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1、第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 第第7章章时分多址时分多址(TDMA)数字蜂窝网数字蜂窝网7.1GSM系统总体系统总体7.2GSM系统的无线接口系统的无线接口7.3GSM系统的控制与管理系统的控制与管理7.4三种三种TDMA蜂窝系统分析比较蜂窝系统分析比较 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 7.1GSM系统总体系统总体GSM发展过程发展过程：1.1982年，北欧四国向年，北欧四国向CEPT递交建议书，要求制定递交建议书，要求制定900MHz全欧洲全欧洲统一的蜂窝移动通信系统（解决不同模拟系统的互不兼容无法漫统一的蜂窝移动通信系统（解决不同模拟系统的互不兼容无法漫游的问题）
2、，并成立欧洲游的问题），并成立欧洲GSM（GroupSpecialMobile）；）；2.1982-1985年，讨论指定模拟蜂窝网还是年，讨论指定模拟蜂窝网还是数字蜂窝网数字蜂窝网问题；问题；3.1986年，在巴黎对提出年，在巴黎对提出8个数字蜂窝系统进行现场实验，并与个数字蜂窝系统进行现场实验，并与1987年年5月，选定窄带月，选定窄带TDMA方案；方案；4.1988年，年，18个欧洲国家达成个欧洲国家达成GSM谅解备忘录，颁布谅解备忘录，颁布GSM标准，即标准，即泛欧数字蜂窝网移动通信标准（仅对功能、接口作出规定，未对泛欧数字蜂窝网移动通信标准（仅对功能、接口作出规定，未对硬件规定硬件规定
3、），包括），包括GSM900和和DCS1800两个并行系统。两个并行系统。GSM标准标准包括包括12项内容：项内容：第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 表表71GSM标标准准第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图71GSM蜂窝系统的网络结构蜂窝系统的网络结构一、一、网络结构网络结构第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 1.1.移动台移动台(MS)(1)分类分类：车载台、便携台和车载台、便携台和手机手机。(2)接接口口：移移动动台台通通过过无无线线接接口口（空空中中接接口口）接接入入GSM系系统统，具具有有无无线线传传输输与与处处理理功功能能；移移动动台台必必须须提提供供
4、与与使使用用者者之之间间的的接接口口人人机机接接口口（MIC、按按键键、扬扬声声器器，显显示器等）；提供与示器等）；提供与其它其它TE之间的接口之间的接口（PC机、机、Fax机等）机等）(3)重要组成：重要组成：用户识别模块用户识别模块(SIM)，亦称亦称SIM卡卡。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.基站子系统基站子系统(BSS)GSM系统的基本组成部分系统的基本组成部分(1)功功能能：通通过过无无线线接接口口与与MS相相连连，进进行行无无线线发发送送接接收收及及无无线线资资源源管管理理；BSS与与网网络络子子系系统统(NSS)中中的的移移动动交交换换中中心心(MSC)相相连连，
5、实实现现移移动动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。(2)组组成成：基基站站收收发发信信机机(BTS)和和基基站站控控制制器器(BSC)。BTS、天天线线共共用用器器和和天天线线是是BSS的的无无线线部部分分，由由BSC实实施施控控制制；BSC承承担担无无线线资资源源及及各种接口的控制与管理。各种接口的控制与管理。(3)BTSBTS与与BSCBSC的的连连接接方方式式：直直接接相相连连或或通通过过基基站站接接口口设设备备(BIE)采采用用远远端控制的连接方式与端控制的连接方式与BSC相连接。相连接。第 7 章 时分多址(TDMA)数字
6、蜂窝网 3.网络子系统网络子系统(NSS)交换、移动性和安全性管理功能交换、移动性和安全性管理功能(1)移移动动交交换换中中心心(MSC)(MSC)：是是NSS的的核核心心，提提供供交交换换功功能能并并连连接接到到各各功功能能实实体体：基基站站子子系系统统(BSS)、原原籍籍位位置置寄寄存存器器(HLR)、鉴鉴权权中中心心(AUC)、移移动动设设备备识识别别寄寄存存器器(EIR)、操操作作维维护护中中心心(OMC)和和固固定定网网(公公用用电电话话网网、综综合合业业务务数数字字网网等等)MSC可可以以从从HLR、VLR和和AUC三三种种数数据据库库获获取取有有关关处处理理用用户户位位置置登登记
