第13讲第3章GSM数字蜂窝移动通信系统.ppt

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1、3.3.1 3.3.1 话音和信道编码技术话音和信道编码技术 调制图3-9 移动台语音处理的过程3.3 GSM3.3 GSM数字蜂窝移动通信系统主要技术数字蜂窝移动通信系统主要技术 数字化话音信号在无线传输时主要面临三个问题：数字化话音信号在无线传输时主要面临三个问题：1.1.选择低速率的编码方式选择低速率的编码方式，以适应有限带宽的要求；，以适应有限带宽的要求；2.2.选择有效的方法选择有效的方法减少误码率减少误码率，即信道编码问题；，即信道编码问题；3.3.选用选用有效的调制方法有效的调制方法，减小杂波辐射，减小杂波辐射，降低干扰。降低干扰。3.3.2 3.3.2 跳频和间断传输技术跳频和

2、间断传输技术 1 1跳频跳频跳频跳频是是指载波频率在很宽频率范围内按某种图案（序列）进行跳变指载波频率在很宽频率范围内按某种图案（序列）进行跳变。图图3-10 GSM3-10 GSM系统的跳频示意图系统的跳频示意图 跳频系统的抗干扰原理与直接序列扩频系统是不同的。跳频系统的抗干扰原理与直接序列扩频系统是不同的。直接序列扩频直接序列扩频是靠频谱的扩展和解扩处理来提高抗干扰能力的；是靠频谱的扩展和解扩处理来提高抗干扰能力的；跳频跳频是靠躲避干扰来获得抗干扰能力的。是靠躲避干扰来获得抗干扰能力的。2 2间断传输间断传输 为了提高频谱利用率，为了提高频谱利用率，GSMGSM系统还采用了系统还采用了话音

3、激活技术话音激活技术。这个被称为。这个被称为间断传输（间断传输（DTxDTx）技术）技术的的基本原则基本原则是是只在有话音时才打开发射机只在有话音时才打开发射机，这，这样样可以减小干扰，提高系统容量可以减小干扰，提高系统容量。采用采用DTxDTx技术，技术，对移动台来说更有意义对移动台来说更有意义，因为，因为在无信息传输时即关闭在无信息传输时即关闭发射机发射机，可以，可以减少电源消耗减少电源消耗。3.3.3 3.3.3 调制与解调技术调制与解调技术通信的最终目的通信的最终目的是在一定的距离内传递信息。是在一定的距离内传递信息。虽然虽然基带数字信号基带数字信号可以可以在传输距离相对较近的情况下直

4、接传送在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果，但如果要远要远距离传输距离传输时，特别是在时，特别是在无线或光纤信道上传输无线或光纤信道上传输时，则时，则必须经过调制必须经过调制将信号频将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。制。如同传输模拟信号时一样，如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移幅移键控键控(ASK)(ASK)、频移键控频移键控(FSK)(FSK)和和

5、相移键控相移键控(PSK)(PSK)。它们分别对应于用载波（正弦。它们分别对应于用载波（正弦波）的波）的幅度、频率和相位幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。角度调制的特殊情况。理论上，理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们，它们都是属正都是属正弦波调制弦波调制。但是，。但是，数字调制数字调制是是调制信号为数字型调制信号为数字型的的正弦波调制正弦波调制，而，而模模拟调制拟调制则是则是调制信号为连续型的正弦波调制调制信号为连续型的正弦波调制。ASKASK、FS

6、KFSK、PSKPSK中，就中，就频带利用率频带利用率和和抗噪声性能抗噪声性能（或功率利用率）两（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是个方面来看，一般而言，都是PSKPSK系统最佳系统最佳。所以。所以PSKPSK在中、高速数据在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。传输中得到了广泛的应用。GSMGSM系统的调制方式系统的调制方式：高斯滤波最小移频键控高斯滤波最小移频键控（GMSKGMSK），调制速率为），调制速率为270.833kbps270.833kbps。3.3.4 GSM3.3.4 GSM系统的控制与管理系统的控制与管理1 1GSMGSM识别码识别码2 2位置区划分位置区划分3 3位

7、置登记位置登记/删除删除4 4用户管理用户管理5 5鉴权与加密鉴权与加密6 6呼叫处理过程呼叫处理过程7 7越区切换越区切换/漫游漫游一一、GSMGSM识别码识别码 1 1、移动台的号码。、移动台的号码。移动台的号码类似于移动台的号码类似于PSTNPSTN（公共交换电话网）中的电话号码，其编号规则应（公共交换电话网）中的电话号码，其编号规则应与各国的编号规则相一致。移动台的号码有以下两种：与各国的编号规则相一致。移动台的号码有以下两种：（1 1）移动台国际号码（）移动台国际号码（MSISDNMSISDN）。）。为呼叫为呼叫GSMGSM系统中的某个移动用户所需拨的号码。一个移动台可分配一个或几系

