第9章TDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)

第9章TDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)引言9.1

GSM系統(tǒng)總體9.2

GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口(空中接口)9.3

GSM系統(tǒng)的控制與管理9.4蜂窩系統(tǒng)的通信容量習(xí)題典型的TDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)有以下三種：(1).GSM(歐，1988年)(2).D-AMP(美IS-54標(biāo)準(zhǔn)，又稱(chēng)為ADC，1990年)(3).JDC(日，1993年)

引言9.1GSM系統(tǒng)總體9.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9.1.2GSM的區(qū)域與號(hào)碼9.1.3主要業(yè)務(wù)9.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)臺(tái)MSMSMSBTSBSCBSCVLRMSCEIRAUCHLRBTS固定網(wǎng)：PSTNPDNISDN…………OMC基站子系統(tǒng)BSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS…UmAbisABCD1.移動(dòng)臺(tái)MS(MobileStation)。2.基站子系統(tǒng)BSS(BaseStationSubsystem)：。(1).基站控制器BSC(BaseStationController)(2).基站收發(fā)信臺(tái)BTS(BaseTransceiverStation)3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS(NetworkSubsystem)：。(1).移動(dòng)交換中心MSC(MobileSwitchCenter)(2).原籍用戶(hù)位置寄存器HLR(HomeLocationRegister)(3).訪問(wèn)用戶(hù)位置寄存器VLR(VisitorLocationRegister)(4).鑒權(quán)中心AUC(AuthenticationCenter)(5).移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器EIR(EquipmentIdentityRegister)(6).操作與維護(hù)中心OMC(OperationandMaintenanceCenter)4.網(wǎng)絡(luò)接口。TE人機(jī)介面MSSIMBTSUm：無(wú)線接口(空中接口)1.移動(dòng)臺(tái)MS(MobileStation)(1).類(lèi)型：車(chē)載臺(tái)及手機(jī)。手機(jī)用戶(hù)占絕大多數(shù)。(2).接口：人機(jī)介面：鍵盤(pán)、顯示器、及送受話器。

TE：其他終端設(shè)備，例如，PC機(jī)、傳真機(jī)等。

SIM卡(SubscriberIdentityModule用戶(hù)識(shí)別模塊)：存儲(chǔ)用戶(hù)有關(guān)信息：①固定信息：

a.用戶(hù)號(hào)碼：國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)等。

b.鑒權(quán)和加密信息：鑒權(quán)鍵，鑒權(quán)和加密算法。②動(dòng)態(tài)信息：

a.臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼TMSI。

b.所在VLR識(shí)別碼及位置區(qū)識(shí)別碼LAI。

以上信息同時(shí)存儲(chǔ)在MS所屬HLR及VLR中。MS只有插入SIM卡后才能入網(wǎng)使用，SIM卡與用戶(hù)唯一對(duì)應(yīng)，可使用任一部MS通話。使電臺(tái)的移動(dòng)性成為個(gè)人移動(dòng)性，為今后發(fā)展個(gè)人通信打下基礎(chǔ)。(1).連接關(guān)系及功能①通過(guò)Um無(wú)線接口與MS實(shí)現(xiàn)通信連接。②與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS中的MSC連接，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)與其他固定及移動(dòng)用戶(hù)之間的通信。(2).功能實(shí)體①基站收發(fā)信臺(tái)BTS(BaseTransceiverStation)：提供無(wú)線信道。②基站控制器BSC(BaseStationController)：控制BTS，進(jìn)行無(wú)線資源管理，例如，無(wú)線信道的分配和釋放，越區(qū)信道切換。2.基站子系統(tǒng)BSS(BaseStationSubsystem)(1).功能①.移動(dòng)用戶(hù)交換、接續(xù)：移動(dòng)移動(dòng)、移動(dòng)固定連接通信。②.移動(dòng)性管理：位置登記(更新)、越區(qū)切換。③.安全性管理：鑒權(quán)與加密。(2).功能實(shí)體①.移動(dòng)交換中心MSC程控交換機(jī)，是網(wǎng)絡(luò)的核心，它使用網(wǎng)絡(luò)的其他功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)上述功能。3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS(NetworkSubsystem)從使用功能上可細(xì)分為以下幾類(lèi)：GMSC：GatewayMSC入口(關(guān)口)移動(dòng)交換中心VMSC：VisitedMSC被訪移動(dòng)交換中心BSGMSC交換機(jī)VMSCMSCPSTN移動(dòng)網(wǎng)。。。。。。BS②.原籍（用戶(hù)）位置寄存器HLR(HomeLocationRegister)：用戶(hù)中央數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)在該移動(dòng)通信網(wǎng)注冊(cè)（入網(wǎng)）的所有本地移動(dòng)用戶(hù)的有關(guān)信息：靜態(tài)數(shù)據(jù)：

a.MS用戶(hù)號(hào)碼：IMSI、MSISDN

b.MS用戶(hù)類(lèi)別、業(yè)務(wù)類(lèi)別等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：位置信息：MS用戶(hù)正在訪問(wèn)的MSC/VLR的地址碼等。③.訪問(wèn)（用戶(hù)）位置寄存器VLR(VisitorLocationRegister)：VLR是正在該MSC/VLR服務(wù)區(qū)訪問(wèn)的所有移動(dòng)用戶(hù)（包括本地及外地用戶(hù)）的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)：

