【教学课件】第九章GSM移动通信系统.ppt

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1、第九章 GSM 移动通信系统内容内容n第一节第一节 GSMGSM系统的业务及其特点系统的业务及其特点n第二节第二节 GSMGSM系统的结构系统的结构 n第三节第三节 GSMGSM系统的信道系统的信道n第四节第四节 GSMGSM系统的无线数字传输系统的无线数字传输n第五节第五节 GSMGSM的信令协议的信令协议n第六节接续和移动性管理第六节接续和移动性管理n第七节通用分组无线业务（第七节通用分组无线业务（GPRSGPRS）GSM业务业务就是就是GSM系统为了满足一个特殊用户的通系统为了满足一个特殊用户的通信要求而向用户提供的服务信要求而向用户提供的服务分类分类GSM支持的基本业务支持的基本业务

2、分别介绍分别介绍电信业务电信业务承载业务承载业务附加业务附加业务9.1GSM系统的业务及其特征系统的业务及其特征 图图9-1 GSM系统业务分类系统业务分类 GSM支持的基本业务支持的基本业务基本业务分类基本业务分类功能功能电信业务电信业务（Teleservices）又称用户终端业务又称用户终端业务 为用户通信提供包括终端设备功为用户通信提供包括终端设备功能在内的完整能力能在内的完整能力承载业务承载业务（Bearer Services）提供用户接入点（也称提供用户接入点（也称“用户用户/网网络络”接口接口）间信号传输的能力）间信号传输的能力电信业务电信业务承载业务承载业务承载业务承载业务图图图

3、图9-2 GSM9-2 GSM支持的基本业务支持的基本业务支持的基本业务支持的基本业务 电信业务电信业务其中，短消息业务的传送过程见下页其中，短消息业务的传送过程见下页电信业务电信业务类型类型业务码业务码电信业务名称电信业务名称功功 能能话音传输话音传输11电电 话话为数字移动通信系统的用户和为数字移动通信系统的用户和其它所有与其联网的用户之间其它所有与其联网的用户之间提供双向电话通信提供双向电话通信紧急呼叫紧急呼叫12通过一种简单而同一的手续将通过一种简单而同一的手续将用户接到就近的紧急业务中心用户接到就近的紧急业务中心短消息短消息21MS终端的点对点短消息业务终端的点对点短消息业务由短消息

4、业务中心完成存储和由短消息业务中心完成存储和前转功能前转功能22MS起始的点对点短消息业务起始的点对点短消息业务23小区广播短消息业务小区广播短消息业务传真传真61交替语音和三类传真交替语音和三类传真语音与三类传真交替传送语音与三类传真交替传送62自动三类传真自动三类传真使用户以传真编码信息文件的使用户以传真编码信息文件的形式自动交换各种函件形式自动交换各种函件短消息业务的传送过程短消息业务的传送过程BSSBSSBSSBSSMSCMSCVLRVLR移动台始呼的短消息移动台始呼的短消息移动台被呼的短消息移动台被呼的短消息短消息短消息NSSNSS空中接口空中接口空中接口空中接口A A A A接口接

5、口接口接口图图图图9-3 9-3 短消息服务（源端到终端）过程短消息服务（源端到终端）过程短消息服务（源端到终端）过程短消息服务（源端到终端）过程 NSSNSS小区广播的短消息业务小区广播的短消息业务BSSBSSBSSBSSNSSNSS操作维护接口操作维护接口空中接口空中接口A A接口接口图图图图9-4 9-4 短消息服务（小区广播）过程短消息服务（小区广播）过程短消息服务（小区广播）过程短消息服务（小区广播）过程 承载业务承载业务n注 1.承载业务61和81中的数据为3.1KHz信息传送能力的承载业务21-34 2.表中“T”表示透明；“NT”表示不透明业务码业务码承载业务名称承载业务名称业

6、务码业务码承载业务名称承载业务名称透明属性透明属性21异步异步300bps双工电路型双工电路型33同步同步4.8 kbps双工电路型双工电路型T或或NT22异步异步1.2 kbps双工电路型双工电路型34同步同步9.6 kbps双工电路型双工电路型24异步异步2.4 kbps双工电路型双工电路型42异步异步PAD接入接入1.2 kbps电路型电路型25异步异步4.8 kbps双工电路型双工电路型44异步异步PAD接入接入2.4 kbps电路型电路型26异步异步9.6 kbps双工电路型双工电路型45异步异步PAD接入接入4.8 kbps电路型电路型32同步同步2.4 kbps双工电路型双工电路

