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1、上海徳立天通信技术有限公司2002.1GSM 移 动 通 信 系 统 原 理培 训 讲 义1GSM 规 范 1982年欧洲电信标准化委员会（ETSI）开始研究GSM规范 1990年ETSI推出GSM规范Phase I 1991年ETSI制定DCS1800技术规范 1994年ETSI推出GSM规范Phase II，将DCS1800归并 1996年ETSI推出GSM规范Phase II+2 GSM规范的版本编号方式：V x.y.z V：表示版本（Version）x：0：标准的设想 1：标准的原始草案 2：标准的最终草案 3：GSM specification phase 1 4：GSM speci
2、fication phase 2 5：GSM specification phase 2+6：Phase 2+Release 1997GSM规范版本号（一）3GSM规范版本号（二）y：从0开始编号，每次增加表示文本中有技术性的修改、完善或更正等 z：从0开始编号，每次增加表示文本中有文字或表达方式的修改4GSM 规范系列（一）0112（除10以外）共11个系列 01:01.02:General description of GSM system 01.04:abbreviation 01.48:Interworking between DECT and GSM 01.61:GPRS加密算法的要
3、求 02:GSM service 03:GSM network function&architecture 04:Um interface(L2&L3)05:radio charateristics5GSM 规范系列（二）06:transcoder and rate adapter 07:Mobile station 08:A&Abis interface 09:Interworking 11:test specification 12:Telecommunication Network Management6GSM业务（一）Telecommunication Service:电信业务Bear
4、er service:承载业务Teleservice:用户终端业务Basic Service:基本业务Supplementary service:补充业务7GSM业务（二）8承载业务承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。双向异步数据电路（3009600bps）双向同步数据电路（12009600bps）异步分组数据接入电路（3009600bps）双向同步分组数据（24009600bps）交替语音和数据数据后接语音业务GPRS业务9用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功能，使之能与其他用户通信。用户终端业务（一）10电话业务紧急呼叫业务数据
5、通信短消息业务移动被叫点对点短消息业务移动主叫点对点短消息业务广播型短消息业务语音和三类传真交替业务自动三类传真业务用户终端业务（二）11用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务补充业务不能独立存在补充业务（一）12呼叫偏转（有被叫，实时前转）呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）主叫号码识别呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫）呼入呼出限制其它补充业务（二）13语音群呼叫（VGCS）话音广播业务（VBS）多用户特征（MSP）移动定位业务 增强型补充业务14GSM系统结构（一）PSTNOMCOMCNMCOMSSIM MEMSBTSBTSBSCAUmMSCMS
6、CVLR VLRHLR AUCEIRBCEFGHDNSSBSSNSS15GSM系统结构（二）16系统接口 A接口：MSC与BSC间的接口 Abis接口：BSC与BTS间的接口 Um接口：BTS与MS间的接口 C接口：MSC与HLR间的接口 D接口：HLR与VLR间的接口 E接口：MSC与MSC间的接口 G接口：VLR与VLR间的接口17各模块功能（一）MS(Mobile Station)：移动台，实现移动终端功能 BTS(Base Transceiver Station)：基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信 BSC(Base Station Controller)：基站控制器，
7、实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能 MSC(Mobile service Switching center)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能 OMC(Operation and Maintenance Center)：操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能18各模块功能（二）HLR(Home Location Register)：归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：用户数据，主要包括：用户的身份IMSI(International Mobile Subscriber Identification)用户ISD
8、N号码 VLR地址 用户的位置信息 VLR(Visitor Location Register)：拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括：MSRN(Mobile Station Roaming Number):移动台漫游号码 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identification):临时移动用户身份 移动台登记的位置区（LAC）与补充业务有关的数据有关用户数据在GSM03.08中描述19各模块功能（三）AUC(Authenticate Center):鉴权中心，用于对用户身份的鉴别 EIR(mobile station Equipme
9、nt Identity Register):移动台设备身份登记处，用于储存及鉴别移动台的设备身份。20GSM900频谱分配45MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带960 905 890 880 872 950 935 925 917 915GSM TACS/GSMEGSM ETACS21DCS1800频谱分配基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带18801805178590MHz双工间隔1710DCS180022GSM系统频段 GSM900主频段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频
10、段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段 上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）23GSM绝对频道号ARFCN GSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2 N（MHz）（1N 124）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N 1023）DCS1800频段 上行：Fl=1710.2+0.2（N-51