7、记和和呼呼叫叫请请求求等等所所需需的的全全部部数数据据；MSC还还支支持持位置登记和更新位置登记和更新、过区切换过区切换和和漫游服务漫游服务等项功能。等项功能。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(2)原原籍籍用用户户位位置置寄寄存存器器(HLR)：GSM系系统统的的中中央央数数据据库库，存存储储该该HLR管管辖辖区区的的所所有有移移动动用用户户的的有有关关数数据据。静静态态数数据据有有移移动动用用户户码码、访访问问能能力力、用用户户类类别别和和补补充充业业务务等等；HLR还还暂暂存移动用户漫游时的有关存移动用户漫游时的有关动态信息动态信息数据。数据。(3)访访问问用用户户位位置置寄寄存
8、存器器(VLR)：存存储储进进入入其其控控制制区区域域内内来来访访移移动动用用户户的的有有关关数数据据，这这些些数数据据是是从从该该移移动动用用户户的的原原籍籍位位置置寄寄存存器器获获取取并并进进行行暂暂存存的的，一一旦旦移移动动用用户户离离开开该该VLR的的控控制制区区域域，则则临临时时存存储储的的该该移移动动用用户户的的数数据据就就会会被被消消除除。即即VLR可看作是一个可看作是一个动态的用户数据库动态的用户数据库。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(4)鉴鉴权权中中心心(AUC)：保保障障GSM系系统统的的通通信信安安全全，包包括括对对移移动动用用户户鉴鉴权权，对对无无线线链链路
9、路上上的的话话音音、数数据据和和信信令令信信息息进进行行保保密密等等。鉴鉴权权中中心心存存储储鉴鉴权权信信息息和和加加密密密密钥钥，用用来来防防止止无权用户接入系统和保证无线通信安全。无权用户接入系统和保证无线通信安全。(5)移移动动设设备备识识别别寄寄存存器器(EIR)：存存储储移移动动设设备备的的国国际际移移动动设设备备识识别别码码(IMEI)，通通过过核核查查白白色色、黑黑色色和和灰灰色色三三种种清清单单，运运营营部部门门就就可可判判断断出出移移动动设设备备是是属属于于准准许许使使用用的的，还还是是失失窃窃而而不不准准使使用用的的，还还是是由由于于技技术术故故障障或或误误操操作作而而危危
10、及及网网络络正正常常运运行行的的MS设设备备，以以确确保保网网络络内内所所使使用用的的移移动动设设备的唯一性和安全性。备的唯一性和安全性。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(6)操操作作与与维维护护中中心心(OMC)：负负责责对对全全网网进进行行监监控控与与操操作作维维护护。包包括括系系统统的的自自检检、报报警警与与备备用用设设备备的的激激活活，系系统统的的故故障障诊诊断断与与处处理理，话话务务量量的的统统计计和和计计费费数数据据的的记记录录与与传传递递，以以及及与与网网络络参参数数有有关关的的各各种种参参数数的的收收集集、分析与显示分析与显示等。等。第 7 章 时分多址(TDMA)数
11、字蜂窝网 4.GSM网络接口网络接口图图7-2GSM系统的接口系统的接口第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(1)主主要要接接口口：A接接口口、Abis接接口口和和Um接接口口。主主要要接接口口的的定定义义和和标标准准化化可可保保证证不不同同厂厂家家生生产产的的移移动动台台、基基站站子子系系统统和和网网络络子子系系统统设设备备能能够够纳纳入入同同一一个个GSM移移动动通通信信网网运行和使用。运行和使用。(2)网络子系统内部接口：网络子系统内部接口：B、C、D、E、F、G接口。接口。(3)GSM系系统统与与其其它它公公用用电电话话网网接接口口：GSM系系统统通通过过MSC与与公公用用电电信
12、信网网互互连连。一一般般采采用用7号号信信令令系系统统接接口口。物物理理链链接接方方式式：MSC与与PSTN或或ISDN交交换换机机之之间间采采用用2.048Mb/s的的PCM数字传输链路实现的。数字传输链路实现的。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 二、二、GSM的区域、号码、地址与识别的区域、号码、地址与识别 1.区域定义区域定义 GSM系系统统属属于于小小区区制制大大容容量量移移动动通通信信网网，其其服服务务区区内内设设置置很很多多基基站站，移移动动台台只只要要在在服服务务区区内内，移移动动通通信信网网就就必必须须具具有有控控制制、交交换换功功能能，以以实实现现位位置置更更新新、
13、呼呼叫叫接续、过区切换及漫游服务接续、过区切换及漫游服务等功能。等功能。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7 3GSM的的区区域域定定义义第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(1)GSM服务区服务区：移动台可获得服务的区域，即不同通信移动台可获得服务的区域，即不同通信网用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。网用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。(2)公用陆地移动通信网公用陆地移动通信网(PLMN)：一个公用陆地移动通信一个公用陆地移动通信网网(PLMN)可由一个或若干个移动可由一个或若干个移动交换中心组成。交换中心组成。(3)MSC区区：一个移动交换中