7、型46异步异步PAD接入接入9.6 kbps电路型电路型61交替话音交替话音/数据数据81话音后接数据话音后接数据注注131同步同步1.2 kbps双工电路型双工电路型 T41异步异步PAD 接入接入1.2 kbps电路型电路型NT附加业务附加业务计计 费费 提提 示示 AOC交交 替替 线线 业业 务务(ALS)-个人个人 或或 商商 业业 来来 话话 限限 制制 -BAIC当当 漫漫 游游 在在 HPLMN 之之 外外 时时，限限 制制 所所 有有 来来 话话 在在 国国 外外 时时 限限 制制 来来 话话 呼呼 出出 限限 制制 -BOC限限 制制 所所 有有 打打 出出 去去 的的 国

8、国 际际 电电 话话 -BOIC限限 制制 所所 有有 打打 出出 去去 的的 国国 际际 电电 话话，除了打到，除了打到HPLMN国国家的电话家的电话 遇遇 忙忙 呼呼 叫叫 前前 转转 -CFB无无 应应 答答 呼呼 叫叫 前前 转转 -CFNA无无 条条 件件 呼呼 叫叫 前前 转转 -CFU呼呼 叫叫 保保 持持 呼呼 叫叫 等等 待待 -CW主主 叫叫 线线 识识 别别 显显 示示 -CLIP主主 叫叫 线线 识识 别别 限限 制制-永永 久久 或或 预预 呼呼 -CLIR中中 央央 交交 换换 业业 务务 会会 议议 呼呼 叫叫 -CONF运运 营营 者者 确确 定定 的的 呼呼

9、叫叫 限限 制制 (ODB)附加业务附加业务附加业务附加业务是基是基是基是基 本本本本 电电电电 信信信信 业业业业 务增务增务增务增 强强强强 或或或或 补补补补 充充充充 。9.2 GSM系统的结构系统的结构 总体结构总体结构总体结构总体结构 功能单元功能单元功能单元功能单元GSM系统的总体结构系统的总体结构 图图9-5 GSM系统的总体结构系统的总体结构短消息业务中心（短消息业务中心（SC）功能实体可通过与）功能实体可通过与SSS的连接实现点对点的连接实现点对点短消息业务，可通过与短消息业务，可通过与BSS的连接完成小区广播短消息业务。的连接完成小区广播短消息业务。BSSBSSA AGG

10、D DMSCMSCEIREIRHLR/AUCHLR/AUCVLRVLRVLRVLRSMCSMCMSMSUmB BC CEF FPSTNPSTNISDNISDNPLMNPLMNPSPDNPSPDNSSSSSSAbisAbisBTSBTSBSCBSCOMCOMCMSCMSC注注注注 GSM系统的功能单元系统的功能单元子单元子单元功能功能MS（移动台）（移动台）包括包括ME(移动设备移动设备)和和SIM(用户识别模块用户识别模块)BTS（基站）（基站）为一个小区服务的无线收发信设备为一个小区服务的无线收发信设备BSC（基站控制器）（基站控制器）对一个或多个对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制进

11、行控制以及相应呼叫控制MSC（移动业务交换中心）（移动业务交换中心）对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换VLR（拜访位置寄存器）（拜访位置寄存器）存储与呼叫处理有关的一些数据存储与呼叫处理有关的一些数据HLR（归属位置寄存器）（归属位置寄存器）管理部门用于移动用户管理的数据库管理部门用于移动用户管理的数据库存储有关用户的参数和目前所处位置的信息存储有关用户的参数和目前所处位置的信息EIR（设备识别寄存器）（设备识别寄存器）对移动设备的识别、监视、闭锁对移动设备的识别、监视、闭锁存储有关移动台设备参数的数据库存储有关移动台设备参数的数据库AUC（鉴

12、权中心）（鉴权中心）认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数OMC（操作维护中心）（操作维护中心）操作维护系统中的各功能实体操作维护系统中的各功能实体GSM系统可通过MSC实现与多种网络的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN 9.3 GSM系统的信道系统的信道物理信道与逻辑信道物理信道与逻辑信道物理信道物理信道逻辑信道逻辑信道物理信道与逻辑信道的配置物理信道与逻辑信道的配置突发脉冲突发脉冲帧偏离、定时提前量与半速率信道帧偏离、定时提前量与半速率信道物理信道物理信道GSM系统多址接入技术系统多址接入技术 采用采用频分多址接入（频分多址接入（FDMA）

13、和时分多址接入（）和时分多址接入（TDMA）混合技术混合技术FDMA是说在规定频率范围内分配是说在规定频率范围内分配n个载频个载频TDMA是说在每个载频上按时间分为是说在每个载频上按时间分为8个时间段，每个时隙段称为一个个时间段，每个时隙段称为一个时隙时隙（slot），一个载频上连续的），一个载频上连续的8个时隙组成一个个时隙组成一个帧帧(Frame)物理信道物理信道是指是指TDMA中的时隙中的时隙 即即GSM的一个载频上可提供的一个载频上可提供8个物理信道个物理信道我国我国GSM技术体制技术体制对频率配置的规定对频率配置的规定 工作频段工作频段频道间隔频道间隔双工收发间隔双工收发间隔频道配置

