移動(dòng)通信技術(shù)課件(第二章)第一頁，共97頁。2.1GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)第二頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，即操作支持子系統(tǒng)(OSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)三部分組成。第三頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MSC：移動(dòng)交換中心HLR：歸屬位置寄存器AUC：鑒權(quán)中心VLR：訪問位置寄存器BSC：基站控制器BTS：基站MS：移動(dòng)臺(tái)EIR：設(shè)備識(shí)別寄存器SMC：短消息中心OMC：操作維護(hù)中心第四頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)臺(tái)（MS）:移動(dòng)臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)中直接由用戶使用的設(shè)備。用戶的所有信息都存儲(chǔ)在SIM卡上，系統(tǒng)中的任何一個(gè)移動(dòng)臺(tái)都可以利用SIM卡來識(shí)別移動(dòng)用戶。移動(dòng)臺(tái)有自己的設(shè)備識(shí)別碼IMEI。基站子系統(tǒng)（BSS）：基站子系統(tǒng)包括BTS和BSC，基站通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信連接，BSC連到網(wǎng)絡(luò)端的交換機(jī)，為移動(dòng)臺(tái)和交換子系統(tǒng)提供傳輸通路。從功能上看，BTS主要負(fù)責(zé)無線傳輸，BSC主要負(fù)責(zé)控制和管理。第五頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)GSM交換功能的MSC，以及管理用戶數(shù)據(jù)和移動(dòng)性的所需的數(shù)據(jù)庫，有時(shí)也稱之為交換子系統(tǒng)。MSC：MSC是網(wǎng)絡(luò)核心，它完成最基本的交換功能，即實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與其他網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信連接。為此，它提供面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體的接口，到其他網(wǎng)絡(luò)的接口以及與其他MSC互連的接口。對(duì)于容量較大的通信網(wǎng)，一個(gè)NSS可以包括若干個(gè)MSC、HLR和VLR。在建立固定網(wǎng)用戶與GSM移動(dòng)用戶之間的呼叫時(shí)，呼叫往往首先被接到關(guān)口MSC（GMSC），再由關(guān)口MSC負(fù)責(zé)獲取位置信息然后進(jìn)行接續(xù)。第六頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)訪問位置寄存器（VLR）：VLR存儲(chǔ)進(jìn)入其覆蓋區(qū)的所有用戶的全部有關(guān)信息，為已經(jīng)登記的移動(dòng)用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。當(dāng)用戶離開其覆蓋區(qū)時(shí)，用戶的有關(guān)信息被刪除。VLR在物理實(shí)體上總是與MSC一體，這樣可以盡量避免由于MSC與VLR之間頻繁聯(lián)系所帶來的接續(xù)時(shí)延。歸屬位置寄存器（HLR）：HLR是系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存放與用戶有關(guān)的所有信息，包括用戶的漫游權(quán)限、基本業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)及當(dāng)前位置信息等，從而為MSC提供建立呼叫所需的路由信息等相關(guān)數(shù)據(jù)。一個(gè)HLR可以覆蓋幾個(gè)移動(dòng)交換區(qū)域甚至整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。鑒權(quán)中心（AUC）：AUC存儲(chǔ)用戶的鑒權(quán)參數(shù)，用以保護(hù)用戶在系統(tǒng)中的合法地位不受侵犯。由于空中接口的開放性，經(jīng)由空中接口傳送的信息極易受到截獲，因此GSM采用了嚴(yán)格的安全措施如用戶鑒權(quán)，信息的加密等。這些鑒權(quán)信息和加密密鑰均存放在AUC中。在物理實(shí)體上，AUC和HLR共存。設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）：EIR存儲(chǔ)與移動(dòng)臺(tái)IMEI有關(guān)的信息。它可以對(duì)移動(dòng)臺(tái)的IMEI進(jìn)行核查，以確定移動(dòng)臺(tái)的合法性，防止未經(jīng)許可的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備使用移動(dòng)網(wǎng)。第七頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)操作支持子系統(tǒng)（OSS）OSS的一側(cè)與設(shè)備相連，另一側(cè)是作為人-機(jī)接口的計(jì)算機(jī)工作站。這些專門用于操作維護(hù)的設(shè)備稱為操作維護(hù)中心（OMC）。GSM系統(tǒng)的每個(gè)組成部分都可以通過網(wǎng)絡(luò)連接至OMC，從而實(shí)現(xiàn)集中維護(hù)。OMC由兩個(gè)功能單元構(gòu)成。OMC-S（操作維護(hù)中心-系統(tǒng)部分）用于MSC，HLR，VLR等交換子系統(tǒng)各功能單元的維護(hù)和操作。OMC-R（操作維護(hù)中心-無線部分）用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)BSS系統(tǒng)的操作與維護(hù)。第八頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

-BTS第九頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-BTS第十頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-BTS第十一頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-MSC機(jī)房第十二頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)例題2-1某省移動(dòng)公司計(jì)劃建設(shè)容量為80萬用戶的GSM網(wǎng)絡(luò)。擬采用的設(shè)備容量如下：HLR:150萬用戶MSC/VLR:50萬用戶BSC:10萬用戶BTS:1500用戶為網(wǎng)絡(luò)安全及發(fā)展考慮，在核算設(shè)備數(shù)量時(shí)需預(yù)留設(shè)備處理能力余量。根據(jù)實(shí)際情況，該省移動(dòng)公司對(duì)各設(shè)備的處理能力余量預(yù)留為：HLR:預(yù)留50%MSC/VLR：預(yù)留50%BSC:預(yù)留40%BTS:預(yù)留30%請(qǐng)核算該公司需采購上述設(shè)備各多少臺(tái)？并畫出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖第十三頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解答：HLR可用容量=150萬*50%=75萬用戶