14、心所控制的区域，通常它连一个移动交换中心所控制的区域，通常它连接一个或若干个基站控接一个或若干个基站控制器，每个基站控制器控制多个基制器，每个基站控制器控制多个基站收发信机。站收发信机。(4)位位置置区区：一一般般由由若若干干个个小小区区(或或基基站站区区)组组成成，移移动动台台在在位置区内移动无需进行位置更新。通常呼叫移动台时，向位置区内移动无需进行位置更新。通常呼叫移动台时，向一个位置区内的所有基站同时发寻呼信号。一个位置区内的所有基站同时发寻呼信号。(5)基站区基站区：基站收发信机有效的无线覆盖区，即小区。基站收发信机有效的无线覆盖区，即小区。(6)扇区扇区：当基站采用有向天线收发时，基
15、站区分为若干当基站采用有向天线收发时，基站区分为若干个扇区。个扇区。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.号码与识别号码与识别正确寻址，识别不同的正确寻址，识别不同的MS、不同的移动不同的移动设备及不同的网络设备及不同的网络(1)国际移动用户识别码国际移动用户识别码(IMSI)：唯一性、所有位置有效；唯一性、所有位置有效；建立呼叫和位置更新时使用建立呼叫和位置更新时使用。图图7-4国际移动用户识别码国际移动用户识别码(IMSI)的格式的格式第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 MCC：移移动动用用户户所所属属国国家家代代号号，3位位数数字字，中中国国的的MCC规定为规定为460
16、。MNC：移移动动网网号号码码，最最多多由由两两位位数数字字组组成成，用用于于识识别别移动用户所归属的移动通信网。移动用户所归属的移动通信网。MSIN：移移动动用用户户识识别别码码，用用以以识识别别某某一一移移动动通通信信网网(PLMN)中的移动用户。中的移动用户。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(2)临时移动用户识别码临时移动用户识别码(TMSI)作用：作用：为保障移动用户识别码的安全性，为保障移动用户识别码的安全性，GSM系统提供系统提供安全保密措施，安全保密措施，空中接口无线传输的识别码采用临时移动空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码用户识别码(TMSI)代替代替IM
17、SI。两者按一定的算法互相转两者按一定的算法互相转换。访问位置寄存器换。访问位置寄存器(VLR)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TMSI。两者的区别：两者的区别：IMSI只在起始入网登记时使用，在后续的呼只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中使用叫中使用TMSI，避免通过无线信道发送其，避免通过无线信道发送其IMSI，防止窃，防止窃听者检测用户的通信内容，或非法盗用合法用户的听者检测用户的通信内容，或非法盗用合法用户的IMSI。格式：格式：由各运营部门决定，总长不超过由各运营部门决定，总长不超过4个字节。个字节。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(3)国际移动设备识
18、别码国际移动设备识别码(IMEI)：区区别别移移动动台台设设备备的的标标志志，可可用用于于监监控控被被窃窃或或无无效效的的的的移动设备。移动设备。图图7-5国际移动设备识别码国际移动设备识别码(IMEI)的格式的格式第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 TAC：型号批准码，由型号标准中心分配。型号批准码，由型号标准中心分配。FAC：装配厂家号码。装配厂家号码。SNR：产产品品序序列列号号，用用于于区区别别同同一一个个TAC和和FAC中中的的每台移动设备。每台移动设备。SP：备用。备用。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(4)移动台号码移动台号码：移动台国际移动台国际ISDN号码号
19、码(MSISDN)：呼叫呼叫GSM系统中的系统中的某个移动用户所需拨的号码。某个移动用户所需拨的号码。图图7-6移动台国际移动台国际ISDN的格式的格式第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 CC：国国家家代代号号，即即移移动动台台注注册册登登记记的的国国家家代代号号，中中国国为为86。NDC：国内地区码，每个国内地区码，每个PLMN有一个有一个NDC。SN：移动用户号码。移动用户号码。国国内内ISDN号号码码：由由NDC和和SN两两部部分分组组成成，长长度度不不超超过过13位数。国际位数。国际ISDN号码长度不超过号码长度不超过15位数。位数。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网
