第13講 第3章 gsm數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

1、3.3.1 話音和信道編碼技術(shù),3.3 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要技術(shù),數(shù)字化話音信號(hào)在無線傳輸時(shí)主要面臨三個(gè)問題：選擇低速率的編碼方式，以適應(yīng)有限帶寬的要求；選擇有效的方法減少誤碼率，即信道編碼問題；選用有效的調(diào)制方法，減小雜波輻射， 降低干擾。,3.3.2 跳頻和間斷傳輸技術(shù),1．跳頻跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案（序列）進(jìn)行跳變。,圖3-10 GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖,跳頻系統(tǒng)的抗干擾原理與直接序列擴(kuò)

2、頻系統(tǒng)是不同的。 直接序列擴(kuò)頻是靠頻譜的擴(kuò)展和解擴(kuò)處理來提高抗干擾能力的； 跳頻是靠躲避干擾來獲得抗干擾能力的。,,2．間斷傳輸,為了提高頻譜利用率，GSM系統(tǒng)還采用了話音激活技術(shù)。這個(gè)被稱為間斷傳輸（DTx）技術(shù)的基本原則是只在有話音時(shí)才打開發(fā)射機(jī)，這樣可以減小干擾，提高系統(tǒng)容量。采用DTx技術(shù)，對(duì)移動(dòng)臺(tái)來說更有意義，因?yàn)樵跓o信息傳輸時(shí)即關(guān)閉發(fā)射機(jī)，可以減少電源消耗。,3.3.3 調(diào)制與解調(diào)技術(shù),通信的最終目的是在一定

3、的距離內(nèi)傳遞信息。雖然基帶數(shù)字信號(hào)可以在傳輸距離相對(duì)較近的情況下直接傳送，但如果要遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，特別是在無線或光纖信道上傳輸時(shí)，則必須經(jīng)過調(diào)制將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。為了使數(shù)字信號(hào)在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制。如同傳輸模擬信號(hào)時(shí)一樣，傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)也有三種基本的調(diào)制方式：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。它們分別對(duì)應(yīng)于用載波（正弦波）的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基

4、帶信號(hào)，可以看成是模擬線性調(diào)制和角度調(diào)制的特殊情況。,理論上，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在本質(zhì)上沒有什么不同，它們都是屬正弦波調(diào)制。但是，數(shù)字調(diào)制是調(diào)制信號(hào)為數(shù)字型的正弦波調(diào)制，而模擬調(diào)制則是調(diào)制信號(hào)為連續(xù)型的正弦波調(diào)制。ASK、FSK、PSK中，就頻帶利用率和抗噪聲性能（或功率利用率）兩個(gè)方面來看，一般而言，都是PSK系統(tǒng)最佳。所以PSK在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 GSM系統(tǒng)的調(diào)制方式：高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK），調(diào)制

5、速率為270.833kbps。,3.3.4 GSM系統(tǒng)的控制與管理,GSM識(shí)別碼位置區(qū)劃分位置登記/刪除用戶管理鑒權(quán)與加密呼叫處理過程越區(qū)切換/漫游,一、GSM識(shí)別碼,1、移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼。 移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼類似于PSTN（公共交換電話網(wǎng)）中的電話號(hào)碼，其編號(hào)規(guī)則應(yīng)與各國的編號(hào)規(guī)則相一致。移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼有以下兩種：（1）移動(dòng)臺(tái)國際號(hào)碼（MSISDN）。為呼叫GSM系統(tǒng)中的某個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼。一個(gè)移動(dòng)臺(tái)可分配一個(gè)或幾個(gè)

6、MSISDN。其組成格式為：CC+NDC+SN CC：國家碼，中國86 NDC：國內(nèi)地區(qū)碼 SN：用戶碼由NDC和SN兩部分組成國內(nèi)ISDN號(hào)碼，其長度不超過13位數(shù)。國際ISDN（MSISDN）號(hào)碼長度不超過15位數(shù)字。,（2）移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（MSRN）。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)漫游到一個(gè)新的服務(wù)區(qū)時(shí)，由VLR給它分配一個(gè)臨時(shí)性的漫游號(hào)碼，并通知該移動(dòng)臺(tái)的HLR，用于建立通信路由。一旦移動(dòng)臺(tái)離開該服務(wù)區(qū)，此漫游號(hào)碼即被收回，并可分

7、配給其他來訪的移動(dòng)臺(tái)使用。格式：MSRN＝CC＋NSC＋SN CC＝國家碼 NDC＝國內(nèi)地區(qū)碼(用于識(shí)別MSC/VLR） SN＝用戶碼,2、移動(dòng)用戶識(shí)別碼。在GSM系統(tǒng)中，每個(gè)用戶均分配一個(gè)唯一的國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）。此碼在所有位置（包括在漫游區(qū)）都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新時(shí)，需要使用IMSI。IMSI的組成格式：MCC+MNC+MSIN MCC： 移動(dòng)用戶所屬國家