需HLR數(shù)量=總?cè)萘?HLR可用容量=80萬/75萬=2MSC/VLR可用容量=50萬*50%=25萬

需MSC/VLR數(shù)量=總?cè)萘?MSC/VLR可用容量=80萬/25萬=4BSC可用容量=10萬*(1-40%)=6萬

需BSC數(shù)量=總?cè)萘?BSC可用容量=80萬/6萬=14BTS可用容量=1500*(1-30%)=1050

需BTS數(shù)量=總?cè)萘?BTS可用容量=80萬/1050=762第十四頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)----------------------------------------------------------------------------------------MSCMSCMSCMSCHLRHLRBSCBSCBTSBTS第十五頁，共97頁。GSM服務(wù)區(qū)域的劃分小區(qū)當(dāng)基站采用全向天線時(shí)，小區(qū)即為基站區(qū)當(dāng)基站采用定向天線時(shí)，每個(gè)扇區(qū)為一個(gè)小區(qū)。基站區(qū)位置區(qū)MSC區(qū)服務(wù)區(qū)第十六頁，共97頁。GSM服務(wù)區(qū)域的劃分例題2-2：某MSC劃分為2個(gè)位置區(qū)L1和L2。L1下轄320個(gè)基站，

其中10個(gè)為全向基站，310個(gè)為3扇區(qū)基站；L2下轄450個(gè)基站，其中15個(gè)為全向基站，435個(gè)為3扇區(qū)基站。請(qǐng)問該MSC共有多少個(gè)小區(qū)？解答：L1下轄小區(qū)數(shù)量=10+310*3=940個(gè)L2下轄小區(qū)數(shù)量=15+435*3=1320個(gè)該MSC共有小區(qū)：940+1320=2260個(gè)第十七頁，共97頁。GSM的編號(hào)計(jì)劃移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼(MSISDN)國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI)移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼(MSRN)臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）基站識(shí)別碼（BSIC）國際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）第十八頁，共97頁。移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼(MSISDN)CCNDCSN|-----------國際移動(dòng)用戶ISDN號(hào)碼------------------||-------國內(nèi)移動(dòng)用戶ISDN號(hào)碼------|CC＝國家碼。我國為86。NDC＝國內(nèi)目的地碼，即網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)。中國移動(dòng)的GSM網(wǎng)為139、138、137…，中國聯(lián)通公司的GSM網(wǎng)為130、131…，中國電信的CDMA網(wǎng)為133、153…。SN＝客戶號(hào)碼，采用等長8位編號(hào)計(jì)劃，號(hào)碼結(jié)構(gòu)是H1H2H3H4ABCD，其中HlH2H3H4為每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號(hào)碼，ABCD為移動(dòng)用戶碼。第十九頁，共97頁。國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI)MCCMNCMSIN|------------國際移動(dòng)用戶戶識(shí)別碼------------||---國內(nèi)移動(dòng)用戶戶識(shí)別碼---|MCC：移動(dòng)國家號(hào)碼，由3位數(shù)字組成，唯一地識(shí)別移動(dòng)用戶所屬的國家。我國為460。MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)碼，由2位數(shù)字組成，用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)網(wǎng)。中國移動(dòng)GSM系統(tǒng)使用00、02，中國聯(lián)通GSM系統(tǒng)使用01，中國電信CDMA2000-1X系統(tǒng)使用03，中國電信CDMA2000系統(tǒng)使用05，中國聯(lián)通WCDMA系統(tǒng)使用06，中國移動(dòng)TD-SCDMA系統(tǒng)使用07。MSIN：移動(dòng)用戶識(shí)別代碼，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商規(guī)定的唯一的移動(dòng)用戶代碼。第二十頁，共97頁。臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）當(dāng)呼叫一個(gè)移動(dòng)用戶時(shí)，為保證IMSI的安全，VLR臨時(shí)分配給移動(dòng)用戶的一個(gè)號(hào)碼。在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對(duì)應(yīng)，它僅在本地使用。移動(dòng)用戶的TMSI與IMSI是對(duì)應(yīng)的，但它們之間沒有長期的固定關(guān)系，僅在MS呼叫和位置更新時(shí)臨時(shí)指定，并保持到MS被分配新的TMSI時(shí)。但當(dāng)TMSI被釋放后，可以重復(fù)地給另一個(gè)MS使用。第二十一頁，共97頁。移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼(MSRN)當(dāng)用戶處于漫游狀態(tài)是，HLR請(qǐng)求被叫所在業(yè)務(wù)區(qū)的MSC／VLR給該被叫用戶分配一個(gè)移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼（MSRN）第二十二頁，共97頁。位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）位置區(qū)識(shí)別碼用于移動(dòng)用戶的位置更新，其號(hào)碼結(jié)構(gòu)是：MCCMNCLAC|------------LAI-------------|MCC＝移動(dòng)用戶國家碼，同IMSI中的前三位數(shù)字。MNC＝移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，同IMSI中的MNC。LAC＝位置區(qū)號(hào)碼，為一個(gè)2字節(jié)BCD編碼，表示為X1X2X3X4。在一個(gè)GSMPLMN網(wǎng)中可定義65536個(gè)不同的位置區(qū)。如：460008C90第二十三頁，共97頁。全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）CGI用來識(shí)別一個(gè)位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)，它是在位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）后加上一個(gè)小區(qū)識(shí)別碼（CI），其結(jié)構(gòu)是：

