科虹培训资料GSM原理.ppt

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1、GMS基本原理深圳科虹通信有限公司深圳科虹通信有限公司系统及设备GSM：Global System for Mobile CommunicationCME20：爱立信的GSM产品名第一章：第一章：移动通信和移动通信和GSM的概述的概述 GSM网络是一个可以全球范围内联网漫游的“全球通”系统，所以GSM业务区的范围可以覆盖全球，它的业务区由全球的全部成员国的GSM/PLMN业务区构成。一个国家可以有一个或多个的GSM/PLMN网络，每个GSM/PLMN网络可由多个MSC/VLR业务区构成，每个MSC/VLR业务区又被分成若个位置区，每个位置区又划分为若干个小区，每个小区是一个特定的BTS覆盖的区

2、域。GSM业务区：由全球所有的成员国的GSM/PLMN业务区所构成的覆盖区域。移动台可以在整个覆盖区域内漫游。GSM/PLMN业务区：一个网络运营商所运营的GSM/PLMN网络的覆盖区域。一个国家范围内可以一个或多个GSM/PLMN网络。MSC业务区：表示网络中由一个MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜位置寄存器（VLR）登记。所以，MSC总与VLR构成同一个节点，写作MSC/VLR。GSM系统CME20的结构划分 GSM服务区PLMN服务区MSC/VLR服务区位置区小区 位置区（LA）：位置区是MSC/VLR业务区的一部分。每一个MSC/VLR业务区分成几个位置区，在一个位置

3、区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。所以，一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于一个MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。LALA区域的划分要充分虑区域的划分要充分虑MSMS进行位置更新的频率和小进行位置更新的频率和小区区BCCHBCCH载波上载波上PCHPCH的数据量这两个方面的因素，尽量使的数据量这两个方面的因素，尽量使MSMS移动较为频繁的地区划在同一移动较为频繁的地区划在同一LALA区域内。区域内。小区（Cell）：它表示网络中一个BTS的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个全球识别码（

4、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。CME20结构解析MS：移动台BSS：基站分系统SS：交换分系统TMOS：操作和维护分系统GSM网络模型缩略术语MSC：移动业务交换中心Mobile services Switching CenterVLR:拜访位置寄存器Visitor Location RegisterHLR:归属位置寄存器Home Location RegisterAUC:鉴权中心Authentication CenterEIR:设备识别寄存器Equipment Identity RegisterBSC:基站控制器Base Statio

5、n ControllerBTS:基站收发信站Base Transceiver StationOMC:操作维护中心 Operation and Maintenance CenterNMC:网络管理中心Network Management CenterMS:移动台Mobile Station名词解析一个MSC控制多个基站控制器，它控制移动用户至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。HLR/AUC寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI，ISDN码等。VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的MSC服务区的全部M

6、S的有关信息（IMSI码和位置信息LAI）。VLR还包括当前的MSC中该MS的更为详细的位置信息。与其它网络的接口通过GMSC，GMSC称为入口移动交换中心（GATE WAY网关或门道交换局）。小区与位置区的关系小区MSC服务区名词解析 AUC与HLR相连，是向HLR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。EIR与MSC相连，对接入系统的移动台的设备进行识别。（目前国内没有引入此设备）MS包括移动终端（如手机）和SIM卡。移动通信的蜂窝结构D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3

7、D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3同频小区移动台的几种状态1、移动台关机、移动台关机 这种状态下MS不能应答寻呼消息，网络不能达到MS。同时它也不能通知网络其所处的位置区的变化。此时MS被认为是“分离”状态。2、移动台开机，空闲状态、移动台开机，空闲状态 这种状态下，系统可以成功地寻呼MS，MS被 认为是“附着”。当MS移动时，能够通过测试检查，MS连接到接收性能最好的BCCH载波上，MS具有漫游功能，并能通知网络其位置区的变化，即位置更新。另外，MS还要进行周期性登记。3、移动台忙、移动台忙 在这时，网络分配给MS一个业务信道传送

