GSM移动通信系统原理第3部分

1PTTC信息产业部信息产业部GSM网络陆地接口与信令网络陆地接口与信令2 MBPS TrunksX.25 接口接口C7 接口接口A 接口接口Abis 接口接口BSS信令分层结构信令分层结构2PTTC信息产业部信息产业部2 MBPS TrunksAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSS3PTTC信息产业部信息产业部2 MBPS 典型结构典型结构.TS3031313010234.151617C7 signalling（也可使用其它也可使用其它TS）Frame Alignment/AlarmTRAFFIC TRAFFIC 15TCH15TCHTRAFFIC TRAFFIC 15TCH15TCH0 1 2 3 4 5 6 7.bit no.4PTTC信息产业部信息产业部X.25 接口接口AUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSNMC5PTTC信息产业部信息产业部C7 接口接口TUPBSSMAPAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBSSAPDTAPMAP6PTTC信息产业部信息产业部移动移动 C7 信令分层结构信令分层结构Session 5Application 7Presentation 6Transportation 4Network 3 Link 2 Physical 1 OSI LayersOSI LayersSS#743217PTTC信息产业部信息产业部A接口接口Trunk3Trunk2Trunk3Trunk2Trunk1Trunk3Trunk2Trunk1Trunk3Trunk23028.16.1023.2931FAS/NFASTCHTCHTCHTCHTCHTCH.TCH.C7 SignallingTRAUMSCFAS/NFASTCHTCHTCHTCHNot used.TCH.TCHC7 SignallingNot usedNot used3028.16.1023.2931FAS/NFASTS1 TS2 TS3 TS4TS1 TS2 TS3 TS4TS1 TS2 TS3 TS4TS5 TS6 TS7 TS8 Trunk1/SYNC.TS5 TS6 TS7 TS8.102345.61415161718192021223031TS13 TS14 TS15 n.u.TS13 TS14 TS15 n.u.TS17 TS18 TS19 TS20Not usedTS17 TS18 TS19 TS20C7 SignallingTS17 TS18 TS19 TS20TS21 TS22 TS22 TS23TS21 TS22 TS23 TS24TS13 TS14 TS15 n.u.TS13 TS14 TS15 n.u.BSCTrunk3Trunk2Trunk18PTTC信息产业部信息产业部Abis（LAPD）接口接口LAPDLAPDmAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSS9PTTC信息产业部信息产业部Abis接口信道映射接口信道映射星状连接结构信道映射星状连接结构信道映射10PTTC信息产业部信息产业部Abis接口信道映射接口信道映射链状连接结构信道映射链状连接结构信道映射11PTTC信息产业部信息产业部Abis接口信令分层结构接口信令分层结构TRXMCCMRLMDCMLAPDD信道信道用户数据（用户数据（CC，RR，MM）高层高层Layer 3Layer 2Layer 1TRXM：TRX管理管理CCM：公共信道管理公共信道管理RLM：无线链路管理无线链路管理DCM：专用信道管理专用信道管理12PTTC信息产业部信息产业部LAPD 帧结构帧结构7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0校验和校验和0111111001111110Address field 16 bitControl field 16 bitLayer 3 dataFCSEA0C/RSAPIEA0TEISAPI：业务接入点识别业务接入点识别TEI：终端端点识别（区别不同的终端端点识别（区别不同的TRX）13PTTC信息产业部信息产业部GSM系统接口系统接口GAAbisUmAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBCHDEF14PTTC信息产业部信息产业部GSM空中接口调制空中接口调制 1 0 0 1 1高斯数字高斯数字预滤波预滤波MSK调制调制Gaussian Minimum Shift Keying15PTTC信息产业部信息产业部GSM调制频谱调制频谱16PTTC信息产业部信息产业部 GSM的的FDMA/TDMA结构结构时间时间频率频率f5f4f3f2f0f1TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TDMA帧帧17PTTC信息产业部信息产业部时隙与时隙与TDMA帧帧0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 1TDMA FRAME 2时隙时隙突发序列（突发序列（BURST）18PTTC信息产业部信息产业部空中接口信道空中接口信道物理信道物理信道w逻辑信道逻辑信道业务信道业务信道w语音信道语音信道w数据信道数据信道w随路控制信道随路控制信道控制信道控制信道w广播控制信道广播控制信道w公共控制信道公共控制信道w专用控制信道专用控制信道19PTTC信息产业部信息产业部TCHTraffic ChannelsSpeechDataTCH/FSTCH/HSTCH/9.6TCH/2.4TCH/9.6TCHSACCHFACCH20PTTC信息产业部信息产业部CcHControl ChannelDCCHDCCHACCHSDCCHFACCHSACCHBCCHBCCHSCHBCCHCCCHCCCHRACHPCH/AGCHCBCHBCCHNBNBNBFBNBABSBNB/ABNB/DB21PTTC信息产业部信息产业部TDMA帧号帧号基站识别码：基站识别码：BSIC（Base Station Identity code）同步信道消息同步信道消息网络色码网络色码(NCC):3 bits基站色码基站色码(BCC):3 