MCC MNC LAC CI|------------------LAI------------------||---------------------------CGI-------------------------| CI是一個(gè)2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定。CGI舉例：4600017A728FD第二十四頁，共97頁。基站識(shí)別碼（BSIC）

BSIC用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別相同載頻的不同基站，特別用于區(qū)別在不同國家（地區(qū)）的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。

BSIC為一個(gè)八進(jìn)制6bit編碼：BSIC=NCC(3bit)+BCC(3bit)NCC:PLMN色碼，用來識(shí)別PLMN網(wǎng)BCC:BTS色碼，用來識(shí)別不同的基站我國用NCC區(qū)分各省交界同頻相鄰基站。相鄰省份分配不同的NCC。第二十五頁，共97頁。國際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）唯一地識(shí)別一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的編碼，為一個(gè)15位的十進(jìn)制數(shù)數(shù)字，其結(jié)構(gòu)是：

TACFACSNRSPTAC＝型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)認(rèn)證中心分配。FAC＝工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地。SNR＝序號(hào)碼，由廠家分配。識(shí)別每個(gè)TAC和FAC中的某個(gè)設(shè)備的。SP＝備用，備作將來使用。第二十六頁，共97頁。例題2-3：GSM終端（含SIM卡）里存儲(chǔ)有哪些號(hào)碼？解答：IMSI、TMSI（或MSRN）、IMEI。其中SIM卡中存儲(chǔ)TMSI（或MSRN)）和IMSI，設(shè)備中存儲(chǔ)IMEI。例題2-4：一個(gè)基站的BSIC為58（十進(jìn)制），它的NCC和BCC是多少？解答：58轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)為72，所以NCC為7即111，BCC為2即010。第二十七頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的接口第二十八頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的接口第二十九頁，共97頁。GSM的語音編碼PCM(PulseCodeModulation)-A律編碼脈沖編碼調(diào)制就是對(duì)模擬信號(hào)先采樣，再對(duì)樣值幅度量化，編碼的過程。第三十頁，共97頁。GSM的語音編碼采樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。抽樣頻率采用8KHZ。量化，就是用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來表示。第三十一頁，共97頁。GSM的語音編碼編碼，就是用一組二進(jìn)制碼組來表示每一個(gè)有固定電平的量化值。每個(gè)量化值用8bit的二進(jìn)制碼表示，共256個(gè)。由于PCM-A律編碼的采樣率為8KHz，每采樣值編8位碼，因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kb/s。第三十二頁，共97頁。GSM的語音編碼在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于網(wǎng)絡(luò)的頻率帶寬是有限的，需要采用更低的編碼速率，使系統(tǒng)在有限的頻率資源內(nèi)容納更多的用戶。GSM采用三種話音編碼技術(shù)：速率為13kbps的全速率（FR）編碼技術(shù)，即規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測編碼技術(shù)（RPE-LTP）速率為12.2kbps的增強(qiáng)型全速率（EFR）編碼技術(shù)，即代數(shù)碼激勵(lì)線性預(yù)測編碼技術(shù)（ACELPT）速率為5.6kbps的半速率(HR)編碼技術(shù)，即矢量和激勵(lì)線性預(yù)測編碼技術(shù)（VSELP）第三十三頁，共97頁。RPE-LTP編碼波形編碼器可精確地再現(xiàn)原來的話音波形，話音質(zhì)量較高，但要求的比特速率相應(yīng)的較高，在12-16kb/s的范圍內(nèi)會(huì)造成話音質(zhì)量惡化。波形編碼器硬件上更容易實(shí)現(xiàn)，不受時(shí)延影響。聲源編碼是將話音信息用特定的聲源模型表示。聲源編碼可以實(shí)現(xiàn)很低的速率（可以低于5kbit/s），但話音質(zhì)量聽起來不自然，很難分辨是誰在講話。GSM系統(tǒng)的話音編碼器是采用聲源編碼器和波形編碼器的混合—混合編碼器GSM聲源編碼器速率為3.6kbit/s，波形編碼器速率為9.4kbit/s。因此，話音編碼器的輸出比特率是13kbit/s。第三十四頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù)電話業(yè)務(wù)緊急呼叫-無SIM卡或終端鎖定狀態(tài)也可使用承載業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)短消息業(yè)務(wù)第三十五頁，共97頁。GSM的無線接口GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段GSM系統(tǒng)上行頻段下行頻段帶寬雙工間隔雙工信道數(shù)GSM900890~915935~9602×2545124GSM900E880~915925~9602×3545174GSM18001710~17851805~18802×7595374GSM19001850~19101930~19902×6080299第三十六頁，共97頁。GSM的無線接口頻道配置絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為：GSM900:上行頻點(diǎn)：f(n)=890.2MHz+(n-1)×0.2MHz（n=1~124）