8、话音或数据，当MS移动时它必须有能力进行定位和切换。小区重选与切换o小区重选是MS在空闲模式下因位置变动，信号变化等因素引起的重新选择服务小区的过程。o切换，就是指将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MS转换到新的业务信道上的过程。o切换是由网络决定的，一般在下述三种情况下要进行切换：o1、通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区；o2、由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话。o3、MS在两个小区覆盖重叠区进行通话，可占用的TCH这个小区业务特别忙，这时BSC通知MS测试它邻近小区的信号强度、信道质量，决定将它切换到另一个

9、小区，这就是业务平衡所需要的切换。MS的登记和漫游 移动中的移动台从一个位置区移动至另一个位置区时，需要向系统登记其位置的变化信息，这个过程称为位置更新。第一次接入系统时向系统报告位置称为位置登记。HLR位置更新：Location updating o一个漫游的移动用户在GSM网络内可以自由的移动，网络保持对移动用户的位置的跟踪。这就使得移动用户无论在什么地方都能收到对他的呼叫。o为了使网络能够跟上对移动用户当前位置的跟踪，MS（Mobile Station）必须在其改变位置区（location area）时通知系统。位置区是由一个或几个BTS来处理的定义区域，在这个区域内，MS可以自由的移动

10、而不需要通知系统，位置区由一个或者几个BSC来控制，但只属于一个MSC。这个过程称为位置更新。o有4种形式的位置更新：o1 普通位置更新指不同LAC间的位置更新。o2 IMSI附着指用户开机时的位置更新。o3 IMSI分离指用户关机，或者取出SIM卡时的位置更新。o4 周期性位置登记指移动台定期向网络进行位置登记，范围为0225。若为0，则该小区不采用周期性位置登记；若为1，这就意味着每6分钟登记一次，计数器为T3212.GSM的频率oGSM900 上行：890915MHz；下行：935960MHz；共分为124对双工载频，载频间隔为200KHZ。频道号：0-124（0作保护，不用）每载频共分

11、8个时隙，即为8个信道。总信道数为1248992个信道。124个频点中包含了移动GSM(1-95),联通(96-124)。oGSM1800 上行：1710-1785 MHz；下行：1805-1880 MHz 共分为374对双工载频，载频间隔为200KHZ。频道号：512-885 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 手机基站上行链路下行链路 在移动中的移动台，由于接收质量原因，需要通过空中接口不时地改变与系统的连接，这种能力称为“漫游”。C2测量及比较移动台的漫游（小区重选）移动台的漫游（小区重选）第二章：第二章：GSM的信号处理原理的信号处理原理GSM中的实现分集

12、的方法是使用两个接收天线，它们受到的衰落影响是不相关的。它们两者在某一时该经受某很深衰落点影响的可能性很小。利用两付接收天线来接收信号，它们独立接收同一信号，并因此受到衰落包络的不同影响，当合成来自两付天线的信号时，衰落的程度能被减小。在900MHZ频段，天线间距5米6米，可得到6dB左右的增益。在1800MHZ频段，由于波长较短，所以天线间距可以缩短。均衡器均衡器 用于消除时间色散，当出现反射信号时，移动台收到的可能是直射信号和反射信号，按一比特公里计算，两种信号的路径差距是公里时，移动台收到的可能是两个比特，如0和1，这时移动台无法取舍。天线（空间）分集接收天线（空间）分集接收跳频 瑞利衰

13、落的衰落图形是与频率相关的，即衰落谷点将因频率不同而发生在不同的地点。这样如果在呼叫期间，让载波频率在几个频率点上变化，并假定只在一个频率上有一衰落谷点，那么仅会损失呼叫的一小部分，而采用复杂的信号处理过程能重新恢复全部信息内容。这种方法称为跳频。在呼叫期间，载波频率在几个频率上变化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰落谷点只是对某一个频点有效，对另一个频点无效。另外，跳频与不连续发射可以降低干扰，但当大负荷时，所有的发信机都同时打开，碰撞的机会很大，跳频的作用体现不出来。若按照4/12分组方案，邻频碰撞也无妨，但若采用多频复用技术，邻频的距离小于12，彼此干扰变大，若采用跳频技术，且负荷不大时，可以减

