1、 主讲主讲 郭双贵郭双贵 高级工程师高级工程师移动通信系统的基本原理第1页n 移动通信移动通信是指通信是指通信双方双方或最少或最少一方一方处于处于移动移动中中进行进行信息交互信息交互通信，即通信，即移动体移动体与与移动体移动体、移移动体动体与与固定体固定体之间之间通信通信。n按照按照移动体移动体所处所处运动区域运动区域不一样，移动通信可不一样，移动通信可分为分为陆地移动通信陆地移动通信、海上移动通信海上移动通信和和空中移动空中移动通信通信。n陆地移动通信以陆地移动通信以蜂窝移动通信蜂窝移动通信系统应用最为广系统应用最为广泛，以泛，以数字蜂窝移动通信数字蜂窝移动通信发展最为快速，本章发展最为快速
2、，本章着重介绍着重介绍数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统。/10/22移动通信系统的基本原理第2页 第一节第一节 移动通信特点及分类移动通信特点及分类 移动通信系统因为移动通信系统因为用户移动性用户移动性，管理技术管理技术要比要比固定通信固定通信要复杂，要复杂，移动移动通信网中依靠是通信网中依靠是无线电波无线电波传输传输，传输，传输环境环境比比有线媒质有线媒质传输特征传输特征复杂复杂，移动移动通信通信有着与有着与固定通信固定通信不一样特点。不一样特点。一、移动通信特点一、移动通信特点 1 1、无线电波传输环境复杂：、无线电波传输环境复杂：移动通信电波处于移动通信电波处于特高频特高频（30
3、03003000MHz3000MHz）频段，）频段，电波传输主要方式是电波传输主要方式是视距传输视距传输。电磁波在传输时。电磁波在传输时不但有不但有直射波直射波信号，还有经信号，还有经地面地面、建筑群建筑群等产生等产生反射反射、折射折射、绕射绕射传输传输，从而产生，从而产生多径传输多径传输引发引发快衰落快衰落、阴影效应阴影效应引发引发慢衰落，慢衰落，系统必需配有系统必需配有抗抗衰落衰落办法，才能确保正常运行。办法，才能确保正常运行。/10/23移动通信系统的基本原理第3页2 2、噪声和干扰严重：、噪声和干扰严重：移动台在移动台在移动时移动时即受到即受到环环境噪声境噪声干扰，又有干扰，又有系统系
4、统干扰。因为系统内有干扰。因为系统内有多多个用户个用户，必须采取，必须采取频率复用频率复用技术，系统就有了技术，系统就有了互调干扰互调干扰、邻道干扰邻道干扰、同频干扰同频干扰等主要等主要系统干系统干扰扰，这就要求系统有合理，这就要求系统有合理同频复用同频复用规划和规划和无线无线网络优化网络优化等办法。等办法。3 3、用户移动性：、用户移动性：用户用户移动性移动性和移动和移动不可预知性不可预知性，要求系统有完善要求系统有完善管理技术管理技术对用户对用户位置位置进行进行登记登记、跟踪，跟踪，不因不因位置位置改变改变中止通信。中止通信。4 4、频率资源有限：、频率资源有限：ITUITU对对无线频率无
5、线频率划分划分有严格要有严格要求求，要设法提升系统频率利用率。，要设法提升系统频率利用率。/10/24移动通信系统的基本原理第4页二、移动通信分类二、移动通信分类 1.1.按服务对象分类：按服务对象分类：公用移动通信公用移动通信和专用移动通信。和专用移动通信。2.2.按组网方式分类：按组网方式分类：峰窝状移动通信峰窝状移动通信、移动卫星通信、移动数据、移动卫星通信、移动数据通信、公用无绳电话、集群调度电话等。通信、公用无绳电话、集群调度电话等。3.3.按工作方式分类：按工作方式分类：单向和单向和双向双向通信方式两大类，双向通信方通信方式两大类，双向通信方式可又分为单工、式可又分为单工、双工双工
6、和半双工通信方式。和半双工通信方式。4.4.按采取技术分类：按采取技术分类：分为模拟移动通信系统和分为模拟移动通信系统和数字移动通信系数字移动通信系统统。/10/25移动通信系统的基本原理第5页 第二节第二节 移动通信发展历程移动通信发展历程n8080年代发展起来第一代年代发展起来第一代模拟模拟移动通信系统。移动通信系统。n9090年代初发展为第二代年代初发展为第二代数字数字移动通信系统。移动通信系统。n现正在建设第三代现正在建设第三代宽带宽带数字移动通信系统（数字移动通信系统（3G3G）。）。n3G3G以以宽带宽带多媒体移动通信多媒体移动通信为目标，数据传输速率：为目标，数据传输速率：高速移