下行頻點(diǎn)：f(n)=935.2MHZ+(n-1)×0.200MHZ（n=1~124）GSM1800：

上行頻點(diǎn)：f(n)=1710.2MHz+(n-512)×0.2MHz（n=512~885）下行頻點(diǎn)：f(n)=1850.2MHz+(n-512)×0.2MHz（n=512~885）

其中n為絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)（ARFCN）。第三十七頁，共97頁。GSM的無線接口在我國GSM900使用的頻段為：905~915MHz（上行）和950~960MHz（下行）。頻道號(hào)為76~124，共10M帶寬。其中，中國移動(dòng)公司分配的頻段為：905~909MHz（上行），950~954MHz（下行），共4M帶寬，20個(gè)頻道，頻道號(hào)為76~95。TACS撤網(wǎng)后，中國移動(dòng)將其頻率用于GSM網(wǎng)絡(luò)，因而其GSM實(shí)際可用頻段要遠(yuǎn)大于該范圍。（890~909MHz（上行），935~954MHz（下行）)，中國聯(lián)通公司分配的頻段為：909~915MH（上行），954~960MHz（下行），共6M帶寬，29個(gè)頻道，頻道號(hào)為96~124。第三十八頁，共97頁。GSM的無線接口例2-5：頻道號(hào)110對(duì)應(yīng)的GSM900網(wǎng)絡(luò)的頻率是多少？

解答：上行：f(110)=890.2+(110-1)*0.2=912MHz下行：f(110)=935.2+(110-1)*0.2=957MHz例2-6：頻道號(hào)712對(duì)應(yīng)的GSM1800網(wǎng)絡(luò)的頻率是多少？

解答：上行：f(712)=1710.2+(712-512)*0.2=1750.2MHz下行：f(712)=1805.2+(712-512)*0.2=1845.2MHz第三十九頁，共97頁。GSM的無線接口同頻干擾保護(hù)比：C/I≥9dB。當(dāng)不同小區(qū)使用相同頻率時(shí)，另一小區(qū)對(duì)服務(wù)小區(qū)產(chǎn)生的干擾，它們的比值即C/I。GSM規(guī)范中一般要求C/I

