第2章GSM系统教学课件

第2章GSM系统内容：GSM系统的优点、GSM系统的技术与参数GSM系统的组成、各组成部分的功能、网络结构GSM系统的各类编号、电路群的设置、选路GSM系统中数字信号的形成多址技术、跳频技术和话音间断传输技术GSM系统中的频率复用方式GSM系统的接口、无线接口用户SIM卡和GSM系统的安全措施GSM系统提供的业务GSM系统的基站主设备（M-cell6）和天馈线系统1第2章GSM系统重点：GSM系统组成及各部分功能、编号、安全措施数字信号的处理过程无线接口的信道配置，时隙帧结构难点：GSM系统中数字信号的处理过程GSM系统无线接口基站主设备（M-cell6）2第2章GSM系统目的和要求掌握GSM系统组成及各部分功能、编号的作用、安全措施理解GSM中的选路过程及多址技术、跳频技术、DTX技术掌握GSM系统对信号的基本处理过程掌握无线接口中信道配置，时隙帧结构32.1GSM概述第一代模拟网络的缺陷系统制式混杂，不能实现国际漫游；不能提供综合业务数字网ISDN业务；系统设备价格高，手机体积大，电池充电后有效工作时间短；用户容量受到限制，系统扩容困难；系统保密性差、安全性差。42.1GSM概述第二代GSM数字移动通信系统的优点频谱利用率更高，进一步提高了系统容量GSM提供了一种公共标准，便于实现全自动国际漫游，在GSM系统覆盖到的地区均可提供服务能提供新型非话业务信息传输时保密性好，入网信息安全性好数字无线传输技术抗衰落性能较强，传输质量高、话音质量好可降低成本费用，减小设备体积，电池有效使用时间较长52.1GSM概述GSM主要技术及参数频段：下行：935～960MHz（基站发，移动台收）；上行：890～915MHz（移动台发，基站收）；频带宽度：25MHz；通信方式：全双工；载频间隔：200KHz；信道分配：每载频8时隙；全速信道8个，半速信道16个（TDMA）；

62.1GSM概述信道总速率：270.8kbit/s；调制方式：GMSK，BT=0.3；话音编码：RPE-LTP，输出速率为13kbit/s；数据速率：9.6kbit/s；跳频速率：217跳/秒；每时隙信道速率：33.8kbit/s分集接收，交织信道编码，自适应均衡…72.2GSM系统组成及网络结构GSM系统的组成组成：网络子系统NSS（交换子系统SS）移动业务交换中心MSC、归属用户位置寄存器HLR、访问用户位置寄存器VLR、鉴权中心AUC、设备识别寄存器EIR基站子系统BSS基站控制器BSC、基站收发信机BTS操作维护子系统OSS操作维护中心OMC移动台子系统MS82.2GSM系统组成及网络结构组成：92.2GSM系统组成及网络结构NSS功能：GSM系统的交换功能；用于用户数据管理、移动性管理、安全性管理所需的数据库功能；对GSM移动用户间通信和GSM移动用户与其它通信网用户间通信的管理作用组成：

MSC数据库：HLR、VLR、AUC、EIR102.2GSM系统组成及网络结构NSSMSC是网路的核心完成系统的电话交换功能呼叫建立、控制、终止；选路；业务的提供；计费处理；区内切换；功能实体间及网络间接口；公共信令等从HLR、VLR、AUC中获取位置登记和呼叫请求所需的数据提供移动性能和其他网络功能……112.2GSM系统组成及网络结构MSC类型普通MSC网关MSC（GMSC）：网间互通汇接MSC（TMSC）：长途汇接122.2GSM系统组成及网络结构HLR用于管理移动用户的数据库，静态数据库存储信息：用户信息：用户的入网信息，注册的有关业务信息等；位置信息分配给移动用户的两个号码：IMSI、MSISDN132.2GSM系统组成及网络结构VLR服务于其控制区域内移动用户提供建立呼叫接续的必要条件存储信息：进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息动态用户数据库142.2GSM系统组成及网络结构AUC属于HLR的一个功能单元用于GSM系统的安全性管理，对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密，防止无权用户接入系统，并保证通过无线接口的移动用户信息的安全存储信息：鉴权信息和加密密钥EIR防止非法使用偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备存储信息：移动设备的国际移动设备识别码（IMEI）152.2GSM系统组成及网络结构BSS与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分功能：通过无线接口直接与移动台相接，负责无线收发和无线资源管理与网络子系统中的移动业务交换中心相连，实现移动用户间或移动用户与固定网用户间的通信连接，传送系统信号和用户信息162.2GSM系统组成及网络结构BSCBSS的控制部分各种接口的管理、无线资源和无线参数的管理控制切换，移动台功率控制BTSBSS的无线部分由BSC控制并服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道间的转接，实现BTS与MS间的无线传输及相关的控制功能172.2GSM系统组成及网络结构OSS内容：移动用户管理、移动设备管理及网路操作和维护网路操作和维护：对GSM系统的BSS和NSS进行操作和维护的管理，由OMC完成网络的监视、操作（告警、处理等）；无线规划（增加载频、小区等）；交换系统的管理（软件、数据的修改等）；性能管理（产生统计报告等）182.2GSM系统组成及网络结构移动用户管理：用户数据管理和呼叫计费用户数据管理一般由HLR来完成，包括SIM卡的管理呼叫计费可由移动用户所访问的各MSC和GMSC分别处理，也可采用通过HLR或独立的计费设备集中处理移动设备管理是由EIR完成192.2GSM系统组成及网络结构MS用户使用的设备类型：手机、车载台、便携台通过无线接口接入GSM系统的通常的无线处理功能；提供与使用者间的接口用户识别模块SIM：包含所有与用户有关的信息和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息处理异常的紧急呼叫时（如119、110、120、122等），可以不插入SIM卡202.2GSM系统组成及网络结构网络结构无线覆盖区域结构212.2GSM系统组成及网络结构网络结构GSM移动业务本地网的网络结构规模较小的移动本地网222.2GSM系统组成及网络结构中规模移动本地网232.2GSM系统组成及网络结构大规模移动本地网242.2GSM系统组成及网络结构GSM话路网的网络结构二级网络结构252.2GSM系统组成及网络结构三级网络结构业务量大的三级网络业务量小的三级网络262.2GSM系统组成及网络结构二三级混合结构272.2GSM系统组成及网络结构GSM网络和其他网络的互联移动网与其他网络之间应设置接口局接口局的数量应尽量少接口局可独立设置，也可兼设互联双方的接口局作为网间结算的计费点对来去话进行计费282.2GSM系统组成及网络结构GSM话路网与No.7信令网的关系信令网与话路网相对独立话路网和信令网间的关系：TMSC1连到HSTP（高级信令转接点）TMSC2和MSC连到LSTP（低级信令转接点）MSC设信令点SP

