GSM移动通信系统原理-大唐课件

1GSM系统培训教程上海大唐移动通信设备有限公司GSM移动通信系统原理1GSM系统培训教程上海大唐移动通信设备有限公司GSM移动通2内容提要总述业务系统结构和功能无线信道主要技术组网移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展进程GSM移动通信系统原理2内容提要总述业务移动通信发展GSM移动通信系统原理3一、总述移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展进程3一、总述移动通信发展4移动通信的发展历史NMTAMPSTACSGSMD-AMPSIS-136cdmaOneIS-95PDCIMT-20001980199020004移动通信的发展历史NMTAMPSTACSGSMD-AMPS5模拟移动通信的缺陷各个系统之间没有公共接口，难于实现漫游无法与固定网向数字化推进相适应频谱利用率比较低安全保密性比较差业务种类受限移动设备成本高、体积大网络的管理控制存在问题5模拟移动通信的缺陷各个系统之间没有公共接口，难于实现漫游6数字移动通信的优点抗干扰能力强频谱利用率高可方便实现数据业务易于加密便于网络的管理和控制便于设备的集成6数字移动通信的优点抗干扰能力强7频谱利用率不够高—

容量问题传输速率较低—

业务单一存在多个标准—

无法实现全球漫游现有第二代数字移动通信系统的不足个人通信的目标

—“任何人，在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。”为什么要发展第三代？7频谱利用率不够高—容量问题传输速率较低—业8~1997年底1323万~1998年底2357万~1999年底5000万~2000年底6500万~2002年底1~1.2亿~2005年底2亿~2010年底3亿中国移动用户发展8~1997年底1323万~1998年底2359

Internet到2000年，将有10亿Email用户，5亿Web用户

图象传输人们通过眼睛获得80%的信息

到2010年，欧洲将有9千万移动多媒体用户，占业务总量的60%。非话业务的发展9Internet到2000年，将有10亿Email用户，10全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖高频谱效率高服务质量，高保密性能提供多媒体业务，速率最高到2Mb/s易于第二代系统的过渡和演进多频多模手机，单一通信号码车速环境：144kb/s步行环境：384kb/s室内环境：2Mb/sIMT－2000目标10全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖高频谱效11移动通信发展的技术基础集成电路的发展数字程控交换技术的发展蜂窝结构的出现信道与信源编码的技术革新11移动通信发展的技术基础集成电路的发展12一、总述移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展历程12一、总述移动通信发展13蜂窝通信原理移动通信特点电波传播环境十分恶劣多普勒频移产生附加调频噪声移动台受干扰和噪声骚扰移动设备要求有很大的动态范围频谱拥挤建网技术复杂13蜂窝通信原理移动通信特点14大区制一个基站覆盖整个城市通信质量差频率利用率低系统容量小蜂窝通信原理14大区制蜂窝通信原理15蜂窝通信原理PSTN另一有线网另一有线网MSCMSCBSCBSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSC15蜂窝通信原理PSTN另一有线网另一有线网MSCMSCBS167小区频率重复再用37516324356175243612774251314167小区频率重复再用375163243561752436117基站扇区化cellsitecellsitecellsite全向小区（OMNICELLSITE）3扇区/小区（120ºSECTOR/CELLS）6扇区/小区（60ºSECTOR/CELLS）=1ANTENNA=3ANTENNA=6ANTENNA17基站扇区化cellcellcell全向小区3扇区/小区618GSM常用频率复用模式4

3标准复用模式（GSM体制推荐）紧密复用模式3313（NORTEL）26（MOTOROLA）多重复用MAP（ERICSSON）18GSM常用频率复用模式43标准复用模式（GSM体制推19无线频谱分配45MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带960905890880872950935925917915GSMTACS/GSMEGSMETACS19无线频谱分配45MHz基站基站2MHz保护频带9609020DCS1800频谱分配基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带18801805178590MHz双工间隔1710DCS180020DCS1800频谱分配基站基站2MHz保护频带1880121GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）21GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）22GSM绝对频道号GSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2N（MHz）（1N124）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N1023）DCS1800频段上行：Fl=1710.2+0.2（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）22GSM绝对频道号GSM900主频段（P-GSM）23一、总述移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展进程23一、总述移动通信发展24GSM标准制定委员会委员会名称标准分工SMG1

DefinitionofServiceSMG2SpecificationofRadioTransmissionSMG3NetworkArchitetureSignallingProtocols，OperinterfaceSMG4DataServiceSMG5UMTS技术规范01,0203,05,0603,04,08,0907-SMG6OperationandMaintenace11SeriesTestSpecification121124GSM标准制定委员会委员会名称标准分工SMG1Defi25发展进程（一）1979年，世界无线电管理委员会(WARC)划定了今后欧洲用于蜂窝移动通信系统的频段；1982年，欧洲邮政与电信委员会（CEPT）内建立了特别移动组（GroupeSpecialMobile)；1986年，在巴黎建立了GSM永久核心；1988年，欧洲电信标准协会（ETSI）成立，并接管了GSM委员会；25发展进程（一）1979年，世界无线电管理委员会(WARC261990年，GSM规范Phase1被冻结；1991年，DCS1800规范Phase1被冻结；GSM委员会开始考虑下一代无线通信系统；1992年，GSM委员会更名为“