14、小碰撞机会。快衰落与慢衰落慢衰落慢衰落慢衰落是由接收点周围地形地物对信号反射，使得信号电平在几十米范围内有大幅度的变化，若MS在没有任何障碍物的环境下移动，则信号电平只与发射机的距离有关。所以通常某点信号电平是指几十米范围内的平均信号电平，这个信号的变化呈正态分布。快衰落快衰落快衰落是叠加在慢衰落的信号上的，这个衰落的速度很快，每秒可达几十次，除与地形地物有关，还与MS的速度和信号的波长有关；并且幅度最高可达几十个dB，信号的变化呈瑞利分布，因此也叫瑞利衰落。第三章：第三章：无线信道描述无线信道描述TDMA时分多址GSM900/1800 上行频率/下行频率 载频间隔为200KHZ 每载频共分8

15、个时隙，即为8个信道。在GSM中,无线路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分的方式传送，所以，在GSM中，无线路径上采用的是时分多址(TDMA)方式。每一个载频上有8个时隙，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提供一个移动台通话，最多可有8个移动用户使用同一频带，他们使用不同的时隙。如图所示，8个移动台分别工作在一个载频上的8个不同的时隙上。时分多址TDMA示意图时分多址TDMA示意图GSM是一个采用FMDA和TDMA技术的制式每个时序长度为信道分类 物理信道是指一个载频上一个TDMA帧的一个时隙，它相当于FDMA系统中的一个频道。用户通过某一个

16、载频上的个信道接入系统通信。用户在该入道上，即该时隙上发出的信息比特流被称为突发脉冲序列。逻辑信道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。业务信道业务信道（TCH）-用于传送编码后的话音或数据信息。控制信道控制信道（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控制信道（CCH）控制信道控制信道(CCH):Control Channel 控制信道分为下面三种：广播信道广播信道(BCH):Broadcast Channels 公共控制信道公共控制信道(C

17、CCH):Common Control Channels 专用控制信道专用控制信道(DCCH)Dedicated Control Channels 广播信道BCH 1、广播信道广播信道(BCH)包括包括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广播信息，使移动台与基站取得同步。广播控制信道广播控制信道（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、相邻小区的BCCH载频等。频率校正信道频率校正信道（FCCH）向移动台传递频率校正信号，使移动台能调到相应的频率上。同步信道同步信道（SCH）用于向移动台

18、传送帧同步号，即TDMA帧号，同时也传送基站识别码BSIC。公共控制信道CCCH2、公共控制信道包括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（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，故只有相应的移动台才会响应。随机接入信道随机接入信道(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允许信道AGCH将分配给该移动台的专用信道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。专用控制信道3、专用控制信道（DCH）由

19、SDCCH、SACCH、FACCH、和CBCH四种信道组成，用于向特定的呼叫提供专门的信道来传递其专用信令信息。SDCCH：独立专用控制信道独立专用控制信道SACCH：慢速随路控制信道慢速随路控制信道FACCH：快速随路控制信道快速随路控制信道CBCH：小区广播信道小区广播信道专用信道描述 独立专用控制信道(SDCCH)是一个点对点的双向信道，主要用于在移动台呼叫建立之前，即在使用TCH之前，传送系统信息：如登记和鉴权呼在此信道上进行。慢速随路控制信道(SACCH)，它与一个业务信道或一个独立专用控制信道相关,用于传送有关连接信息的点对点的双向连接数据信道。如传送服务小区及相邻小区的信号强度，

