GSM基础理论培训.ppt
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1、GSM基础理论基础理论GSM网络背景网络背景GSM系统组成与接口系统组成与接口GSM频段和频率规划频段和频率规划GSM无线关键技术无线关键技术GSM信道信道GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划GSM基本流程基本流程目录目录GSM:是:是Global System For Mobile communication(全球移动通(全球移动通信系统)的简称。由欧洲的标准化委员会设计的。信系统)的简称。由欧洲的标准化委员会设计的。1990年完成了年完成了GSM900的规范,共产生大约的规范,共产生大约130项的全面建议书,不同建议书经分项的全面建议书,不同建议书经分组而成为一套组而成为一套12系列
2、。系列。1991年在欧洲开通了第一个系统,将年在欧洲开通了第一个系统,将GSM更名为更名为“全球移动通信系统全球移动通信系统”(Global system for mobile communication)。从此移动通信跨入了第二代数字移动通)。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。信系统。1992年大多数欧洲年大多数欧洲GSM运营商开始商用业务。运营商开始商用业务。1995年我国开始年我国开始GSM运营。运营。GSM网络背景网络背景GSM系统技术规范共分系统技术规范共分12章:章:0112(除(除10外)共外)共11个系列个系列01:概述:概述02:GSM业务方面业务方面03:GSM网络
3、功能和结构网络功能和结构04:空中接口(:空中接口(L2&L3)05:无线路径上的物理层(:无线路径上的物理层(L1)06:话音编码规范:话音编码规范07:对移动台的终端适配:对移动台的终端适配08:A&Abis接口接口09:网络互联:网络互联11:测试规范:测试规范12:网络管理操作维护:网络管理操作维护 GSM系统技术规范中只对功能和接口定制进行了详细规范,未对硬件做出系统技术规范中只对功能和接口定制进行了详细规范,未对硬件做出规定。这样可以减少对设计者限制,也使运营者可以购买不同厂家的设备。规定。这样可以减少对设计者限制,也使运营者可以购买不同厂家的设备。GSM系统规范系统规范GSM网络
4、背景网络背景GSM系统组成与接口系统组成与接口GSM频段和频率规划频段和频率规划GSM无线关键技术无线关键技术GSM信道信道GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划GSM基本流程基本流程目录目录GSM网络组成网络组成 GSM网络由核心网侧移动交换系统(NSS)、无线侧基站子系统(BSS)、操作维护中心(OMC)、移动用户设备MS、中继线路及其传输设备组成。GSM系统组成系统组成其他其他MSCBTSHLR/AUC/LRSMCPSTN ISDNOMCMSUmMSUmUmA-bis接口接口BSCMSC/VLRA接口接口MAP接口接口BTSBTSMSCpMSCMSC是整个网络的核心是整个网络的核心,
5、协调、控制整个协调、控制整个GSMGSM网络中网络中BSSBSS、OSSOSS的各个功能实体。的各个功能实体。p接口管理接口管理p支持电信业务,承载业务和补充业务支持电信业务,承载业务和补充业务p支持位置登记、越区切换和自动漫游等其支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能它网络功能MSC:移动交换中心:移动交换中心HLRHLR:归属位置寄存器:归属位置寄存器p归属用户位置寄存器归属用户位置寄存器(HLR)(HLR)是是GSMGSM系统的中央数据库系统的中央数据库,存储该存储该HLRHLR控制的所有存在控制的所有存在的移动用户的相关信息。的移动用户的相关信息。p所有移动用户的重要数据所有移
6、动用户的重要数据都存储在都存储在HLRHLR中中.包括用户包括用户识别号码识别号码,访问能力、用户访问能力、用户类别和补充业务等数据,类别和补充业务等数据,HLRHLR也存储部分漫游移动用也存储部分漫游移动用户所在户所在MSCMSC区域的有关动态区域的有关动态数据数据。AUCAUC:鉴权中心:鉴权中心Edited by Lulei9p鉴权中心(鉴权中心(AUCAUC)存储着鉴权信息和)存储着鉴权信息和加密密钥,防止无权用户接入系统和加密密钥,防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃防止无线接口中数据被窃pAUCAUC属于属于HLRHLR的一个功能单元部分,专的一个功能单元部分,专用于用于G
7、SMGSM系统的安全性管理系统的安全性管理9 EIREIR:设备识别寄存器:设备识别寄存器Edited by Lulei10p移动设备识别寄存器(移动设备识别寄存器(EIREIR)存储着移动)存储着移动设备的国际移动设备识别码(设备的国际移动设备识别码(IMEIIMEI),通),通过合成三种表格(百名大、灰名单、黑名过合成三种表格(百名大、灰名单、黑名单)使得网络具有防止无权用户接入、监单)使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。功能。10OSS网管系统网管系统Edited by Lulei11p无线部分的网管无线部分的网管