SpecialMobileGroup”,GSM系统更名为“GlobalSystemforMobileCommunication”,DCS1800规范Phase2被冻结；1992年，GSM开始商业运营；发展进程（二）261990年，GSM规范Phase1被冻结；1991271993年，GSM规范Phase2被冻结；1994年，GSM商用运营远超出GSM委员会的范围（中国、印度、中东、远东、俄罗斯等国家和地区）1996年，ETSI推出GSM规范Phase2＋1995年，DCS1800商用系统开始在泰国、卡塔尔、英国等国家和地区运营；发展进程（三）271993年，GSM规范Phase2被冻结；1994年2801系列：系统概述02系列：业务03系列：网络结构和网络功能04系列：无线接口信令（L2、L3）05系列：无线接口物理层06系列：语音编码（FR、EFR、HR）GSM规范（一）2801系列：系统概述GSM规范（一）2907系列：移动台终端适配功能08系列：A接口和Abis接口09系列：网络互连（ISDN、PSTN、PSPDN）10系列：PH2＋新功能11系列：测试12系列：网管（操作维护、用户和终端业务数据监视、性能、设备管理）GSM规范（二）2907系列：移动台终端适配功能GSM规范（二）30总述－小结三类技术制式蜂窝通信原理GSM发展进程进程、规范内容30总述－小结三类技术制式31二、GSM系统原理业务系统结构和功能无线信道主要技术组网31二、GSM系统原理业务32GSM系统提供的业务电信业务用户终端业务承载业务基本业务基本业务基本业务＋补充业务基本业务＋补充业务32GSM系统提供的业务电信业务用户终端业务承载业务基本业务33承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。双向异步数据电路（300～9600bps）双向同步数据电路（1200～9600bps）异步分组数据接入电路（300～9600bps）双向同步分组数据（2400～9600bps）交替语音和数据数据后接语音业务GPRS业务承载业务33承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能34用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功能，使之能与其他用户通信。用户终端业务（一）34用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功35电话业务紧急呼叫业务数据通信短消息业务移动被叫点对点短消息业务移动主叫点对点短消息业务广播型短消息业务语音和三类传真交替业务自动三类传真业务用户终端业务（二）35电话业务用户终端业务（二）36用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务补充业务不能独立存在补充业务（一）36用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务补充业务（一37呼叫偏转（有被叫，实时前转）呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）主叫号码识别呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫）呼入呼出限制其它补充业务（二）37呼叫偏转（有被叫，实时前转）补充业务（二）38语音群呼叫（VGCS）话音广播业务（VBS）多用户特征（MSP）移动定位业务增强型补充业务38语音群呼叫（VGCS）增强型补充业务39业务－小结承载业务语音、数据用户终端业务基本、补充、增强39业务－小结承载业务40二、GSM系统原理业务系统结构和功能无线信道主要技术组网40二、GSM系统原理业务41GSM网络结构PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBSCAUmMSCMSCVLRVLRHLRAUCEIRBCEFGHDNSSBSSNSS41GSM网络结构PSTNOMCOMCNMCOMSSIMME42系统接口A接口：MSC与BSC间的接口Abis接口：BSC与BTS间的接口Um接口：BTS与MS间的接口B接口：MSC与VLR间的接口C接口：MSC与HLR间的接口D接口：HLR与VLR间的接口E接口：MSC与MSC间的接口F接口：MSC与EIR间的接口G接口：VLR与VLR间的接口H接口：HLR与AUC间的接口42系统接口A接口：MSC与BSC间的接口43MSC/VLR业务区域MSC/VLR业务区域VLRMSCLocationAreaVLRMSC43MSC/VLR业务区域MSC/VLRVLRMSCLoca44位置区（LocationArea）MSCVLRLA1LA2LA3LA4LA5LA6cell11cell12cell7cell8cell9cell4cell6cell5cell3cell2cell144位置区（LocationArea）MSCVLRLA1L45GSM各区域间的关系GSM业务区PLMN业务区MSC业务区位置区LAC小区Cell45GSM各区域间的关系GSM业务区PLMN业务区MSC业务46MSC功能与作用呼叫处理呼叫建立、连接与清除切换过程移动性管理位置更新过程用户身份识别移动设备识别操作与维护数据库管理测量人机接口（MMI）网间互通计费MSC为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能46MSC功能与作用呼叫处理操作与维护MSC为其服务区内的移47HLR功能与作用HLR:HomeLocationRegister用户识别号（IMSI,MSISDN）当前用户的VLR（当前位置）业务能力、业务限制信息用户申请的补充业务补充业务信息（例：当前转移的电话号码）用户状态（registered/deregistered）移动用户漫游号（MSRN）传递HLR47HLR功能与作用HLR:HomeLocationRe48VLR功能与作用VLR:VisitorLocationRegister移动台状态部分补充业务数据移动站的位置登记(LAI)临时移动用户识别号(TMSI)管理MSRN管理VLR48VLR功能与作用VLR:VisitorLocation49AUC功能与作用鉴权和加密数据Ki,RANDA3,A8算法Kc,SresMSCMSCBTSBTSBTSACDHEF49AUC功能与作用BTSBTSBTSACDHEF50鉴权（Authentication）

SIMKiA8A3VLRSresKcRANDKcSres=?SresKcRANDA8A3KiAUC50鉴权（Authentication）

SIMKiA8A351

加密（Ciphering)

MSSIMKiA8A3KcSresA5Speech,DataVLR无线通路BTSSpeech,DataSresKcRANDA551加密（Ciphering)