14、频道配置频率复用方式频率复用方式干扰保护比干扰保护比保护频带保护频带时隙时隙0 0时隙时隙1 1时隙时隙2 2时隙时隙3 3时隙时隙4 4时隙时隙5 5时隙时隙6 6时隙时隙7 7图图图图9-6 9-6 时分多址接入原理示意图时分多址接入原理示意图时分多址接入原理示意图时分多址接入原理示意图工作频段工作频段 注：注：国家无委分配的国家无委分配的900MHz频段包括原来分配的频段包括原来分配的TACS频段和新分配的频段和新分配的ETACS频段频段GSM网络网络总的可用频带总的可用频带为为100MHz中国电信中国电信扩展频段方式扩展频段方式充分利用充分利用900MHz的频率资源，可视不同需要向下扩

15、展的频率资源，可视不同需要向下扩展900MHz频段，相应频段，相应地向地向ETACS频段压缩模拟公用移动电话网的频段频段压缩模拟公用移动电话网的频段在在900MHz频率无法满足用户容量需求时，可启用频率无法满足用户容量需求时，可启用1800MHz频段频段考虑远期需要，向频率管理单位申请新的考虑远期需要，向频率管理单位申请新的1800MHz频率频率分分 类类频频 段段移动台发、基站移动台发、基站收收基站发、移动台基站发、移动台收收GSM900/1800频段频段900MHz频段频段890-915MHz935-960MHz1800MHz频段频段1710-1785MHz1805-1880MHz国家无委

16、分配给国家无委分配给900MHz频段频段889-909MHz931-954MHz中国电信的频段中国电信的频段1800MHz频段频段1710-1720MHz1805-1815MHz频道间隔频道间隔&双工收发间隔双工收发间隔&频道配置频道配置900MHz频段频段1800MHz频段频段频道间隔频道间隔相邻频道间隔为相邻频道间隔为200KHz每个频道采用时分多址接入每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式分为方式分为8个时隙，即个时隙，即8个信道个信道 双工收发双工收发间隔间隔45MHz95MHz等等间间隔隔频频道道配配置置频道序号频道序号1 124512 885频道数频道数124374频道序号频道序

17、号和频道标和频道标称中心频称中心频率的关系率的关系 上行上行 下行下行其中，其中，上行上行 下行下行其中，其中，频率复用方式频率复用方式 在建网初期及邻省之间协调时应使用在建网初期及邻省之间协调时应使用43的复的复用方式用方式 即即N=4，采用定向天线，每基站用，采用定向天线，每基站用3个个120 或或60方向性天线构成方向性天线构成3个扇形小区，如图个扇形小区，如图 9-7所示所示业务量较大的地区可采用其它的复用方式业务量较大的地区可采用其它的复用方式 如如33，26，13复用方式复用方式若采用全向天线应采用若采用全向天线应采用N=7的复用方式的复用方式 其频率可从其频率可从43复用方式的复

18、用方式的12组中任选组中任选7组，组，频道不够用的小区可从剩余频率组中借用频道，频道不够用的小区可从剩余频率组中借用频道，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用，如图但相邻频率组尽量不在相邻小区使用，如图9-8所示所示在话务密度高的地区，应适当采用新技术提高在话务密度高的地区，应适当采用新技术提高频谱利用率频谱利用率 如同心圆小区覆盖技术；智能双层网技术；如同心圆小区覆盖技术；智能双层网技术；微蜂窝技术等等微蜂窝技术等等在微蜂窝的频率配置时，可根据需要保留出一在微蜂窝的频率配置时，可根据需要保留出一些专用频率些专用频率2 26 610102 26 610102 26 610102 26 610103

19、 37 711113 37 711113 37 711113 37 711111 15 59 91 15 59 91 15 59 91 15 59 94 48 812124 48 812124 48 812124 48 81212图图图图9-7 439-7 43复用模式复用模式复用模式复用模式 图图图图9-8 79-8 7组复用模式组复用模式组复用模式组复用模式 7 79 97 77 79 99 91 11111111111115 55 55 53 33 33 38 88 88 8干扰保护比与保护频带干扰保护比与保护频带 干扰保护比干扰保护比保护频带保护频带原则原则 确保数字蜂窝移动通信系统能