292.3编号移动用户的ISDN号码MSISDN主叫用户为呼叫GSM用户所需的拨叫号码号码结构国家码CC：我国为86国内有效ISDN号：移动业务接入号NDC（N1N2N3）：13S（S=9～4属于中国移动；S=0～3属于中国联通）HLR识别号：H0H1H2H3移动用户号：ABCD302.3编号拨号程序：移动→本地固定：PQRABCD移动→外地固定：0XYZPQRABCD移动→移动：13SH0H1H2H3ABCD固定→本地移动：13SH0H1H2H3ABCD固定→外地移动：013SH0H1H2H3ABCD移动→紧急呼叫：直接拨号(如110、119、120、122、112)普通特服拨号与固定电话方法相同其中，XYZ为长途区号；PQR为市话局端局号；ABCD为用户号312.3编号国际移动用户识别码IMSI用于在国际上唯一识别移动用户结构（15位）：如图所示我国MCC为460MNC的值中国移动为00、中国联通为01322.3编号临时移动用户识别码TMSI为了对IMSI保密，IMSI仅在空中传送一次，便由VLR给来访移动用户分配一个惟一的TMSI号码替代仅在本地有效，当用户离开此VLR服务区后释放由VLR临时分配移动用户漫游号码MSRN用于在呼叫时为移动用户选路VLR临时分配，接续完成后即释放在被访VLR区域内是惟一有效的332.3编号区域识别位置区识别码LAI结构：MCC+MNC+LACLAC用于识别移动网中的一个位置区全球小区识别码GCI用于在全球范围内识别小区结构：MCC+MNC+LAC+CICI用于小区识别342.3编号基站小区识别码BSIC用于识别相邻国家、地区或不同运营商的相邻结构：NCC+BCCNCC为网络色码，用于识别不同国家（国内区别不同的省）及不同运营商BCC为基站色码，由运营部门设定352.3编号国际移动设备识别码IMEI用于在国际上惟一地识别一个移动设备结构（15位）：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)TAC为型号批准码，由欧洲型号中心分配；FAC为工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及装配地；SNR为序号码，由厂家分配；SP为备用IMEI可在待机状态下按“*#06#”读取读取的IMEI码与手机后盖板上的条码标签、外包装上的条码标签应一致362.3编号MSC/VLR号码在No.7信令消息中使用的、代表MSC的号码

HLR号码在No.7信令消息中使用的、代表HLR的号码

切换号码HON目标MSC(即切换到的MSC)临时分配给移动用户的一个号码，用于路由选择372.3编号短消息中心号码在No.7信令消息中使用的、代表短消息中心的号码结构：13SH00X1X2X3500X1X2X3与当地的长途区号相同，两位长途区号的地区X3设为0

用户发送短消息前，必须先设置短消息中心号码382.4路由及接续电路群的设置各移动汇接中心间及与移动端局间，设置话音专线时，电路群有低呼损电路群和高效直达电路群两类二级网络结构的长途网在一级汇接中心TMSC1间设置低呼损电路群，形成网状网移动端局或本地汇接局至本省一对一级汇接中心间设置低呼损电路群392.4路由及接续三级网络结构的长途网在一级汇接中心TMSC1间设置低呼损电路群，形成网状网二级汇接中心应与其相对应的一级汇接中心间设置低呼损电路二级汇接中心TMSC2间设置低呼损电路各移动端局与本地汇接局至本省一对二级汇接中心间设置低呼损电路群。402.4路由及接续本地网无本地汇接端局间网状网相连，所有端局间设低呼损路由各本地网内的端局应与上一级的汇接中心间设低呼损电路群有汇接局本地网内端局间话务量足够大时应尽量设高效直达路由，通过TMm的转接，可作为端局间的第二路由设有TMSC1、TMSC2的本地网，或端局业务量较大需要连到TMSC1、TMSC2的本地网各本地网内的端局应与其一级、二级汇接中心间设高效直达路由，经本地汇接与一级、二级汇接中心的链路为迂回路由412.4路由及接续路由选择路由选择原则为PSTN用户呼叫移动用户时，尽可能快进入移动网查询路由；移动用户呼叫PSTN用户，立即进入PSTN，由PSTN进行接续。422.4路由及接续国内呼叫接续移动用户呼叫PSTN用户始呼MSC分析被叫号码为PSTN用户，则立即从始发地通过接口局GWm接至GWp，进入PSTN网432.4路由及接续PSTN用户呼叫移动用户PSTN端局根据移动业务接入号（13S），通过接口局GWp就近接入GMSC，GMSC分析H0H1H2H3，导出被叫移动用户的HLR地址信息。通过No.7信令网，从HLR得到该用户目前的位置信息，即MSRN，GMSC经移动网接续至用户所在MSC

442.4路由及接续GSM用户呼叫GSM用户始发MSC通过TMSC查询到被叫用户的路由信息MSRN，由主叫所处的MSC接续至被叫所处的被访MSC（VMSC）452.4路由及接续国际呼叫接续移动用户用为国际呼叫的主叫：始发MSC分析为国际接入码00后，则立即从始发地通过接口局进入PSTN网移动用户作为国际呼叫的被叫：由国外一直接续到北京、上海、广州PSTN的国际局，就近接入移动本地的接口局，在当地GMSC进行路由查询，并建立接续