8、OMC-ROMC-R。p交换部分的网管交换部分的网管OMC-SOMC-S11 BSCBSC:基站控制器:基站控制器Edited by Lulei12p接口管理接口管理pBTS-BSCBTS-BSC之间的信道管理之间的信道管理p无线参数及无线资源管理无线参数及无线资源管理p无线链路的测量无线链路的测量p话务量统计话务量统计p切换切换p支持呼叫控制支持呼叫控制p操作与维护操作与维护12 BTSBTS:基站收发信机:基站收发信机Edited by Lulei13pBTSBTS受控于基站控制器受控于基站控制器(BSCBSC)p实现实现BTSBTS与移动台(与移动台(MSMS)空)空中接口的功能中接口的
9、功能13 移动用户设备移动用户设备MS移动台由移动台由SIM卡与机身设备组成卡与机身设备组成Edited by Lulei14pSIMSIM卡上包含所有与用户有关的无线接卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息,也含有鉴权和加密实口一侧的信息,也含有鉴权和加密实现的信息。固化数据:现的信息。固化数据:IMSIIMSI、KiKi、安、安全算法(全算法(A3A3、A8A8);临时网路数据:);临时网路数据:TMSITMSI、LAILAI、KCKC;业务相关数据:;业务相关数据:PINPIN(个人识别号)、(个人识别号)、PUKPUKp机身设备可以是手持机,车载台等。机身设备可以是手持机,车载台等
10、。14GSM主要接口主要接口Edited by Lulei1515Edited by Lulei16GSM网络背景网络背景GSM系统组成与接口系统组成与接口GSM频段和频率规划频段和频率规划GSM无线关键技术无线关键技术GSM信道信道GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划GSM基本流程基本流程目录目录16GSM频段频段Edited by Lulei17900MHz900MHz频段:频段:(上行)(上行)890890915915(移动台发、基站收)(移动台发、基站收)(下行)(下行)935935960960(基站发、移动台收)(基站发、移动台收)双工间隔为双工间隔为45MHz45MHz,工作
11、带宽为,工作带宽为25 MHz25 MHz,载频间隔为,载频间隔为200 kHz200 kHz。小区半径小区半径0.5350.535(KMKM)DCS1800MHzDCS1800MHz频段:频段:(上行)(上行)1710171017851785(移动台发、基站收)(移动台发、基站收)(下行)(下行)1805180518801880(基站发、移动台收)(基站发、移动台收)双工间隔为双工间隔为95MHz95MHz,工作带宽为,工作带宽为75 MHz75 MHz,载频间隔为,载频间隔为200 kHz200 kHz。小区半径:小区半径:0.5350.535(KM)KM)890915935960双工距离
12、双工距离:45 MHzGSM 900:1710178518051880双工距离双工距离:95 MHzGSM 1800:17频道配置频道配置Edited by Lulei18频道间隔频道间隔p相邻两频道间隔为相邻两频道间隔为200kHz200kHz,每个频道采用时分多址接入(,每个频道采用时分多址接入(TDMATDMA)方式,分)方式,分为为8 8个时隙,即个时隙,即8 8个信道(全速率)。每信道占用带宽个信道(全速率)。每信道占用带宽25kHz25kHz频道配置频道配置p采用等间隔频道配置方法采用等间隔频道配置方法干扰保护比干扰保护比p载波干扰保护比(载波干扰保护比(C/IC/I)就是指接收到
13、的希望信号电平与非希望信号电平的)就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值比值同频道干扰保护比:同频道干扰保护比:C/I9 dbC/I9 db邻频道干扰保护比:邻频道干扰保护比:C/I-9 dbC/I-9 dblGSM 标准:C/I=9 dB,工程上,C/I=12dB有用信号环境噪声其他信号所有有用信号 carrierC/I=所有无用信号interference=18频率复用频率复用Edited by Lulei19GSM GSM 采用的频率复用结构有采用的频率复用结构有4X34X3、3X33X3、2X62X6等多种结构,所有的复用都是把有限等多种结构,所有的复用都是把有限的频率分成若
14、干组,依次形成一簇频率分配给相邻小区使用。如的频率分成若干组,依次形成一簇频率分配给相邻小区使用。如“4X34X3”复用方复用方式,把频率分成式,把频率分成1212组,并轮流分配到组,并轮流分配到4 4个站点,即每个站点可用到个站点,即每个站点可用到3 3个频率组个频率组A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B