20、我国移动用户我国移动用户ISDN号码用号码用11位数字的等长号码表示。位数字的等长号码表示。NDC：包含数字蜂窝：包含数字蜂窝移动业务接入号移动业务接入号和和HLR识别号识别号。数字蜂窝移动业务接入号数字蜂窝移动业务接入号NDC：139X、138X为为HLR识别号：表示用户归属的识别号：表示用户归属的HLR，也用来区别也用来区别移动业务本地网移动业务本地网。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 的的分配分配第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 移移动动台台漫漫游游号号码码(MSRN)：当当移移动动台台漫漫游游到到一一个个新新的的服服务务区区时时，由由VLR给给它它分分配配一一个个临
21、临时时性性的的漫漫游游号号码码，并并通通知知该该移移动动台台的的HLR，用用于于建建立立通通信信路路由由。一一旦旦该该移移动动台台离离开开该该服服务务区区，此此漫漫游游号号码码即即被被收收回回，并并可可分分配配给给其其它它来来访访的的移移动动台台使使用用。组组成成格格式式与与移移动动台台国国际际(或或国国内内)ISDN号码相同。号码相同。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(5)位置区和基站识别码：位置区和基站识别码：位置区识别位置区识别(LAI)码：码：在检测位置更新和信道越区切换在检测位置更新和信道越区切换时，要使用时，要使用LAI。位置区码位置区码(LAC)用于识别用于识别GSM的
22、一个位的一个位置区。在置区。在LAI后加上小区的标志号可组成小区识别码。后加上小区的标志号可组成小区识别码。图图7-7位置区识别码的格式位置区识别码的格式第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 基站识别色码基站识别色码(BSIC)：用于移动台识别相同载频的不同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。频且相邻的基站。NCC：PLMN色码，用来识别相邻的色码，用来识别相邻的PLMN网。网。BCC：BTS色码，用来识别相同载频的不同的基站。色码，用来识别相同载频的不同的基站。图图7-8基站识别色码
23、基站识别色码(BSIC)的格式的格式第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 三、三、主要业务主要业务1.通信业务分类通信业务分类：表表7-2GSM电信业务分类电信业务分类第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.业务定义：业务定义：(1)电话业务：电话业务：是是GSM系统提供的最主要业务。系统提供的最主要业务。(2)紧急呼叫业务：紧急呼叫业务：在紧急情况下在紧急情况下,移动用户通过一移动用户通过一种简单的拨号方式即可拨通紧急服务种简单的拨号方式即可拨通紧急服务中心。中心。(3)短消息业务：短消息业务：包括移动台之间点对点短消息业务包括移动台之间点对点短消息业务以及小区广播短消息业务。
24、以及小区广播短消息业务。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(4)可视图文接入：可视图文接入：是一种通过网络完成文本、图形信息是一种通过网络完成文本、图形信息检索和电子函件功能的业务。检索和电子函件功能的业务。(5)智能用户电报传送：智能用户电报传送：能够提供智能用户电报终端间的能够提供智能用户电报终端间的文本通信业务。此类终端具有文本信息的编辑、存储和文本通信业务。此类终端具有文本信息的编辑、存储和处理等能力。处理等能力。(6)传真：传真：语言和语言和3类传真交替传送的业务。类传真交替传送的业务。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 7.2GSM系统的无线接口系统的无线接口(重点
25、重点)一、一、GSM系统无线传输的特征系统无线传输的特征表表7-3GSM等三种数字蜂窝网主要参数等三种数字蜂窝网主要参数第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 1.TDMA/FDMA接入方式：接入方式：图图7-9TDMA/FDMA接入方式接入方式 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.频率与频道序号：频率与频道序号：(1)GSM系统工作频段：系统工作频段：上行上行(移动台发、基站收移动台发、基站收)890915MHz下行下行(基站发、移动台收基站发、移动台收)935960MHz收、发频率间隔为收、发频率间隔为45MHz。移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于移动台采用较低频