≥9dB。工程中一般加3dB余量，即要求C/I≥12dB。鄰頻干擾保護(hù)比：C/I≥-9dB。C/A是指在頻率復(fù)用模式下，鄰近頻道會(huì)對(duì)服務(wù)小區(qū)使用的頻道進(jìn)行干擾，這兩個(gè)信號(hào)間的比值即C/A。GSM規(guī)范中一般要求C/A≥-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A≥-6dB。載波偏離400kHz的干擾保護(hù)比：C/I≥-41dB。第四十頁，共97頁。GSM的無線接口多址技術(shù)：是指多個(gè)用戶共用公共信道所采用的技術(shù)。多址技術(shù)基本上有三種：頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）GSM載波間隔為200kHz，每個(gè)載波在時(shí)域上劃分為8個(gè)物理信道。它的一個(gè)時(shí)隙的長度為0.577ms，每個(gè)時(shí)隙的間隔包含156.25比特。第四十一頁，共97頁。GSM的無線接口信道的概念物理信道和邏輯信道物理信道：對(duì)于GSM來說，就是某一載頻上的某一時(shí)隙邏輯信道：按照消息種類定義邏輯信道分為業(yè)務(wù)信道和控制信道。業(yè)務(wù)信道語音業(yè)務(wù)信道：全速率、半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道：5種。TCH/F9.6，TCH/F4.8，TCH/H4.8，TCH/F2.4，TCH/H2.4第四十二頁，共97頁。GSM的無線接口GSM的邏輯信道第四十三頁，共97頁。控制信道：控制信道用于攜載信令或同步數(shù)據(jù)，可分為廣播信道、公共控制信道和專用控制信道。廣播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它們攜帶的信息目標(biāo)是小區(qū)內(nèi)所有的手機(jī)，它們是單向的下行信道。公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，RACH是單向上行信道，其余為單向下行信道。專用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH。第四十四頁，共97頁。廣播信道（BCH）頻率校正信道（FCCH）：FCCH信道攜帶用于校正MS頻率的消息，它的作用是使MS可以定位并解調(diào)出同一小區(qū)的其它信息。同步信道（SCH）：在FCCH解碼后，MS接著要解出SCH信道消息，它給出了MS需要同步的所有消息及該小區(qū)的的標(biāo)示信息如TDMA幀號(hào)（需22比特）和基站識(shí)別碼BSIC（需6比特）。廣播控制信道（BCCH）：MS在空閑模式下為了有效的工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)信息。而這些信息都將在BCCH信道上來廣播。其信息包括小區(qū)的所有頻點(diǎn)、鄰小區(qū)的BCCH頻點(diǎn)、LAI（MCC+MNC+LAC）等。所有這些消息被稱為系統(tǒng)消息（SI）。第四十五頁，共97頁。公共控制信道（CCCH）隨機(jī)接入信道（RACH）：當(dāng)MS想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，它會(huì)通過RACH信道來向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)它所需的服務(wù)信道，屬上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播方式。尋呼信道（PCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)想與某一MS建立通信時(shí)，它就會(huì)在PCH信道上根據(jù)MS所登記的LAC號(hào)向所有具有該LAC號(hào)的小區(qū)進(jìn)行尋呼，屬下行信道。接入許可信道（AGCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到處于空閑模式下MS的信道請(qǐng)求后，就將給之分配一專用信道。AGCH通過根據(jù)該指派的描述（所分信道的描述，和接入的參數(shù)），向所有的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行廣播，屬于下行信道。小區(qū)廣播控制信道（CBCH）：它用于廣播短消息和該小區(qū)一些公共的消息（如天氣和交通情況），它通常占用SDCCH/8的第二個(gè)子信道，下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。第四十六頁，共97頁。專用控制信道（DCCH）獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）：SDCCH是一種雙向的專用信道，它主要用于傳送建立連接的信令消息、位置更新消息、短消息、用戶鑒權(quán)消息、加密命令及應(yīng)答及各種附加業(yè)務(wù)。慢速隨路控制信道（SACCH）：SACCH是一種伴隨著TCH和SDCCH的專用信令信道。在上行鏈路上它主要傳遞無線測量報(bào)告和第一層報(bào)頭消息（包括TA值和功率控制級(jí)別）；在下行鏈路上它主要傳遞系統(tǒng)消息type5、5bis、5ter、6及第一層報(bào)頭消息。這些消息主要包括通信質(zhì)量、LAI號(hào)、CELLID、鄰小區(qū)的標(biāo)頻信號(hào)強(qiáng)度等信息、NCC的限制、小區(qū)選項(xiàng)、TA值、功率控制級(jí)別。快速隨路控制信道（FACCH）：FACCH信道與一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH在話音傳輸過程中如果突然需要以比慢速隨路控制信道（SACCH）所能處理的高的多的速度傳送信令消息，則需借用20ms的話音突發(fā)脈沖序列來傳送信令，這種情況被稱為偷幀，如在系統(tǒng)執(zhí)行越局切換時(shí)。由于話音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音，所以這種中斷不會(huì)被用戶察覺的。第四十七頁，共97頁。GSM的無線接口GSM的物理信道第四十八頁，共97頁。GSM的無線接口普通突發(fā)脈沖序列接入突發(fā)脈沖序列第四十九頁，共97頁。GSM的無線接口頻率校正突發(fā)脈沖序列同步突發(fā)脈沖序列空閑突發(fā)脈沖序列第五十頁，共97頁。GSM的無線接口邏輯信道與物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系當(dāng)小區(qū)載頻超過1個(gè)時(shí)f0f1F0—TS0（下行）:BCH和下行CCCH，即FCCH,SCH,BCCH,PCH,AGCHF0—TS0（上行）:上行CCCH，即RACHF0—TS1（上下行）:上下行SDCCH（含SACCH）F0上的TS2-TS7（上下行）：TCH（含SACCH和FACCH）F1-Fn的所有時(shí)隙均映射TCH（含SACCH和FACCH）第五十一頁，共97頁。f0F0—TS0:所有控制信道F0上的TS1-TS7：TCH（含SACCH和FACCH）當(dāng)某一小區(qū)僅有一個(gè)載頻時(shí)，所有控制信道都映射到TS0。第五十二頁，共97頁。例2-7：某小區(qū)共配置三個(gè)載頻，請(qǐng)問該小區(qū)最多可容納多少用戶同時(shí)通話？解答：F0上的TS0和TS1用于映射控制信道，其余6+8+8=22個(gè)信道都可用于業(yè)務(wù)信道，因此可供22個(gè)用戶同時(shí)通話。第五十三頁，共97頁。例2-8：某三扇區(qū)基站的載頻配置為3/2/2，請(qǐng)問該基站可配置多少個(gè)業(yè)務(wù)信道？解答：每個(gè)扇區(qū)的F0上的TS0和TS1用于映射控制信道，則：第1小區(qū)TCH數(shù)量=6+8+8=22第2小區(qū)TCH數(shù)量=6+8=14第3小區(qū)TCH數(shù)量=6+8=14該基站TCH總數(shù)=22+14+14=50第五十四頁，共97頁。例2-9：某三扇區(qū)基站的載頻配置為2/1/1，請(qǐng)問該基站可配置多少個(gè)業(yè)務(wù)信道？解答：第一扇區(qū)的F0上的TS0和TS1用于映射控制信道，第二、三扇區(qū)只有一個(gè)載頻，故只有TS0用于映射控制信道，因此：第1小區(qū)TCH數(shù)量=6+8=14第2小區(qū)TCH數(shù)量=7第3小區(qū)TCH數(shù)量=7該基站TCH總數(shù)=14+7+7=28第五十五頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的移動(dòng)性管理移動(dòng)性管理包括兩個(gè)方面：越區(qū)切換和位置管理。