462.4路由及接续PLMN与PSPDN的互通分组型终端接入：分组型终端经PSTN接入PSPDN，进网接口规程为ITU-TX.32建议（同步传输）非分组型终端：非分组型终端经PSTN接入PSPDN，进网接口规程为建议ITU-TX.28（非同步传输）

472.4路由及接续PLMN与CHINANET的互通通过PSTN互通：采用两种接口：模拟用户线路；一条或多条E1中继线路通过专用设备的互通：专用设备一端与MSC相连，一端以局域网LAN的形式接入到CHINANET中。用户首先需要拨叫特定号码（可采用特服号），从而建立MSC与专用设备间的通路

482.4路由及接续位置更新MS在同一位置区中从一个小区到另一个小区，不需位置更新，例：从小区1到小区2492.4路由及接续MS从一个位置区的小区进入另一位置区的小区，需位置更新强制登记：MS把位置区的变化通知网络，即进行位置更新接入移动通信网的移动业务交换中心的VLR内进行位置信息的更新，同时在HLR中进行位置更新502.4路由及接续两种情况下的位置更新512.4路由及接续MS从小区3到小区4522.4路由及接续MS从小区3到小区5532.4路由及接续位置更新移动用户的激活与分离移动用户开机：MS：入网位置登记，系统：移动台激活，对移动用户的IMSI做“附着”标记移动用户关机：MS：发送最后一次消息，包括“分离”处理请求系统：对移动用户的IMSI做“分离”标记542.4路由及接续周期性登记原因：移动用户向网络发送IMSI“分离”消息时，若无线链路质量很差，会导致系统不能接收到该消息或系统不能正确译码，误以为移动用户仍处在“附着”状态。若有呼叫该用户的信息，系统会对该用户作盲目寻呼，浪费无线资源概念：移动用户每隔一定时间向系统登记一次552.4路由及接续呼叫过程移动用户主呼：当移动用户拨被呼用户的号码，再按“发送”键（延迟拨发）系统鉴权后若允许该主呼用户接入网络，则MSC/VLR发证实接入请求消息，主呼用户发起呼叫。被呼用户的链路准备好后，网络便向主呼用户发出呼叫建立证实，并分配专用业务信道TCH，主呼用户等候被呼用户响应的证实信号，即完成移动用户的主呼过程562.4路由及接续移动用户被呼：被呼的移动用户的路由到达该移动用户所登记的MSC/VLR后，由该MSC/VLR向移动用户发寻呼消息位置区内所有的基站都向移动用户发寻呼消息，进行一齐呼叫在位置区内守听的被叫用户收到寻呼消息并立即响应，即完成移动用户的被呼过程572.4路由及接续移动用户被呼：例：582.4路由及接续越区切换概念：在通话过程中，为保证通话不中断而由原基站的业务信道转换到新基站的业务信道的过程定位：根据MS向BSC发送的及BTS测得的有关信号强度和信号质量的信息，BSC对周围小区进行比较，确定移动用户的行进方向592.4路由及接续BSC决定是否需要切换，什么时候进行切换，切换到哪个基站按控制区域切换分三种情况：在BSC控制范围内小区间的切换602.4路由及接续按控制区域切换分三种情况：在同一MSC/VLR业务区，不同BSC下小区间的切换612.4路由及接续不同MSC/VLR业务区下小区间的切换622.4路由及接续不同MSC/VLR业务区下小区间的切换（切换流程）632.5GSM数字信号的形成GSM系统的数字信号形成GSM系统终端设备BTS的信号形成过程与GSM移动台MS的基本相同GSM移动台原理框图：

642.5GSM数字信号的形成过程：发送部分电路由信源编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲串形成等功能模块完成基带数字信号的形成过程。数字信号经过调制及上变频、功率放大，由天线将信号发射出去。接收部分电路由高频电路、数字解调等电路组成。数字解调后，进行Viterbi均衡、去交织、解密、话音解码，最后将信号还原为模拟信号652.5GSM数字信号的形成语音编码用于将模拟话音信号变成数字信号话音编码器类型三种类型：波形编码、参量编码和混合编码GSM系统采用混合编码方式------规则脉冲激励长期线性预测（RPE-LTP）662.5GSM数字信号的形成语音信号处理：模数变换A/D：在MS中，PCM编码。根据抽样定理fs≥2fm

，输出：8KHz，13bit信号在BTS中，8bit的A律量化转变为13bit均匀量化信号分段：按20ms分段有声段，进行语音编码产生语音帧无声段，分析背景噪声，产生静寂描述帧SID，在语音结束时发射672.5GSM数字信号的形成RPE-LTP语音编码过程：682.5GSM数字信号的形成RPE-LTP语音编码过程：数模变换预处理线性预测编码分析短时分析滤波长期预测LTP规则脉冲激励编码RPE692.5GSM数字信号的形成语音间断传输方式DTX：MS发射机仅在包含语音帧的时间段内才开发射机发侧：进行语音检测，将语音分成有声段和无声段。在有声段，进行语音编码产生编码语音帧在无声段，分析背景噪声，产生静寂描述帧SID，SID帧是在语音结束时发射的。收侧：接收端根据接收到的SID帧中的信息在无声期间内插入“舒适噪音”702.5GSM数字信号的形成信道编码语音编码后的信号处理：712.5GSM数字信号的形成作用：用于接收端进行纠错信道编码用于纠正随机差错差错：随机差错；突发差错方法：增加冗余码元，在收端用于检、纠错信道编码后传输速率提高，占用带宽增加，可靠性增加可靠性提高以带宽为代价722.5GSM数字信号的形成GSM中的信道编码两种方式：分组码、卷积码GSM采用（2:1）卷积码信号分组：50个最重要比特；132个重要比特；78个不重要比特732.5GSM数字信号的形成GSM采用（2:1）卷积码信道编码：输出速率：456bit/20ms=22.8kbit/s742.5GSM数字信号的形成交织概念：把信道编码输出的编码信息编成交错码，使突发差错比特分散，再利用信道编码得到纠正作用：用于降低传输中的突发差错