20、满足干扰保护比要求。确保数字蜂窝移动通信系统能满足干扰保护比要求。当某地当某地GSM900系统与模拟蜂窝移动电话系统共存时，两系统之间系统与模拟蜂窝移动电话系统共存时，两系统之间(频道中心频率之间频道中心频率之间)应有约应有约400KHz的保护带宽。的保护带宽。当某地当某地GSM1800系统与其它无线电系统的频率相邻时，应考虑系系统与其它无线电系统的频率相邻时，应考虑系统间的相互干扰情况，留出足够的保护频带。统间的相互干扰情况，留出足够的保护频带。干扰干扰参考载干比参考载干比同道干扰同道干扰C/Ic9dB200kHz邻道干扰邻道干扰C/Ia19dB400kHz邻道干扰邻道干扰C/Ia241dB

21、逻辑信道逻辑信道 概念概念 逻辑信道逻辑信道是指在物理信道所传输的内容，即依据移动网通信的需要，是指在物理信道所传输的内容，即依据移动网通信的需要，为所传送的各种控制信令和语音或数据业务在为所传送的各种控制信令和语音或数据业务在TDMA的的8个时隙分配的控个时隙分配的控制逻辑信道或语音、数据逻辑信道制逻辑信道或语音、数据逻辑信道形式形式GSM数字系统在物理信道上传输的信息是大约由数字系统在物理信道上传输的信息是大约由100多个调制比特组多个调制比特组成的脉冲串，称为成的脉冲串，称为突发脉冲序列突发脉冲序列（Burst）以不同的以不同的“Burst”信息格式来携带不同的逻辑信道信息格式来携带不同

22、的逻辑信道分类分类专用信道专用信道 用于传送用户语音或数据的业务信道，另外还包括一些用于控制用于传送用户语音或数据的业务信道，另外还包括一些用于控制 的专用控制信道的专用控制信道公共信道公共信道 用于传送基站向移动台广播消息的广播控制信道和用于传送用于传送基站向移动台广播消息的广播控制信道和用于传送 MSC与与MS间建立连接所需的双向信号的公共控制信道间建立连接所需的双向信号的公共控制信道 GSM的各种逻辑信道示意图的各种逻辑信道示意图 图图9-9 GSM定义的各种逻辑信道示意图定义的各种逻辑信道示意图 逻辑信道逻辑信道逻辑信道逻辑信道公共信道公共信道公共信道公共信道专用信道专用信道专用信道专

23、用信道广播信道广播信道广播信道广播信道公共控制信道公共控制信道公共控制信道公共控制信道频率校正频率校正频率校正频率校正信道信道信道信道同步同步同步同步信道信道信道信道专业控制信道专业控制信道专业控制信道专业控制信道业务信道业务信道业务信道业务信道广播控制广播控制广播控制广播控制信道信道信道信道寻呼寻呼寻呼寻呼信道信道信道信道随机接入随机接入随机接入随机接入信道信道信道信道接入允许接入允许接入允许接入允许信道信道信道信道独立专用独立专用独立专用独立专用控制信道控制信道控制信道控制信道快速随路快速随路快速随路快速随路信道信道信道信道慢速随路慢速随路慢速随路慢速随路信道信道信道信道全速率全速率全速率

24、全速率信道信道信道信道增强型增强型增强型增强型全速率信道全速率信道全速率信道全速率信道半速率半速率半速率半速率信道信道信道信道广播信道（BCH）是从基站到移动台的单向信道公共控制信道（CCCH）是基站与移动台间的一点对多点的双向信道公共信道公共信道 组成组成功能功能频率校正信道（频率校正信道（FCCH）传送传送频率校正频率校正信息信息同步信道（同步信道（SCH）传送传送帧同步（帧同步（TDMA帧号）信息和帧号）信息和BTS识别码识别码（BSIC）信息信息广播控制信道（广播控制信道（BCCH）向每个向每个BTS广播通用的信息广播通用的信息组成组成功能功能上上/下行信道下行信道寻呼信道（寻呼信道（

25、PCH）广播基站寻呼移动台的寻呼消息广播基站寻呼移动台的寻呼消息下行信道下行信道随机接入信道随机接入信道（RACH）MS随机接入网络时用此信道向基站发送信随机接入网络时用此信道向基站发送信息并申请指配一独立专用控制信道息并申请指配一独立专用控制信道SDCCH上行信道上行信道允许接入信道允许接入信道（AGCH）基站向随机接入成功的移动台发送指配了基站向随机接入成功的移动台发送指配了的独立专用控制信道的独立专用控制信道SDCCH下行信道下行信道专用信道专用信道专用控制信道（专用控制信道（DCCH）是基站与移动台间的点对点的双向信道是基站与移动台间的点对点的双向信道业务信道（业务信道（TCH）是用于