其中，越區(qū)切換反映移動(dòng)臺(tái)在小區(qū)之間甚至不同地區(qū)之間切換的無線鏈路接續(xù)的過程；而位置管理則確保了移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)過程中能被移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有效地尋呼到。位置管理開機(jī)位置登記基于位置的位置更新周期性位置更新第五十六頁，共97頁。開機(jī)位置登記：當(dāng)一個(gè)新的移動(dòng)用戶在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)開機(jī)登記時(shí)，它的位置信息通過空中接口送到網(wǎng)絡(luò)端的VLR中，并在此進(jìn)行登記。另外，網(wǎng)絡(luò)端的HLR也要隨時(shí)知道MS所在的位置，因此在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部VLR和HLR要隨時(shí)交換信息。BSCBTSMSC/VLRMSC判斷用戶歸屬的HLR，并且向其歸屬HLR發(fā)起登記請(qǐng)求HLR/AUCMS解調(diào)BCCH信道中的LAI，通過SDCCH信道上報(bào)給BTS第五十七頁，共97頁。基于位置的位置更新移動(dòng)用戶處于開機(jī)空閑狀態(tài)時(shí)，它被鎖定在所在小區(qū)的廣播信道（BCCH）載頻上，隨時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)端發(fā)來的信息。在這個(gè)信息中包括了移動(dòng)用戶當(dāng)前所在位置區(qū)信息（LAI）。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)接收到網(wǎng)絡(luò)端發(fā)來的位置識(shí)別信息ID時(shí)，它要將接收到LAI與原來存儲(chǔ)的LAI進(jìn)行比較。若兩個(gè)LAI相同則表示移動(dòng)臺(tái)還在原來的位置區(qū)域內(nèi)，若兩LAI不同則表示移動(dòng)臺(tái)發(fā)生了位置移動(dòng)，此時(shí)移動(dòng)臺(tái)要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出位置更新請(qǐng)求信息。網(wǎng)絡(luò)端接收到請(qǐng)求信息后便在VLR和HLR更新用戶的位置信息。BSCBTSMSC/VLRMSC判斷用戶歸屬的HLR，并且向其歸屬HLR發(fā)起登記請(qǐng)求HLR/AUCMS解調(diào)BCCH信道中的LAI，與手機(jī)中存儲(chǔ)的原LAI比較，如不同，則通過SDCCH信道上報(bào)給BTS第五十八頁，共97頁。周期性位置更新當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到來自移動(dòng)臺(tái)任何信息，系統(tǒng)要求移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行周期性位置更新。周期性位置更新是由移動(dòng)臺(tái)內(nèi)的定時(shí)器控制的，其定時(shí)器的定時(shí)值由網(wǎng)絡(luò)在BCCH上通知移動(dòng)用戶。當(dāng)定時(shí)值到時(shí)，移動(dòng)臺(tái)便向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送位置更新請(qǐng)求消息啟動(dòng)周期位置更新過程。一般在兩個(gè)周期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)接收不到某移動(dòng)用戶的周期性位置更新消息，則網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為移動(dòng)臺(tái)已不在服務(wù)區(qū)內(nèi)或移動(dòng)臺(tái)電池耗盡，VLR將用戶狀態(tài)置為隱式關(guān)機(jī)。BSCBTSMSC/VLRMSC判斷用戶歸屬的HLR，并且向其歸屬HLR發(fā)起登記請(qǐng)求HLR/AUCMS解調(diào)BCCH信道中的周期性位置更新定時(shí)器設(shè)置，當(dāng)定時(shí)器達(dá)到設(shè)置值時(shí)，通過SDCCH信道進(jìn)行位置登記第五十九頁，共97頁。例2-10：某GSM網(wǎng)絡(luò)的周期性位置更新時(shí)間設(shè)置為55分鐘。某用戶在圖中A處開機(jī)沿圖示路線行走，并在30分鐘后到達(dá)B處，B處位于LA1和LA2的交界處。又行走70分鐘到達(dá)C處，C位于LA2和LA3的交界處。到達(dá)C處后又行走40分鐘到達(dá)D處。整個(gè)過程中該用戶未發(fā)生任何業(yè)務(wù)。請(qǐng)問在此過程中，該用戶共發(fā)生了幾次位置登記或更新？分別是哪種類型？ABCD解答：共發(fā)生4次位置登記或更新。A處：開機(jī)登記；B處：基于位置的位置更新；C處基于位置的位置更新；BC之間：周期性位置更新。第六十頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的移動(dòng)性管理越區(qū)切換所謂越區(qū)切換是指移動(dòng)用戶在通話期間從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另外一個(gè)小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)能實(shí)時(shí)控制將移動(dòng)臺(tái)從原來的信道切換到新小區(qū)的某個(gè)信道，并且保持通話不間斷。引起切換的原因一般有兩個(gè)，一個(gè)原因是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度或質(zhì)量下降到系統(tǒng)規(guī)定的參數(shù)以下，移動(dòng)臺(tái)將被切換到信號(hào)較強(qiáng)的小區(qū)；另一個(gè)原因是由于某小區(qū)的業(yè)務(wù)信道被全部占用或幾乎全被占用，那么移動(dòng)臺(tái)被切換到有空閑業(yè)務(wù)信道的相鄰小區(qū)，前者是由移動(dòng)臺(tái)發(fā)起的．后者是由系統(tǒng)發(fā)起的。第六十一頁，共97頁。切換主要分為3大類：同一BSC控制區(qū)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換第六十二頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的移動(dòng)性管理同一MSC／VLR內(nèi)不同BSC控制小區(qū)間的切換第六十三頁，共97頁。GSM系統(tǒng)的移動(dòng)性管理不同MSC／VLR小區(qū)間的切換MSC之間的切換由于信令流程復(fù)雜，容易發(fā)生切換失敗。第六十四頁，共97頁。例題2-11：天津某GSM網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃方案中，MSC1和MSC2交界的一段位于和平區(qū)南京路附近，如圖。請(qǐng)問這樣的規(guī)劃方案有無不妥？為什么？因?yàn)镸SC之間的切換成功率較低，所以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，MSC交界應(yīng)盡量避開人口密集地區(qū)和交通主干道路。而南京路是天津市區(qū)的交通干線，車流量很大，應(yīng)遠(yuǎn)離MSC交界。第六十五頁，共97頁。例題2-12：接例題2-11。規(guī)劃人員發(fā)現(xiàn)上述問題后，將MSC1和MSC2的交界由南京路向北推移到海河。請(qǐng)問，此方案有無不妥？為什么？水面對(duì)無線電波會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射波，從而在海河兩岸形成較大范圍的MSC交界區(qū)，此區(qū)域內(nèi)用戶較易發(fā)生由于MSC間切換失敗而造成的掉話，而海河兩岸是天津市重要的商業(yè)區(qū)，用戶密集。因而此方案仍然不可取。第六十六頁，共97頁。2.2IS-95CDMA系統(tǒng)第六十七頁，共97頁。擴(kuò)頻通信技術(shù)擴(kuò)頻通信的可行性香農(nóng)（Shannon）公式：C＝WLog2(1十S/N)C：信道容量(用傳輸速率度量)W：信號(hào)頻帶寬度S：信號(hào)功率N：噪聲功率S/N一定時(shí)，W越大，C越大C一定時(shí)，W越大，所需的S/N越小第六十八頁，共97頁。擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)所需S/N低，可淹沒在噪聲中傳輸抗頻率選擇性衰落保密性好功率譜密度低可利用偽隨機(jī)序列碼加密第六十九頁，共97頁。擴(kuò)頻通信技術(shù)直接序列擴(kuò)頻擴(kuò)頻碼偽隨機(jī)序列碼m序列：最長線性移位寄存器序列m序列特性：