26、段发射，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。补偿上、下行功率不平衡的问题。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(2)载频序号及频率的计算：载频序号及频率的计算：载载频频间间隔隔是是0.2MHz，将将GSM系系统统整整个个工工作作频频段段分分为为124对载频，对载频，频道序号用频道序号用n表示。表示。下频段下频段fl(n)=(890+0.2n)MHz上频段上频段fh(n)=(935+0.2n)MHz其中其中n=1124n=1，fl(1)=890.2MHz,fh(1)=935.2MHz，其其它它序序号的载频依次类推。号的载频依次类推。每每个个载载频频有有8个个时时隙隙，GSM系
27、系统统总总共共有有1248=992个物理信道，个物理信道，称称GSM系统有系统有1000个物理信道个物理信道。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 3.调制方式：调制方式：高斯型最小移频键控高斯型最小移频键控(GMSK)方式方式 矩矩形形脉脉冲冲在在调调制制器器之之前前先先通通过过一一个个高高斯斯滤滤波波器器。该该调调制制方方案案改改善善了了频频谱谱特特性性，能能满满足足CCIR提提出出的的邻邻信信道道功功率率电电平平小小于于-60dBW的的要要求求。高高斯斯滤滤波波器器的的归归一一化化带带宽宽BT=0.3。基基于于200kHz的的载载频频间间隔隔及及270.833Kb/s的的信道传输速
28、率，其频谱利用率为信道传输速率，其频谱利用率为1.35b/s/Hz。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 4.载频复用与区群结构：载频复用与区群结构：GSM系系统统中中，基基站站发发射射功功率率为为每每载载波波500W，每每时时隙隙平平均均为为500/8=62.5W。小小区区覆覆盖盖半半径径最最大大为为35km，最最小为小为500m，前者适用于农村地区，后者适用于市区。前者适用于农村地区，后者适用于市区。由由于于系系统统采采取取了了多多种种抗抗干干扰扰措措施施，同同频频道道射射频频防防护护比比可可降降到到C/I=9dB，在在业业务务密密集集区区，可可采采用用3小小区区9扇扇区区的区群结构
29、的区群结构。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 二、信道类型及其组合二、信道类型及其组合1.帧结构：帧结构：(1)逻辑信道与物理信道：逻辑信道与物理信道：蜂蜂窝窝通通信信系系统统要要传传输输不不同同类类型型的的信信息息，按按逻逻辑辑功功能能而而言言，分分为为业业务务信信息息和和控控制制信信息息。因因而而在在时时分分、频频分分复复用用的的物物理理信信道道上上要要安安排排相相应应的的逻逻辑辑信信道道。在在时时分分多多址址的的物理信道中，物理信道中，基础是基础是帧结构帧结构。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7-10GSM系统各种帧和时隙的格式系统各种帧和时隙的格式第 7 章
30、时分多址(TDMA)数字蜂窝网 (2)TDMA帧及其复用：帧及其复用：每每一一个个TDMA帧帧分分07共共8个个时时隙隙，帧帧长长度度为为120/264.615ms。每每个个时时隙隙长长度度为为15/260.577ms，包包含含156.25个码元。个码元。由由若若干干个个TDMA帧帧构构成成复复帧帧，其其结结构构有有两两种种，由由26帧帧组组成成的的复复帧帧，帧帧长长120ms，主主要要用用于于业业务务信信息息的的传传输输，也也称称作作业业务务复复帧帧；由由51帧帧组组成成的的复复帧帧，帧帧长长235.385ms，专用于传输控制信息，也称作专用于传输控制信息，也称作控制复帧控制复帧。第 7 章
31、 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 由由51个个业业务务复复帧帧或或26个个控控制制复复帧帧均均可可组组成成一一个个超超帧帧，周周期期为为1326个个TDMA帧帧，超超帧帧长长51264.61510-36.12s。由由2048个个超超帧帧组组成成超超高高帧帧，超超高高帧帧的的周周期期为为20481326=2715648个个TDMA帧帧，即即3小小时时28分分53秒秒760毫秒。毫秒。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7-11上行帧号和下行帧号所对应的时间关系上行帧号和下行帧号所对应的时间关系(3)上行帧号和下行帧号所对应的时间关系：上行帧号和下行帧号所对应的时间关系：帧编号帧编号(
32、FN)以超高帧为周期，从以超高帧为周期，从0到到2715647。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.信道分类信道分类图图7-12GSM系统的信道分类系统的信道分类第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(1)业业务务信信道道(TCH)：主主要要传传输输话话音音或或数数据据及及少少量量的的随随路路控控制制信信令令。分分为为全全速速率率业业务务信信道道(TCH/F)和和半半速速率率业业务务信信道道(TCH/H)之分。之分。话话 音音 业业 务务 信信 道道：分分 为为 全全 速速 率率 话话 音音 业业 务务 信信 道道(TCH/FS)和和半半速速率率话话音音业业务务信信道道(TCH