7、动高速移动环境环境 144kbit/s144kbit/s；步行慢速移动步行慢速移动环境环境 384kbit/s384kbit/s；室内静态室内静态环境环境 2Mbit/s2Mbit/s；n3G3G世界三大主流标准：世界三大主流标准：WCDMAWCDMA、CDMA CDMA、TD-SCDMATD-SCDMA（我国提出标准我国提出标准）。）。/10/26移动通信系统的基本原理第6页 第三节第三节 数字移动通信技术数字移动通信技术一、数字调制技术一、数字调制技术n数字调制是使在信道上传送数字调制是使在信道上传送信号特征信号特征与与信道特信道特征征相匹配相匹配一个技术。一个技术。n模拟语音信号，经过模
8、拟语音信号，经过语音编码语音编码所得到所得到数字信号数字信号必须经过必须经过调制调制才能实际传输。才能实际传输。n无线传输无线传输系统中，是利用系统中，是利用载波载波来来携带携带语音编码语音编码信号，即用信号，即用语音编码语音编码后后数字信号数字信号对对载波载波进行进行调调制制。n数字调制方式有以下几个：数字调制方式有以下几个：/10/27移动通信系统的基本原理第7页l移频键控（移频键控（FSKFSK）：）：载波载波频率频率按照按照数字信号数字信号“1”1”、“0”0”改变改变而对应而对应改变改变；l移相键控（移相键控（PSKPSK）：）：载波载波相位相位按照按照数字信号数字信号“1”1”、“
9、0”0”改变改变而对应而对应改变改变；l振幅键控（振幅键控（ASKASK）：）：载波载波振幅振幅按照按照数字信号数字信号“1”1”、“0”0”改变改变而对应而对应改变改变。lGSMGSM移动通信系统采取移动通信系统采取高斯预滤波最小移频键控高斯预滤波最小移频键控GMSKGMSK。n移动通信使用移动通信使用调制技术调制技术还有：还有：二相移相键控二相移相键控（BPSKBPSK）、四相移相键控（）、四相移相键控（QPSKQPSK）、正交调幅）、正交调幅（QAMQAM）,频谱利用率较高频谱利用率较高,设计设计难度难度和和成本成本较高。较高。/10/28移动通信系统的基本原理第8页二、多址技术二、多址
10、技术 n多址技术就是把多址技术就是把多个用户多个用户接入接入一个传输媒质实一个传输媒质实现现相互间通信时，给相互间通信时，给每个用户信号每个用户信号赋予赋予不一样不一样特征特征，以，以区分不一样区分不一样用户用户技术。技术。n惯用多址方式：惯用多址方式：頻分多址頻分多址（FDMAFDMA）、时分多址时分多址（TDMATDMA）和和码分码分多址多址（CDMACDMA）。nGSMGSM系统使用：系统使用：频分多址（频分多址（FDMAFDMA）/时分多址时分多址（TDMATDMA）混和多址方式，即混和多址方式，即 FDMA/TDMAFDMA/TDMA。n3G3G系统多址方式使用：系统多址方式使用：码
11、分多址（码分多址（CDMA)CDMA)方式。方式。/10/29移动通信系统的基本原理第9页 1 1、频分多址（、频分多址（FDMAFDMA）nFDMAFDMA是把工作频段划分成是把工作频段划分成多个无线载频多个无线载频，每，每一个载一个载频信道频信道能够传输能够传输一路语音一路语音或或控制控制信息，通信时不一信息，通信时不一样样MSMS占用占用不一样频率信道不一样频率信道进行通信。进行通信。nFDMAFDMA特点：特点：（1 1）信道）信道带宽较窄带宽较窄（252530KHz30KHz），相邻频道要留），相邻频道要留有有防护频带防护频带；（2 2）与）与TDMATDMA系统比，系统比，FDMA
12、FDMA系统系统复杂程度复杂程度低。低。（3 3）采取）采取单路单载波单路单载波（SCPCSCPC）设计，需使用高性能）设计，需使用高性能射频射频（RFRF）带通滤波器带通滤波器来降低邻道干扰，成本较高。来降低邻道干扰，成本较高。/10/210移动通信系统的基本原理第10页2 2、时分多址（、时分多址（TDMATDMA）nTDMATDMA是把是把时间时间分成周期性分成周期性帧帧，每，每一帧一帧再分割成再分割成若干时隙若干时隙，一个，一个时隙时隙就是一个通信就是一个通信信道信道。n通信时，给通信时，给每个用户每个用户分配分配一个时隙一个时隙，使各，使各移动移动台台在在每帧内每帧内只能按只能按指定