a.取自HLR的用戶(hù)參數(shù)（號(hào)碼、業(yè)務(wù)類(lèi)別）。

b.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼TMSI（用在空中信令中，保密IMSI）；MS所在位置區(qū)識(shí)別碼LAI。④.鑒權(quán)中心AUC(AuthenticationCenter)：存儲(chǔ)移動(dòng)用戶(hù)的鑒權(quán)和加密信息，保證無(wú)線通信的安全性。

a.鑒權(quán)：鑒別移動(dòng)用戶(hù)是否為合法用戶(hù)。

b.加密：對(duì)無(wú)線話音、信令進(jìn)行加密。⑤.移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器EIR(EquipmentIdentityRegister)：EIR存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼IMEI,通過(guò)核查白色、黑色、灰色三種清單，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的識(shí)別、監(jiān)視和閉鎖等功能：白色：準(zhǔn)許使用；黑色：禁止使用（例失竊）；灰色：有故障等，需監(jiān)視。（注：我國(guó)實(shí)際未使用EIR）⑥.操作維護(hù)中心OMC(OperationandMaintenanceCenter)：OMC通過(guò)專(zhuān)用數(shù)據(jù)鏈路與網(wǎng)絡(luò)中心其他所有部件相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)各部件及網(wǎng)絡(luò)的管理操作及維護(hù)。說(shuō)明：

(1).由于在MS呼叫接續(xù)過(guò)程中，MSC要頻繁訪問(wèn)VLR，故一般兩者都做在一起。同樣原因，AUC與HLR常做在一起。(2).移動(dòng)網(wǎng)中設(shè)備數(shù)量舉例（武漢市，2002年）：HLRVLR/MSCBSCGMSC2918(≈2×9)44.網(wǎng)絡(luò)接口GSM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)各部分之間的連接規(guī)定了接口標(biāo)準(zhǔn)：Um、Abis、A、B、C、D等。不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備只要嚴(yán)格符合接口標(biāo)準(zhǔn)，就可以通用。接口標(biāo)準(zhǔn)包含以下內(nèi)容：(1).物理鏈接方式；(2).信令信息及相應(yīng)的協(xié)議等。9.1.2GSM的區(qū)域及號(hào)碼1.區(qū)域2.號(hào)碼1.區(qū)域定義GSM服務(wù)區(qū)PLMN1服務(wù)區(qū)PLMN2服務(wù)區(qū)MSC1區(qū)MSC2區(qū)位置區(qū)1位置區(qū)2基站區(qū)1基站區(qū)2扇區(qū)1扇區(qū)2扇區(qū)3。。。(小區(qū))(120度扇形定向天線)。。。。。。。。。包含若干個(gè)小區(qū)（基站區(qū)），是MS未通話時(shí)網(wǎng)絡(luò)能定位MS的最小區(qū)域(在MSC/VLR設(shè)置)：①.MS在位置區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)不需進(jìn)行位置更新。②.呼叫MS時(shí)，該MS所在位置區(qū)內(nèi)所有基站要一齊尋呼。(1).位置區(qū)LA(LocationArea)：一個(gè)MSC所管轄的區(qū)域。包含1個(gè)或幾個(gè)位置區(qū)。

一個(gè)MSC又包含1個(gè)或幾個(gè)BSC。

但BSC區(qū)與位置區(qū)LA是二個(gè)不同的概念，可以相互對(duì)應(yīng),也可以互不相關(guān)。(2).MSC區(qū)：(3).PLMN(PublicLandMobileNetwork)公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)：一個(gè)PLMN由若干MSC區(qū)組成，對(duì)應(yīng)于PSTN的同一長(zhǎng)途區(qū)號(hào)的區(qū)域。由許多個(gè)PLMN組成。主呼用戶(hù)無(wú)需知道MS的實(shí)際位置可與之通信的區(qū)域。例如，中國(guó)的GSM網(wǎng)絡(luò)（包括中國(guó)移動(dòng)GSM和中國(guó)聯(lián)通GSM）；大而言之，全球簽定了漫游協(xié)議的各國(guó)GSM網(wǎng)。(4).GSM服務(wù)區(qū)MS呼叫接續(xù)涉及到MS及網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備。這就需要對(duì)它們正確尋址，各設(shè)備都應(yīng)該有自己的地址碼，亦稱(chēng)為號(hào)碼或識(shí)別碼。

(1).移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼(MSISDN)①.功能：其他用戶(hù)呼叫該MS時(shí)所需撥的號(hào)碼。例如.組成：2.號(hào)碼CCNDCSN

CC：國(guó)家代碼，中國(guó)為86

NDC：國(guó)內(nèi)目的代碼，包括國(guó)內(nèi)網(wǎng)號(hào)及HLR識(shí)別碼。HLR識(shí)別碼國(guó)內(nèi)網(wǎng)號(hào)移動(dòng)聯(lián)通……139135134130H0H1H2H3