MSSIMKiA8A3K52EIR功能与作用EIR：EquipmentIdentityRegister存储移动设备分类表(IMEI)用来管理所有移动台设备的国际移动用户识（IMSI）号码以及检查每个移动台设备是否为合法设备。它包括一个数据库，存储着所有签约用户所使用的移动台设备的IMEI号码等。白名单、黑名单、灰名单52EIR功能与作用EIR：EquipmentIdent53EIR功能与作用白名单

灰名单

黑名单

合法用户和允许漫游用户的IMEI有故障未经型号认证淘汰的IMEI报失被盗或非法使用的IMEI53EIR功能与作用白名单灰名单黑名单合法用户有故障54

国际移动设备识别号(IMEI)国际移动台设备识别码(IMEI)型号批准码(TAC)：由认证中心分配工厂装配码(FAC)：由厂家编码，表示制造厂家及最后装配地。序列号(SNR)： 由厂家分配版本级别(VL)： 由认证中心确定，与TAC关联。 FACVLSNRTAC6个数字2个数字6个数字1个数字54国际移动设备识别号(IMEI)国际移动台设备识别码(I55

IMEI查询流程呼叫建立请求IMEI传送MS发送IMEI在EIR查询IMEI查询结果送MSCMSBSSMSCEIR

55IMEI查询流程呼叫建立在EIR查询IMEIMSBSS56

PSTNMS呼叫流程MSC/VLRBSSMSRNIMSIMSRNMSISDNHLRGMSC56PSTNMS呼叫流程MSC/VLRBSSMS57国际移动用户识别码(IMSI)移动国家号码(MCC) :中国为460.移动网号(MNC) :移动为00，联通：01.移动用户识别码(MSIN) :H1H2H3

国际移动用户识别号(IMSI)MCCMNCMSIN国内移动用户识别码国际移动用户识别码57国际移动用户识别码(IMSI)国际移动用户识别号(IM58移动用户漫游号码：位长10位VLR临时分配给用户的一个号码与该MSC所属HLR有一定联系在VLR中与IMSI一一对应

移动用户漫游号(MSRN)58移动用户漫游号码：移动用户漫游号(MSRN)59临时移动用户识别码(TMSI)提高IMSI使用的安全性本地分配的4字节的BDC编码

临时移动用户识别号(TMSI)59临时移动用户识别号(TMSI)60

移动用户ISDN号码(MSISDN)

移动用户ISDN号码(MSISDN)国家号码(CC):中国为86MAC：移动接入码，=139(8、7、6、5、0、1)移动用户号：H0H1H2H3ABCDH0H1H2H3：：HLR识别码，由总部统一分配到本地网；H0=0ABCD：移动用户号，由HLR自行分配

CCMACSN国内有效移动用户ISDN号码国际移动用户ISDN60移动用户ISDN号码(MSISDN)

移动用户ISDN61

基站子系统(BSS)组成基站控制器－BSC基站收发信机－BTS无线操作维护中心－OMC-R码变换器－TC(Transcoder)UM接口MSAbis接口Ａ接口BTSOMC-RBSCTCBTS61基站子系统(BSS)组成基站控制器－BSCUM接口MS62

E1典型结构FrameAllgnmentAlarmTRAFFIC15TCHTRAFFIC15TCHC7slgnallng（也可使用其它TS）0123456701234..151617...30313031TS62E1典型结构FrameAllgnmentAlar63A接口FAS/NFASTCHTCH......TCHC7SignallingTCHTCHTCHTCH......0123...16...28293031FAS/NFASTCHTCH......TCHC7SignallingTCHTCHTCHTCH......0123...16...28293031MSCTRAUBSCTrunk1Trunk2Trunk3Trunk1Trunk2Trunk3Trunk1Trunk2Trunk3Trunk2Trunk3Trunk2Trunk363A接口FAS/NFASTCHTCH...TCHC764

BSC的一般结构数字中继交换网络处理器网络数字中继A接口Abis接口64BSC的一般结构数字交换网络处理器网络数字A接口Abi65

BSC的功能作用实现A接口物理层规定(PCM/E1)实现A接口No.7号信令功能(SP)实现Abis接口物理层规定(PCM/E1)实现Abis接口数据链路层(LAPD)实现A接口与Abis接口间信道交换功能实现部分网络层的功能实现无线资源管理(RR)实现BSS管理应用部分的功能实现切换功能等65BSC的功能作用实现A接口物理层规定(PCM/E1)66

BTS的一般结构基站接口设备信令处理编码与交织译码与解交织加密加密发信机天线收信机均衡解调解密AbisBTS的功能模块Um跳频控制时钟功率控制66BTS的一般结构基天AbisBTS的功能模块Um67