偽隨機(jī)自相關(guān)性第七十頁，共97頁。PN短碼CDMA系統(tǒng)使用的PN短碼即是m序列的一種。它由15位移位寄存器產(chǎn)生，移位寄存器本身產(chǎn)生的序列長度為215-1個(gè)，插入一個(gè)0后，為215即32768個(gè)，即為PN短碼序列。PN序列速率1.2288Mcps，周期26.67ms，每2秒重復(fù)75次。PN序列的32768chips被劃分為512種不同的偏移（稱為偏移指數(shù)），每個(gè)偏移為64chips。每個(gè)PN短碼序列的偏移均與同序列其它偏移正交。

PN短碼在IS-95中用于標(biāo)識(shí)不同的小區(qū)。

第七十一頁，共97頁。PN長碼CDMA系統(tǒng)中使用的PN長碼也是m序列的一種。它是長度為242-1的周期序列。它的循環(huán)周期約為41天10小時(shí)12分19.4秒。移動(dòng)臺(tái)都有一個(gè)長碼生成器。每個(gè)用戶被分配一個(gè)m序列的相位，這個(gè)相位是由用戶的ESN（移動(dòng)臺(tái)的電子序號(hào)）計(jì)算出來，這些m序列的相位是隨機(jī)分布且不會(huì)重復(fù)的。在反向信道中。長碼用來直接進(jìn)行擴(kuò)頻，用于區(qū)分不同的手機(jī)。