SN：用戶(hù)號(hào)例：1390710ABCD(國(guó)內(nèi)電話不需撥中國(guó)代碼86)1387125ABCD1350715ABCD1302637ABCD注：

①.中國(guó)GSM網(wǎng)MSISDN號(hào)長(zhǎng)11位，前二位固定為13，后9位共可編號(hào)109=10億。

②.MS呼叫時(shí)，網(wǎng)絡(luò)由H0H1H2H3尋址MS所屬的HLR。(2).國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)：①.功能：在全球GSM系統(tǒng)中，一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)IMSI，存放在用戶(hù)SIM卡及該用戶(hù)HLR及VLR中。用在MS的移動(dòng)性、安全性管理及呼叫接續(xù)中。②.組成：MCCMNCMSIN中國(guó)：46000移動(dòng)H0H1H2H3XXXXX01聯(lián)通MCC：移動(dòng)用戶(hù)所屬?lài)?guó)家代碼MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)MSIN：移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別號(hào)(包含有HLR識(shí)別號(hào)H0H1H2H3)(3).臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(TMSI)①.功能：GSM系統(tǒng)的安全保密措施之一是，空中信令盡可能用TMSI代替IMSI，以防他人從空中非法竊取并盜用IMSI。由VLR臨時(shí)給來(lái)訪MS用戶(hù)分配一個(gè)在該服務(wù)區(qū)使用的TMSI號(hào)碼，并且MS每呼叫一次就重新分配一個(gè)TMSI。②.組成：長(zhǎng)度≤4個(gè)字節(jié)，格式由運(yùn)營(yíng)部門(mén)自訂。(4).HLR號(hào)碼MSISDN號(hào)碼中NDC所包含的HLR識(shí)別碼例：138H0H1H2H3

…

1個(gè)HLR可對(duì)應(yīng)多個(gè)號(hào)碼。(5).MSC/VLR號(hào)碼例：1390M0M1M2M3(6).移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼(MSRN)①.功能：MS被呼時(shí)，由所訪問(wèn)的VLR分配一個(gè)MSRN(其中包括VLR號(hào)碼)，以確定至MS的路由。路由一旦建立，該號(hào)碼立即釋放。②.組成：例，1390M0M1M2M3X1X2X3MCCMNCLAC(7).位置區(qū)識(shí)別碼LAI組成：同IMSIMCC：移動(dòng)用戶(hù)國(guó)家代碼MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)LAC：位置區(qū)碼，二個(gè)字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)例：中國(guó)460008EF0NCC：PLMN色碼，用來(lái)識(shí)別相鄰PLMN網(wǎng)BCC：BTS色碼，用來(lái)識(shí)別相同載頻的不同基站。(8).基站識(shí)別碼BASICNCCBCC3bit3bit話音、短消息等。9.1.3主要業(yè)務(wù)9.2GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口(空中接口)9.2.1GSM系統(tǒng)無(wú)線傳輸特征9.2.2信道類(lèi)型及組合9.2.3話音和信道編碼9.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)9.2.1GSM系統(tǒng)無(wú)線傳輸特征

1.GSM系統(tǒng)無(wú)線傳輸特征概述2.頻率與頻道序號(hào)3.TDMA/FDMA混合多址方式4.調(diào)制方式5.區(qū)群結(jié)構(gòu)及容量1.GSM系統(tǒng)無(wú)線傳輸特征概述項(xiàng)目參數(shù)注多址方式TDMA/FDMA頻率/MHzMS發(fā)890~915頻帶寬度25MHz；雙工方式FDD，Δf=45MHzBS發(fā)935~960載頻間隔/KHz200等效為25KHz/時(shí)隙時(shí)隙數(shù)/載頻8TDMA幀長(zhǎng)/ms4.615時(shí)隙長(zhǎng)/ms0.577調(diào)制方式GMSK高斯預(yù)濾波MSK(最小FSK)話音速率(kb/s)加差錯(cuò)保護(hù)前13加差錯(cuò)保護(hù)后22.8卷積碼+交織信道速率/(kb/s)270.8338×(22.8+訓(xùn)練序列等)交織跨度/ms40MS發(fā)頻率低，傳播損耗低，有利于補(bǔ)償上、下行功率不平衡。頻道數(shù)=(25MHz/200KHz)–1=124(頻段二端頻率未用)頻道序號(hào)：n=1~124載頻：fn上行=(890+0.2n)MHz

fn下行=(935+0.2n)MHz2.頻率與頻道序號(hào)物理信道數(shù)=124(載頻)8(時(shí)隙/載頻)=992(時(shí)隙)

≈1000(時(shí)隙)每信道等效帶寬=200KHZ/8=25KHZ，

與模擬FM相同。3.TDMA/FDMA混合多址方式特點(diǎn)：占用頻帶窄頻譜利用率=270.833kb/s/200kHz=1.35b/s/Hz

GMSK高斯型預(yù)濾波最小頻移鍵控：4.調(diào)制方式高斯型低通MSK調(diào)制信碼NRZ高斯型(鐘型)脈沖GMSKBT=0.3

(1).模擬調(diào)頻蜂窩網(wǎng)