13、时隙指定时隙向基站向基站发射发射或或接收接收信号。同信号。同一个频道一个频道就可供就可供几个用户同时几个用户同时进行通进行通信。信。nGSMGSM系统系统无线路径上无线路径上采取采取TDMATDMA方式，方式，每一个载频每一个载频可分成可分成8 8个个时隙，一个时隙为一个时隙，一个时隙为一个信道信道，一个载，一个载频最多可有频最多可有8 8个个移动用户移动用户同时同时进行通信。进行通信。供几个用户供几个用户/10/211移动通信系统的基本原理第11页n以下列图所表示频分多址和时分多址方式：以下列图所表示频分多址和时分多址方式：a.FDMA b.TDMA/10/212移动通信系统的基本原理第12
14、页n时分多址（时分多址（TDMATDMA）特点）特点 （1 1）TDMATDMA系统中系统中几个用户几个用户共享共享同一个载频同一个载频，但，但每个用户使用彼此每个用户使用彼此互不重合互不重合时隙时隙。（2 2）TDMATDMA系统中系统中数据发射是不连续数据发射是不连续，是以，是以突发突发方式发射，方式发射，耗电较少耗电较少，移动台可在，移动台可在空闲空闲时隙时隙里里监监听听其它其它基站基站，使，使越区切换越区切换大为简化。大为简化。（3 3）共享设备）共享设备成本低成本低，每，每一载频一载频为为许多用户许多用户提提供业务，用户平均成本大大低于供业务，用户平均成本大大低于FDMAFDMA系统
15、。系统。（4 4）移动台）移动台复杂复杂，它需要，它需要处理复杂处理复杂数字信号数字信号。/10/213移动通信系统的基本原理第13页 3 3、码分多址（、码分多址（CDMACDMA）移动通信中，移动通信中，多个用户多个用户使用使用频率频率和和时间时间都是都是相相同同，而给每个，而给每个移动台移动台分配一个分配一个独立独立码序列码序列，这种，这种用用不一样不一样正交编码序列正交编码序列来来区分区分不一样移动不一样移动用户用户通通信方式信方式，称为，称为码分多址码分多址。n码分多址（码分多址（CDMA)CDMA)特点特点 （1 1）系统容量大。）系统容量大。CDMA CDMA 无线信道容量无线信
16、道容量 比比 FDMAFDMA大近大近1010倍倍。（2 2）有很强抑制干扰和多径衰落能力。）有很强抑制干扰和多径衰落能力。CDMACDMA扩扩频系统频系统能够把多径干扰信号能够把多径干扰信号解扩解扩去除。去除。（3 3）含有软容量和小区呼吸功效。系统）含有软容量和小区呼吸功效。系统忙时忙时只只需少许增加需少许增加系统噪声系统噪声就可就可增加通话用户增加通话用户，即所谓，即所谓软容量。小区呼吸功效是指软容量。小区呼吸功效是指负荷量动态控制负荷量动态控制。/10/214移动通信系统的基本原理第14页（4 4）软切换）软切换。当当 移动台超越移动台超越小区小区或或扇区扇区时，因为时，因为工作工作频
17、率频率相同，只是相同，只是地址码地址码序列不一样，不需要序列不一样，不需要频率频率切换切换，称之为软切换。，称之为软切换。软切换是先接后断切软切换是先接后断切换换，软切换，软切换可靠性高可靠性高。（5 5）存在多址干扰和远近效应。）存在多址干扰和远近效应。CDMACDMA地址码地址码不可不可能能完全正交完全正交，在，在解扩解扩过程中必定带来过程中必定带来用户间用户间干扰；干扰；CDMACDMA信道信道也采取也采取地址码地址码分割，并切公用分割，并切公用载波载波，增，增加加信道信道同时干扰也同时干扰也增加增加。CDMACDMA系统经过系统经过自动功率控制自动功率控制减轻其影响。减轻其影响。n因为
18、因为信道地址码信道地址码相互作用，任何相互作用，任何一个信道一个信道将受到将受到其它其它不一样地址码信道不一样地址码信道干扰干扰，称为，称为多址干扰多址干扰。/10/215移动通信系统的基本原理第15页nCDMACDMA系统系统多址干扰多址干扰直接限制直接限制容量容量扩大。扩大。码分多址技术是基于以下两种码分多址技术是基于以下两种扩频通信扩频通信方式：方式：（1 1）跳频技术）跳频技术 跳频技术是跳频技术是扩频通信扩频通信中一个，中一个，GSMGSM系统中使系统中使用跳频技术，其主要功效是可有效地减小用跳频技术，其主要功效是可有效地减小传输传输信道信道对某个对某个频率频率选择性选择性衰落；可防
19、止衰落；可防止多径信号多径信号干扰。干扰。跳频分为跳频分为基带跳频基带跳频和和射频跳频射频跳频两种。两种。如图所表示。（如图所表示。（a a）基带跳频）基带跳频 （b b）射频）射频跳频跳频 （2 2）扩频技术）扩频技术/10/216移动通信系统的基本原理第16页TRXnTRX2TRX1耦耦 合合 器器基带信号基带信号时隙时隙交叉交叉控制控制图图 1.21.2（a a）基带跳频）基带跳频/10/217移动通信系统的基本原理第17页PNPN码发生器码发生器可变频率合成器可变频率合成器射频调制射频调制频率合成器频率合成器射频调制射频调制耦耦 合合 器器基带信令基带信令基带信息基带信息F0F1-Fn