15、1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D319Edited by Lulei20GSM网络背景网络背景GSM系统组成与接口系统组成与接口GSM频段和频率规划频段和频率规划GSM无线关键技术无线关键技术GSM信道信道GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划GSM基本流程基本流程目录目录20多址技术多址技术Edited by Lulei21p多址技术技术要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术多址技术技术要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术p实现多址的方法基本上有三种:频分多址(实现多址的
16、方法基本上有三种:频分多址(FDMAFDMA)、时分多址()、时分多址(TDMATDMA)和码)和码分多址(分多址(CMDACMDA)。在)。在GSMGSM中,无线路径上采用以时分多址(中,无线路径上采用以时分多址(TDMATDMA)为基础,)为基础,结合结合FDMAFDMA的方式。的方式。p每一频点(频道或叫每一频点(频道或叫TRXTRX)上可分成)上可分成8 8个时隙,每一时隙为一个信道。个时隙,每一时隙为一个信道。21调制技术调制技术Edited by Lulei22p数字调制解调技术数字调制解调技术在选择数字调制解调技术时,要考虑到两方面的因素:功率的有效性和频谱在选择数字调制解调技术
17、时,要考虑到两方面的因素:功率的有效性和频谱的有效性。对于功率有效的技术,它要求在相对低的载噪比(的有效性。对于功率有效的技术,它要求在相对低的载噪比(8.4 db8.4 db或或12dB12dB)的情况下具有低的差错概率(对应于)的情况下具有低的差错概率(对应于10-410-4或或10-810-8)。对于频谱有效性,)。对于频谱有效性,它应能在单位频带内具有高的比特率(它应能在单位频带内具有高的比特率(2bit/s.HZ)2bit/s.HZ)。pGSMGSM采用:高斯滤波最小移频键控采用:高斯滤波最小移频键控GMSKGMSK高斯低通滤波器 FM(频率调制器T不归零数据GMSK22分集技术分集
18、技术Edited by Lulei23p分集技术:利用多经信号改善接收系统性能,降低多经衰落分集技术:利用多经信号改善接收系统性能,降低多经衰落p种类:空间分集、频率分集、时间分集、极化分集种类:空间分集、频率分集、时间分集、极化分集空间分集:接收天线间隔保证衰落信号的独立性,理论上空间分集:接收天线间隔保证衰落信号的独立性,理论上0.50.5波长可以保证波长可以保证不相关,一般不相关,一般1010个波长或个波长或0.10.1个天线挂高;分集支路越多越好。个天线挂高;分集支路越多越好。频率分集:调频、扩频频率分集:调频、扩频时间分集:符号交织、检错、纠错编码时间分集:符号交织、检错、纠错编码p
19、分集信号的合并技术:选择型合并、等增益合并、最大比合并、开关式合并分集信号的合并技术:选择型合并、等增益合并、最大比合并、开关式合并选择性合并:接收端选择最佳选择性合并:接收端选择最佳SNRSNR等增益合并:增益系数为等增益合并:增益系数为1 1,比最大比合并低,比最大比合并低1.05dB1.05dB最大比合并:各分集之路径相位调整后,按适当的增益系数同相相加,再最大比合并:各分集之路径相位调整后,按适当的增益系数同相相加,再送入检测器送入检测器开关式合并:仅使用一套接收设备,监视接收信号的包络,一般要求发射开关式合并:仅使用一套接收设备,监视接收信号的包络,一般要求发射机采用两副天线机采用两
20、副天线23编码方式编码方式Edited by Lulei24p编码可分为信源编码和信道编码编码可分为信源编码和信道编码信源编码信源编码:为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取:为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。主要任务是改进话音采样和编码算法,以降低信源的基本数码率。的编码。主要任务是改进话音采样和编码算法,以降低信源的基本数码率。信道编码信道编码:为了提高数字通信的可靠性而采取的编码,目的在于使信号在:为了提高数字通信的可靠性而采取的编码,目的在于使信号在接收端能够检查甚至纠正传输期间由各种干扰引起的差错接收端能够检查甚至纠正传输期间由各种干扰引起
21、的差错信道编码与信源编码的区别:信道编码与信源编码的区别:信源编码是为了提高传输效率,减少带宽,信源编码是为了提高传输效率,减少带宽,所以尽量去减少信源的冗余度,而信道编码是为了检测或纠正差错,采用所以尽量去减少信源的冗余度,而信道编码是为了检测或纠正差错,采用了增加冗余度的方法,也就是在原来信息码的基础上多加一些码元,按照了增加冗余度的方法,也就是在原来信息码的基础上多加一些码元,按照一定的代数结构或其他相关特性,利用码间的相互关系去判断或纠正差错一定的代数结构或其他相关特性,利用码间的相互关系去判断或纠正差错24交织技术交织技术Edited by Lulei25p交织就是把信息码在发端加以
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