BTS的功能作用实现Abis接口物理层规定(PCM/E1)实现Abis接口数据链路层(LAPD)实现BTS管理功能实现部分无线资源管理(RR)实现Um接口物理层规定(PCM/E1)实现Um接口数据链路层(LAPDm)实现实现跳频功能实现信道加密、解密功能实现信道编译码、交织与解交织功能实现调制与解调功能67BTS的功能作用实现Abis接口物理层规定(PCM/E68发信机实现用户基带数据到射频信号的转换上变频信号激励功率放大功率控制68发信机实现用户基带数据到射频信号的转换69收信机实现射频信号到用户基带数据的转换低噪声放大下变频信号激励自动增益控制（AGC）信号场强提取（RSSI）69收信机实现射频信号到用户基带数据的转换70天馈系统实现射频信号的合路与分路，控制带外的杂散，实现网络设计规定的扇区分布等。在需要时，实现上下行信号的双工功能，抑制收发信干扰。70天馈系统实现射频信号的合路与分路，控制带外的杂散，实现网71BTS信令处理Um接口数据链路层：Dm信道链路接入协议LAPDmAbis接口数据链路层：D信道链路接入协议LAPDAbis接口与Um接口间信令协议转换无线信道管理71BTS信令处理Um接口数据链路层：Dm信道链路接入协议L72CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7同步信息空闲时隙Lapd信令&OM时隙Lapd信令&OM信道时隙号TS0TS1TS2TS3TS4TS5～TS15TS16TS30TS31TS17～29载频1载频2Abis接口信道分配示意72CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7CH0C73BSCBTSBTSBSCBTSBTSBSCBTSBTS星状连接链状连接环状连接树状连接BSCBTSBTSBTSBTSAbis接口连接方式73BSCBTSBTSBSCBTSBTSBSCBTSBTS星74

BSS链路连接结构CellSiteBTSCellSiteBSCBTSCellSiteBSCBTSCellSiteBTSCellSiteBTSCellSiteBTSCellSiteBTSColocatedBSSRemoteBTSDaisyChainedBTS74BSS链路连接结构CellSiteBTSCellS75码变换器(Transcoder)BBS64KBPS16KBPSMSC30PCMTRAFFICCHANNEL*4TC120GSMTRAFFICCHANNELS01163175码变换器(Transcoder)BBS64KBPS16K76TC功能全称：TranscoderRateAdaptorUnit语音编解码功能（FR、EFR）非连续发射功能（DTX）数据速率适配功能与BTS的远端通信功能76TC功能全称：TranscoderRateAdapt77MS结构SIMMEMS77MS结构SIMMEMS78

用户识别模块(SIM)用户固定数据 网络临时数据 业务相关数据IMSI TMSI 使用的语言Ki LAI 话费数据接入控制级 Kc安全算法 禁止的PLMN78用户识别模块(SIM)79

位置区识别码(LAI)与CI位置区识别码(LocationAreaIdentity)小区全球识别码(CellGlobalIdentity)MCCMNCLACL1L2L3L4MCCMNCLACCI小区识别码(CI)：二字节的BCD编码79位置区识别码(LAI)与CI位置区识别码(Locati80

GSM的功能分层Transmission操作维护人员用户RRMMCMOAM80GSM的功能分层Transmission操作维护人员用81

GSM的功能层传输(Transmission)用户信息（话音或数据）信令消息（物理层到网络层）无线资源管理(RR)建立和释放MS到MSC间的联接有效利用无线和对应的陆地资源完成切换过程移动性管理位置管理(MS,HLR/AUC,MSC/VLR)安全管理81GSM的功能层传输(Transmission)82

GSM的功能层通信管理(CM)呼叫控制面向电路的业务（MSC/VLR,GMSC,HLR,IWF)路由管理补充业务管理修改和检查补充业务的实际配置和状态涉及MS和HLR两个实体短消息业务点到点的短消息(SM-SC)两个功能实体（SMS-GMSC,SMS-IWMSC)运行、维护和管理(OAM)用户全部登记管理，网络运行维护，用户设备管理82GSM的功能层通信管理(CM)83

GSM的功能协议结构BTSBSCMSC/VLRHLRGMSCCMMMRRHLRMSC/VLRBSCBTSMSGSM的协议结构Transmission83GSM的功能协议结构BTSBSCHLRGMSCCMMM84GSM系统结构和功能－小结结构HLR、VLR、AUC、EIR、MSC、BSC、BTS、TRAUMSOMC功能层84GSM系统结构和功能－小结结构85二、GSM系统原理业务系统结构和功能无线信道信道类型、帧结构、突发主要技术组网85二、GSM系统原理业务86

GSM的FDMA/TDMA结构TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7f0f1f2f4f4f5时间频率TDMA帧86GSM的FDMA/TDMA结构TS0TS1TS2TS387

时隙与TDMA帧1234567012345670

突发序列（BURST）时隙TDMAFRAME1TDMAFRAME287时隙与TDMA帧123456701234567088

空中接口信道物理信道逻辑信道业务信道语音信道数据信道随路控制信道控制信道广播控制信道公共控制信道专用控制信道88空中接口信道物理信道89TrafficchannelTCHSpeechDataTCH/HSTCH/FSTCH/9.6TCH/2.4TCH/4.8SACCHFACCHTCH业务信道89TrafficchannelTCHSpeechData90ControlchannelCCHDCCHSDCCHACCHSACCHFACCHCCCHRACHCBCHPCH/AGCHBCCHBCCHSCHFCCHNBABNBNBNBFBSBNB/DB控制信道90ControlchannelCCHDCCHSDCCHA91

同步信道消息（SCH）TDMA帧号基站识别码：BSIC(BaseStationIdentityCode)NCCBCC网络色码（NCC）：3bits基站色码（BCC）：3bits91同步信道消息（SCH）TDMA帧号NCCBCC网络色码92

BCCH广播系统消息位置区识别号(LAI)移动台需监视的邻小区列表本小区使用的频率列表小区识别号功率控制指示DTX允许指示接入控制（例：紧急呼叫，呼叫禁止）CBCH描述92BCCH广播系统消息位置区识别号(LAI)93