∵4級(jí)話音，同頻信干比門(mén)限(S/I)S

=18dB

∴同頻再用距離D大區(qū)群N=7(2).TDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)由于采用了多種抗干擾措施(如，自適應(yīng)均衡，糾錯(cuò)編碼，跳頻等)，則4級(jí)話音的(S/I)s=9dB同頻再用距離D小區(qū)群N=3，頻率再用率提高，系統(tǒng)容量增大。5.區(qū)群結(jié)構(gòu)及容量9.2.2信道類(lèi)型及組合1.概述2.幀結(jié)構(gòu)3.信道分類(lèi)4.時(shí)隙格式(突發(fā)脈沖序列)5.信道組合方式1.概述TDMA信道按功能可分為二類(lèi)：(1).業(yè)務(wù)信道TCH(TrafficChannel)：傳用戶(hù)信息。(2).控制信道CCH(ControlChannel)，即信令信道：傳信令及同步信號(hào)。又可細(xì)分為二類(lèi)：①.共路信令信道。②.業(yè)務(wù)信道上傳隨路信令。(1).幀及復(fù)幀結(jié)構(gòu)為便于管理與控制，與PCM傳輸系統(tǒng)一樣，GSM系統(tǒng)亦采用多層復(fù)幀結(jié)構(gòu)：2.幀結(jié)構(gòu)以超高幀為周期，給每幀編序號(hào)0、1、2、3…2715647(幀序號(hào)信令中要用到)。詳圖幀(TDMA幀：幀長(zhǎng)4.615ms，時(shí)隙長(zhǎng)0.577ms)復(fù)幀=超幀=1326幀=超高幀=2048個(gè)超幀=2048×1326=2715648幀(約3.5小時(shí))26幀，業(yè)務(wù)信道51幀，控制信道51×26，業(yè)務(wù)信道(51個(gè)復(fù)幀)26×51，控制信道(26個(gè)復(fù)幀)

(2).上行幀號(hào)和下行幀號(hào)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系②.MS發(fā)射的時(shí)隙信號(hào)應(yīng)按BS規(guī)定的時(shí)序到達(dá)BS。上行幀滯后3個(gè)時(shí)隙便于進(jìn)行上行時(shí)隙時(shí)間提前量TA的調(diào)整，以保證上行時(shí)隙不與相鄰時(shí)隙重疊：①.系統(tǒng)為FDD頻分雙工，但MS不同時(shí)收發(fā)，則可簡(jiǎn)化電路(用合路器—收發(fā)切換電子開(kāi)關(guān)代替雙工器)。上行幀相對(duì)下行幀滯后3個(gè)時(shí)隙，其作用在于：

MS2發(fā)送時(shí)刻應(yīng)提前TA時(shí)間。提前量TA由BS測(cè)量計(jì)算后經(jīng)SACCH(慢速輔助控制信道)傳送給MS。BSMS3MS20km38km來(lái)回延時(shí)TA=250usTAMS上行時(shí)隙實(shí)際到達(dá)時(shí)刻TS3TS2TS6BS規(guī)定時(shí)序(在BS處觀測(cè))TS4TS5TS3TS2TS2TS3577μs3.信道分類(lèi)信道CH控制信道CCH業(yè)務(wù)信道TCH廣播信道BCH快速輔助控制信道FACCH專(zhuān)用控制信道DCCH頻率校正信道FCCH同步信道SCH廣播控制信道BCCH隨機(jī)接入信道RACH準(zhǔn)許接入信道AGCH尋呼信道PCH公用控制信道CCCH慢速輔助控制信道SACCH慢速輔助控制信道SACCH獨(dú)立專(zhuān)用控制信道SDCCH(隨路信令)(下行)(下行)(下行)(下行)(下行)(上行)(上/下行)(上/下行)(上/下行)(上/下行)SACCH/CSACCH/T業(yè)務(wù)信道TCH(TrafficChannel)傳送二類(lèi)信號(hào)：(1).話音、數(shù)據(jù)等用戶(hù)信息；(2).隨路信令(與用戶(hù)信息時(shí)分復(fù)用)?？刂菩诺繡CH(ControlChannel)：專(zhuān)門(mén)用來(lái)傳送信令及同步信號(hào)。

GSM系統(tǒng)為增強(qiáng)系統(tǒng)控制功能，設(shè)置了多種控制信道，大多是專(zhuān)用控制信道，傳送共路信令，僅有二種隨路控制信道。信道分為業(yè)務(wù)信道、控制信道二大類(lèi)頻率校正信道FCCH(FrequencyCorrectionChannel)：

廣播MS載波頻率同步信號(hào)。同步信道SCH(SynchronizationChannel)：

廣播時(shí)間同步信號(hào)(幀同步及時(shí)隙同步信號(hào))及BS識(shí)別碼。廣播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel)：