20、图图 1.21.2（b b）射频跳频）射频跳频/10/218移动通信系统的基本原理第18页 扩频通信是将扩频通信是将信息信号信息信号频谱扩展频谱扩展后再进行后再进行传传输输，提升了系统，提升了系统抗干扰抗干扰能力，在能力，在强干扰强干扰甚至信甚至信号号被噪声淹没被噪声淹没情况下，能确保情况下，能确保可靠通信。可靠通信。惯用扩频通信技术以下：惯用扩频通信技术以下：l直接扩频（直接扩频（DSDS）将要传输将要传输信息数据信息数据用用高速伪高速伪随机码序列调制随机码序列调制，因为，因为伪随机序列伪随机序列速率（带宽）速率（带宽）远大于远大于信息数据信息数据速率，使要传递速率，使要传递信息数据信息数据
21、信号信号频谱频谱被展宽。被展宽。l跳频（跳频（FHFH）荷载信息荷载信息信号信号受受伪随机序列伪随机序列控制控制，在在一组预先指定一组预先指定频率上频率上离散地离散地跳变跳变，从而扩展，从而扩展了了发射信号发射信号频谱频谱。/10/219移动通信系统的基本原理第19页三、双工方式三、双工方式 1 1、频分双工（、频分双工（FDDFDD）：）：收发信收发信各占用一个频率各占用一个频率。优点是收、发信号同时进行，时延小，技术成熟，优点是收、发信号同时进行，时延小，技术成熟，缺点是设备成本高。缺点是设备成本高。2 2、时分双工（、时分双工（TDDTDD）：）：收发信收发信使用使用同一个频率同一个频率
22、,但使用但使用不一样时隙不一样时隙。优点是频谱利用灵活优点是频谱利用灵活,上、下行上、下行使用使用相同频率相同频率，传输特征相同传输特征相同，有利于使用，有利于使用智能天线智能天线,无无收发间收发间隔隔要求要求,支持支持不对称业务不对称业务,设备成本低设备成本低等。等。缺点是小区半径小缺点是小区半径小,抗快衰落和多普勒效应能力抗快衰落和多普勒效应能力低于低于FDD,FDD,终端移动速度不能超出终端移动速度不能超出120km/h120km/h。/10/220移动通信系统的基本原理第20页四、频率复用技术四、频率复用技术 在移动通信系统中，在移动通信系统中，频率资源有限频率资源有限，为提升，为提升
23、频频谱利用率谱利用率，在，在相隔一定距离相隔一定距离后重新使用后重新使用相同频率相同频率组组，这种，这种采取同頻复用采取同頻复用和和頻率分组頻率分组来提升来提升頻率利頻率利用率用率方式，就是方式，就是频率复用技术频率复用技术。n实际应用中常采取实际应用中常采取 4/12 4/12 和和 3/9 3/9 频率复用频率复用分组分组方式方式。即将。即将1212组頻率组頻率轮番分配到轮番分配到4 4个基站个基站和将和将9 9组组頻率頻率轮番分配到轮番分配到3 3个基站个基站，每个，每个站点站点可用到可用到3 3个频个频率组率组。n频率复用会带来频率复用会带来小区间小区间干扰干扰，GSMGSM系统要求：
24、系统要求：同频干扰保护比同频干扰保护比 C/I9dBC/I9dB 邻频干扰保护比邻频干扰保护比 C/I-9dB C/I-9dB/10/221移动通信系统的基本原理第21页图图 1.3 1.3 按按4/124/12方式复用小区示意图方式复用小区示意图/10/222移动通信系统的基本原理第22页图图1.5 1.5 按按3/93/9方式复用小区示意图方式复用小区示意图/10/223移动通信系统的基本原理第23页 第四节第四节 无线电频谱管理与使用无线电频谱管理与使用 1 1、无线电频谱管理、无线电频谱管理 2 2、移动通信频谱特征和管理、移动通信频谱特征和管理/10/224移动通信系统的基本原理第2
25、4页nGSMGSM是是全球第一个标准化全球第一个标准化数字数字蜂窝移动通信系统，蜂窝移动通信系统，它对它对数字调制数字调制方式、方式、网络结构网络结构和和业务种类业务种类等进行等进行标准化规范标准化规范，GSMGSM系统能够提供系统能够提供全球漫游全球漫游。n主要特点主要特点1 1、频谱效率高：采取了高效调制器、信道编码和、频谱效率高：采取了高效调制器、信道编码和语音编码等技术，系统含有高频谱效率。语音编码等技术，系统含有高频谱效率。2 2、容量大：比、容量大：比TACSTACS（模拟移动通信系统）高（模拟移动通信系统）高3-53-5倍倍3 3、话音质量好：、话音质量好：接收信号在接收信号在门