系统消息类型系统消息１小区信道描述RACH控制参数系统消息２邻小区说明PLMN允许指示RACH控制参数系统消息３小区识别号位置区识别号控制信道说明小区选择参数RACH控制参数93系统消息类型系统消息１系统消息３94

系统消息类型系统消息４位置区识别号小区选择参数RACH控制参数CBCH信道说明系统消息５邻小区说明系统消息６小区识别号位置区识别号小区选项PLMN允许指示系统消息７，８系统消息４的扩展小区重选参数94系统消息类型系统消息６95TC＝(FN/51)mod8系统消息发送时间95TC＝(FN/51)mod8系统消息发送时间96GSM复帧类型（一）TRAFFICCHANNELSTDMAMultiframes012o12345671234567123456726-TDMAMultiframes96GSM复帧类型（一）TRAFFICCHANNELSTD97

GSM复帧类型（二）CONTROLCHANNELSTDMAMultiframes012o12345671234567123456751-TDMAMultiframes97GSM复帧类型（二）CONTROLCHANNELST98TCH复帧上行IDLESACCHTTTTTT252015121050IDLESACCHTTTTTT252015121050T=TCH下行98TCH复帧上行IDLESACCHTT25IDLESACC99BCCH/CCCH复帧99BCCH/CCCH复帧100SDCCH复帧BBD2D2D1D1BBD0D0BBD3D3BBD4D4BBD5D5BBD7D7BBA0A4BBD6D6BBA1A5BBA2A6BBA3A7BBA5A1BBA6A2BBA7A3BBD1D1BBD2D2BBD3D3BBD0D0BBD4D4BBD5D5BBD6D6BBD7D7BBA0A401020304050010102030405051617181911015161718191101100SDCCH复帧BBD2D2D1D1BBD0D0BBD3101组合复帧01020304050BBBBCCBBBBBBBBBBBBCCBBBBBBCCBBBBD1D1BBBBBBD0D0BBBBD3D3BBBBBBD2D2BBBBA1A3BBBBBBA0A2BBD3D3BBA0A2BBA1A3BBD0D0BBD1D1BBD2D2010203040501020304050051617181911015161718191101101组合复帧01020304050BBBBCCBBBBBB102TDMA超帧与超高帧1超高帧=2048超帧=2715648TDMA帧（3h28mn53s760ms)1超帧=1326TDMA（6.12s)012425120ms235.38ms26-Frame复帧51-Frame复帧业务信道控制信道4.615msTDMAtrame102TDMA超帧与超高帧1超高帧=2048超帧=27156103GSM突发

andTDMA帧1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME2INFONORMALBURSTSTEALINGFLAGTAILBITSTRANINGSEQUENCEINFOTAILBITSGUARDPERIDGUARDPERID103GSM突发andTDMA帧123456701234104GSM突发类型1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME23NORMALBURST(NB)3TBEncryptedBits57TBTrainingSequence26TBEncryptedBits57GP3118.253DUMMYBURST(DB)3TBEncryptedBits57TBTrainingSequence26TBEncryptedBits57GP3118.25156.25Bits104GSM突发类型1234567012345670TDMA105GSM突发类型1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME23FEQCORRECTIONBURST(FB)3TBTBFieldBits142GP8.253SYNCHRONISABURST(SB)3TBINFOBits39TBSynchronleationSequence54TBINEOBits39GP3118.25156.25Bits105GSM突发类型1234567012345670TDMA106GSM突发类型1234567012345670TDMAFRAME1TDMAFRAME2TBSynchronleationSequence54TB3TBINFOBits398GP68.25ACCESSBURSTS(AB)156.25Bits546us106GSM突发类型1234567012345670TDMA107语音信道编码卷积编码（Converlutional

Coder)501323478260bits校验比特

４５６bits107语音信道编码卷积编码（ConverlutionalC108控制信道编码184184法尔编码（FireCoder)卷积编码（ConverlutionalCoder)804校验比特尾比特456456bits184bits108控制信道编码184184法尔编码（FireCoder109数据信道编码240240卷积编码（ConverlutionalCoder)4尾比特488456bits240bits收缩处理（Punctuate)数据信道9.6kb/S109数据信道编码240240卷积编码（Converluti110语音信道交织（对角交织）1234567SpeechBlocksSharedbyblocks4&5Block5evenbitsBlock4oddbitsSharedbyblocks5&6Block6evenbitsBlock5oddbits110语音信道交织（对角交织）1234567SpeechB111语音对角交织1234567645134567201345672013456720BurstsFRAME1FRAME2FRAME3111语音对角交织123456764513456720134112控制信道交织（矩形交织）1234567645ControlBlocks134567201345672013456720BurstsFRAME1FRAME2FRAME3112控制信道交织（矩形交织）1234567645Contr113数据信道交织（对角交织）DataBlocks1234567114114114114123456879101112131416151718192021225114bits114bits114bits114bits113数据信道交织（对角交织）DataBlocks1234114SPEECHTCHBCCH/PCH/AGCHRACH/SCHDATATCH/9.6语音帧260bits消息184bitsSDCCH消息PObits数据块NObitsClass1循环码+尾比特In：260bitsout：267bits法尔编码+尾比特In：184bitsout：267bits循环码+尾比特In：PObitsout：P1bits循环码+尾比特In：NObitsout：N1bits暑积码In：267bitsout：456bits暑积码In：228bitsout：456bits暑积码In：P1bitsout：2*P1bits暑积码In：Ntbitsout：456bits排序和拆分+atealingflagIn：267bitsout：456bits块对角交织In：&subblocksout:palrsofsubblocks块矩阵交织In：&subblocksout:palrsofsubblocks排序和拆分+atealingflagIn：blocksof456bitsout：22subblocks块对角交织In：&subblocksout:palrsofsubblocksFACCHSACCH信道编码和交织114SPEECHTCHBCCH/PCH/AGCHRACH115无线信道－小结帧、复帧、超帧、超高帧信道类型突发类型复帧类型编码、交织115无线信道－小结帧、复帧、超帧、超高帧116二、GSM系统原理业务系统结构和功能无线信道主要技术组网116二、GSM系统原理业务117主要技术（一）频率复用GMSK调制话音编码非连续传输（DTX）收发时隙偏差和时间提前117主要技术（一）频率复用118主要技术（二）非连续接收（DRX）分集技术、均衡技术切换技术功率控制技术跳频技术118主要技术（二）非连续接收（DRX）119GSM4×3标准复用模式无线区族4个基站每个站3扇区基站结构3个120度或三叶草扇区C/I≥12dB