33、/HS)，总总速速率率分分别别为为22.8kb/s和和11.4kb/s。对对于于全全速速率率话话音音编编码码，话话音音帧帧长长20ms，每每帧帧含含260bit话音信息，提供的净速率为话音信息，提供的净速率为13kb/s。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 数数据据业业务务信信道道：在在全全速速率率或或半半速速率率信信道道上上，通通过过不不同同的的速速率率适适配配和和信信道道编编码码，用用户户可可使使用用下下列列各各种种不不同同的的数数据业务：据业务：9.6kb/s,全速率数据业务信道全速率数据业务信道(TCH/F9.6)4.8kb/s,全速率数据业务信道全速率数据业务信道(TCH/F
34、4.8)4.8kb/s,半速率数据业务信道半速率数据业务信道(TCH/H4.8)2.4kb/s,全速率数据业务信道全速率数据业务信道(TCH/F2.4)2.4kb/s,半速率数据业务信道半速率数据业务信道(TCH/H2.4)第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(2)控制信道控制信道(CCH)：用于传送控制信令和同步信号。用于传送控制信令和同步信号。广广播播信信道道(BCH)：一一点点对对多多点点的的单单向向控控制制信信道道，用用于于基基站站向向移移动动台台广广播播公公用用的的信信息息。传传输输内内容容主主要要是是移移动动台台入入网网和呼叫建立和呼叫建立所需要的有关信息。分为：所需要的有关
35、信息。分为：频率校正信道频率校正信道(FCCH)：传输传输MS校正其工作频率的信息；校正其工作频率的信息；同同步步信信道道(SCH)：传传输输MS进进行行同同步步和和对对BS进进行行识识别别的的信信息息，基站识别码是在同步信道上传输的；基站识别码是在同步信道上传输的；广广播播控控制制信信道道(BCCH)：传传输输公公用用控控制制信信息息，传传输输公公共共控控制制信信道道(CCCH)号号码码及及是是否否与与独独立立专专用用控控制制信信道道(SDCCH)相相组组合合等信息。等信息。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 公公用用控控制制信信道道(CCCH)：双双向向控控制制信信道道，用用于于呼
36、呼叫叫接续阶段传输链路连接接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。分为：所需要的控制信令。分为：寻寻呼呼信信道道(PCH)：下下行行信信道道，传传输输基基站站寻寻呼呼移移动动台台的的信信息；息；随随机机接接入入信信道道(RACH)：上上行行信信道道，用用于于移移动动台台随随机机提提出出的的入入网网申申请请，即即请请求求分分配配一一个个独独立立专专用用控控制制信信道道(SDCCH)；准准许许接接入入信信道道(AGCH)：下下行行信信道道，用用于于基基站站对对MS的的入入网申请作出应答，网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。即分配一个独立专用控制信道。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网
37、 专专用用控控制制信信道道(DCCH)：点点对对点点双双向向控控制制信信道道，呼呼叫叫接接续续阶阶段段及及通通信信进进行行当当中中，在在MS和和BS之之间间传传输输必必需需的的控控制信息。分为：制信息。分为：独独立立专专用用控控制制信信道道(SDCCH)：用用于于在在分分配配业业务务信信道道之之前前传传送送有有关关信信令令(登登记记、鉴鉴权权等等信信令令，经经鉴鉴权权确确认认后后，再再分分配配TCH)。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 慢慢速速辅辅助助控控制制信信道道(SACCH)：双双向向点点对对点点控控制制信信道道。在在MS和和BS之之间间，需需要要周周期期性性地地传传输输一一些
38、些信信息息（MS要要不不断断报报告告正正在在服服务务的的BS和和邻邻近近BS的的信信号号强强度度，以以实实现现“移移动动台台辅辅助助切切换换功功能能”)；传传输输BS对对MS的的功功率率调调整整、时时间间调调整整命命令令。SACCH可可与与一一个个TCH或或一一个个独独立立专专用用控控制制信信道道(SDCCH)联联用用，构构成成SACCH/T和和SACCH/C信信道道。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 快快速速辅辅助助控控制制信信道道(FACCH)：传传送送与与SDCCH相相同同的的信信息息，只只有有在在没没有有分分配配SDCCH的的情情况况下下，才才使使用用这这种种控控制制信信道道