11、2）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N 885）24无线逻辑信道（一）/Um接口上的信息由各种无线逻辑信道承载MSMS基站Um接口/无线逻辑信道类型：/控制信道/业务信道上行方向：移动台到基站方向下行方向：基站到移动台方向25无线逻辑信道（二）/控制信道/广播控制信道(BCCH)/公共控制信道(CCCH)/专用控制信道(DCCH)/频率校正信道(FCCH)/同步信道(SCH)/广播信道(BCH)/随机接入信道(RACH)/准许接入信道(AGCH)/寻呼信道(PCH)/独立专用控制信道(SDCCH)/快速随路控制信道(FACCH)/慢速随路控制信道(SACCH)/业务信道(TC
12、H)/小区广播信道(CBCH)26无线逻辑信道（三）/频率校正信道（FCCH，下行信道，广播方式，每小区一个）为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的频率一致，即移动台的接收频率与基站的发射频率一致，移动台的发射频率和基站的接收频率一致。在GSM系统中，由于一个基站要同时和若干移动台进行通信，因此采用主从同步方式，以基站的频率为基准，基站在频率校正信道上发送频率信息，移动台根据该信息调整自己的频率，保持自己的频率与基站同步。27无线逻辑信道（四）/同步信道（SCH，下行信道，广播方式，每小区一个）由于Um接口采用TDMA方式，为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的
13、信息，必须保证移动台和基站的时间基准一致。基站在同步信道上发送定时信息，移动台根据该信息调整自己的时间基准，保持自己的时间基准与基站同步。刚才最后一响，是北京时间一点整。基站的时间基准移动台A的时间基准移动台B的时间基准实际发送的是缩减帧号（RFN）和基站识别号（BSIC）28无线逻辑信道（五）/广播信道（BCCH，下行信道，广播方式）通过在广播信道上广播系统消息1-4，将必要的网络参数通知移动台。/随机接入信道（RACH，上行信道，多点对点方式）该信道又称争抢信道。移动台首先通过该信道申请接入网络。由于同时可能有多个移动台会通过该信道申请接入网络，因此可能会发生碰撞。在该信道传递的信息有以下
14、三个：1.接入原因（主叫、被叫、位置更新等）2.随机参考值3.发送该消息的时刻（隐含）29无线逻辑信道（六）/准许接入信道（AGCH，下行信道，点对多点方式）网络通过该信道对移动台在RACH上提出的接入申请进行初步确认，若为正确认，则分配一个（独立专用控制）信道给移动台，以便进行进一步确认。在该信道传递的信息有以下两个：1.接入申请中的接入原因、随机参考值和该消息发送的时刻2.对独立专用控制信道的描述（该信道所在绝对载频号、时隙号、子信道号等）30无线逻辑信道（七）/寻呼信道（PCH，下行信道，点对多点方式）该信道用于网络发送寻呼消息，以通知被叫移动台启动寻呼流程。在该信道传递的信息有以下三个
15、：1.被寻呼的移动台身份识别号2.寻呼模式3.寻呼流程需要何种信道31无线逻辑信道（八）/独立专用控制信道（SDCCH，双向信道，点对点方式）该信道主要用于在网络和移动台间传送用于呼叫接续所需要的信令。/快速随路控制信道（FACCH，双向信道，点对点方式）该信道主要用于在通话过程中在网络和移动台间传送信令。该信道实际上是临时借用TCH信道。32无线逻辑信道（九）/慢速随路控制信道（SACCH，双向信道，点对点方式）该信道主要用于传送一些辅助信息。该信道始终与SDCCH或TCH伴随在一起。对于下行信道而言，主要传送：功率控制命令时间调整命令必要的网络参数（通过系统消息如系统消息5和6，由于移动台
16、在非空闲模式下无法接收系统消息，为使移动台及时了解网络参数的改变）。对于上行信道而言，主要传送测量报告（用于提供功率控制和切换所必须的信息）实际使用的发射功率、实际使用的时间调整量33无线逻辑信道（十）/业务信道（TCH，双向信道，点对点方式）该信道主要在网络和移动台间传送业务（包括话音、数据等）。34无线逻辑信道（十一）/移动台使用信道的顺序搜寻网络时，寻找BCCH空闲状态，监听BCH和PCH需要与网络通信时，在RACH上发送信道请求监听AGCH，若收到确认信息，则转入分配的SDCCH+SACCH，当与网络完成接续等信令后，则转入网络分配的TCH+FACCH+SACCH，完成业务通信后，回到
17、空闲状态35逻辑信道到物理信道的映射/所谓物理信道，是指一个时隙（约577us，156.25个比特）。/所谓逻辑信道，是指GSM04.03中描述的信道。/所谓逻辑信道到物理信道的映射，是指一个物理信道（时隙）要承载若干逻辑信道。只有一些特定的逻辑信道才能组合在一起（信道组合），在一个物理信道上承载。这些逻辑信道必须根据某种规则复用在一个物理信道上，这种规则是建立在TDMA帧结构上的。362047 2046 2 1 01个超高帧2048个超帧0 1 2 3 4 5 6 71个帧8个时隙0 25 24 10 50 49 11个复帧26个帧 1个复帧51个帧0 50 49 10 25 24 11个超
18、帧51个复帧 1个超帧26个复帧Um接口物理信道帧结构37 正 常 突 发（NB）频 率 突 发（FB）同 步 突 发（SB）接 入 突 发（AB）假 突 发（DB）时隙长度为156.25比特，保护段8.25比特 尾比特：3比特，000尾比特 信息比特 训练序列 信息比特 尾比特尾比特 全0码 尾比特尾比特 信息比特 扩展训练序列 信息比特 尾比特尾比特 训练序列 信息比特 尾比特 保护段尾比特 填充比特 尾比特Burst type38正常突发 正 常 突 发（NB）尾比特 信息比特 hl 训练序列 hu 信息比特 尾比特 保护段 3+57+1+26+1+57+3+8.25=156.25尾比特
19、：0,0,0训练序列：TSC=0：0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1TSC=1:0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1TSC=2:0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0TSC=3:0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0TSC=4:0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1TSC=
20、5:0,1,0,0,1,1,1,0,1,01,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0TSC=6:1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1TSC=7:1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0信息比特：116个39信道组合i)TCH/F+FACCH/F+SACCH/Fii)TCH/H(0,1)+FACCH/H(0,1)+SACCH/TH(0,1)iii)TCH/H(0,0)+FACCH/H(0,1)+SACCH/TH(0,1)+TCH/H(1,1)iv)F
21、CCH+SCH+BCCH+CCCH（只允许映射在时隙0，每小区只能有一个，含该信道组合的载频称C0载频，又称BCCH载频）v)FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4（只允许映射在时隙0，每小区只能有一个，含该信道组合的载频称C0载频，又称BCCH载频）vi)BCCH+CCCHvii)SDCCH/8+SACCH/C8CCCH=PCH+RACH+AGCH信道组合iv和v只能二者选其一CCCH=PCH+RACH+AGCH信道组合iv和v只能二者选其一。40信道映射4（一）F S B B B B C0 C0 C0C0 F S C1C1C1 C1 C2C2C2 C2 F