AAABBBBCCCDDDDc2c2c2c1c1c1c3c3c3b2b2b2b2b3b3b3b3b1b1b1b1a2a2a2a3a3a3a1a1a1d2d2d2d2d3d3d3d3d1d1d1d1119GSM4×3标准复用模式无线区族AAABBBBCCCD120GSM3

3标准复用模式复用方式３个基站９个扇区特点不增加新基站容量增加（有限）抗干扰措施CABCc2c1a2c3a3a1b2b3c3c1c2b1120GSM33标准复用模式复用方式CABCc2c1121

GSM空中接口调制高新数字预滤波MSK调制10011GaussianMinimumShiftKeying10011121GSM空中接口调制高新数字MSK1122

GSM调制频谱PowerFrequency200KHz122GSM调制频谱PowerFrequency200123RPE－LTP ：规则脉冲激励－长时线性预测编 码功能 ：13KRPE－LTP<->64KPCM帧长 ：20ms速率 ：13Kb/sMOS ：3.6复杂度 ：4.7MIPS抗干扰能力 ：7dB，BER＝一类0.61%，二类8.3%语音编解码功能－FR123语音编解码功能－FR124ACELP ：代数码本激励线性预测编码功能 ：13KACELP<->64KPCM帧长 ：20ms速率 ：12.8Kb/sMOS ：4.0复杂度 ：18.1MIPS抗干扰能力 ：优于FR（BER很高时－4％，13％， 一样）语音编解码功能－EFR124语音编解码功能－EFR125通过限制无用信息的发送：减少空间干扰降低发信机功率，延长MS的电池使用时间使用DTX的意义－1125通过限制无用信息的发送：使用DTX的意义－1126定量分析=40％D=8dBC/I>3dB等效于频率复用距离减少20%～50%使用DTX的意义－2D=4dB、8dB、12dB、16dBD：DTX衰减因子，126定量分析使用DTX的意义－2D=4dB、8dB、12d127收发时隙偏差与时间提前移动台收123456703TSOFFSETTDMAFRAMEN移动台收123456703TSOFFSETTDMAFRAMEN移动台收12345670TDMAFRAMEN移动台收12345670TDMAFRAMENTIMEADVANCE127收发时隙偏差与时间提前移动台收123456703TST128不连续接收(DRX)PPPPPPPPBCCHMSBeingpagedMSinSleepingmodeMSinlistenmodeMSinSleepmodeBCCHMultiframe(P=PagingChannel)128不连续接收(DRX)PPPPPPPPBCCHMS129传播损耗自由空间传播损耗慢衰落－分集由地形起伏、建筑物及障碍物的遮蔽等引起慢衰落（阴影衰落）快衰落－均衡由各种反射物和散射体产生的直射波、反射波和散射波的相互干扰和串扰，以及多普勒（Doppler）频移等产生的快衰落（多径衰落）129传播损耗自由空间传播损耗130均衡－多径衰落130均衡－多径衰落131分集技术和合并技术分集空间、极化、频率合并技术选择、最大比、等增益、开关式131分集技术和合并技术分集132空间分集比较/和路合成信号10个波长左右132空间分集比较/和路合成信号10个波长左右133均衡前馈横向滤波器自适应算法判决反馈横向滤波器ΣΣABy(n)+_I(n)I’(n)+_e(n)输出序列参考训练序列IR(n)训练序列133均衡前馈横向自适应算法判决反馈横向滤波器ΣΣABy(n134