26、限值门限值以上时，到达与以上时，到达与有线传输相同有线传输相同水平而与无线传输质量无关。水平而与无线传输质量无关。/10/225移动通信系统的基本原理第25页 4 4、开放接口：、开放接口：GSMGSM系统从系统从空中接口空中接口到到网络之间网络之间以及网络中以及网络中各实体各实体之间之间，提供，提供接口接口都是都是开放性开放性。5 5、安全性高：、安全性高：经过鉴权、加密和经过鉴权、加密和TMSITMSI（暂时用户（暂时用户识别码）号码使用，实现了安全保护，识别码）号码使用，实现了安全保护，鉴权鉴权用来用来验验证用户入网权力证用户入网权力，加密加密预防有些人跟踪而预防有些人跟踪而泄漏地理泄漏
27、地理位置位置。6 6、可与、可与ISDNISDN（综合业务数据网）、（综合业务数据网）、PSTNPSTN（公用电（公用电话网）等互连，与话网）等互连，与其它网络互连其它网络互连是利用是利用现有接口现有接口。n在在SIMSIM卡卡基础上实现基础上实现漫游漫游，漫游漫游是移动通信是移动通信主要特主要特征征，GSMGSM系统能够提供系统能够提供全球漫游全球漫游。/10/226移动通信系统的基本原理第26页 第一节第一节 GSMGSM系统结构系统结构一、一、GSMGSM系统结构系统结构 主要由主要由 移动台移动台（MSMS）、）、基站子系统基站子系统 （BSSBSS）和）和 网络子系统网络子系统（NS
28、SNSS）三部分组成。）三部分组成。GSMGSM系统经过一定系统经过一定网络接口网络接口和和用户连接用户连接。其结构方框图见图其结构方框图见图2.12.1/10/227移动通信系统的基本原理第27页SMC图图2.1 GSM2.1 GSM系统结构图系统结构图/10/228移动通信系统的基本原理第28页1.1.移动台（移动台（MSMS）：）：是移动用户是移动用户设备设备部分，由部分，由移动终端移动终端和和用户识别卡用户识别卡(SIM)(SIM)两部分组成，移动终端是两部分组成，移动终端是“机机”，SIMSIM卡是卡是“身份卡身份卡”，存有认证用户身份全部信息。，存有认证用户身份全部信息。SIMSI
29、M卡还卡还存放与网络和用户相关管理数据，只有存放与网络和用户相关管理数据，只有插入插入SIMSIM卡卡后后移动台才能移动台才能接入进网接入进网。2.2.基站子系统（基站子系统（BSSBSS）：）：由由基站控制器基站控制器（BSCBSC）和）和基站收发信机基站收发信机（BTSBTS）两部）两部分组成，是分组成，是GSMGSM系统基本组成部分。系统基本组成部分。n 基站控制器（基站控制器（BSCBSC）：含有对）：含有对一个一个或或多个多个BTSBTS进行进行控制控制功效，主要负责功效，主要负责无线资源管理无线资源管理、小区配置数据小区配置数据管理、管理、功率控制功率控制、定位定位和和切换切换等。
30、等。基站控制器（基站控制器（BSC)BSC)是一个很强是一个很强业务控制点业务控制点。/10/229移动通信系统的基本原理第29页n 基站收发信台（基站收发信台（BTSBTS）：）：是是无线接口无线接口设备，主要包含设备，主要包含无线发射无线发射和和接收接收设备、设备、天线设备天线设备及及信号处理信号处理部分。完成部分。完成无线传输无线传输、有线有线与与无线转换无线转换、分集分集、加密加密、跳频跳频等。实现等。实现BTS BTS 与与 MS MS 之间之间无线传输无线传输和和相关控制相关控制功效。功效。3.3.网络子系统（网络子系统（NSSNSS）：）：由由移动业物交换中心移动业物交换中心（M
31、SCMSC）、）、来访用户位置存放器来访用户位置存放器（VLRVLR）、）、归属用归属用户位置存放器户位置存放器（HLRHLR）、）、鉴权中心鉴权中心（AUCAUC）和）和移动移动设备识别存放器设备识别存放器（EIREIR）、）、短消息业物中心短消息业物中心（SMC)SMC)等单元组成。主要完成等单元组成。主要完成交换功效交换功效和和用户数用户数据据与与移动性管理移动性管理、安全性管理安全性管理所需所需数据库功效数据库功效。/10/230移动通信系统的基本原理第30页 （1 1）移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSCMSC）：）：n是是GSMGSM系统系统关键关键，它一侧和，它一侧和 BS