8、统中的某个移动用户所需拨的号码。一个移动台可分配一个或几个个MSISDNMSISDN。其组成格式为：其组成格式为：CC+NDC+SNCC+NDC+SN CC CC：国家码，中国国家码，中国86 NDC86 NDC：国内地区码国内地区码 SNSN：用户码用户码由由NDCNDC和和SNSN两部分组成国内两部分组成国内ISDNISDN号码，其长度不超过号码，其长度不超过1313位数。国际位数。国际ISDNISDN（MSISDNMSISDN）号码长度不超过）号码长度不超过1515位数字。位数字。（2 2）移动台漫游号码（）移动台漫游号码（MSRNMSRN）。）。当移动台漫游到一个新的服务区时，由当移动

9、台漫游到一个新的服务区时，由VLRVLR给它分配一个临时性的漫给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的游号码，并通知该移动台的HLRHLR，用于建立通信路由。一旦移动台离，用于建立通信路由。一旦移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其他来访的移动台使开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其他来访的移动台使用。用。格式：格式：MSRNMSRNCCCCNSCNSCSNSN CCCC国家码国家码 NDCNDC国内地区码国内地区码(用于识别用于识别MSC/VLRMSC/VLR）SNSN用户码用户码2 2、移动用户识别码。、移动用户识别码。在在GSMGSM系统中，每个用户均分配一个

10、唯一的国际移动用户识别码系统中，每个用户均分配一个唯一的国际移动用户识别码（IMSIIMSI）。此码在所有位置（包括在漫游区）都是有效的。通常在呼）。此码在所有位置（包括在漫游区）都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用叫建立和位置更新时，需要使用IMSIIMSI。IMSIIMSI的组成格式：的组成格式：MCC+MNC+MSINMCC+MNC+MSIN MCC MCC：移动用户所属国家代号，占移动用户所属国家代号，占3 3位数字。中国位数字。中国460460 MNC MNC：移动网号码，最多由移动网号码，最多由2 2位数字组成。用于识别移动用户所归位数字组成。用于识别移动用户所归 属的

11、移动通信网。中国移动属的移动通信网。中国移动0000，联通，联通0101。MSINMSIN：移动用户识别码，用以识别某一移动通信网（移动用户识别码，用以识别某一移动通信网（PLMNPLMN）中的移）中的移动用户。动用户。由由MNCMNC和和MSINMSIN两部分组成为国内移动用户识别码（两部分组成为国内移动用户识别码（NMSINMSI）。）。3 3、国际移动设备识别码（、国际移动设备识别码（IMEIIMEI）是区别移动设备的标志，可用于监控被窃或无效的移动设备。是区别移动设备的标志，可用于监控被窃或无效的移动设备。格式：格式：TAC+FAC+SNR+SPTAC+FAC+SNR+SP TAC T

12、AC：型号批准编码，由欧洲型号标准中心分配。型号批准编码，由欧洲型号标准中心分配。FACFAC：装配厂家号码装配厂家号码 SNRSNR：产品序号产品序号 SPSP：备用备用4 4、临时移动用户识别码（、临时移动用户识别码（TMSITMSI）用于保护国际移动设备识别码（用于保护国际移动设备识别码（IMSIIMSI），），GSMGSM系统能提供安全保密措系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码（施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码（TMSITMSI）代替代替IMSIIMSI。两者之间可按一定的算法互相转换。访问位置寄存器。两者之间可按一定的算法互相转

13、换。访问位置寄存器（VLRVLR）可给来访的移动用户分配一个）可给来访的移动用户分配一个TMSITMSI（只限于在该访问服务区（只限于在该访问服务区使用）。使用）。总之，总之，IMSIIMSI只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用TMSITMSI，以避免通过无线信道发送其以避免通过无线信道发送其IMSIIMSI，从而防止窃听者检测用户的通信内，从而防止窃听者检测用户的通信内容，或者非法盗用合法用户的容，或者非法盗用合法用户的IMSIIMSI。TMSITMSI由各电信部门选择，长度不超过由各电信部门选择，长度不超过4 4个字节。个字节。5 5、位