第七十二頁，共97頁。WALSH碼1階：02階：00014階：。。。WALSH碼具有良好的正交特性IS-95中使用64階WALSH碼對(duì)前向信道進(jìn)行擴(kuò)頻，碼率為1.2288Mcps。第七十三頁，共97頁。第七十四頁，共97頁。例2-13：某基站三個(gè)小區(qū)的PN短碼偏移指數(shù)分別為8、176、344，請(qǐng)問三個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)的PN短碼偏移分別為多少碼片（chips）？解答：偏移碼片=偏移指數(shù)*64chips因此三個(gè)小區(qū)的偏移碼片數(shù)分別為：8*64chips=512chips,176*64chips=11264chips，344*64chips=22016chips第七十五頁，共97頁。IS-95CDMA的關(guān)鍵技術(shù)多址技術(shù)：頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）第七十六頁，共97頁。IS-95CDMA的關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收機(jī)多徑衰落RAKE接收技術(shù)實(shí)際上是一種多徑分集接收技術(shù)，可以在時(shí)間上分辨出細(xì)微的多徑信號(hào)，對(duì)這些分辨出來的多徑信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)調(diào)整、使之復(fù)合成加強(qiáng)的信號(hào)。基站：對(duì)每一個(gè)反向業(yè)務(wù)信道，可以同時(shí)解調(diào)四個(gè)多徑信號(hào)移動(dòng)臺(tái)：可以同時(shí)解調(diào)三個(gè)多徑信號(hào)，可以來自同一基站，也可以來自不同的基站第七十七頁，共97頁。IS-95CDMA的關(guān)鍵技術(shù)功率控制CDMA是自干擾系統(tǒng)前向干擾反向干擾反向功率控制反向開環(huán)功率控制：初始平均輸出功率（dBm）=-平均輸入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）試探序列輸出的功率電平為：平均輸出功率（dBm）=-平均輸入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）＋PWR_STEP之和（dB）反向閉環(huán)功率控制：功率控制比特速率為每比特1.25ms（即800bit/s）。“0”比特指示移動(dòng)臺(tái)增加平均輸出功率，“1”比特指示移動(dòng)臺(tái)減少平均輸出功率，步長為1dB/比特。第七十八頁，共97頁。前向功率控制基站周期性地降低發(fā)射到移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，移動(dòng)臺(tái)測量前向信道誤幀率，當(dāng)誤幀率超過預(yù)定值時(shí)，移動(dòng)臺(tái)要求基站對(duì)它的發(fā)射功率增加1％，每15～20ms進(jìn)行一次調(diào)整。dBm=10log(P/1mw)dBw=10log(P/1w)例如當(dāng)P=1mw時(shí)，相當(dāng)于0dBm；當(dāng)P=100mw時(shí)，相當(dāng)于20dBm；當(dāng)P=0.0000001mw時(shí)，相當(dāng)于-70dBm第七十九頁，共97頁。例2-14：某IS95移動(dòng)臺(tái)接收到的平均輸入功率為10-7mw，請(qǐng)問此時(shí)它的初始平均輸出功率為多少mw？(網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的NOM_PWR=0dB，INIT_PWR=0dB)解答：平均輸入功率10-7mw相當(dāng)于-70dBm初始平均輸出功率=-平均輸入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）=-3dBm相當(dāng)于1*10-0.3mw第八十頁，共97頁。CDMA系統(tǒng)中的切換有兩類：硬切換和軟切換。1）硬切換（HardHandoff）硬切換是指在切換的過程中，業(yè)務(wù)信道有瞬時(shí)的中斷的切換過程。硬切換包括以下兩種情況：（1）同一MSC中的不同頻點(diǎn)之間。（2）不同MSC之間。GSM的切換都是硬切換。第八十一頁，共97頁。軟切換是指在切換過程中，移動(dòng)臺(tái)在中斷與舊的小區(qū)的聯(lián)系之前，先用相同頻率建立與新的小區(qū)的聯(lián)系。軟切換包括以下三種情況：（1）同一基站的兩個(gè)扇區(qū)之間（這種切換稱為更軟切換（SofterHandoff））。（2）不同基站的兩個(gè)小區(qū)之間；（3）不同BSC之間。能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換的原因在于：1、CDMA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)相鄰小區(qū)的同頻復(fù)用；2、手機(jī)和基站對(duì)于每個(gè)信道都采用多個(gè)RAKE接收機(jī)，可以同時(shí)接收多路信號(hào)。第八十二頁，共97頁。IS95系統(tǒng)中，將所有的導(dǎo)頻信號(hào)分為四個(gè)導(dǎo)頻集。所謂導(dǎo)頻集是指所有具有相同頻率但不同PN碼相位的導(dǎo)頻集合。這四個(gè)導(dǎo)頻集是：激活導(dǎo)頻集：與正在聯(lián)系的基站相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻集合。候選導(dǎo)頻集：當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻集里，但是已有足夠的強(qiáng)度表明與該導(dǎo)頻相對(duì)應(yīng)的基站的前向業(yè)務(wù)信道可以被成功解調(diào)的導(dǎo)頻集合。相鄰導(dǎo)頻集：與激活導(dǎo)頻所在小區(qū)相鄰的導(dǎo)頻集合。剩余導(dǎo)頻集：不被包括在相鄰導(dǎo)頻集、候選導(dǎo)頻集和有效導(dǎo)頻集里的所有其它導(dǎo)頻的集合。第八十三頁，共97頁。IS-95CDMA的關(guān)鍵技術(shù)軟切換過程第八十四頁，共97頁。例2-15：某小區(qū)T_ADD=-12dB，T_DROP=-15dB，T_TDROP=3s。一移動(dòng)臺(tái)正在通話中，其激活集中導(dǎo)頻為P1,P2,P3，如圖所示。此時(shí)該移動(dòng)臺(tái)測量到的各導(dǎo)頻強(qiáng)度如下：P1=-16dB,P2=-11dB,P3=-8dB,P4=-11dB。且在3秒時(shí)間內(nèi)P1的強(qiáng)度始終低于-16dB。請(qǐng)問2秒后，該移動(dòng)臺(tái)的激活導(dǎo)頻集內(nèi)有哪幾個(gè)導(dǎo)頻？請(qǐng)問3秒后，該移動(dòng)臺(tái)的激活導(dǎo)頻集內(nèi)有哪幾個(gè)導(dǎo)頻？

解答：2秒后激活導(dǎo)頻集內(nèi)導(dǎo)頻： P1,P2,P33秒后激活導(dǎo)頻集內(nèi)導(dǎo)頻： P2,P3,P4P3P1P2P4第八十五頁，共97頁。IS-95CDMA的關(guān)鍵技術(shù)分集技術(shù)對(duì)抗多徑衰落的手段空間分集、頻率分集、時(shí)間分集空間分集是利用多天線來實(shí)現(xiàn)的CDMA的寬帶傳輸本身就是頻率分集時(shí)間分集是利用基站和移動(dòng)臺(tái)的RAKE接收機(jī)來完成的第八十六頁，共97頁。IS-95CDMA系統(tǒng)的無線接口工作頻段

國際上為IS95系統(tǒng)分配了2個(gè)頻段分別為800MHz和1900MHz，具體為：上行頻段：824－849MHZ；1850-1910MHZ下行頻段：869－894MHZ；1930-1990MHZ其中1900MHz頻點(diǎn)僅在美國使用。