把一个

43、较长的把一个较长的突发误码离散成随机误码，再用纠正随机误码突发误码离散成随机误码，再用纠正随机误码的编码技术消除随机误码。的编码技术消除随机误码。方法方法 按行输入，按列输出按行输入，按列输出。7.2.3 话音和信道编码 12345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678交织交织1234567812?4567812?4567812?4567812?4567812345678123456781

44、234567812345678123456781234567812?4567812?4567812?4567812?4567812345678解交织解交织传送传送123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781?6781234567812345678123456781234567812345678?不经过交织直接传送不经过交织直接传送：因受到干扰无法正确恢复的：因受到干扰无法正确恢复的Bit交织和解交织交织和解交织 Interleaving and Deinterleaving I

45、nterleaving It is used to obtain time diversity without adding any overhead. It spreads the source data bits out in time so that if there is a deep fade or noise burst, the important bits from a block of source data are not corrupted at the same time . By spreading the source bits over time, it beco

46、mes possible to make use of error control coding which protects the source data from corruption by the channel.7.2.4 跳频和间断传输技术 1. 跳频跳频 Frequency hopping 图 7-23 GSM系统的跳频示意图 Slow Frequency hopping is implemented to combat the multipath or interference effects in GSM system. FH is carried out on a Fram

47、e by frame basis. The gain of Spread Spectrum GP is:CWPBBGlg10式中：BW是跳频系统的跳变频率范围； BC是跳频系统的最小跳变的频率间隔(GSM的BC=200 kHz)。7.2.4 跳频和间断传输技术 7.3 GSM系统的控制与管理 7.3.1 7.3.1 位置登记位置登记( (Location registration) Cells are grouped into Location Areas updates sent when LA is changed.If the MS recognizes by reading the L

48、AI broadcast on BCCH that it is in new LA, it performs Location Update to update the HLR records.Location update procedure could also be performed periodically, independent of the MS movement.图图 7-24 位置区划分的示意图位置区划分的示意图 BTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSCVLRMSCVLRMSCHLRLA1LA2LA3LA47.3.1 7.3.1 位置登记位置

49、登记 通常移动用户处于开机空闲状态时，被锁定在所在小区的通常移动用户处于开机空闲状态时，被锁定在所在小区的播送控制信道播送控制信道BCCH载频上载频上7.3.1 7.3.1 位置登记位置登记 位置区变化时终端主动进行位置登记7.3.1 7.3.1 位置登记位置登记 7.2.2 信道类型及其组合 思考：基于位置区变化的位置更新策略有什么问题？比方思考：基于位置区变化的位置更新策略有什么问题？比方当当 突然断电，或所处地域无网络覆盖，假设有来电，网络突然断电，或所处地域无网络覆盖，假设有来电，网络会对该会对该 进行寻呼吗？进行寻呼吗？periodic location update周期性位置更新7

50、.3.1 7.3.1 位置登记位置登记 注：注： IMSI国际移动用户识别码国际移动用户识别码7.3.1 7.3.1 位置登记位置登记 IMSI attach operation is the action taken by an MS to indicate that the station has re-entered an active state (e.g. the station is powered up).IMSI detach operation is the action taken by an MS to indicate to the PLMN that the stat

51、ion has entered an inactive state (e.g. the station is powered down).7.3 GSM系统的控制与管理 位置更新的三种方式位置更新的三种方式 General location update. Periodical location update. IMSI detach.7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 由于空中接口极易受到侵犯，GSM系统为了保证通信平安，采取了特别的鉴权与加密措施。鉴权是为了确认移动台的合法性，而加密是了为防止第三者窃听。 7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 移动通信如何鉴别用户移动通信

52、如何鉴别用户？7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 鉴权中心鉴权中心(AUC)(AUC)为鉴权与加密提供了三参为鉴权与加密提供了三参数组数组(RAND#, SRES(RAND#, SRES和和Kc)Kc)。 在用户入网签约时，用户鉴权键在用户入网签约时，用户鉴权键KiKi连同连同IMSIIMSI一起分配给用户，这样每一个用户均有惟一一起分配给用户，这样每一个用户均有惟一的的KiKi和和IMSIIMSI，它们存储于，它们存储于AUCAUC数据库和数据库和SIMSIM卡中。卡中。 根据根据HLRHLR的请求，的请求，AUCAUC按以下步骤产生一按以下步骤产生一个三参数组。个三参数组。 图图