26、传送用户的话音和数据业务的信道是用于传送用户的话音和数据业务的信道分类分类根据交换方式的不同分为根据交换方式的不同分为电路交换信道电路交换信道和和数据交换信道数据交换信道依据传输速率的不同分为依据传输速率的不同分为全速率信道全速率信道（13kbit/s）和）和半速率信道半速率信道（6.5kbit/s）注：增强全速率业务信道是指，它的速率与全速率信道的速率一样为注：增强全速率业务信道是指，它的速率与全速率信道的速率一样为13kbit/s，只是其压缩编码方案更为优越，所以有较好的话质只是其压缩编码方案更为优越，所以有较好的话质组成组成功能功能独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH）传送基站

27、和移动台间的指令与传送基站和移动台间的指令与信道指配信道指配信息信息随路信道随路信道（ACCH）慢速随路信道慢速随路信道（SACCH）基站向移动台基站向移动台传送功率控制信息、帧传送功率控制信息、帧调整信息调整信息基站接收移动台发来的移动台接收信基站接收移动台发来的移动台接收信号强度报告和链路质量报告号强度报告和链路质量报告与独立专用控制与独立专用控制信道（信道（SDCCH）或者业务信道公或者业务信道公用在一个物理信用在一个物理信道上传送信令消道上传送信令消息息快速随路信道快速随路信道（FACCH）传送基站与移动台间的传送基站与移动台间的越区切换越区切换的信的信令消息令消息逻辑信道应用实例逻辑

28、信道应用实例 MSMS开机拨打电话为例说明逻辑信道的应用：开机拨打电话为例说明逻辑信道的应用：nFCCHFCCH接收频率校正信息。接收频率校正信息。nSCHSCH接收接收BTSBTS同步信号。同步信号。nBCCHBCCH接收系统消息。接收系统消息。nRACHRACH接入申请。接入申请。nAGCHAGCH允许接入并分配允许接入并分配SDCCHSDCCH。nSDCCH/SACCHSDCCH/SACCH在在SDCCHSDCCH上上进进行行鉴鉴权权和和加加密密，在在SACCHSACCH上进行功率控制并传送上进行功率控制并传送TATA值值。nTCHTCH进进入入TCHTCH进进行行通通话话，通通话话期期

29、间间短短消消息息传传送送通通过过SACCHSACCH传送，传送，切换信令通过切换信令通过FACCHFACCH传送。传送。nBCCH通话结束后，进入空闲状态，守候在通话结束后，进入空闲状态，守候在BCCH信信道上。道上。Mobile looks for BCCH after switching onRACH send channel request AGCH receive SDCCHSDCCH authenticateSDCCH switch to cipher modeSDCCH request for location updatingSDCCH authenticate response

30、SDCCH cipher mode acknowledgeSDCCH allocate TMSISDCCH acknowledge new TMSISDCCH switch idle update mode逻辑信道应用实例逻辑信道应用实例-位置更新位置更新物理信道与逻辑信道的配置物理信道与逻辑信道的配置 逻逻辑辑信信道道与与物物理理信信道道的的映映射射 G S M的的 时时 隙隙 帧帧 结结 构构逻辑信道与物理信道的映射逻辑信道与物理信道的映射 问题问题GSM系统的逻辑信道数系统的逻辑信道数超过超过了一个载频所提供的了一个载频所提供的8 个物个物理信道理信道通信的根本任务是利用业务信道传送语音

31、或数据，而通信的根本任务是利用业务信道传送语音或数据，而按照一对一的信道配置方法，在一个载频上已经按照一对一的信道配置方法，在一个载频上已经没有没有业务信道的时隙业务信道的时隙了了解决方法解决方法 将将逻辑控制信道复用逻辑控制信道复用，即在一个或两个物理信道上复用，即在一个或两个物理信道上复用逻辑控制信道逻辑控制信道映射对应关系映射对应关系映射对应关系映射对应关系一个基站有一个基站有N个载频，每个载频有个载频，每个载频有8个时隙，定义载频数为个时隙，定义载频数为f0、f1、f2、fn-1，时隙数为，时隙数为TS0、TS1、TS7。f0的的TS0时隙时隙f0的的TS1时隙时隙f0的的TS2TS7

32、时隙时隙其它时隙其它时隙映射关系小结映射关系小结供逻辑控制信道使用供逻辑控制信道使用供逻辑控制信道使用供逻辑控制信道使用供业务信道使用供业务信道使用供业务信道使用供业务信道使用映射对应关系映射对应关系(1)f(1)f0 0的的TS0时隙时隙 f0的的TS0时隙用于映射时隙用于映射广播信道（广播信道（BCH）和公共控制信道）和公共控制信道（CCCH）下行链路（下行链路（BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH）上行链路（上行链路（RACH）(2)f(2)f0 0的的TS1时隙时隙下行链路下行链路f f0 0上上的的TS1时隙用来将时隙用来将专用控制信道专用控制信道(SDCCH、SACCH）映