bitsNCCBCC22PTTC信息产业部信息产业部BCCH广播系统消息广播系统消息位置区识别号（位置区识别号（LAI）移动台需监视的邻小区列表移动台需监视的邻小区列表本小区使用的频率列表本小区使用的频率列表小区识别号小区识别号功率控制指示功率控制指示DTX允许指示允许指示接入控制（例：紧急呼叫，呼叫禁止）接入控制（例：紧急呼叫，呼叫禁止）CBCH描述描述23PTTC信息产业部信息产业部系统消息系统消息1(仅用于跳频仅用于跳频)w小区信道描述小区信道描述wRACH控制参数控制参数系统消息系统消息2w邻小区说明邻小区说明wPLMN允许指示允许指示wRACH控制参数控制参数系统消息类型系统消息类型系统消息系统消息3w小区识别号小区识别号w位置区识别号位置区识别号w控制信道说明控制信道说明w小区选项小区选项w小区选择参数小区选择参数wRACH控制参数控制参数24PTTC信息产业部信息产业部系统消息类型系统消息类型系统消息系统消息4w位置区识别号位置区识别号w小区选择参数小区选择参数wRACH控制参数控制参数wCBCH信道说明信道说明系统消息系统消息5w邻小区说明邻小区说明系统消息系统消息6w小区识别号小区识别号w位置区识别号位置区识别号w小区选项小区选项wPLMN允许指示允许指示系统消息系统消息7,8w系统消息系统消息4的扩展的扩展25PTTC信息产业部信息产业部GSM复帧复帧TRAFFIC CHANNELS120TDMA Multiframes0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 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-TDMA Multiframes26PTTC信息产业部信息产业部GSM复帧复帧CONTROL CHANNELS120TDMA Multiframes0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 5051-TDMA Multiframes27PTTC信息产业部信息产业部TCH 复帧复帧252015121050TTTTTTSACCHIDLE252015121050TTTTTTSACCHIDLE上行上行下行下行T=TCH28PTTC信息产业部信息产业部BCCH/CCCH 复帧复帧0 F S B B B B C C C C F S C C C C C C C C F S C C C C C C C C F S C C C C C C C C F S C C C C C C C C I10203040500 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 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 R102030405029PTTC信息产业部信息产业部SDCCH 复帧复帧811015091407161513020100D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7A0A4A1A2A3A5A6A7501018191407161513020100D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7A0A4A5A6A7A1A2A330PTTC信息产业部信息产业部组合复帧组合复帧1018191716151101508191407161513020100D2D2A1A3 F S F SBB F S F SCCCC F S F SCC F S F SD0D0D1D1 F S F SD3D3A0A250403020100R RD3R RR RR R R R R R R R R RR RR 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 RR R R RA3A1A0D3D1D1D2D2A2 R R R RD0D031PTTC信息产业部信息产业部TDMA超帧与超高帧超帧与超高帧26-Frame 复帧复帧204720462045012 504901 4847232524 01 .252401 24504801 480 111111151-Frame复帧复帧1超高帧超高帧=2048 超帧超帧=2715648 TDMA帧（帧（3h 28mn 53s 760ms）4.615msTDMA frame120ms1超帧超帧=1326 TDMA帧（帧（6.12s）235.38ms业务信道业务信道控制信道控制信道32PTTC信息产业部信息产业部NORMAL BURSTNORMAL BURST GSM 突发突发 and TDMA 帧帧0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 1TDMA FRAME 2TRANING SEQUENCESTEALING FLAGTAIL BITSTAIL BITSGUARD PERIDGUARD PERIDINFOINFO33PTTC信息产业部信息产业部 GSM 突发类型突发类型 DUMMY BURST(DB)DUMMY BURST(DB)TDMA FRAME 10 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 2Training Sequence26TBTBGPEncrypted Bits57Encrypted Bits573311NORMAL BURST(NB)NORMAL BURST(NB)8.25Training Sequence26TBTBGPEncrypted Bits57Encrypted Bits573311156.25 Bits8.2534PTTC信息产业部信息产业部 GSM 突发类型突发类型TDMA FRAME 10 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 2TBTBGPFixed Bits14233FEQ CORRECTION BURST(FB)8.25Synchronisation Sequence64TBTBGPINFO Bits39INFO Bits3933SYNCHRONISATION BURST(SB)156.25 Bits8.2535PTTC信息产业部信息产业部 GSM 突发类型突发类型TDMA FRAME 10 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 2Synchronisation Sequence41TBTBGPINFO Bits3683ACCESS BURST(AB)156.25 Bits68.25546 s36PTTC信息产业部信息产业部50 bitsClass 1aClass 1aClass 1a132 bitsClass 278 bits378 bits卷积编码（卷积编码（Converlutional Coder）501323478校验比特校验比特 尾比特尾比特456 bits260 bits语音信道编码语音信道编码37PTTC信息产业部信息产业部184 bits卷积编码（卷积编码（Converlutional Coder）1844校验比特校验比特 尾比特尾比特456 bits184法尔编码（法尔编码（Fire