53、 9-26 AUC产生三参数组产生三参数组 IMSI 1KiIMSI 2Ki数据库IMSI和鉴权RAND产生随机数加密算法A8鉴权算法A3结果结果KcSRESRANDKcSRESRANDIMSI：国际移动用户识别Kc：密钥Ki：用户鉴权键SRES ：符号响应RAND：随机数将三参数组传送给HLR三参数组7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 1. 鉴权鉴权 Authentication图图 7-27 鉴权程序鉴权程序AUC存储HLR中所有用户的鉴权键 KiHLRMSC/VLRMS存储有关的用户信息 对所有用户产生 三参数组 RAND/Kc/SRES临时存储所有用户的三参数组(每用户1至1

54、0个三参数组)依请求发给VLR存储所有访问用户的三参数组RAND/Kc/SRES（每用户1至7个三参数组）接入请求RAND算法 A3RANDKiSRESSRESAUCSRESMS=否不能接入是接入RAND/Kc/SRES7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 移动通信的加密移动通信的加密加密开始时根据加密开始时根据MSC/VLR发出的发出的加密指令，加密指令，BTS侧和侧和MS侧均开始侧均开始使用使用Kc由由A8算法获得。算法获得。MS侧，由侧，由Kc、TDMA帧号一起经帧号一起经A5算法，对用户信息数据流加密，算法，对用户信息数据流加密，在

55、无线路径上传输。在无线路径上传输。BTS侧，把从无线信道上收到的加侧，把从无线信道上收到的加密信息流、密信息流、TDMA帧号和帧号和Kc，再经，再经过过A5算法解密后，传送给算法解密后，传送给BSC和和MSC。7.3.2 7.3.2 鉴权与加密鉴权与加密 2. 加密加密 EncryptionHandoff Strategies When a mobile moves into a different cell while a conversation is in progress, the MSC automatically transfers the call to a new channe

56、l belonging to the new base station. Handoffs must be performed successfully and as in frequently as possible, and be imperceptible to the users. Handoff algorithms parameters: signal level, handoff threshold, handoff time, dwell time.7.3.4 7.3.4 过区切换过区切换 (1) 同一个BSC控制区内不同小区之间的切换，也包括不同扇区之间的切换。 图 7-33

57、 同一个BSC的过区切换 BSCMSCVLR新链路原链路BSC需要建立与新需要建立与新基站之间的链路，基站之间的链路，并在新的小区基站并在新的小区基站分配一个业务信道分配一个业务信道TCH。网络网络MSC对这种切对这种切换不做控制换不做控制 。7.3.4 7.3.4 过区切换过区切换MSC参与切换过程参与切换过程原原BSC向向MSC请求切换请求切换建立建立MSC与新的与新的BSC、新的、新的BTS的链路的链路选择并保存新小区空闲选择并保存新小区空闲TCH 供供MS切换后使用切换后使用命令命令MS切换到新频率的新的切换到新频率的新的TCH上上切换成功后切换成功后MS需要了解周围需要了解周围小区的

58、信息，假设位置区域发小区的信息，假设位置区域发生了变化，呼叫完成后必须进生了变化，呼叫完成后必须进行位置更新行位置更新 图图 7-34 同一个同一个MSC/VLR区，区，不同切换示意不同切换示意BSC间切换示意间切换示意 (2) 同一同一MSC下不同下不同BSC的区间切换。的区间切换。 7.3.4 7.3.4 过区切换过区切换(3) 不同不同MSC/VLR的区间切换。的区间切换。 图图 7-36 不同不同MSC/VLR的切换示意的切换示意 BSCMSC1VLR新链路BSC2MSC2VLR原链路切换号码切换号码HON，Handover Number 路由信息由切换号码提供路由信息由切换号码提供

59、HON=CC+NDC+SN CC为国家码为国家码 NDC为蜂窝移动业务接入为蜂窝移动业务接入号号 SN为移动用户号为移动用户号 路由信息路由信息 当当MS从正在为其效劳的原从正在为其效劳的原MSC的区域移动到目标的区域移动到目标MSC的区域时，目标的区域时，目标MSC要向原要向原MSC提供一路由信息以建立两个移动交换机的连接提供一路由信息以建立两个移动交换机的连接7.3.4 7.3.4 过区切换过区切换Handoff goal: route call via new base station (without interruption)reasons for handoff:stronger

60、signal to/from new BSS (continuing connectivity, less battery drain)load balancehandoff initiated by old BSS7.3.4 7.3.4 过区切换过区切换Mobile Switching CenterVLRold BSS13245678new BSS1. Old BSS informs MSC of impending handoff2. MSC sets up path (allocates resources) to new BSS3. New BSS allocates radio ch