8、代號(hào)，占3位數(shù)字。中國460 MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)碼，最多由2位數(shù)字組成。用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸 屬的移動(dòng)通信網(wǎng)。中國移動(dòng)00，聯(lián)通01。 MSIN：移動(dòng)用戶識(shí)別碼，用以識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）中的移動(dòng)用戶。由MNC和MSIN兩部分組成為國內(nèi)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（NMSI）。,3、國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）是區(qū)別移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)志，可用于監(jiān)控被竊或無效的移動(dòng)設(shè)備。格式：TAC+FAC+SNR+SP TAC：

9、 型號(hào)批準(zhǔn)編碼，由歐洲型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中心分配。 FAC： 裝配廠家號(hào)碼 SNR： 產(chǎn)品序號(hào) SP： 備用,4、臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）用于保護(hù)國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMSI），GSM系統(tǒng)能提供安全保密措施，即空中接口無線傳輸?shù)淖R(shí)別碼采用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）代替IMSI。兩者之間可按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。訪問位置寄存器（VLR）可給來訪的移動(dòng)用戶分配一個(gè)TMSI（只限于在該訪問服務(wù)區(qū)使用）?？傊琁MSI只

10、在起始入網(wǎng)登記時(shí)使用，在后續(xù)的呼叫中，使用TMSI，以避免通過無線信道發(fā)送其IMSI，從而防止竊聽者檢測(cè)用戶的通信內(nèi)容，或者非法盜用合法用戶的IMSI。TMSI由各電信部門選擇，長度不超過4個(gè)字節(jié)。,5、位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）在檢測(cè)位置更新和信道切換時(shí)，要使用位置區(qū)識(shí)別標(biāo)志（LAI）位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）的格式： LAI =MCC＋MNC＋LAC MCC＝移動(dòng)國家號(hào)，識(shí)別一個(gè)國家 MNC＝移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，識(shí)別國

11、內(nèi)的GSM網(wǎng) LAC＝位置區(qū)號(hào)碼，識(shí)別一個(gè)GSM網(wǎng)中的位置區(qū),6、位置區(qū)碼（LAC) 用于識(shí)別GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中的一個(gè)位置區(qū)。最多不超過兩個(gè)字節(jié)，采用十六進(jìn)制編碼，由各運(yùn)營部門自定。 7、基站識(shí)別色碼（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)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。格式：（BSIC ＝NCC＋BCC ）(6bit） NCC＝公眾陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)色碼，用于

12、識(shí)別相鄰的PLMN網(wǎng)（3bit）。 BCC＝基站色碼，用于識(shí)別相同載頻的不同基站(3bit)。,二、位置區(qū)劃分,圖3-11 GSM系統(tǒng)的區(qū)域定義,從地理位置范圍來看，GSM系統(tǒng)分為GSM服務(wù)區(qū)，公用陸地移動(dòng)網(wǎng)（PLMN）業(yè)務(wù)區(qū)、移動(dòng)交換控制區(qū)（MSC區(qū)）、位置區(qū)（LA）、基站區(qū)和小區(qū)。　　1、GSM服務(wù)區(qū)　　由聯(lián)網(wǎng)的GSM全部成員國組成，移動(dòng)用戶只要在服務(wù)區(qū)內(nèi)，就能得到系統(tǒng)的各種服務(wù)，包括完成國際漫游?！　?、PL

13、MN業(yè)務(wù)區(qū)　　由GSM系統(tǒng)構(gòu)成的公用陸地移動(dòng)網(wǎng)（GSM/PLMN）處于國際或國內(nèi)匯接交換機(jī)的級(jí)別上，該區(qū)域?yàn)镻LMN業(yè)務(wù)區(qū)，它可以與公用交換電信網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDNN）互連，在該區(qū)域內(nèi)，有共同的編號(hào)方法及路由規(guī)劃。一個(gè)PLMN業(yè)務(wù)區(qū)包括多個(gè)MSC業(yè)務(wù)區(qū)，甚至可擴(kuò)展全國。,3、MSC業(yè)務(wù)區(qū)　　在該區(qū)域內(nèi)，有共同的編號(hào)方法及路由規(guī)劃。一個(gè)移動(dòng)交換中心控制區(qū)域稱為MSC業(yè)務(wù)區(qū)。一個(gè)MSC區(qū)可以由一

14、個(gè)或多個(gè)位置區(qū)組成?！　?、位置區(qū)　　每一個(gè)MSC業(yè)務(wù)區(qū)分成若干位置區(qū)（LA），位置區(qū)由若干基站區(qū)組成，它與一個(gè)或 若干個(gè)基站控制器（BSC）有關(guān)。在位置區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，不需要作位置更新。當(dāng)尋呼移動(dòng)用戶時(shí)，位置區(qū)內(nèi)全部基站可以同時(shí)發(fā)尋呼信號(hào)。系統(tǒng)中，位置區(qū)域以位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）來區(qū)分MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)?！　?、基站區(qū)　　一般指一個(gè)基站控制器所控制若干個(gè)小區(qū)的區(qū)域稱為基站區(qū)。,6、小區(qū)　　小區(qū)也叫蜂窩區(qū)，理想形狀是正