752.5GSM数字信号的形成GSM中的交织一次交织：把编码器40ms的输出共2×456=912bit组成8×114的矩阵，横向写入交织矩阵，然后纵向读出，即可取出8帧每帧为114比特的数据流762.5GSM数字信号的形成重排和交织772.5GSM数字信号的形成二次交织：782.5GSM数字信号的形成GSM中的编码过程A/D分段RPE/LTP信道编码交织信息经交织编码形成8帧，每帧114bit。将114bit分成两段，填入普通突发脉冲序列。

792.5GSM数字信号的形成GSM中的分级帧结构由普通突发脉冲序列构成帧、复帧、超帧、超高帧的分级帧结构每个突发脉冲序列共156.25bit，占时577μs，在一个时隙中发送8个时隙组成一个4.62ms的TDMA帧26个话音TDMA帧组成一个持续时间为120ms的复帧；在控制信道中51个帧组成一个复帧51个26帧的复帧（或26个51帧的复帧）构成一个超帧；2048个超帧组成一个超高帧，总计2715648个TDMA帧，占时3小时28分53.7秒

802.5GSM数字信号的形成812.5GSM数字信号的形成数字信号的调制用数字信号对射频载波进行调制振幅键控ASK、移相键控PSK、移频键控FSKGSM系统采用高斯最小移频键控GMSK调制

FSK→MSK→GMSKMSK822.5GSM数字信号的形成Viterbi均衡维特比均衡自适应均衡最小均方误差准则均衡器工作原理利用接收端已知的训练序列来建立信道模型，由接收到的信号来推出正确的发端信息832.5GSM数字信号的形成维特比均衡工作原理接收到的训练序列与已知训练序列一起送入相关器比较，从而产生信道模型，再按信道模型对接收到的突发脉冲序列的加密数据作纠正，选择差值最小的编码作为与发送端一致的正确编码输出842.6多址技术多址技术多路复用在发送端用复用器将多路信号合在一起在接收端用分路器将各路信号分开的多用户共用信道方式多址接入技术发端各路信息不需要集中，而是各自调制送入无线信道传输接收端各自从无线信道上取下已调信号，解调后得到所需信息852.6多址技术射频信道的复用技术对于不同的移动台和基站发出的信号赋予不同特征使基站能从众多的移动台发出的信号中区分出是哪个移动台的信号，移动台也能识别基站发出的信号中哪一个是发给自己的信号特征的差异可表现在某些特征上，如工作频率、出现时间、编码序列等多址技术直接关系到蜂窝移动系统的容量主要类型：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA、空分多址SDMA862.6多址技术主要类型：频分多址FDMA时分多址TDMA码分多址CDMA872.6多址技术FDMA原理：为每个用户指定特定频率的信道，这些信道按要求分配给请求服务的用户，在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段

882.6多址技术TDMA原理：在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（帧与时隙都互不重叠），每个时隙即一个信道，分配给一个用户使用892.6多址技术同步与定时同步和定时是TDMA移动通信系统正常工作的前提帧同步、时隙同步和比特（位）同步系统定时（网同步）定时保护时间

GSM采用FDMA和TDMA相结合的多址方式总频带按200KHz间隔分成124对频道，每频道分成8个时隙。一个频道上的一个时隙分配给一个移动用户902.6多址技术CDMA原理：为每个用户分配了各自特定的地址码，各地址码相互（准）正交，接收端用与发端完全一致的本地地址码对接收的信号进行相关检测频率、时间和空间上都可能重叠912.6多址技术SDMA原理：通过空间的分割来区别不同用户，采用自适应阵列天线，在不同用户方向上形成不同的波束，引导能量沿用户方向发送922.7频率配置GSM900/DCS1800工作频段工作频段GSM900：890～915MHz；935～960MHz频道序号：1～124EGSM：880～915MHz；925～960MHzDCS1800：1710～1785MHz；1805～1880MHz频道序号：512～885双工间隔GSM900：45MHzDCS1800：95MHz频道间隔：200KHz932.7频率配置我国陆地蜂窝移动电话业务的频率分配使用频段上行频段（MHz）（MS→BS）下行频段（MHz）（BS→MS）中国移动

GSM900890～909935～954DCS18001710～17201805～1815中国联通

GSM900909～915954～960DCS18001730～17401825～1835CDMA800830～840875～885942.7频率配置发射标识：271KF7W271KHz：必要带宽F：主载波调制方式为调频7：调制主载波的信号性质（包含量化或数字信息的双信道或多信道）W：被发送信息的类型（电报传真数据、遥测、遥控、电话和视频的组合）952.7频率配置频率复用概念：同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域蜂窝网中，无线区群是以N个正六边形小区组成，各区群可按一定的规律使用相同的频率组若每个群有N个小区，则需用N组频率频率复用导致系统内部产生同频干扰必须采取抗干扰措施，使干扰控制在系统允许范围内962.7频率配置复用方式GSM900系统某频道的工作频率计算频道序号与频道标称中心频率的关系上行频率：fl(n)

=890.2+(n-1)*0.2MHz

下行频率：fh(n)=935.2+(n-1)*0.2MHz=fl(n)

+45MHz信道序号与频道标称中心频率的关系GSM系统中因采用TDMA技术，每载频可分为8个时隙，即8个信道给出信道号m计算对应工作频率时，应先计算出对应的频道号n=m/8，n取值时，计算得到的小数部分全部进位972.7频率配置例1：计算第121号频道的上下行工作频率解：fl(121)=890.2+(121-1)×0.2=914.2MHzfh(121)=fl(121)+45=959.2MHz例2：计算第121号信道的上下行工作频率解：n=121/8取n=16fl(16)=890.2+(16-1)×0.2=893.2MHzfh(16)=fl(16)+45=938.2MHz982.7频率配置DCS1800系统某频道的工作频率计算频道序号与频道标称中心频率的关系上行频率：fl(n)

=1710.2+(n-512)*0.2MHz

下行频率：fh(n)=1805.2+(n-512)*0.2MHz=fl(n)