33、射到物理信道）映射到物理信道上行链路上行链路f f0 0上上的的TS1与与下行链路下行链路f f0 0上上的的TS1有相同的结构，只是有相同的结构，只是它们在时间上有它们在时间上有3个时隙个时隙的偏移。的偏移。映射关系小结映射关系小结在载频在载频f0上上：TS0：逻辑控制信道，重复周期为：逻辑控制信道，重复周期为51个个TSTS1：逻辑控制信道，重复周期为：逻辑控制信道，重复周期为102个个TSTS2TS7：逻辑业务信道，重复周期为：逻辑业务信道，重复周期为26个个TS其它其它f1fN个载频个载频的的TS0TS7时隙全部是时隙全部是 业务信道业务信道 GSM的时隙帧结构的时隙帧结构 GSMGS

34、M的时隙帧结构有五个层次：的时隙帧结构有五个层次：时隙、时隙、TDMATDMA帧、复帧、超帧和超帧、复帧、超帧和超高帧高帧 时隙时隙是物理信道的基本单元是物理信道的基本单元TDMATDMA帧帧由由8 8个时隙组成，是占据载频带宽的基本单元，即每个个时隙组成，是占据载频带宽的基本单元，即每个载频有载频有8 8个时隙。个时隙。复帧复帧有两种类型有两种类型由由2626个个TDMATDMA帧组成的复帧。用于帧组成的复帧。用于TCHTCH、SACCHSACCH和和FACCHFACCH由由5151个个TDMATDMA帧组成的复帧。用于帧组成的复帧。用于BCCHBCCH和和CCCHCCCH超帧超帧是由是由5

35、151个由个由2626帧的复帧或帧的复帧或2626个由个由5151帧的复帧构成帧的复帧构成超高帧超高帧等于等于20482048个超帧个超帧超高帧的周期与加密和跳频有关。每经过一个超高帧周期，循环长度超高帧的周期与加密和跳频有关。每经过一个超高帧周期，循环长度为为27156482715648，相当于，相当于3 3小时小时2828分分5353秒秒760760毫秒，系统将重新启动密码和跳毫秒，系统将重新启动密码和跳频算法频算法GSM系统分级帧结构的示意图系统分级帧结构的示意图 超高帧超高帧超高帧超高帧超帧超帧超帧超帧复帧复帧复帧复帧复帧复帧复帧复帧TDMATDMA帧帧帧帧时隙时隙时隙时隙图图9-16

36、 分级的帧结构分级的帧结构 突突 发发 脉脉 冲冲 突发脉冲突发脉冲是以不同的信息格式携带不同逻辑信道，在一个时是以不同的信息格式携带不同逻辑信道，在一个时隙内传输的，由隙内传输的，由100100多个调制比特组成的脉冲序列。可看成是多个调制比特组成的脉冲序列。可看成是逻辑信道在物理信道传输的载体。逻辑信道在物理信道传输的载体。分类结构类型类型逻辑信道逻辑信道携带信息携带信息普通突发脉冲普通突发脉冲TCH及除及除RACHA、SCH、FCCH和空闲和空闲突发脉冲以外的控制信道突发脉冲以外的控制信道 业务信息和业务信息和控制信息控制信息 频率校正突发脉冲频率校正突发脉冲频率校正信道（频率校正信道（F

37、CCH）频率校正信息频率校正信息同步突发脉冲同步突发脉冲同步信道（同步信道（SYCH）系统同步信息系统同步信息接入突发脉冲接入突发脉冲随机接入信道（随机接入信道（RACH）随机接入信息随机接入信息空闲突发脉冲空闲突发脉冲控制信道控制信道 无无突发脉冲的结构突发脉冲的结构 1普通突发脉冲普通突发脉冲（NB：Normal Burst）57个加密比特：加密语音、数据或控制信息个加密比特：加密语音、数据或控制信息借用标志借用标志F：表明借用一半业务信道资源给：表明借用一半业务信道资源给FACCH 训练序列：一串已知比特，供信道均衡用训练序列：一串已知比特，供信道均衡用尾位尾位TB：总是：总是000，是

38、突发脉冲开始与结尾的标志，是突发脉冲开始与结尾的标志保护时间保护时间GP：防止由于定时误差而造成突发脉冲间的重叠：防止由于定时误差而造成突发脉冲间的重叠频率校正突发脉冲频率校正突发脉冲（FB：Frequency Correction Burst）n142个固定比特：全个固定比特：全0，固定的的频率校正信息，固定的的频率校正信息TB3加密比特57F1训练序列26F1加密比特57TB3GP8.250.577ms0.577ms156.25bit156.25bit图图图图9-17 9-17 普通突发脉冲序列普通突发脉冲序列普通突发脉冲序列普通突发脉冲序列 TB3固定比特142TB3GP8.250.57