廣播本小區(qū)通用信息，例：位置區(qū)識(shí)別碼LAC等。廣播信道BCH(BroadcastChannel)：

下行(BSMS)廣播公用信息，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。尋呼信道PCH(PagingChannel)下行，BS尋呼MS隨機(jī)接入信道RACH(RandomAccessChannel)上行，MS以隨機(jī)接入方式向BS發(fā)出入網(wǎng)申請(qǐng)。準(zhǔn)許接入信道AGCH(AccessGrantChannel)：下行，給發(fā)出入網(wǎng)申請(qǐng)的MS的應(yīng)答，分配一個(gè)獨(dú)立專(zhuān)用控制信道。公用控制信道CCCH(CommonControlChannel)：呼叫接續(xù)開(kāi)始階段信令傳輸信道，全體空閑MS公用。獨(dú)立專(zhuān)用控制SDCCH(Stand-aloneDedicationControlChannel)：呼叫接續(xù)主要階段信令(鑒權(quán)、加密、分配TCH)傳輸。慢速輔助控制信道SACCH(SlowAssociatedControlChannel)：SACCH/CBSMS：傳輸MS功率調(diào)整、時(shí)間提前量TA等消息。MSBS：傳輸BS信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試報(bào)告等消息。專(zhuān)用控制信道DCCH(DedicationControlChannel)：呼叫接續(xù)主要階段(第二階段)信令傳輸信道，分配給一臺(tái)MS專(zhuān)用。慢速輔助控制信道SACCH(SlowAssociatedControlChannel)：SACCH/T(功能同SACCH/C)BSMS：傳輸MS功率調(diào)整、時(shí)間提前量TA等消息。

MSBS：傳輸BS信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試報(bào)告等消息，以便網(wǎng)絡(luò)判定是否應(yīng)越區(qū)切換?？焖佥o助控制信道FACCH(FastAssociatedControlChannel)：

越區(qū)切換時(shí)快速傳送大量信令，中斷話音約18ms。業(yè)務(wù)信道TCH上的隨路信令：有如下四類(lèi)：(1).常規(guī)突發(fā)序列(除后面三種外的全部TCH、CCH)(2).頻率校正突發(fā)序列(FCCH)(3).同步突發(fā)序列(SCH)(4).接入突發(fā)序列(RACH)4.時(shí)隙格式(時(shí)隙突發(fā)脈沖序列)TB尾比特(000)：TX功率上升/下降時(shí)間。GP保護(hù)期：防時(shí)隙重疊的保護(hù)時(shí)間。IB標(biāo)志位：標(biāo)志是業(yè)務(wù)信號(hào)/控制信號(hào)。訓(xùn)練比特：已知的具有尖銳相關(guān)峰的比特序列，供收端調(diào)整自適應(yīng)均衡器，再對(duì)信息比特進(jìn)行均衡，消除多徑時(shí)散引起的碼間竄擾。TB3信息比特57IB1訓(xùn)練比特26IB1信息比特57TB3GP8.25156.25bit=0.577ms(1).常規(guī)突發(fā)序列信息比特共114bitTB3固定比特（全0）142TB3GP8.25(2).頻率校正突發(fā)序列(FCCH)

數(shù)據(jù)比特對(duì)載波為GMSK(一種特殊的FSK)調(diào)制方式，所以該突發(fā)序列為有固定頻差的載波。TB3信息比特39擴(kuò)展訓(xùn)練比特64信息比特39TB3GP8.25(3).同步突發(fā)序列(SCH)位同步、時(shí)隙同步：由擴(kuò)展訓(xùn)練比特提取幀同步(幀號(hào))及BSIC：在信息比特中TB3同步序列42信息比特36TB3GP68.25(252μS)(4).接入突發(fā)序列(RACH)

為什么GP長(zhǎng)達(dá)252μS？

∵時(shí)隙ALOHA接入

這是MS在呼叫接續(xù)過(guò)程中第一次發(fā)射的時(shí)隙信號(hào)，無(wú)法進(jìn)行時(shí)間超前量TA調(diào)整(BS還未測(cè)量到TA，未向MS發(fā)過(guò)TA調(diào)整消息)，長(zhǎng)的GP防止它與后一時(shí)隙重疊，對(duì)應(yīng)MS—BS距離38km的最大傳輸時(shí)延。156.25bit=0.577ms=577μS(1).物理信道安排設(shè)每個(gè)基站分配n個(gè)雙工頻道C0,C1,…Cn-1，而每載頻有8個(gè)時(shí)隙TS0,TS1

…TS7，則有8n個(gè)物理信道：CH0,CH1,CH2,…CH8n-1

一般安排如下：CH0（C0的TS0）：CCH(包括BCCH，有特殊識(shí)別碼組)CH1（C0的TS1）：CCH或TCH，現(xiàn)小區(qū)信道總數(shù)而定…TCHCH2（C0的TS2）：5.信道組合方式

MS開(kāi)機(jī)后順次搜索個(gè)信道，最后鎖定在所在小區(qū)的BCCH.其中，T：業(yè)務(wù)幀(偶爾連續(xù)4幀—18.5ms作為FACCH)A：隨路的慢速輔助控制信道(SACCH/T)幀

I：空閑幀注：上/下行信道組合方式相同(上行幀滯后3個(gè)時(shí)隙)(2).業(yè)務(wù)信道組合方式ITT…TTATT…TTT…TCH1復(fù)幀(26TDMA幀)01314242521011121…1復(fù)幀(26TDMA幀)I1C4C4S1F1C4C4S1F1C4C4S1F1C4C4S1F1C4B4S1F1下行…RACH513T上行其中，F(xiàn)=FCCH頻率校正信道S=SCH同步信道B=BCCH廣播控制信道C=CCCH公用控制信道(包括PCH、AGCH)RACH隨機(jī)接入信道BCH(3).控制信道組合方式控制信道組合方式較多，下面介紹一種常用組合方式：