39、。使使用用时时要要中中断断业业务务信信息息(中中断断猝猝发发)，把把FACCH插入业务信道，每次占用的插入业务信道，每次占用的时间很短，约时间很短，约18.5ms。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 3.时隙的格式时隙的格式：GSM系系统统中中，每每帧帧含含8个个时时隙隙，时时隙隙的的宽宽度度为为0.577ms，其其中中包包含含156.25bit。TDMA信信道道上上一一个个时时隙隙中中的的信息格式称为信息格式称为突发脉冲序列突发脉冲序列。根根据据所所传传信信息息的的不不同同，时时隙隙所所含含的的具具体体内内容容及及其其组组成的格式也不相同。成的格式也不相同。(1)常规突发常规突发(N
40、B,NormalBurst)脉冲序列：脉冲序列：普通突普通突发脉冲序列，发脉冲序列，用于业务信道及专用控制信道。用于业务信道及专用控制信道。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7-13三种突发脉冲序列的格式三种突发脉冲序列的格式 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 (2)频频 率率 校校 正正 突突 发发(FB,Frequency CorrectionBurst)脉脉冲冲序序列列：校校正正移移动动台台的的载载波波频频率率，格格式式比比较较简简单。单。起起始始和和结结束束的的尾尾比比特特各各占占3bit，保保护护时时间间8.25bit，与与普普通通突突发发脉脉冲冲序序列列相相
41、同同，其其余余的的142bit均均为为“0”，相相应应发发送送的的射射频频是是一一个个与与载载频频有有固固定定偏偏移移的的纯纯正正弦弦波波，以便于调整移动台的载频。以便于调整移动台的载频。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 (3)同同步步突突发发(SB，SynchronisationBurst)脉脉冲冲序序列列：用用于于移移动动台台的的时时间间同同步步。主主要要包包括括64bit的的位位同同步步信信号号，以以及及两两段段各各39bit数数据据，用用于于传传输输TDMA帧帧号号和和基基站站识识别别码码(BSIC)（用用于于移移动动台台进进行行信信号号强强度度测测量量时时区区分分同同一一个
42、个载频对应的不同基站）。载频对应的不同基站）。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 (4)接接入入突突发发(AB,AccessBurst)脉脉冲冲序序列列：在在随随机机接接入入信信道道(RACH)上上传传送送，用用于于移移动动用用户户向向基基站站提提出出入网申请。（起始尾比特为入网申请。（起始尾比特为00111010）图图7-14接入突发脉冲序列的格式接入突发脉冲序列的格式第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 链路层信息帧格式链路层信息帧格式 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 4.信道的组合方式信道的组合方式：(1)业务信道的组合方式：业务信道的组合方式：1个业务信道的复
43、帧含个业务信道的复帧含26个个TDMA帧帧，C0上的上的TS0用于用于BCH和和CCCH，C0上的上的TS1用于用于用于用于DCCH。其余载频上其余载频上8个时隙用于个时隙用于TCH。图图715业务信道的组合方式业务信道的组合方式 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(2)控控制制信信道道的的组组合合方方式式：控控制制信信道道的的复复帧帧含含51帧帧，其其组合方式类型较多，上行和下行传输组合方式也不相同组合方式类型较多，上行和下行传输组合方式也不相同 BCH和和CCCH在主载频在主载频C0的的TS0上的复用（下行信道）：上的复用（下行信道）：图图7-16BCH和和CCCH在在TS0上的复
44、用上的复用第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7-17 TS0上上RACH的复用（上行信道）的复用（上行信道）第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 SDCCH和和SACCH在在TS1上的复用：上的复用：上、下行信道上、下行信道复用，构成相同，时间上有一个偏移。复用，构成相同，时间上有一个偏移。图图7-18SDCCH和和SACCH(下行下行)在在TS1上的复用上的复用第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 公用控制信道和专用控制信道均在公用控制信道和专用控制信道均在TS0上的复用：上的复用：小容量地区或建站初期使用小容量地区或建站初期使用图图7-19TS0上控制信道的综合复