39、7ms0.577ms156.25bit156.25bit图图9-18 频率校正突发脉冲序列频率校正突发脉冲序列 突发脉冲的结构突发脉冲的结构 2同步突发脉冲同步突发脉冲（SB：Synchronization Burst）39个加密比特：个加密比特：TDMA帧号（帧号（TN）以及基站识别码（）以及基站识别码（BSIC）信息）信息长同步序列：易被检测长同步序列：易被检测接入突发脉冲接入突发脉冲（AB：Access Burst）长保护时间长保护时间GP：适应移动台首次接入或切换到新基站时不知时间的提前量：适应移动台首次接入或切换到新基站时不知时间的提前量空闲突发脉冲空闲突发脉冲（DB：Dummy B

40、urst）将普通突发脉冲中的加密信息比特换成固定比特将普通突发脉冲中的加密信息比特换成固定比特当无用户信息传输时，用空闲突发脉冲替代普通突发脉冲在当无用户信息传输时，用空闲突发脉冲替代普通突发脉冲在TDMA时隙中传送时隙中传送TB3加密比特加密比特39同步序列同步序列64加密比特加密比特39TB3GP8.250.577ms0.577ms156.25bit156.25bitTB3加密比特加密比特39同步序列同步序列64加密比特加密比特39TB3GP68.25图图9-19 同步突发脉冲序列同步突发脉冲序列 图图9-20 接入突发脉冲序列接入突发脉冲序列 TB3固定比特固定比特57F1训练序列训练序

41、列26F1固定比特固定比特57TB3GP8.25突发（突发（突发（突发（0.546ms0.546ms）图图9-21 空闲突发脉冲空闲突发脉冲 帧偏离与定时提前量帧偏离与定时提前量帧偏离帧偏离定时提前量定时提前量概念概念前向信道的前向信道的TDMA帧定时帧定时与反向信道的与反向信道的TDMA帧定时帧定时的固定偏差的固定偏差基站指示移动基站指示移动台以一定的提台以一定的提前量发送突发前量发送突发脉冲脉冲长度长度3个时隙个时隙视具体情况而视具体情况而定定目的目的避免移动台同避免移动台同一时隙收发的一时隙收发的必要性，从而必要性，从而保证收发的时保证收发的时隙号不变隙号不变克服由突发脉克服由突发脉冲的

42、传输延时冲的传输延时所带来的定时所带来的定时的不确定的不确定图图9-22 帧偏离与定时提前量示意图帧偏离与定时提前量示意图 GSM 上行链路延迟上行链路延迟 TDMA 帧帧T1 T2 T3T5 T6 T7T4T8RTRTR1 R2 R3R5 R6 R7R4R8上行链路F1-45MHz下行链路 F1MHz上行链路延迟3个时隙TDMA frame(4.615 ms)延迟3个时隙语音数据传输速率语音数据传输速率语音数据传输速率语音数据传输速率优点优点优点优点 使系统容量增加一倍使系统容量增加一倍使系统容量增加一倍使系统容量增加一倍 半速率信道半速率信道业务信道种类业务信道种类语音数据传输速率语音数据

43、传输速率全速率信道全速率信道13kbit/s半速率信道半速率信道6.5kbit/s图图9-23 全速率信道和半速率信道全速率信道和半速率信道 9.4 GSM的无线数字传输的无线数字传输 GSM系统无线信道的衰落特性系统无线信道的衰落特性GSM系统中的抗衰落技术系统中的抗衰落技术GSM系统中的语音编码技术系统中的语音编码技术GSM系统中的语音处理的一般过程系统中的语音处理的一般过程GSM系统无线信道的衰落特性系统无线信道的衰落特性多径衰落多径衰落通信系统的好坏由输出的误码率来判断，但多径效应却通信系统的好坏由输出的误码率来判断，但多径效应却会引起很高的会引起很高的误码率误码率，使通信无法正常进行

44、，使通信无法正常进行多径传输带来了额外的路径损耗多径传输带来了额外的路径损耗多径衰落会导致数字信号传输的突发性错误多径衰落会导致数字信号传输的突发性错误多径延时扩展将导致数字信号传输的码间干扰多径延时扩展将导致数字信号传输的码间干扰图图9-24 多径传播环境多径传播环境 图图9-25 多径传播造成的符号间干扰及信号衰落多径传播造成的符号间干扰及信号衰落阴影衰落（慢衰落）阴影衰落（慢衰落）概念概念 阴影衰落阴影衰落是由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障是由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波遮蔽所引起的衰落碍物对电波遮蔽所引起的衰落表达式表达式 电波传播距离的电波传播距离的m次幂