①.CH0(C0的TS0)：BCH與CCCH復(fù)用其中，D=SDCCH獨(dú)立專(zhuān)用控制信道A=SACCH慢速輔助控制信道I=空閑幀注：上/下行信道構(gòu)成相同(上行幀滯后3個(gè)時(shí)隙)②.CH1(C0的TS1)：專(zhuān)用控制信道I3A74A64A54A44D74D64D54D44D34D24D14D04I3A34A24A14A04D74D64D54D44D34D24D14D042個(gè)復(fù)幀=2×51=102TDMA幀……

1.話音編碼(信源編碼)

RPE-LTP編碼(Regular-PulseExcitationLongTimePrediction-code規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼)是波形編碼及聲碼器(參量編碼)相結(jié)合的混合編碼方法，以較低的碼速率獲得較高的話音質(zhì)量。

2.信道編碼(1).卷積糾錯(cuò)編碼：糾正隨機(jī)誤碼及短沖突發(fā)誤碼；(2).交織編碼：與(1)配合糾正長(zhǎng)突發(fā)誤碼。9.2.3話音和信道編碼3.系統(tǒng)框圖(MS側(cè))MIC13位線性A/DRPE-LTP編碼GMSK解調(diào)糾錯(cuò)編碼交織無(wú)線接入及GMSK調(diào)制D/ARPE-LTP解碼糾錯(cuò)解碼去交織雙工器SP8×13kb/s13kb/s22.8kb/s22.8kb/s270.833kb/s話音編碼信道編碼注：BS側(cè)與此對(duì)應(yīng)兩種編碼說(shuō)明……20mS20mS20mS模擬話音…話音編碼話音編碼260bit260bit糾錯(cuò)編碼糾錯(cuò)編碼456bit456bit交織幀1幀2(每幀114bit/4.615ms，8×4.615=40ms)20ms×13kb/s=260bit2×456=2×(8×57)=8×114bit8×114交織矩陣*1幀8*2*1糾錯(cuò)編碼260bit差錯(cuò)敏感182bit差錯(cuò)不敏感78bitΣ(不加糾錯(cuò)編碼)卷積糾錯(cuò)編碼：2×(182bit+3bit奇偶檢錯(cuò)位+4bit尾比特)=2×189=378bit456bit可糾正隨機(jī)誤碼和短突發(fā)誤碼，但無(wú)法糾正長(zhǎng)突發(fā)誤碼交織/去交織將傳輸中的成片誤碼分散，再由卷積碼糾正。···114幀1幀2幀8讀/寫(xiě)寫(xiě)/讀TX端交織：RX端去交織：

……

12312345678交織矩陣(RAM)誤碼*2

前面已介紹了GSM系統(tǒng)中針對(duì)移動(dòng)信道特點(diǎn)采取的多種抗干擾措施：(1).多徑時(shí)散使碼元展寬，引起碼間竄擾：自適應(yīng)均衡(訓(xùn)練序列調(diào)整)(2).隨機(jī)干擾：卷積糾錯(cuò)編碼(3).突發(fā)干擾：交織+卷積糾錯(cuò)編碼本節(jié)介紹另外二種抗干擾措施：

1.跳頻2.間斷傳輸(DTX)9.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)(1).原理：每幀(4.615ms)改變1次載頻，跳頻速率1/4.615=217跳/秒(2).功能：

躲避載頻上的干擾，從而：

①.降低同頻道干擾；②.降低頻率選擇性衰落。1.跳頻(1).原理：音控發(fā)射(話音激活TX：講話時(shí)發(fā)，無(wú)話音仃發(fā))

基于雙工話音通信占空比≈35%，因?yàn)椋孩?對(duì)方講話我不講→占空比=50%②.一方講話有句間仃頓或更長(zhǎng)的仃頓→占空比<50%(2).特點(diǎn)：①.不發(fā)射時(shí)，不產(chǎn)生干擾(同道、鄰道、互調(diào))②.MS節(jié)電2.間斷傳輸(DTX：DiscontinuousTransmision)9.3GSM系統(tǒng)的控制與管理概述9.3.1位置登記9.3.2鑒權(quán)與加密9.3.3呼叫接續(xù)9.3.4越區(qū)切換