+95MHz992.7频率配置GSM系统中的频率复用方式典型的频率复用方式:4×3、3×3、2×6、1×3方式1002.7频率配置基本复用方式：4×3方式3×3复用方式：一般不需要改变现有网络结构，但容量增加有限，同时需要采用跳频技术降低干扰2×6频率复用方式，虽然可较大地提升系统容量（约是4×3复用的1.6倍），但需要对天线系统及频率规划作较大的调整，要求系统具备自动功率控制、不连续发射、跳频（一般为基带跳频）等功能，另外对天线系统要求较高，需配置高性能的窄带天线1012.7频率配置1×3频率复用方式必须注意三点：一是必须采用射频跳频、自动功率控制、不连续发射、天线分集等技术有效降低干扰；二是要保证一定的跳频频点数；第三是频率加载率必须控制在50%以下，同时需加强网络优化，才能获得比较好的效果MRP方式：按需分层采用多种不同的频率复用方式1022.7频率配置载波干扰保护比载干比：接收到的希望信号电平与干扰电平之比比值与MS的瞬时位置有关由地形地物、天线参数、站址、干扰源等不同所造成同频干扰保护比(C/I)：不同小区使用相同频率时，服务小区载频功率与另外的同频小区对服务小区产生的干扰功率之比

GSM规范中一般要求C/I>9dB工程中一般加3dB的余量，即要求大于12dB1032.7频率配置邻道干扰保护比(C/A):在同频复用时，服务小区载频功率与相邻频率对服务小区产生的干扰功率之比GSM规范中一般要求C/A>-9dB工程中一般加3dB的余量，即要求大于-6dB载波偏离400KHz时的干扰保护比当与载波偏离400KHz的频率电平远高于载波电平时产生干扰GSM规范中载波偏离400KHz时的干扰保护比C/I>-41dB工程中一般加3dB的余量，即要求大于-38dB

1042.7频率配置保护频带：原则：使移动通信系统能满足干扰保护比要求保护频带的设置两系统间应留有保护带宽系统与其它无线系统的频率相邻时，考虑相互干扰情况，留出足够的保护带宽1052.8GSM移动通信网络接口GSM系统中的接口1062.8GSM移动通信网络接口A接口网络子系统NSS与基站子系统BSS间的通信接口MSC与BSC间的互连接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等标准的2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现1072.8GSM移动通信网络接口Abis接口基站子系统的两个功能实体基站控制器BSC和基站收发信台BTS间的通信接口用于BTS（不与BSC并置）与BSC间的远端互连支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配采用标准的2.048Mbit/s或64kbit/sPCM数字传输链路实现1082.8GSM移动通信网络接口Um接口(空中接口)：移动台与基站收发信机BTS间的通信接口用于移动台与GSM系统设备间的互通通过无线链路实现传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等

用户与网络间的接口(Sm接口)用户与网络间的接口,用户识别卡SIM与移动终端ME间接口传递的信息包括用户对移动终端进行操作，移动终端向用户提供显示、信号音等1092.8GSM移动通信网络接口网络子系统内部接口D接口HLR与VLR间的接口用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，保证移动台在整个服务区内建立和接收呼叫通过MSC与HLR间的标准2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现1102.8GSM移动通信网络接口B接口VLR与MSC间的内部接口用于MSC向VLR询问有关移动台当前的位置信息或者通知VLR有关移动台的位置更新信息等

C接口HLR与MSC间的接口用于传递路由选择和管理信息1112.8GSM移动通信网络接口E接口相邻区域的不同MSC间的接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换F接口MSC与EIR间的接口用于交换相关的IMEI管理信息G接口VLR间的接口用于在采用TMSI的MS进入新的MSC/VLR服务区域时向分配TMSI的VLR询问此移动用户的IMSI信息1122.8GSM移动通信网络接口GSM系统与其他公用电信网的接口其它公用电信网：公用电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、分组交换公用数据网PSPDN和电路交换公用数据网CSPDN等接口必须满足ITU的有关接口和信令标准及各个国家通信运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准

GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口链接方式通过MSC与PSTN或ISDN交换机间标准2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现1132.9数字无线接口无线接口概念：移动台与基站收发信机间接口的统称是移动通信实现的关键是不同系统的区别所在无线接口中信道、数据格式等无线信道GSM系统使用了TDMA时分多址的概念每帧包括8个时隙TSBTS到MS为下行信道，MS到BTS为上行信道1142.9数字无线接口物理信道一个载频上的TDMA帧的一个时隙为一个物理信道GSM中每个载频分为8个时隙，有8个物理信道信道0～7对应时隙TS0～TS7，每个用户占用一个时隙用于传递信息在一个TS中发送的信息称为一个突发脉冲序列逻辑信道根据传递于BTS与MS间信息的种类定义是一种人为的定义要被映射到某个物理信道上才能实现信息的传输1152.9数字无线接口逻辑信道业务信道TCH用于传送编码后的话音或数据

控制信道CCH用于传递信令或同步数据分为三类：广播信道公共控制信道专用控制信道

1162.9数字无线接口控制信道CCH广播信道(BCH)：全为下行信道频率校正信道(FCCH)：用于传送校正MS频率的信息

同步信道(SCH)：用于传送给MS的帧同步（TDMA帧号）和BTS的识别码（BSIC）的信息广播控制信道(BCCH):广播每个BTS小区特定的通用信息

1172.9数字无线接口公共控制信道(CCCH)：基站与移动台间的点到多点的双向信道寻呼信道(PCH):用于寻呼（搜索）MS，是下行信道随机接入信道(RACH):用于MS在寻呼响应或主叫接入时向系统申请分配SDCCH，是上行信道允许接入信道(AGCH):用于为MS分配一个SDCCH，是下行信道

1182.9数字无线接口专用控制信道(DCCH)