32、SBSS接口，另一侧与接口，另一侧与外部网络外部网络接口，主要提供接口，主要提供交换功效，交换功效，MSCMSC能够从能够从HLRHLR、VLRVLR和和AUCAUC中中获取获取相关处理用户相关处理用户位置登记位置登记和和呼叫请求呼叫请求全部数据，支持全部数据，支持位置登记位置登记和和更新更新、越越区切换区切换、漫游漫游和和计费计费功效。功效。n外部网络用户与外部网络用户与GSMGSM用户之间呼叫时，外部网络用户之间呼叫时，外部网络用户首先被接到用户首先被接到入口入口移动交换中心移动交换中心（GMSCGMSC网网关移动业务交换中心），它负责获取关移动业务交换中心），它负责获取移动用户移动用户位
33、置位置信息，并把信息，并把呼叫转移到呼叫转移到可向被叫用户提供可向被叫用户提供服务服务 MSCMSC。/10/231移动通信系统的基本原理第31页（2 2）来访用户位置存放器（）来访用户位置存放器（VLRVLR）：）：是一个是一个动态动态用户数据库用户数据库，存放着，存放着进入进入其控制区域内其控制区域内来访移动来访移动用户用户相关数据。这些数据是从该用户归属位置存相关数据。这些数据是从该用户归属位置存放器放器取得取得并并暂存暂存，当，当该用户离开该用户离开它控制区域时，它控制区域时，暂时存放暂时存放该用户数据即该用户数据即被删除被删除。VLRVLR能够看作是能够看作是一个一个动态用户数据库。
34、动态用户数据库。VLRVLR总是和总是和MSCMSC集成在一起（集成在一起（MSC/VLRMSC/VLR）。）。（3 3）归属用户位置存放器（）归属用户位置存放器（HLRHLR）：它也是一个）：它也是一个数据库数据库，存放着存放着该该GSMGSM系统业务区内系统业务区内全部移动用全部移动用户户相关数据。相关数据。存放静态数据有：存放静态数据有：移动用户号码移动用户号码、访问能力访问能力、用户类别用户类别和和补充业务补充业务等，还暂存移动用户等，还暂存移动用户漫游时漫游时相关相关动态动态信息数据。信息数据。/10/232移动通信系统的基本原理第32页（4 4）鉴权中心（）鉴权中心（AUCAUC）
35、：用于）：用于产生产生为确定移动用户为确定移动用户 身份身份和对和对呼叫保密呼叫保密所需所需监权监权、加密加密3 3个个参数参数（随机（随机数数RAND.RAND.响应数响应数SRES.SRES.密钥密钥KcKc）。）。（5 5）移动设备识别存放器（）移动设备识别存放器（EIREIR）：也是一个）：也是一个数据库数据库，存放相关移动台存放相关移动台设备识别码设备识别码（IMSIIMSI）。）。经过核查经过核查白色白色、黑色黑色和和灰色灰色三种清单，完成对三种清单，完成对移移动设备动设备识别识别、监视监视、闭锁闭锁功效，以预防功效，以预防非法非法移动台移动台使用。使用。（6 6）短消息业务中心（
36、）短消息业务中心（SMCSMC）：短消息业务是一）：短消息业务是一 种种类似类似传呼机传呼机业务功效，在移动用户和移动用户之间业务功效，在移动用户和移动用户之间或移动用户和固定用户之或移动用户和固定用户之 间发送间发送较短较短信息。信息。/10/233移动通信系统的基本原理第33页4.4.操作维护中心（操作维护中心（OMCOMC）操作维护中心，是对操作维护中心，是对整个整个GSMGSM网络网络进行进行控制控制和和操操作作。经过它实现对。经过它实现对GSMGSM系统内系统内自检自检、故障诊疗故障诊疗和和处理处理、话务量统计话务量统计和和计费数据计费数据统计统计和和传递传递，以及各种参数，以及各种
37、参数搜集搜集、分析分析与与显示显示等。等。5.GSM5.GSM网络接口网络接口 如图如图5.25.2所表示。所表示。（1 1）主要接口）主要接口 GSMGSM主要接口是指主要接口是指 A A接口接口、AbisAbis接口接口和和 U Um m 接口接口。这三种接口可确保这三种接口可确保不一样厂商不一样厂商生产生产MSMS、BSSBSS及及NSSNSS等设备等设备能够纳入能够纳入GSMGSM系统中系统中正常运行正常运行和和使用使用。/10/234移动通信系统的基本原理第34页BTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFG图图2.2 GSM2.2 GSM系统接口系统
