GSM数字蜂窝移动通信系统.ppt

3.3.1话音和信道编码技术,3.3GSM数字蜂窝移动通信系统主要技术,数字化话音信号在无线传输时主要面临三个问题：选择低速率的编码方式，以适应有限带宽的要求；选择有效的方法减少误码率，即信道编码问题；选用有效的调制方法，减小杂波辐射，降低干扰。,3.3.2跳频和间断传输技术,1跳频跳频是指载波频率在很宽频率范围内按某种图案（序列）进行跳变。,图3-10GSM系统的跳频示意图,跳频系统的抗干扰原理与直接序列扩频系统是不同的。直接序列扩频是靠频谱的扩展和解扩处理来提高抗干扰能力的；跳频是靠躲避干扰来获得抗干扰能力的。,2间断传输,为了提高频谱利用率，GSM系统还采用了话音激活技术。这个被称为间断传输（DTx）技术的基本原则是只在有话音时才打开发射机，这样可以减小干扰，提高系统容量。采用DTx技术，对移动台来说更有意义，因为在无信息传输时即关闭发射机，可以减少电源消耗。,3.3.3调制与解调技术,通信的最终目的是在一定的距离内传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。,理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是属正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。ASK、FSK、PSK中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。GSM系统的调制方式：高斯滤波最小移频键控（GMSK），调制速率为270.833kbps。,3.3.4GSM系统的控制与管理,GSM识别码位置区划分位置登记/删除用户管理鉴权与加密呼叫处理过程越区切换/漫游,一、GSM识别码,1、移动台的号码。移动台的号码类似于PSTN（公共交换电话网）中的电话号码，其编号规则应与各国的编号规则相一致。移动台的号码有以下两种：（1）移动台国际号码（MSISDN）。为呼叫GSM系统中的某个移动用户所需拨的号码。一个移动台可分配一个或几个MSISDN。其组成格式为：CC+NDC+SNCC：国家码，中国86NDC：国内地区码SN：用户码由NDC和SN两部分组成国内ISDN号码，其长度不超过13位数。国际ISDN（MSISDN）号码长度不超过15位数字。,（2）移动台漫游号码（MSRN）。当移动台漫游到一个新的服务区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLR，用于建立通信路由。一旦移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其他来访的移动台使用。格式：MSRNCCNSCSNCC国家码NDC国内地区码(用于识别MSC/VLR）SN用户码,2、移动用户识别码。在GSM系统中，每个用户均分配一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI）。此码在所有位置（包括在漫游区）都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用IMSI。IMSI的组成格式：MCC+MNC+MSINMCC：移动用户所属国家代号，占3位数字。中国460MNC：移动网号码，最多由2位数字组成。用于识别移动用户所归属的移动通信网。中国移动00，联通01。MSIN：移动用户识别码，用以识别某一移动通信网（PLMN）中的移动用户。由MNC和MSIN两部分组成为国内移动用户识别码（NMSI）。,3、国际移动设备识别码（IMEI）是区别移动设备的标志，可用于监控被窃或无效的移动设备。格式：TAC+FAC+SNR+SPTAC：型号批准编码，由欧洲型号标准中心分配。FAC：装配厂家号码SNR：产品序号SP：备用,4、临时移动用户识别码（TMSI）用于保护国际移动设备识别码（IMSI），GSM系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码（TMSI）代替IMSI。两者之间可按一定的算法互相转换。访问位置寄存器（VLR）可给来访的移动用户分配一个TMSI（只限于在该访问服务区使用）。总之，IMSI只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用TMSI，以避免通过无线信道发送其IMSI，从而防止窃听者检测用户的通信内容，或者非法盗用合法用户的IMSI。TMSI由各电信部门选择，长度不超过4个字节。,5、位置区识别码（LAI）在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别标志（LAI）位置区识别码（LAI）的格式：LAI=MCCMNCLACMCC移动国家号，识别一个国家MNC移动网号，识别国内的GSM网LAC位置区号码，识别一个GSM网中的位置区,6、位置区码（LAC)用于识别GSM移动通信网中的一个位置区。最多不超过两个字节，采用十六进制编码，由各运营部门自定。7、基站识别色码（BSIC）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频且相邻的基站。格式：（BSICNCCBCC）(6bit）NCC公众陆地移动通信网(PLMN)色码，用于识别相邻的PLMN网（3bit）。BCC基站色码，用于识别相同载频的不同基站(3bit)。,二、位置区划分,图3-11GSM系统的区域定义,从地理位置范围来看，GSM系统分为GSM服务区，公用陆地移动网（PLMN）业务区、移动交换控制区（MSC区）、位置区（LA）、基站区和小区。1、GSM服务区由联网的GSM全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服务，包括完成国际漫游。2、PLMN业务区由GSM系统构成的公用陆地移动网（GSM/PLMN）处于国际或国内汇接交换机的级别上，该区域为PLMN业务区，它可以与公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDNN）互连，在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。一个PLMN业务区包括多个MSC业务区，甚至可扩展全国。,3、MSC业务区在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。一个移动交换中心控制区域称为MSC业务区。一个MSC区可以由一个或多个位置区组成。4、位置区每一个MSC业务区分成若干位置区（LA），位置区由若干基站区组成，它与一个或若干个基站控制器（BSC）有关。在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。系统中，位置区域以位置区识别码（LAI）来区分MSC业务区的不同位置区。5、基站区一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。,6、小区小区也叫蜂窝区，理想形状是正六边形，一个小区包含一个基站，每个基站包含若干套收发信机，其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素，一般为几公里。基站可位于正六边形中心，采用全向天线，称为中心激励；也可位于正六边形顶点（相隔设置），采用120度或60度定向天线，称为顶点激励。若小区内业务量激增时，小区可以缩小（一分为四），新的小区俗称小小区，在蜂窝网中称为小区分裂。,