本節(jié)內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：(1).移動(dòng)性管理：位置登記(更新)，越區(qū)切換(2).安全性管理：鑒權(quán)與加密(3).呼叫接續(xù)概述通信網(wǎng)要跟蹤MS位置變化，對(duì)其位置信息進(jìn)行登記、更新，以保證能尋呼到該MS。位置登記發(fā)生在以下幾種情況下：1.入網(wǎng)位置登記(1).合法移動(dòng)臺(tái)的SIM卡已由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在所屬的HLR中登記注冊(cè)，存有SIM卡上的用戶(hù)參數(shù)(IMSI,MSISDN號(hào)碼及業(yè)務(wù)類(lèi)型等)(2).MS首次入網(wǎng)時(shí)，要在當(dāng)前位置所屬VLR中進(jìn)行位置登記，VLR從其HLR讀取、存儲(chǔ)有關(guān)用戶(hù)參數(shù)，并將MS當(dāng)前位置(VLR號(hào)碼)存入HLR。9.3.1位置登記2.MS移動(dòng)中，位置區(qū)(LA)或VLR區(qū)發(fā)生變化，則在當(dāng)前VLR中重新進(jìn)行位置登記(更新)3.IMSI分離與附著MS關(guān)機(jī)時(shí)，首先在HLR及VLR中置一特定標(biāo)志為“不可接入”，然后關(guān)斷電源，使網(wǎng)絡(luò)拒絕向該用戶(hù)呼叫(主叫方聽(tīng)“你所撥打的電話已關(guān)機(jī)”)，以免浪費(fèi)有關(guān)信令資源，稱(chēng)為“IMSI分離”。而MS開(kāi)機(jī)時(shí)，將該標(biāo)志置為“允許接入”，恢復(fù)正常工作，稱(chēng)為“IMSI附著”。4.周期性位置更新為防止信令傳輸，尤其是空中信令傳輸錯(cuò)誤造成實(shí)際位置及“IMSI分離/附著”狀態(tài)與網(wǎng)絡(luò)中登記的不一致，MS要進(jìn)行周期性位置更新：

由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置定時(shí)周期(步距0.1小時(shí)，從小時(shí))經(jīng)BCH下傳給全部MS。MS在無(wú)實(shí)際位置更新發(fā)生時(shí)，按此定時(shí)進(jìn)行周期性位置登記(更新)，使MS與網(wǎng)絡(luò)保持可靠聯(lián)系。位置登記(更新)的信令傳輸過(guò)程如下：在同一個(gè)VLR區(qū)內(nèi)進(jìn)行位置登記(更新)ＭＳＭＳＣＶＬＲＨＬＲ位置登記請(qǐng)求位置登記請(qǐng)求確認(rèn)更新位置登記更新位置登記確認(rèn)在不同VLR區(qū)進(jìn)行位置登記(MS用IMSI)位置登記請(qǐng)求位置登記請(qǐng)求確認(rèn)更新位置登記更新位置登記確認(rèn)查詢(xún)ＭＳ參數(shù)查詢(xún)ＭＳ參數(shù)響應(yīng)位置信息注銷(xiāo)MSMSCnVLRnHLRVLRo

1.含義：通話期間，MS跨越小區(qū)(或扇區(qū))邊界時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將MS從原小區(qū)(或扇區(qū))使用的信道切換到新小區(qū)的某一信道，而保持通話不中斷。2.越區(qū)切換控制方法(1).網(wǎng)絡(luò)控制越區(qū)切換(模擬蜂窩網(wǎng)采用)方法：MS周?chē)鄠€(gè)BS的監(jiān)測(cè)接收機(jī)監(jiān)測(cè)來(lái)自該MS的信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，報(bào)告給MSC，由MSC分析判定是否該切換，然后控制切換。9.3.4越區(qū)切換網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷大：①.BS-MSC傳輸鏈路負(fù)荷大；②.MSC集中處理切換，負(fù)荷大。所以處理切換的速率(切換次數(shù)/單位時(shí)間)低，不適于用戶(hù)多、通信業(yè)務(wù)量大、小區(qū)半徑小，越區(qū)切換頻繁的通信網(wǎng)。缺點(diǎn)：(2).移動(dòng)臺(tái)輔助越區(qū)切換(GSM等數(shù)字蜂窩網(wǎng)采用)方法：MS時(shí)分測(cè)量周?chē)鄠€(gè)BS來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，在判定應(yīng)該切換時(shí)，就向MSC發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求(包括測(cè)量報(bào)告)，MSC綜合考慮網(wǎng)絡(luò)情況，決定是否進(jìn)行切換。特點(diǎn)：將越區(qū)切換信號(hào)監(jiān)測(cè)和部分處理分散到各MS，極大降低傳輸鏈路及MSC的負(fù)荷，增大了處理切換的速率，適用于大容量移動(dòng)通信網(wǎng)。注：模擬蜂窩網(wǎng)通話中的MS，連續(xù)收發(fā)模擬話音，無(wú)法監(jiān)測(cè)所在小區(qū)BS以外的周?chē)鶥S信號(hào)強(qiáng)度，故無(wú)法采用此方法。(1).同一BSC區(qū)內(nèi)不同小區(qū)(或扇區(qū))之間切換。(2).同一MSC/VLR區(qū)內(nèi)不同BSC區(qū)之間切換。(3).不同MSC/VLR區(qū)之間切換。3.越區(qū)切換的幾種情況(1).同一BSC區(qū)內(nèi)不同小區(qū)(或扇區(qū))之間切換(由BSC控制切換)MSCBSCBTSnBTSoMS測(cè)試報(bào)告切換完成信道分配信道分配完成切換命令釋放信道釋放信道完成切換完成(2).同一MSC/VLR區(qū)內(nèi)不同BSC區(qū)之間切換(由MSC控制切換)清除完成清除命令切換完成切換完成切換命令切換證實(shí)切換命令切換請(qǐng)求切換命令測(cè)試報(bào)告BSCnMSCBSCoMS