22、S C3 C3C3 C3C4 C4 C4C4 F S C5 C5C5 C5C6 C6C6 C6 F S C7C7 C7C7C8 C8C8 C8 IFCCHSCHBCCHCCCH(下行)F：FCCHS：SCHB：BCCHC:CCCH（PCH+AGCH）I：IDLE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 500 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5
23、 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 741信道映射4（二）R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R RR R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R RFCCHSCHBCCHCCCH(上行)R：RACH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
24、41 42 43 44 45 46 47 48 49 500 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 742信道映射5（一）F S B B B B C0 C0 C0 C0 F S C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 F S D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 F S D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 F S A0 A0 A0 A0 A1 A1 A1 A1 IFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4SACCH/C4（下行）F:FCCH
25、S:SCH B:BCCH C:CCCH(PCH+AGCH)D:SDCCH A:SACCH I:IDLE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 7677 78 79 80 81 82 83 84 85 86
26、 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101F S B B B B C0 C0 C0 C0 F S C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 F S D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 F S D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 F S A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 I43信道映射5（二）D3 D3 D3 D3 R R A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 R R R R R R R R R R R RR R R R R R R R R R R D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1
27、D1 R R D2 D2 D2 D2FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4SACCH/C4（上行）D:SDCCH A:SACCH R:RACH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 7677
28、 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101D3 D3 D3 D3 R R A0 A0 A0 A0 A1 A1 A1 A1 R R R R R R R R R R R RR R R R R R R R R R R D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 R R D2 D2 D2 D244信道映射1T T T T T T T T T T T T A0 T T T T T T T T T T T T IT T T T T T T T T T T T A1 T T T T T T T T
29、T T T T IT T T T T T T T T T T T A2 T T T T T T T T T T T T IT T T T T T T T T T T T A3 T T T T T T T T T T T T IT:TCH或FACCH A:SACCH I:IDLETCH/FFACCH/F+SACCH/F（上行、下行结构相同）,时隙0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4
30、5 46 47 48 49 50 5152 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 7778 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 10010110210345信道映射7（一）D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6D6 D6 D7 D7 D7 D7 A0 A0 A0 A0 A1 A1 A1
31、A1 A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 I I ISDCCH/8SACCH/C8（下行）D:SDCCH A:SACCH I:IDLED0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6D6 D6 D7 D7 D7 D7 A4 A4 A4 A4 A5 A5 A5 A5 A6 A6 A6 A6 A7 A7 A7 A7 I I I 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29
32、 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 7677 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 10146信道映射7（二）A5 A5 A5 A5 A6 A6 A6 A6 A7 A7 A7 A7 I I I D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D
33、2D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6 D6 D6 D7 D7 D7 D7 A0 A0 A0 A0SDCCH/8SACCH/C8（上行）D:SDCCH A:SACCH I:IDLEA1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 I I I D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6 D6 D6 D7 D7 D7 D7 A4 A4 A4 A4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 7677 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 10147