14、置区识别码（、位置区识别码（LAILAI）在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别标志（在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别标志（LAILAI）位置区识别码（位置区识别码（LAILAI）的格式：）的格式：LAI=MCCLAI=MCCMNCMNCLAC LAC MCC MCC移动国家号，识别一个国家移动国家号，识别一个国家 MNCMNC移动网号，识别国内的移动网号，识别国内的GSMGSM网网 LACLAC位置区号码，识别一个位置区号码，识别一个GSMGSM网中的位置区网中的位置区6 6、位置区码（、位置区码（LAC)LAC)用于识别用于识别GSMGSM移动通信网中的一个位置区移动通信

15、网中的一个位置区。最多不超过两个字节，采用十。最多不超过两个字节，采用十六进制编码，由各运营部门自定。六进制编码，由各运营部门自定。7 7、基站识别色码（基站识别色码（BSICBSIC）用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站。采用相同载频且相邻的基站。格式：（格式：（BSIC BSIC NCCNCCBCC BCC）(6bit(6bit）NCCNCC公众陆地移动通信网公众陆地移动通信网(PLMN)(PLMN)色码，用于识别相邻的色码，用于识别相邻的PLMNPLMN网（网（3bit

16、3bit）。）。BCCBCC基站色码，用于识别相同载频的不同基站基站色码，用于识别相同载频的不同基站(3bit)(3bit)。二、位置区划分二、位置区划分图图3-11 GSM3-11 GSM系统的区域定义系统的区域定义 从地理位置范围来看，从地理位置范围来看，GSMGSM系统分为系统分为GSMGSM服务区服务区，公用陆地移动网公用陆地移动网（PLMNPLMN）业务区、业务区、移动交换控制区移动交换控制区（MSCMSC区）、区）、位置区位置区（LALA）、）、基站区和小区基站区和小区。1 1、GSMGSM服务区服务区由联网的由联网的GSMGSM全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统

17、的全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服务，包括完成国际漫游。各种服务，包括完成国际漫游。2 2、PLMNPLMN业务区业务区由由GSMGSM系统构成的公用陆地移动网（系统构成的公用陆地移动网（GSM/PLMNGSM/PLMN）处于国际或国内汇接交换机）处于国际或国内汇接交换机的级别上，该区域为的级别上，该区域为PLMNPLMN业务区，它可以与公用交换电信网（业务区，它可以与公用交换电信网（PSTNPSTN）、综合业）、综合业务数字网（务数字网（ISDNISDN）和公用数据网（）和公用数据网（PDNNPDNN）互连，在该区域内，有共同的编号方）互连，在该区域内，有共同的编

18、号方法及路由规划。一个法及路由规划。一个PLMNPLMN业务区包括多个业务区包括多个MSCMSC业务区，甚至可扩展全国。业务区，甚至可扩展全国。3 3、MSCMSC业务区业务区在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。一个移动交换中心控制区域在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。一个移动交换中心控制区域称为称为MSCMSC业务区。一个业务区。一个MSCMSC区可以由一个或多个位置区组成。区可以由一个或多个位置区组成。4 4、位置区、位置区每一个每一个MSCMSC业务区分成若干位置区（业务区分成若干位置区（LALA），位置区由若干基站区组成，它与），位置区由若干基站区组成，它与一个或一个或 若干

19、个基站控制器（若干个基站控制器（BSCBSC）有关。在位置区内移动台移动时，不需要作）有关。在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。系统位置更新。当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。系统中，位置区域以位置区识别码（中，位置区域以位置区识别码（LAILAI）来区分）来区分MSCMSC业务区的不同位置区。业务区的不同位置区。5 5、基站区、基站区一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。6 6、小区、小区小区也叫蜂窝区，理想形状是正六边形，一个小区包含一个基站

20、，每个基小区也叫蜂窝区，理想形状是正六边形，一个小区包含一个基站，每个基站包含若干套收发信机，其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素，站包含若干套收发信机，其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素，一般为几公里。基站可位于正六边形中心，采用全向天线，称为中心激励；也一般为几公里。基站可位于正六边形中心，采用全向天线，称为中心激励；也可位于正六边形顶点（相隔设置），采用可位于正六边形顶点（相隔设置），采用120120度或度或6060度定向天线，称为顶点激励。度定向天线，称为顶点激励。若小区内业务量激增时，小区可以缩小（一分为四），新的小区俗称若小区内业务量激增时，小区可以缩小（一分为四），新的小区俗称 小小小小区区，在蜂窝网中称为小区分裂。在蜂窝网中称为小区分裂。