由于空中信令極易受到侵犯，GSM系統(tǒng)為保證通信安全，采取以下措施：鑒權(quán)：鑒別MS的合法性加密：加密空中信令及話音，防止別人竊聽(tīng)本節(jié)具體內(nèi)容如下：1.鑒權(quán)中心AUC產(chǎn)生鑒權(quán)/加密的參數(shù)2.鑒權(quán)過(guò)程3.加密過(guò)程4.用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)保密9.3.2鑒權(quán)與加密1.鑒權(quán)中心AUC產(chǎn)生三參數(shù)組三參數(shù)組(多組)送HLR隨機(jī)數(shù)RANDIMSIKiRAND加密算法A8鑒權(quán)算法A3鑒權(quán)鍵密鑰Kc符號(hào)響應(yīng)SRES產(chǎn)生多個(gè)隨機(jī)數(shù)2.鑒權(quán)過(guò)程RAND/Kc/SRESRAND/Kc/SRESRAND/Kc/SRESSIM卡存有本用戶(hù)鑒權(quán)鍵Ki等參數(shù)存儲(chǔ)HLR中所有用戶(hù)鑒權(quán)鍵KiMSMSC/VLRHLRAUC鑒權(quán)算法A3與SRESAUC相同?yN不能接入…(重復(fù)/失敗)SRES接入請(qǐng)求Ki(1個(gè))RAND可接入…加密過(guò)程(接鑒權(quán)通過(guò))M

RANDKi存儲(chǔ)本用戶(hù)RAND、Ki存儲(chǔ)訪問(wèn)用戶(hù)Kc存儲(chǔ)訪問(wèn)用戶(hù)RAND/Kc/SRESMSBTSMSC/VLR加密模式A8A5加密TDMA幀號(hào)KcA5解密與原M一樣？加密的MTDMA幀號(hào)KcMYesNo(重復(fù)/失敗)…加密模式完成加密模式命令(消息M)(續(xù)下表)MSBTSMSC/VLRA5加密A5解密A5解密A5加密TDMA幀號(hào)KcTDMA幀號(hào)Kc加密數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(信令、話音)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)

空中數(shù)據(jù)的加密傳輸(續(xù)上表)為防止他人監(jiān)聽(tīng)、盜用IMSI，空中信令中均用臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼TMSI代替

IMSI。僅在MS得不到TMSI(例第一次入網(wǎng))或TMSI失效(VLRo分配的TMSI在VLRn中得不到響應(yīng))時(shí)，才使用IMSI。4.用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)的保密9.3.3呼叫接續(xù)1.移動(dòng)用戶(hù)主呼2.移動(dòng)用戶(hù)被呼1.移動(dòng)用戶(hù)主呼接續(xù)過(guò)程鑒權(quán)與加密MSBSMSCVLRRACHAGCHSDCCH+SACCH信道請(qǐng)求立即分配業(yè)務(wù)請(qǐng)求業(yè)務(wù)請(qǐng)求開(kāi)始接入請(qǐng)求“開(kāi)始接入請(qǐng)求”應(yīng)答分配新TMSI“分配新TMSI”應(yīng)答TMSI指令TMSI響應(yīng)TMSI響應(yīng)TMSI指示建立呼叫請(qǐng)求建立呼叫請(qǐng)求(含有線號(hào)碼)呼叫開(kāi)始呼叫開(kāi)始呼叫信息要求呼叫信息MSBSMSCVLR信道指配信道指配信道指配完成信道指配完成與固定用戶(hù)接續(xù)連接完成回鈴音TCH+SACCH/T+FACCH…連接連接連接確認(rèn)連接確認(rèn)用戶(hù)摘機(jī)…通話回鈴音……2.移動(dòng)用戶(hù)被呼接續(xù)過(guò)程SDCCH+SACCH/CTELEXHLRVLRMSBS鑒權(quán)及加密電話交換機(jī)(PSTN)1387125xxxx13906753MSISDN1387125ABCD撥號(hào)撥號(hào)信息詢(xún)問(wèn)路由詢(xún)問(wèn)路由1387125ABCDMSRNMSRN13906753xxx撥號(hào)信息臨時(shí)分配用完即釋放查呼叫參數(shù)尋呼請(qǐng)求尋呼請(qǐng)求TMSILAI(TMSI)尋呼請(qǐng)求位置區(qū)全體BSCCH守候PCHRACHAGCH開(kāi)始接入請(qǐng)求尋呼響應(yīng)尋呼響應(yīng)立即指配信道請(qǐng)求GMSCVMSC信道指配信道指配指配完成指配完成回鈴回鈴連接連接…連接完成撥號(hào)應(yīng)答通話回鈴音…BS測(cè)試報(bào)告(越區(qū)切換)功率及TA調(diào)整…TCH自振鈴摘機(jī)SACCH/TFACCHTELEXHLRGMSCVLRVMSCMSBS①.呼叫接續(xù)信令傳輸過(guò)程：消