：独立专用控制信道(SDCCH):用于在分配TCH前的呼叫建立过程中传送系统信令如：登记和鉴权慢速随路控制信道(SACCH):传送连接信息上、下行双向，点对点（移动对移动）信道与一个TCH或一个SDCCH相关如传送移动台接收到的关于服务及邻近小区的信号强度测试报告、MS的功率管理和时间的调整等1192.9数字无线接口专用控制信道(DCCH)快速随路控制信道(FACCH):传送比SACCH所能处理的高得多的速率的信令信息与一个TCH相关在话音传输期间，借用20ms的话音（数据）突发脉冲序列来传送通常在切换时使用1202.9数字无线接口逻辑信道配置1212.9数字无线接口突发脉冲序列概念：TDMA信道上一个时隙中的信息格式每个突发脉冲序列共156.25bit，占时0.577ms类型：普通突发脉冲序列NB频率校正突发脉冲序列FB同步突发脉冲序列SB接入突发脉冲序列AB空闲突发脉冲序列DB

1222.9数字无线接口普通突发脉冲序列NB用于携带业务信道及除RACH、SCH和FCCH以外的控制信道上的信息结构：1232.9数字无线接口结构：加密比特是57bit的加密数据或编码后话音1bit为“借用标志”，表示这个突发脉冲序列是否被FACCH信令借用训练比特共26bit，是一串已知比特，供均衡器用于产生信道模型以消除时间色散可以用不同的序列，分配给小区中使用相同频率的前向信道，以克服相互间的干扰1242.9数字无线接口尾比特TB总是000，帮助均衡器知道起始位和停止位保护间隔GP为8.25bit是一个空白间隔，不发送任何信息8.25bit相当于大约30μs的时间为了保证各用户间各自使用的时隙不至造成重叠，故而采用8.25bit的保护间隔1252.9数字无线接口频率校正突发脉冲序列FB用于构成FCCH，使MS获得频率上的同步结构：固定比特142bit：使调制器发送一个频偏为67.5KHz的全“0”比特1262.9数字无线接口同步突发脉冲序列SB用于构成SCH，使移动台获得与系统的时间同步结构：包括一个易被检测的长同步序列，及携带TDMA帧号和基站识别码BSIC信息的加密信息1272.9数字无线接口结构：39bit的加密比特：包含25bit信息位、10bit奇偶校验、4bit尾比特再经1：2卷积编码，得到总比特数78bit，分成两个39bit的编码段填入其中25bit信息位由两部分组成：6bit基站识别码BSIC、19bitTDMA帧号TDMA帧号：以2715648个TDMA帧为周期循环；是加密算法的一个参数；移动台判断控制信道TS0上传送的逻辑信道类型BSIC：移动台进行信号强度测量时，进行基站识别1282.9数字无线接口接入突发脉冲序列AB移动台的首次接入或切换到一个新的基站后不知道时间提前量，为不与正常到达的下一个时隙中的突发脉冲序列重叠，此突发脉冲序列必须要短一些，保护间隔长一些结构：1292.9数字无线接口结构：36bit为加密比特：8bit信息、6bit的奇偶校验和4bit的尾比特，共18bit经1:2的卷积编码得到36bit填入8bit的信息位3bit:接入原因，用于表明紧急呼叫等5bit:随机鉴别器，用于检查确定碰撞后的重发时间1302.9数字无线接口空闲突发脉冲序列DB用户无信息传输时，用DB代替NB在TDMA时隙中传送不携带任何信息，不发送给任何移动台格式与普通突发脉冲序列相同，只是其中加密比特改为具有一定的比特模型的混合比特1312.9数字无线接口逻辑信道到物理信道的映射

C0

载频TS0上的映射下行信道：以51个时隙的帧重复1322.9数字无线接口上行信道BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH和RACH均映射到TS0，RACH映射到上行链路，其余信道映射到下行链路1332.9数字无线接口C0

载频TS1上的映射下行信道102个时隙重复一次由于呼叫建立和登记时的比特率相当低，可在一个TS（TS1）上放8个专用控制信道1342.9数字无线接口上行信道102个时隙构成一个时分复用帧

上行链路的结构与下行链路的结构相同，只是时间上偏移3TS1352.9数字无线接口TCH的映射C0的TS2～TS7用作业务信道；C1～Cn频点的TS0～TS7全部用作业务信道26个TS包含24个信息帧、一个控制帧和一个空闲帧1362.9数字无线接口TCH上下行偏移3TS上下行的工作时隙不同时出现，这意味着移动台不必收发同时进行1372.9数字无线接口MS测试原理空闲状态调谐到最强的一个载频，并判断该载频是否含有广播信道判断是否可以锁定在此小区否则调谐到次强载频上完成小区选择，MS被通知应监视哪个BCH载波1382.9数字无线接口呼叫接续状态呼叫中，MS向系统报告所监测到的周围基站的BCH信号强度。当需要切换时，基站可根据这些测试报告很快选出目标小区MS在呼叫过程中，在无任何操作时进行测试的，即在分配的发送或接收时隙间隔外进行测试在TCH上的空闲帧期间检查邻近基站的BSIC移动台通过SACCH将附近6个具有最强平均信号强度和有效的BSIC的小区报告给基站

1392.9数字无线接口例：MS工作在TS2

MS接收并测试服务小区的信号强度TS2时隙移动台发射（TS2时隙）移动台测试一个小区周围的基站的信号强度移动台读取一个小区周围的TS0上SCH中的BSIC

1402.9数字无线接口滑动复帧每发10个TS0才能支持一个SCH，读取SCH上的BSIC携带TCH的复帧与携带控制信道的复帧加一个滑动前者每26个时隙重复一次，后者每51个时隙重复一次，也就是使空闲帧在51复帧所有不同的控制信道帧上均有一个滑动

1412.9数字无线接口1422.9数字无线接口移动用户的接续过程移动用户开电源初始化MS搜索BCH，搜索到最强的广播信道对应的载频后，读取FCCH的信息，使MS的频率与之同步MS读取SCH信息，读取BSIC，并同步到TDMA帧号上MS在BCCH上读取系统的信息