切换(Handover)切换134切换(Handover)切换135切换目的：援救切换：当移动台离开管理它的小区的无线覆盖时。减小干扰：当移动台与另一小区联系，可以大大改进总的干扰电平时业务量切换：当一个小区拥塞，而邻近小区较空闲时目的135切换目的：目的136准则援救切换连接上的传输质量。传输误码率、无线传输的路径损耗、传播时延等。减小干扰比较相应小区的每个邻近小区的上下行链路的质量。实际使用移动台和几个邻近小区的下行路径损耗。业务量切换以BTS负荷为基础，可以选择那些由于其它原因接近切换的移动台。136准则援救切换137双频切换支持同层网络间优先级切换(PL)支持多层网络间优先级切换(HCS)在切换候选小区排队中体现不同层的优先级支持网络负载原因的切换支持速度原因的切换支持其他常规原因的切换137双频切换支持同层网络间优先级切换(PL)138避免频繁切换采用改进的滤波技术，去除测量数据中因衰落造成的抖动，保证测量数据更准确，切换更真实。设置不对称的切换边界只有当邻区的信号比本小区的信号好到一定程度时才切换。采用强行迟滞方法，一次切换后必须经过一定的时间才能切回原小区。在多层网时，启动速度原因切换。138避免频繁切换采用改进的滤波技术，去除测量数据中因衰落造139功率控制)))(((4W8W30mW静态6级动态15级快速功率控制>2dB139功率控制)))(((4W8W30mW静态140移动台跳频工作过程f0f1f2f3f4f5f6f7f0f1

f2

f3f4

f5

f6f7tt0123456跳频图案：（5、4、7、0、6、3、1）140移动台跳频工作过程f0f1f2f3141跳频参数MobileAllocation(MA)MobileAllocationIndicationOffset(MAIO)HoppingSequenceNumber(HSN)HSN=0CyclicHSN=1-63PseudoRandomHoppingARFCN=AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber141跳频参数MobileAllocation(MA)142主要技术－小结多址技术、调制、信源编码、频率复用DTX、功率控制、跳频、切换分集、均衡、信道编译码DRX、收发时隙偏差和时间提前142主要技术－小结多址技术、调制、信源编码、频率复用143二、GSM系统原理业务系统结构和功能无线信道主要技术组网143二、GSM系统原理业务144公众陆地移动网(PLMN)结构AuCHLRVLRVLREIR数据库层SPSPSPSPSPSPSPSPHBSCLEBTSBTSGMSCMSCMSC网络层PSTNPLMN信令层用户层144公众陆地移动网(PLMN)结构AuCHLRVLRVLR145PLMN的组网-移动业务本地网TS2LSTS3LSTS1LSBSSBSSBSSMSCMSCMSC长途编号区3长途编号区2长途编号区1145PLMN的组网-移动业务本地网TS2LSTS3LSTS146移动业务本地网本地移动业务网设置原则本地网设置在长途编号区为２位或３位的地区４位长途区号地区，归入２位或３位区号的本地网每个移动业务本地网设立一个或多个HLR每个移动业务本地网设立一个或若干个MSC（移动端局）长途编号区为二位、三位、四位地区可设立MSC每个MSC可划分成若干个蜂窝小区第个MSC与局所在地的长途局和市话汇接局相连（话务良足够大时可与本地市话端局相连）146移动业务本地网本地移动业务网设置原则147PLMN的组网-省内蜂窝通信网TS1TMSCTMSCTMSCBSSBSSBSSMSCMSCMSC147PLMN的组网-省内蜂窝通信网TS1TMSCTMSCT148省内数字蜂窝移动通信网省内数字蜂窝网构成由省内的各移动业务本地网组成省内设若干移动业务汇接中心TMSC/VLR（二级汇接中心、省级汇接中心）单独设置：不带VLR基站，只作汇接。混合设置：既起接作用，又可作移动端局，与基站相连，可带用户省内网中每一移动端局与两个汇接中心相连二级汇接中心间采用网状网两个MSC间业务大时可设话音专线148省内数字蜂窝移动通信网149全国PLMN网络结构-PSTN互连C1C2C3C4C5MSC.....PLMNCCS7NPSTNHSTPLSTPBSSTMSCTMSC149全国PLMN网络结构-PSTN互连C1MSC150全国数字蜂窝PLMN移动网络全国数字PLMN组成大区单独设立一级移动业务汇接中心各大区的一级汇接中心之间网状网连接各省的二级汇接中心与相应的一级汇接中心连接与PSTN网的连接PSTN电话网五级结构与PSPDN互连非分级型数据终端：（经PAD），由MSC端局接入PSPDN网的PAD分组型数据终端：GPRS系统的GSN接入PSPDN150全国数字蜂窝PLMN移动网络全国数字PLMN组成151数字移动系统７号信令网结构LSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSPSPSPHSTP1HSTP2HSTP1HSTP2A平面B平面151数字移动系统７号信令网结构LSTPLSTPLSTPLS152数字蜂窝PLMN信令网信令网组成SP（信令点）、SL（信令链路）和STP（信令转接点）SP:MSC/VLR、EIR、HLR/AUCSL:两接点间的PCM链路的一个或多个时隙STP:转接信令LSTP(低级信令转接点):每省设置2-4个LSTPHSTP(高级信令转接点):每大区设置一个HSTP三级信令网络结构数字移动采用专用信令网结构每个SP至少连接两个LSTP每个LSTP至少连接两个HSTPHSTP双平面结构：每个HSTP分设A、B平面152数字蜂窝PLMN信令网信令网组成153组网－小结本地网－省移动网－全国移动网三级汇接153组网－小结本地网－省移动网－全国移动网154回顾一－总述移动通信发展模拟、数字、3G蜂窝通信原理大区制、频率复用、GSM频段GSM的发展进程GSM涵义由来1982、1992、199512个规范系列154回顾一－总述移动通信发展155回顾二－GSM系统原理业务承载、电信、补充、增强系统结构和功能NSSHLR、VLR、EIR、AUC、MSCIMEI、IMSI、TMSI、MSRN、MSISDN155回顾二－GSM系统原理业务156回顾二－GSM系统原理无线信道帧结构时隙、TDMA帧、复帧、超帧、超高帧信道类型TCH（Speech/Data）CCHBCCH、CCCH、SDCCH、ACCH突发NB、DB、FB、SB、AB交织156回顾二－GSM系统原理无线信道157回顾二－GSM系统原理关键技术多址技术、调制、信源编码、频率复用DTX、功率控制、跳频、切换分集、均衡、信道编译码DRX、收发时隙偏差和时间提前组网业务网络本地、省、全国汇接层次三级汇接157回顾二－GSM系统原理关键技术158GSM系统培训教程