Coder）80456控制信道编码控制信道编码38PTTC信息产业部信息产业部卷积编码（卷积编码（Converlutional Coder）2404 尾比特尾比特456 bits240 bits488240收缩处理（收缩处理（Punctuate）数据信道数据信道 9.6 Kb/S数据信道编码数据信道编码39PTTC信息产业部信息产业部 语音信道交织（对角交织）语音信道交织（对角交织）block 6 even bits block 5 odd bits block 5 even bits block 4 odd bits Shared by blocks 4&51234567Speech BlocksSpeech BlocksShared by blocks 5&657 bits even57 bits even57 bits even57 bits even57 bits odd57 bits odd57 bits odd57 bits odd40PTTC信息产业部信息产业部Speech BlocksSpeech Blocks4561234567123456701234567012345670FRAME 1FRAME 2FRAME 3Bursts 语音对角交织语音对角交织41PTTC信息产业部信息产业部 控制信道交织（矩形交织）控制信道交织（矩形交织）456114 bits odd114 bits odd114 bits odd114 bits oddControl BlocksControl Blocks1234567123456701234567012345670FRAME 1FRAME 2FRAME 3Bursts42PTTC信息产业部信息产业部 数据信道交织（对角交织）数据信道交织（对角交织）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22最后6bits起始6bits起始6bitsData BlocksData Blocks1234567114114114114114 bits114 bits114 bits114 bits5最后6bits43PTTC信息产业部信息产业部DATAFACCH SACCHSDCCH语音帧语音帧 260 bits消息消息 184 bits消息消息 P0 bits数据块数据块 N0 bitsClass 1 循环码循环码+尾比特尾比特 in:260 bits out:267 bits法尔编码法尔编码 +尾比特尾比特 in:184 bits out:228 bits循环码循环码 +尾比特尾比特 in:P0 bits out:P1 bits循环码循环码 +尾比特尾比特 in:N0 bits out:N1 bits卷积码卷积码 in:267 bits out:456 bits卷积码卷积码 in:228 bits out:456 bits卷积码卷积码 in:P1 bits out:2 P1bits卷积码卷积码 in:N1 bits out:456 bits排序和拆分排序和拆分+stealing flag in:267 bits out:456 bits排序和拆分排序和拆分 +stealing flag in:blocks of 456 bits out:22 subblocks块对角交织块对角交织 in:8 subblocks out:pairs of subblocks块矩阵交织块矩阵交织 in:8 subblocks out:pairs of subblocks块对角交织块对角交织 in:8 subblocks out:pairs of subblocksSPEECH TCHBCCH/PCH/AGCHRACH/SCHTCH/9.644PTTC信息产业部信息产业部收发时隙偏差与定时提前收发时隙偏差与定时提前移动台收移动台收3 TS OFFSET0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME NTDMA FRAME N移动台发移动台发TIME ADVANCE3 TS OFFSETTDMA FRAME N0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME N移动台收移动台收移动台发移动台发45PTTC信息产业部信息产业部功率控制功率控制4W8W30mW46PTTC信息产业部信息产业部VAD&DTX DTX NO DTX0 1 2 25 26 2728 29 51 5253 5455 56 5758 59 77 78 7980 81 103 4 TCH MultiframesSID 帧帧47PTTC信息产业部信息产业部P PP PP P P不连续接收（不连续接收（DRX）BCCHPBCCH Multiframe（P=Paging Channel）MS Being pagedMS in Sleeping modeMS in Sleep modeMS in listen mode48PTTC信息产业部信息产业部多径衰落多径衰落由于反射、衍射和局部散射效应，从基站发出的信号可能经不同的路径到达接收机，因而产生了多径衰落。49PTTC信息产业部信息产业部分分 集集10个波长左右个波长左右比较比较/合路合路合成信号合成信号接收的多径信号可以分离，则可以利用分集接收技术将分离的多径信号合并起来，增加分集增益。50PTTC信息产业部信息产业部分集接收的基本思想分集接收的基本思想快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各条路径分量的合成。如果在接收端同时获得几个不同路径的信号，将这些信号适当合并构成总的接收信号，则能够大大减小衰落的影响。这就是分集接收的基本思想。分集两个字就是分散得到几个合成信号并集中这些信号的意思。只要被分集的几个信号之间是统计独立的，那么经适当的合并后就能是系统性能大为改善。51PTTC信息产业部信息产业部移动台跳频工作过程移动台跳频工作过程Af2Af1移动台接收移动台接收BCCH移动台发射移动台发射TCH0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7移动台接收移动台接收TCH0 1 2 3 4 5 6 7Af1Af2Bf0Bf152PTTC信息产业部信息产业部跳频参数跳频参数Mobile Allocation(MA)Mobile Allocation Indication Offset(MAIO)Hopping Sequence Number(HSN)wHSN=0 CyclicwHSN=1-63 Pseudo Random HoppingARFCN =Absolute Radio Frequency Channel Number53PTTC信息产业部信息产业部公众陆地移动网公众陆地移动网(PLMN)结构结构SPSPSPSP数据库层信令层用户层GMSCMSCMSCBSCBTSBTSSPSPSPSPLEPSTNPLMNCBDEFGHLRVLRVLREIRAuCHMS网络层