45、和表示阴影损耗的正态对数分量的乘次幂和表示阴影损耗的正态对数分量的乘积积 时延扩展时延扩展研究无线电波的多径传播的研究无线电波的多径传播的角度角度研究接收信号的包洛变化反映的多径衰落特性研究接收信号的包洛变化反映的多径衰落特性研究数字脉冲信号经过多径传播的时延特性研究数字脉冲信号经过多径传播的时延特性时延扩展时延扩展影响影响 引起码间串扰引起码间串扰 GSM系统中的抗衰落技术系统中的抗衰落技术n信道编码与交织编码信道编码与交织编码nViterbi均衡与天线分集均衡与天线分集n跳频技术跳频技术n话音激活与功率控制话音激活与功率控制信道编码信道编码目的目的改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的

46、不良影响改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的不良影响用有效性换取可靠性用有效性换取可靠性基本方法基本方法编码：发送端将原始数据和增加的数据比特（通过某种约定从原始编码：发送端将原始数据和增加的数据比特（通过某种约定从原始数据中经计算产生）一起发送数据中经计算产生）一起发送解码：接收端利用冗余信息检错并尽可能地纠错。如果收到的数据解码：接收端利用冗余信息检错并尽可能地纠错。如果收到的数据经过同样的计算得到的冗余与收到的不一致时，可确定传输有误经过同样的计算得到的冗余与收到的不一致时，可确定传输有误编码方式编码方式 大多数情况下，最终的冗余码是多种编码的混合结果大多数情况下，最终的冗余码是多

47、种编码的混合结果块卷积码：主要用于纠错。解码器宜采用最大似然估计方法块卷积码：主要用于纠错。解码器宜采用最大似然估计方法纠错循环码：主要用于检测和纠正成组出现的误码。通常与块卷积纠错循环码：主要用于检测和纠正成组出现的误码。通常与块卷积码混合使用，用于捕捉和纠正遗漏的组误差。码混合使用，用于捕捉和纠正遗漏的组误差。奇偶码：一种普遍使用的，最简单的检测误码的方法奇偶码：一种普遍使用的，最简单的检测误码的方法交织编码交织编码目的目的 针对多径衰落导致的针对多径衰落导致的突发性错误突发性错误把一个较长的突发误码离把一个较长的突发误码离散成随机误码，再用纠正随机误码的编码技术消除随机误码。散成随机误码

48、，再用纠正随机误码的编码技术消除随机误码。原理原理 按行输入，按列输出按行输入，按列输出。把码字顺序相关的比特流非相化。把码字顺序相关的比特流非相化。方法方法 将将912bit字符交织后分散到字符交织后分散到8个个TDMA帧的时隙中来传输帧的时隙中来传输交织编码方法交织编码方法输入码流是输入码流是20ms的帧，每帧含的帧，每帧含456bit。每两帧（。每两帧（40ms）共）共912bit，按每行，按每行8位写入，共写入位写入，共写入114行行输出按列输出，每次读出输出按列输出，每次读出114bit，恰好对应，恰好对应GSM的一个的一个TDMA时隙时隙过程：在过程：在40ms共共912bit间进

49、行间进行将输入码流长为将输入码流长为20ms帧中的帧中的456bit分成分成8段，每段含段，每段含57bit当前帧的当前帧的456bit分别与第分别与第n-1帧后半帧的帧后半帧的228bit和第和第n+1帧前半帧的帧前半帧的228bit交交织织图图9-26 交织编码矩阵交织编码矩阵 图图9-27 交织过程交织过程Viterbi均衡均衡均衡的目的均衡的目的 解决符号间干扰问题，适合于信号不可分离多径的条件下，解决符号间干扰问题，适合于信号不可分离多径的条件下，且时延扩展远大于符号宽度的情况。且时延扩展远大于符号宽度的情况。均衡的分类均衡的分类频域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足频

50、域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输的条件无失真传输的条件时域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无时域均衡：使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰的条件码间串扰的条件（数字通信中常用）（数字通信中常用）均衡算法的限制均衡算法的限制 所用算法必须能够处理在所用算法必须能够处理在16s之内收到的两个等功率的多经信之内收到的两个等功率的多经信号。因此在号。因此在GSM系统中多采用系统中多采用Viterbi均衡算法均衡算法 天线分集天线分集 实现方法实现方法之一：之一：使用两个接收信道，它们受使用两个接收信道，它们受到的衰落影响是不相关的到的衰落影响是不