38、接口 BTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFGBTSMSVLRMSCEIRBSCHLRVLRMSCUmAbisABCDEFG/10/235移动通信系统的基本原理第35页 1 1）A A接口。接口。nA A接口为接口为NSSNSS与与BSSBSS之间通信接口。之间通信接口。从系统实体来看，就是从系统实体来看，就是MSCMSC与与BSCBSC之间互连接口，之间互连接口，其其网络连接网络连接是经过采取标准是经过采取标准2.048Mbit/s2.048Mbit/sPCMPCM数字数字传输链路来实现。传输链路来实现。nA A接口传送信息包含对接口传送信息包含对移动台
39、移动台和和基站基站管理、管理、移动移动性性及及呼叫接续呼叫接续管理等。管理等。2 2）AbisAbis接口。接口。是基站子系统是基站子系统BSCBSC与与BTSBTS之间之间通信通信接口接口。它是采取标准。它是采取标准2.048Mbit/s2.048Mbit/s或或64Kbit/s64Kbit/sPCMPCM数字传输链路来实现。数字传输链路来实现。AbisAbis接口支持全部向接口支持全部向用户用户提供服务，支持提供服务，支持对对BTSBTS无线设备无线设备控制控制和和无线资源无线资源分配。分配。/10/236移动通信系统的基本原理第36页 3 3）UmUm接口（空中接口）。接口（空中接口）。
40、UmUm接口定义为接口定义为 MS MS 和和 BTS BTS 之间之间无线通信无线通信接口，接口，是是GSMGSM系统中系统中最主要最主要、最复杂最复杂接口，包含接口，包含信令接信令接口口和和物理接口物理接口两方面含义。两方面含义。网络子系统（网络子系统（NSSNSS）内部接口。）内部接口。NSSNSS内部接口有：内部接口有：B B接口、接口、C C接口、接口、D D接口、接口、E E接口、接口、F F接口、接口、G G接口。接口。GSMGSM系统与其它公用网络接口。系统与其它公用网络接口。GSMGSM经过移动业务交换中心经过移动业务交换中心 MSC MSC 与与 PSTNPSTN、ISDN
41、ISDN等等公用网络公用网络连接，普通采取连接，普通采取No.7No.7信令信令接口，其物接口，其物理连接是理连接是2.048Mbit/s2.048Mbit/sPCMPCM数字传输链路。数字传输链路。/10/237移动通信系统的基本原理第37页 第二节第二节 GSMGSM TDMA TDMA 信道信道nGSMGSM系统系统无线网络无线网络，由，由小区小区组成，每个小区有组成，每个小区有多个多个载载频频，每个载频又，每个载频又有有8 8个个时隙时隙，即，即8 8个物理信道个物理信道。nGSM GSM 采取采取 FDMA/TDMAFDMA/TDMA 混和接入方式混和接入方式。下面介绍下面介绍FDM
42、A/TDMAFDMA/TDMA接入方式中接入方式中无线信道无线信道。一、一、TDMA TDMA 信道信道nTDMATDMA信道：可分为信道：可分为物理信道物理信道和和逻辑信道逻辑信道。n物理信道：一个物理信道就是物理信道：一个物理信道就是一个时隙一个时隙。n逻辑信道：是依据逻辑信道：是依据 BTS BTS 与与 MS MS 之间传递之间传递消息种类消息种类不不一样而定义不一样一样而定义不一样逻辑信道逻辑信道，逻辑信道逻辑信道要经过要经过BTSBTS影影射射到不一样物理信道上来到不一样物理信道上来传送传送，从，从BTSBTS到到MSMS方向方向称为称为下行链路下行链路，从，从MSMS到到BTSB
43、TS方向称为方向称为上行链路上行链路。/10/238移动通信系统的基本原理第38页 逻辑信道又可分为逻辑信道又可分为业务信道业务信道和和控制信道控制信道。1 1、业务信道（、业务信道（TCHTCH）用于传送用于传送数字话音数字话音或或数据数据，还有少许，还有少许控制信令控制信令。业务信道可分为：业务信道可分为：语音业务信道语音业务信道和和数据业务信道数据业务信道，在在TCHTCH中可安排中可安排慢速随路控制信道慢速随路控制信道（SACCH)SACCH)或或快速随快速随路控制信道路控制信道（FACCH)FACCH)。2 2、控制信道（、控制信道（CCHCCH）用于传送用于传送信令信令或或同时数据
44、同时数据。依据所完成功效把。依据所完成功效把 控制信道分为：控制信道分为：广播信道广播信道 (BCH)(BCH)、公共控制信道公共控制信道(CCCH)(CCCH)和和专用控制信道专用控制信道 (DCCH)(DCCH)。（1 1）广播信道（）广播信道（BCHBCH）：用于）：用于基站基站向向移动台广播公移动台广播公用用 /10/239移动通信系统的基本原理第39页 用于用于基站基站向向移动台移动台广播广播公用信息公用信息。BCHBCH包含包含广播控制信道广播控制信道（BCCHBCCH）、）、频率校正频率校正信道信道（FCCHFCCH）和）和同时信道同时信道（SCHSCH）。）。它们携带它们携带信