45、用上控制信道的综合复用第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 三、话音和信道编码三、话音和信道编码 1.数字话音信号在无线传输时面临的主要问题数字话音信号在无线传输时面临的主要问题：(1)选选择择低低速速率率编编码码方方式式，以以适适应应有有限限带带宽宽的的要要求求；(2)选选择择有有效效的的方方法法减减少少误误码码率率，即即信信道道编编码码问问题题；(3)选用有效调选用有效调制方法制方法，减小杂波辐射，减小杂波辐射，降低干扰。降低干扰。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7-20GSM系统的话音和信道编码组成方框图系统的话音和信道编码组成方框图2.GSMGSM系统的话音和信道
46、编码系统的话音和信道编码：第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图9-21GSM的的编编码码流流程程260：78182(3,4)-189-378第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图 7-22 GSM的交织方式 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 四、跳频和间断传输技术四、跳频和间断传输技术1.跳频技术（跳频技术（FH）：）：指载波频率在很宽频率范围内按某指载波频率在很宽频率范围内按某种图案种图案(序列序列)进行跳变。进行跳变。图 7-23 GSM系统的跳频示意图 第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 (1)跳频系统的抗干扰原理及其处理增益：跳频系统的抗干扰原理及
47、其处理增益：DS是是靠靠频频谱谱的的扩扩展展和和解解扩扩处处理理来来提提高高抗抗干干扰扰能能力力的的，而而跳跳频频是是靠靠躲躲避避干干扰扰来来达达到到抗抗干干扰扰目目的的。抗抗干干扰扰性性能能用用处处理增益理增益GP表征，表征，GP的表达式为的表达式为其其中中：BW是是跳跳频频系系统统的的跳跳变变频频率率范范围围；BC是是跳跳频频系系统统的的最小跳变的频率间隔最小跳变的频率间隔(GSM的的BC=200kHz)。若若BW取取15MHz，则，则GP=18dB。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网(2)避免调频序列产生频率击中的措施：避免调频序列产生频率击中的措施：同一小区或邻近小区不同的载频
48、采用相互正交的同一小区或邻近小区不同的载频采用相互正交的PN序列；序列；调频的设置需根据统一的超帧序号来提供频率跳变顺序和调频的设置需根据统一的超帧序号来提供频率跳变顺序和开始时间。开始时间。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.间断传输间断传输：为为提提高高频频谱谱利利用用率率，GSM系系统统采采用用话话音音激激活活技技术术(间间断断传传输输(DTx)技技术术)。只只在在有有话话音音时时才才打打开开发发射射机机，可可以以减减小小干干扰扰，提提高高系系统统容容量量(对对移移动动台台来来说说更更有有意意义义，在在无信息传输时立即关闭发射机，可减少电源消耗无信息传输时立即关闭发射机，可减
49、少电源消耗)。GSM中中，话话音音激激活活技技术术采采用用一一种种自自适适应应门门限限话话音音检检测测算算法法。当当发发端端判判断断出出通通话话暂暂停停时时，立立即即关关闭闭发发射射机机，暂暂停停传传输输；在在接接收收端端检检测测出出无无话话音音时时，在在相相应应空空闲闲帧帧中中填上轻填上轻微的微的“舒适噪声舒适噪声”，避免造成通信中断的错觉。，避免造成通信中断的错觉。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 7.3GSM系统的控制与管理系统的控制与管理一、位置登记一、位置登记1.位位置置登登记记及及要要求求：通通信信网网跟跟踪踪移移动动台台的的位位置置变变化化，对对其其位位置置信信息息进进
50、行行登登记记、删删除除和和更更新新的的过过程程。数数字字蜂蜂窝窝网网的的用用户户密密度度大大于于模模拟拟蜂蜂窝窝网网，因因而而位位置置登登记记过过程程必必须须更更快快、更更精精确确。位位置置信信息息存存储储在在原原籍籍位位置置寄寄存存器器(HLR)和访问位置寄存器和访问位置寄存器(VLR)中。中。第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 图图7-24位置区划分的示意图位置区划分的示意图第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 2.位置登记过程位置登记过程:图图7-25位置登记过程位置登记过程第 7 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 二、二、GSM安全措施：安全措施：1.鉴鉴权权和和加加密