GSM移动通信系统原理（结束）谢谢！158GSM系统培训教程 GSM移动通信系统原理谢谢！159GSM系统培训教程上海大唐移动通信设备有限公司GSM移动通信系统原理1GSM系统培训教程上海大唐移动通信设备有限公司GSM移动通160内容提要总述业务系统结构和功能无线信道主要技术组网移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展进程GSM移动通信系统原理2内容提要总述业务移动通信发展GSM移动通信系统原理161一、总述移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展进程3一、总述移动通信发展162移动通信的发展历史NMTAMPSTACSGSMD-AMPSIS-136cdmaOneIS-95PDCIMT-20001980199020004移动通信的发展历史NMTAMPSTACSGSMD-AMPS163模拟移动通信的缺陷各个系统之间没有公共接口，难于实现漫游无法与固定网向数字化推进相适应频谱利用率比较低安全保密性比较差业务种类受限移动设备成本高、体积大网络的管理控制存在问题5模拟移动通信的缺陷各个系统之间没有公共接口，难于实现漫游164数字移动通信的优点抗干扰能力强频谱利用率高可方便实现数据业务易于加密便于网络的管理和控制便于设备的集成6数字移动通信的优点抗干扰能力强165频谱利用率不够高—

容量问题传输速率较低—

业务单一存在多个标准—

无法实现全球漫游现有第二代数字移动通信系统的不足个人通信的目标

—“任何人，在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。”为什么要发展第三代？7频谱利用率不够高—容量问题传输速率较低—业166~1997年底1323万~1998年底2357万~1999年底5000万~2000年底6500万~2002年底1~1.2亿~2005年底2亿~2010年底3亿中国移动用户发展8~1997年底1323万~1998年底235167

Internet到2000年，将有10亿Email用户，5亿Web用户

图象传输人们通过眼睛获得80%的信息

到2010年，欧洲将有9千万移动多媒体用户，占业务总量的60%。非话业务的发展9Internet到2000年，将有10亿Email用户，168全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖高频谱效率高服务质量，高保密性能提供多媒体业务，速率最高到2Mb/s易于第二代系统的过渡和演进多频多模手机，单一通信号码车速环境：144kb/s步行环境：384kb/s室内环境：2Mb/sIMT－2000目标10全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖高频谱效169移动通信发展的技术基础集成电路的发展数字程控交换技术的发展蜂窝结构的出现信道与信源编码的技术革新11移动通信发展的技术基础集成电路的发展170一、总述移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展历程12一、总述移动通信发展171蜂窝通信原理移动通信特点电波传播环境十分恶劣多普勒频移产生附加调频噪声移动台受干扰和噪声骚扰移动设备要求有很大的动态范围频谱拥挤建网技术复杂13蜂窝通信原理移动通信特点172大区制一个基站覆盖整个城市通信质量差频率利用率低系统容量小蜂窝通信原理14大区制蜂窝通信原理173蜂窝通信原理PSTN另一有线网另一有线网MSCMSCBSCBSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSC15蜂窝通信原理PSTN另一有线网另一有线网MSCMSCBS1747小区频率重复再用37516324356175243612774251314167小区频率重复再用3751632435617524361175基站扇区化cellsitecellsitecellsite全向小区（OMNICELLSITE）3扇区/小区（120ºSECTOR/CELLS）6扇区/小区（60ºSECTOR/CELLS）=1ANTENNA=3ANTENNA=6ANTENNA17基站扇区化cellcellcell全向小区3扇区/小区6176GSM常用频率复用模式4

3标准复用模式（GSM体制推荐）紧密复用模式3313（NORTEL）26（MOTOROLA）多重复用MAP（ERICSSON）18GSM常用频率复用模式43标准复用模式（GSM体制推177无线频谱分配45MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带960905890880872950935925917915GSMTACS/GSMEGSMETACS19无线频谱分配45MHz基站基站2MHz保护频带96090178DCS1800频谱分配基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带18801805178590MHz双工间隔1710DCS180020DCS1800频谱分配基站基站2MHz保护频带18801179GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）21GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）180GSM绝对频道号GSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2N（MHz）（1N124）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N1023）DCS1800频段上行：Fl=1710.2+0.2（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）22GSM绝对频道号GSM900主频段（P-GSM）181一、总述移动通信发展蜂窝通信原理GSM的发展进程23一、总述移动通信发展182GSM标准制定委员会委员会名称标准分工SMG1

DefinitionofServiceSMG2SpecificationofRadioTransmissionSMG3NetworkArchitetureSignallingProtocols，OperinterfaceSMG4DataServiceSMG5UMTS技术规范01,0203,05,0603,04,08,0