1432.9数字无线接口移动用户进行登记MS在RACH上发出接入请求，申请分配一个SDCCH系统通过AGCH上分配给移动用户一个SDCCH移动台在SDCCH上完成登记，在SACCH上发控制指令信息交换结束后，MS进入待机状态，监听BCCH和CCCH

1442.9数字无线接口移动用户被呼系统通过PCH呼叫移动用户移动用户在RACH上发寻呼响应，申请分配一个SDCCH系统通过AGCH为MS分配一个SDCCH在SDCCH上，系统与MS交换必要的信息，如鉴权、加密模式等，以便识别MS的身份；在SACCH上发送测试报告和功率控制。最后在SDCCH上给MS分配一个TCH移动台转入TCH，开始通话

1452.9数字无线接口1462.9数字无线接口移动用户主呼MS在RACH上发送呼叫请求信息，申请分配一个SDCCH系统通过AGCH为MS分配一个SDCCH在SDCCH上建立交换必要信息（同被呼过程），在SACCH上交换控制信息MS转入所分配的TCH上开始通话

1472.10跳频和语音间断传输技术跳频FH概念：在通话期间载频在几个频点上变化作用：改善由多径衰落造成的误码特性类型：慢跳频、快跳频慢跳频：跳频速率低于信息比特率，即连续几个信息比特跳频一次GSM采用慢跳频(SFH)技术，跳频速率为217次/秒快跳频：跳频速率高于或等于信息比特率，即每个信息比特跳频一次以上一般跳频速率越高，跳频系统的抗干扰性就越好，但相应的设备复杂性和成本也越高1482.10跳频和语音间断传输技术工作原理：每个MS依据从一个算法中导出的频率序列上发送它的时隙，跳频序列在一个小区内是正交的，即同一小区内的通信不会发生冲突跳频在两个时隙间发生，MS在一个工作时隙内用固定频率发送或接收，下一个工作时隙又跳到另一个频率上发射或接收跳频算法的参数是在呼叫建立及切换时发给移动台的采用跳频技术时，支持BCH的物理信道不跳基站和移动台在一个小区内，跳频是同步的1492.10跳频和语音间断传输技术跳频示意图:1502.10跳频和语音间断传输技术实现基带跳频基带信号按照规定的路由传送到相应的发射机上，由一部发射机转到另一部分发射机来实现跳频跳频的频率数受限于收发信机的数目适合收发信机数量较多的高业务小区1512.10跳频和语音间断传输技术频率合成器跳频频率合成器跳频：采用改变频率合成器的输出频率，使无线收发信机的工作频率由一个频率调到另一个频率的不必增加收发信机数量，但需采用空腔谐振器的组合，以实现跳频在天线合路器的滤波组合适合只有少量收发信机的基站每个基站只能使用一种跳频模式1522.10跳频和语音间断传输技术话音间断传输技术DTX概念：仅在包含有用信息帧时才打开发射机，而在语音间隙时间关闭发射机的一种传输模式作用：节省移动台电源，延长电池使用时间减少空中平均干扰电平，提高频谱利用率要求：发端有话音活动检测器和背景噪声的评价接端在发射机关机时产生类似于发端的背景噪声1532.10跳频和语音间断传输技术工作原理：发端对发送信号分段，在无声段话音间隙关闭发射机前，把发端背景噪声的参数传送给收端收端利用这些参数合成与发端相类似的噪声1542.11GSM系统的安全措施用户识别模块SIM功能存储数据：用户身份认证所需的信息，如IMSI、TMSI、用户鉴权键Ki等存储安全保密有关的信息，如加密密钥Kc、密钥序号n、加密算法A3、A5、A8、个人识别码PIN、PIN码出错计数、SIM卡状态、个人解锁码PUK等存储与网络和用户有关的管理数据，如PLMN代码、LAI、用户登记的通信业务等存储用户的个人信息1552.11GSM系统的安全措施执行安全操作：进行用户入网的鉴权用户信息的加密TMSI的更新用户PIN码的操作和管理1562.11GSM系统的安全措施组成：CPU、工作存储器RAM，程序存储器ROM、数据存储器EEPROM和串行通信单元5个模块组成

结构：1572.11GSM系统的安全措施使用：SIM卡本身是通过PIN码来保护的PIN码连续输错三次后SIM卡将闭锁SIM卡解锁需输入正确的PUK码，PUK码连续输错10次，SIM将报废SIM卡的使用有一定年限物理寿命取决于用户的插拔次数，约在1万次左右集成芯片的寿命取决于数据存储器的写入次数，约在5万次左右。不同厂家指标不同，SIM卡的寿命也略有不同1582.11GSM系统的安全措施注意事项：不要人为浸水不要弯折SIM卡不要经常插拔SIM卡拆卸SIM前先关手机电源SIM卡表面氧化或弄脏后，不用硬物刮擦，可用酒精清洗，也可用橡皮擦拭；正确输入PIN码，当SIM卡闭锁后输入正确PUK码解锁

1592.11GSM系统的安全措施安全措施安全措施：鉴权加密用户识别码的保密SIM卡的安全移动设备的识别参数：RAND（RANDOM）128bit不可预测的随机数对RAND和Ki用加密算法A3计算出符号响应SRES用加密算法A8计算出加密密钥Kc

1602.11GSM系统的安全措施鉴权在MS登记入网和呼叫时判断是否是有权用户过程：AUC产生随机数RAND，并进行A3运算RAND同时通过公共控制信道送给移动终端，在SIM卡中进行A3运算运算结果在VLR中进行比较，一致则为有权用户