45、息目标信息目标是是小区内小区内全部手机，是全部手机，是一点一点 对对多点多点单向单向下行下行信道信道。（2 2）公共控制信道（）公共控制信道（CCCHCCCH）：用于传输）：用于传输MSMS接入过程接入过程中所需中所需控制指令控制指令。接入许可信道接入许可信道（AGCHAGCH）、）、寻呼信寻呼信道道（PCHPCH）、）、小区广播控制信道小区广播控制信道（CBCHCBCH）和）和随机接入随机接入信道信道（RACHRACH）。）。（3 3）专用控制信道（）专用控制信道（DCCHDCCH）：是一个）：是一个双向双向控制信道，控制信道，其用途是在其用途是在呼叫接续呼叫接续阶段以及在阶段以及在通信通信
46、进行中，在进行中，在 MS MS 和和 BTS BTS 之间之间传输传输必需必需控制信息控制信息。又分为又分为SDCCHSDCCH、SACCH SACCH 和和 FACCHFACCH。/10/240移动通信系统的基本原理第40页二、二、TDMA TDMA 帧结构帧结构 nGSMGSM系统系统TDMATDMA物理信道物理信道，是用，是用帧帧来描述，每来描述，每一一个载频个载频被定义为被定义为一个帧一个帧。n每个帧每个帧周期周期是是4.615ms4.615ms，包含，包含8 8个时隙个时隙：TS0 TS0 TS7,TS7,每个时隙占每个时隙占 0.577ms0.577ms。nTDMATDMA帧编号
47、以超高帧为周期：帧编号以超高帧为周期：从从 0 027156472715647，每，每27156482715648个个TDMATDMA帧帧为一个为一个超高帧超高帧。n一个一个超高帧超高帧由由20482048个超帧个超帧组成，一个组成，一个超帧超帧帧帧长为长为6.12s6.12s，它由，它由5151业务复帧业务复帧或或2626个控制复帧个控制复帧组成。组成。/10/241移动通信系统的基本原理第41页 第三节第三节 话音、信道编码和交织话音、信道编码和交织一、话音编码一、话音编码 1.GSM 1.GSM 是是全数字系统全数字系统，话音话音或其它信号都要或其它信号都要进进行数字化行数字化处理，第一
48、步就是要把处理，第一步就是要把话音模拟信号话音模拟信号转换成数字信号转换成数字信号。2.PCM2.PCM编码是编码是波形波形编码，可分为三个步骤：编码，可分为三个步骤：采样采样 量化量化 编码编码 3.3.采取采取PCMPCM方式编码方式编码数字话信号数字话信号速率速率是：是：8bit8bit（一个字节）（一个字节）80008000次次/s/s64Kbit/s64Kbit/sn8 8个个时隙时隙速率速率：64kbit/s8=512kbit/s64kbit/s8=512kbit/s。/10/242移动通信系统的基本原理第42页 GSM GSM系统若采取这种编码方式，则系统若采取这种编码方式，则8
49、 8个个语音信道比语音信道比特率就是特率就是 64kbt/s8 512Kbit/s，GSMGSM系统系统载载频间隔频间隔为为200KHz200KHz,要保持在要求要保持在要求频带内频带内，必需大大，必需大大降低降低每路每路语音信道语音信道编码编码比特率比特率。4 4、GSMGSM采取了采取了规则脉冲激励长久预测编码器规则脉冲激励长久预测编码器（RPE-RPE-LTPLTP编码器）编码器）,来来降低降低每路语音每路语音信道编码信道编码比特率。比特率。这种这种混和混和编码编码一路数字话一路数字话比特率为比特率为 13Kbt/s13Kbt/s；混合混合编码优点：编码速率低编码优点：编码速率低,语音质
50、量好。语音质量好。8 8路数字话速率是：路数字话速率是：13Kbit/s13Kbit/s8 8104Kbit/s104Kbit/s,满满足了足了无线信道带宽无线信道带宽(200Kbit/s)(200Kbit/s)传输要求。传输要求。/10/243移动通信系统的基本原理第43页图图2.4 GSM2.4 GSM话音编码器框图话音编码器框图/10/244移动通信系统的基本原理第44页二、信道编码二、信道编码n信道编码目标信道编码目标 信道编码用于信道编码用于改进信道传输质量改进信道传输质量，克服各种，克服各种干干扰原因扰原因对对信号信号产生产生不良影响不良影响。是以。是以增加比特增加比特而而降低信息