20、移动台功率等级管理等信息。快速随路控制信道(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，则需借用TCH，即当前的一个20ms的话音信息位置被借用来传送这些信息。由于译码器会重复最后20ms的话音，故这种中断不会让用户感觉到。小区广播信道：CBCH。逻辑信道分类图英语缩略语BCH：Broadcast ChannelFCCH：Frequency Correction ChannelSCH：Synchronization ChannelRACH：Random Access ChannelAGCH：Access G

21、rant ChannelPCH：Paging ChannelSDCCH：Stand alone Dedicated Control ChannelSACCH：Slow Associated Control ChannelFACCH：Fast Associated Control ChannelCBCH：Cell Broadcast ChannelTCH：Traffic Channel举例说明第五章第五章无线基本概念无线基本概念小区类型Macrocell：宏小区（宏蜂窝）一般小区，提供大部分的室内室外的覆盖；Umbrella Cell:伞型小区 覆盖范围广，从覆盖上考虑，填补盲区。注意频率干扰。

22、Microcell：微小区（微蜂窝）低功率，吸收话务。街道站就是其中一种。Indoor Cell：室内小区 室内的微蜂窝站。低功率，吸收室内话务。一般称为Picocell。站点类型全向站：Omni Cell 覆盖定向站：Sector Cell 容量功分站同频干扰同频干扰同频干扰（Co-channel interference）GSM规范：C/I9dB，爱立信设计：C/I12dB，视跳频。干扰同时考虑上行和下行，一般来讲下行的影响会更大！邻频干扰邻频干扰邻频干扰邻频干扰（Adjacent channel interference）GSM规范：C/A-9dB，爱立信推荐要求：C/A3dB。天线波瓣

23、天线调整在优化中应用天线的方位角和下倾角的调整是网优的一项重要内容和手段！第六章第六章案例分析案例分析案例一o话务统计分析发现问题：博罗H41田美第2、第3小区切换失败率较高；描述o话务统计分析发现问题：博罗H41田美第2、第3小区切换失败率较高；o路测现象：o1、在田美2区正对方向主要占用到第1小区信号和第三小区信号却很少占用第2小区信号；如上图所示：可以看到，在田美第三小区背对的方向第三小区信号强度有60多DBm，而正对的第二小区信号强度却只有90DBm左右；o首先，通过周边环境观测，排除了因为有掩体阻挡第二小区信号覆盖的可能；o由此我们怀疑第三小区天线方向有误；案例描述2、在田美1区和3

24、区正对方向发生2区和3区的乒乓切换；如左图所示：问题分析及处理过程：根据路测数据可以看出，田美第二小区的覆盖范围明显有误；在正对方向无法占用到，在背向很远的地方信号强度却有60多DBm，而且与第3小区发生乒乓切换；由此就可怀疑第二小区天线方向有误；加上第一步路测数据分析得出的第三小区方向有误的可能，就可以怀疑第二、三小区天线反接；调整效果o通过工程人员上站检查发现田美2小区和3小区的第一根收发共用天线反接；调转天线后信号恢复正常；覆盖图如下：思考o下面信号图中大家可以看到，从33或者78切入19之前，19的信号强度有70DBm左右，但是当切入19以后信号强度马上跌落至100DBm以下，如图所示

25、，这是为什么？o田美站使用的CDU类型是CDU_A，每个CDU_A有两个收发共用的天线，可带两个载波；而且CDU_A没有类似combiner的单元，也就是说两个载波的信号分别通过不同的天馈线直接接出室外发射；接法如图所示：描述o所以当田美2（主频19）的第一根天线被交叉错接到田美3时，在田美3区的正对方向上，主频19（对应第一个载波）的信号强度很强，达到70DBM左右；而一旦切入田美2区时，指配的TCH如果是第二根天线所接的载波（TCH=25），那么此时用到的就是背向信号，故而信号强度马上跌落至100DBm以下；如果指配的TCH是第一跟天线所接的载波（TCH=19），所用的信号就是正向的，强度自然就高。