1612.11GSM系统的安全措施鉴权原理框图1622.11GSM系统的安全措施加密在空中接口中对用户数据和信令保密过程：对Ki和RAND进行A8运算产生密钥Kc其中Ki和RAND参数和鉴权过程中使用的参数相同，产生密钥分别存储在网络侧和用户侧。根据加密启动指令，移动用户和基站便开始用Kc和TDMA帧号产生加密序列用模二加对无线路径上传送的比特流进行加密或解密1632.11GSM系统的安全措施加密原理框图1642.11GSM系统的安全措施用户识别码的保密为防止IMSI被窃取，由VLR分配TMSI代替IMSI在空中传输，并不断更新TMSI的更新1652.11GSM系统的安全措施SIM卡的安全SIM卡的安全用PIN码和PUK码保证PIN码连续输错三次后SIM卡将闭锁SIM卡解锁需输入正确的PUK码，PUK码连续输错10次，SIM将报废用户的入网信息存在SIM卡中，而SIM卡很难仿造，可确保用户侧的信息安全1662.11GSM系统的安全措施移动设备的识别确保系统中使用的移动设备都是合法的设备MS申请接入时向系统发送IMEIMSC/VLR将IMEI发送给EIREIR的三个清单（白名单、黑名单、灰名单）中比对，以决定是否允许入网1672.12GSM系统的业务GSM的基本业务电话业务提供移动用户与固定网用户间的实时双向通话提供两个移动用户间的实时双向通话紧急呼叫业务优先于其它业务在移动用户没有插入SIM卡时也可使用短消息业务在移动电话上直接发送和接收文字或数字消息包括移动台间点对点的短消息业务，以及小区广播式短消息业务1682.12GSM系统的业务语音信箱业务按声音信息归属于某用户来存储声音信息，用户可根据自己的需要随时提取三种操作：用户留言用户以自己的GSM移动电话提取留言用户以其他电话提取留言传真和数据通信业务收发传真、阅读电子邮件、访问INTERNET、登录远程服务器等1692.12GSM系统的业务GSM的补充业务用户在使用补充业务前，应在归属局申请使用手续，在获得某项补充业务的使用权后才能使用系统按用户的选择提供补充业务，用户可随时通过移动电话通知系统为自己提供或删除某项具体的补充业务操作激活补充业务（从现在开始本移动电话使用某项补充业务）删除补充业务（从现在开始本移动电话暂不使用原已激活的某项补充业务）查询补充业务1702.12GSM系统的业务类型：号码识别补充业务类主叫号码识别显示主叫号码识别限制被连号码识别显示被连号码识别限制呼叫提供类补充业务无条件呼叫转移遇忙呼叫转移无应答呼叫转移不可及呼叫转移1712.12GSM系统的业务呼叫限制类补充业务闭锁所有出呼叫闭锁所有国际出呼叫闭锁除归属PLMN国家外所有国际出呼叫闭锁所有入呼叫当漫游出归属PLMN国家后，闭锁入呼叫1722.12GSM系统的业务呼叫完成类补充业务呼叫等待呼叫保护至忙用户的呼叫完成多方通信类补充业务（如三方通信）集团类补充业务（如移动虚拟网）计费类补充业务

1732.13GSM系统基站简介MotorolaM-cell6基站主设备机柜1742.13GSM系统基站简介机柜特性每个机柜最多6个载频全向站最大配置：O12三扇区站最大配置：8/8/8(

S888)可配置成900MHz或1800MHz频段一般每个站只支持一个频段

1752.13GSM系统基站简介主要性能指标项目指标机柜的最大载频数

6基站的最大机柜数

4基站的最大配置

24无线接收频率

880-915MHz(EGSM900)1710-1785MHz(DCS1800)无线发射频率

925-960MHz(EGSM900)1805-1880MHz(DCS1800)输出功率

40W（一级合路后20W）（EGSM900）32W（一级合路后16W）

（DCS1800）

接收灵敏度

-107dBm（EGSM900）-108.5dBm（DCS1800）

1762.13GSM系统基站简介供电机制电源通过电源分配单元PDU送到电源模块上，电源模块把输入电源转换成+27V直流电+27V直流电通过PDU板上的开关和熔丝向收发控制单元TCU、微基本控制单元μBCU框、风扇、告警板AB6、合路器CCB、天线分配单元IADU、低噪声放大器LNA等部件供电1772.13GSM系统基站简介供电机制1782.13GSM系统基站简介告警机制内部告警及外部告警信号首先送到告警板AB6处理由PL2口送到TCU0和TCU1的告警口经时分复用TDM总线送到主控单元MCUMCU把告警通过无线信号链路RSL送到BSC1792.13GSM系统基站简介告警机制1802.13GSM系统基站简介数字模块功能及配置BCU框中的数字模块：MCUFOXFMUXNIUBPSM1812.13GSM系统基站简介功能数字模块

功

能

MCU基站控制、时隙交换、提供时钟、小区资源管理、小区资源状态控制

FOX光纤扩展，支持6个TCU的收发信号通路

FMUX机柜间光纤信号扩展，将支持6个TCU的收发信号集成在1对光纤上传输

NIU2个E1接口、提取时钟、LAPD解码、信号抖动衰减

1822.13GSM系统基站简介配置数字模块

配置规则

MCU只在主机柜中配置，扩展机柜不配；每站配1块；需冗余时，备用侧再配1块

NIU只在主机柜中配置；根据2Mbit/s线定，每块NIU2个E1接口；两个数字控制框中的NIU不冗余

FOX配置3个以上载频站时主机柜需配1块，每个扩展机柜配1块；需冗余时，备用侧配置与主用侧相同

FMUX配7个以上载频站时需配FMUX；每个扩展机柜配1块，主机柜中相应配1块；主机柜最多配3块；需冗余时，备用侧配置与主用侧相同

BPSM每个数字控制框中只要有1块数字板就要配1块BPSM1832.13GSM系统基站简介射频部分原理1842.13GSM系统基站简介射频器件及其配置射频模块功能表RF模块功能及应用场合M-cell6900MHz合路器

CBF2路合1路，用于4载频以下小区的合路发射

3输入CBF3路合1路，与HCOMB连用时，可4路合1路，用于4载频以上小区的合路发射；与NON-HCOMB连用时，3路合1路，用于3载频以上小区的合路发射

合路器CCB3路合1路，2个CCB连用可实现6路合1路，不支持合成器跳频，用于9载频以上小区的合路发射

HCOMB2路合1路，配合3输入CBF使用

NON-HCOMB通路板，不对信号进行处理，配合3输入CBF使用

1852.13GSM系统基站简介射频模块功能表RF模块功能及应用场合