GSM原理.docx
- 文档编号:12277435
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:31.14KB
GSM原理.docx
《GSM原理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《GSM原理.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
GSM原理
GSM原理
GSM原理/测量培训教材)
GSM是GlobalSystemforMobileCommunication的缩写。
意思是全球移动通信系统。
分GSM900、DCS1800和PCN1900三个频段,一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。
PCN1900则是别的一些国家使用的频段(如美国)。
GSM90/1800分别是工作在890~960mhz/1机最大710~1880mhz频0段的。
GSM900的手功率是8W(实际中移动台没这么大的功率,一般的手机最大功率是2W,车载台功能大),而DCS1800的手机的最大功率是1W。
●900的区别:
GSGSM900/DCS1800/PCN1M900是初GS始的M系统,MOBILE的功率从输出1W-8W,GSM900的通道从1~124,DCS1800的通道从512~885;DCS1800是低功率的,最高是1W;
●GSM的频段:
GSM900小区通道号半径35km上行880~915MHZ下行将925~960MHZ
PHASE2:
890~925MHZ和935~960MHZ;1---124.
GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率)上行710~1785MHZ下行1805~1880MHZ。
PHASE2:
SAME;通道号:
512—885.为高密度的用户.
GSM1900:
1850~1910MHZ1930~1990MHZ
上行和下行组成一频率对,上行就是手机发射、机站接收;下行就是基站到手机。
例如935-960和890-915相差45MHZ,第二个通道上,上行落后下行三个时系.
●网络组成:
1.BTS基站:
basetransceiverstation基站首要是收发器,收发器的多少决定小区的容量,一个收发器能支持8个用户。
一个小区由3个天线,一个发射,两个接收(分级接收)。
(收发器和天线的关系)?
?
?
a)每个BTS都会有一套收发器。
b)一个BTS覆盖一个小区,BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。
BCH帮助Mobile识别/寻找网络。
c)小区的手机用户容量依靠信道数
d)GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps,即BTS收发语音数据速率是13KB/S.
e)有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。
2.BSCbasestationcontroller基站控制器:
a)几个BTS基站连接一个BSC,基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC;所有的BSC连接至MSC,
b)每个BTS连结BSC用abis接口,是2Mbps的连接。
使用microwavelink、opticalfiber、co-axialline等方式连接.
c)Microwavelink经常是最好的连接方式选择。
d)BSC连结MSC使用的是A口
e)在BSC可提供小区广播等服务。
3.MSCmobileswitchingcenter是网络的核心,呼叫建立、保持、和释放;链接BSC和PSTN、认证、呼叫转接、短信息、收费等。
当用户增加到一定数量时,可增加MSC;MSC与MSC之间使用GMSC连结(GATEWAY)
a)当呼叫建立时,MSC起到保持通话和断开通话的功能。
b)存储所有的用户数据和它们的相关特征。
c)介于MS和PSTN之间,交换通信数据.
d)MSC是GSM网络的心脏。
是与别的GSM网络、非GSM网络的连接口。
e)MSC主要功能:
认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。
f)当用户增加时,超过一个MSC的容量,就需要多一个MSC,就增加一倍的用户
4.TRAN------Transcoding/rateadapterunit速率适配器。
a)TRAN转换13KB/S的GSM速率为标准的64KB/S;TRAN作为一MSC的一部分。
b)Transcoding也使用在下行时,将64kbps转换成16kbps.
c)Transcoding在MSC\BSC\BTS中。
5.HLRHomelocationregister归属位置寄存器。
a)在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。
HLR中有永久用户数据库。
b)用户发出呼叫时,MSC从HLR之中获得用户数据。
是用户核心数据库,大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。
6.VLRvisitinglocationregister访问位置寄存器。
a)在VLR中有被激活的所有的用户号码。
b)当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时,MSC和HLR之间通信,新的MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。
c)当手机漫游时,用户访问区被别的网络覆盖,而且归属位置网络批准它使用被访问的网络,它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR(访问位置寄存器)中暂存。
7.鉴权中心AUC----Authenticationcenter
a)是SIM卡的验证过程。
b)每个SIM卡有一个IMSI,在IMSI有加密码
c)在HLR中有IMSI和密码
d)手机通信时,首先验证SIM卡的合法性,由AUC进行验证。
8.装备身份注册:
EIR----Equipmentidentifyregister
a)包含了IMEI信息。
所有的手机IMEI都存储在EIR中,是手机的数据库。
b)在GSM中有助于验证当手机遗失时,运营商可以禁止已经报失手机的使用。
c)EIR分类:
Permittedlist\evaluationlist\stolenlist\unknown
9.收费中心BC---Billingcenter
a)BC产生每一个用户的费用状况.
b)直接连到MSC,由MSC发送收费信息给BC(通话时)
c)BC处理按单位计费。
10.操作运营中心:
OMC----operationandmaintenancecenter.
a)每个GSM网络超过100个BTS组成,每一个实体需要操作和维护。
b)一些远程操纵是必要的,检测和远程进入。
c)有时有两种OMC(不同的供应商),OMC-S:
Dealwithswitch;OMC-R:
dealwithradionetwork。
11.短信中心:
SMSC信息通过短信息中心发到指定的手机。
a)信息通过SMSC传输
b)信息可通过人工终端(连到SMSC)发送。
c)短信中心SMSCENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS
12.语音服务中心:
a)它拥有所有语音用户的数据库;
b)它也存储了语音信息。
13.设备报警:
a)BTS,BSC,Transcoderfailure.
b)Linkfailure
c)Modulefailure(transceiver,processor)
●小区身份,网络中每个小区都由唯一的识别号,CI:
CellIdentity.一个小区由56个用户可同时通话
●调制方式:
GSM采用的是0.3GMSK调制高斯最小频移键控,0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制,是一种典型的数字调频调制,实际上是调频。
0和1代表的是载波加减不同的频率+67.708KHZ和-67.708KHZ,1被看作是相位增加90度,0被看作是相位在相反方向改变,两个频率表示频移键控;语音编码速率时13kbps.数据速率(调制速率)BIT传送速率是270.833Kbps。
刚好是四倍于射频频移。
这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率.高斯滤波:
剧烈的频率变化会导致频谱扩散,所以用滤波器进行滤波平滑后,减少频谱扩散;RF载频加67.708和减67.708KHZ;靠频率转移.
●GSM网络系统:
手机和机站的接口是空中接口,基站(BS)和基站控制台BSC是靠abis接口2Mbps的连接。
(是光纤或者常用微波连接,DCS1800Abis接口经常使用微波连接),一个BSC控制20~30个BTS;基站控制台BSC到交换局是A口连接。
手机和基站的最大距离是34.9km。
●手机开机后的步骤:
14.首先搜索124个信道,即所有的BCH通道,决定收到的广播信道BCH强度,(BCH的承载的信息是距Mobile最近的BTS;呼叫信息);
15.跟网络同步时间和频率,由FCH/SCH调整频率和时间
16.解码BCH的子通道BCCH.
17.网络检查SIM卡的合法身份.是否是网络允许的SIM卡。
18.手机的位置更新.
19.网络鉴权
●手机主叫(MOC)过程:
20.手机给基站发送通道需求,即手机发送一个短的随即接入突发脉冲.(RACHBurst)
21.由BCH指定传输信道.SDCCH
22.手机和基站在独立专用信道(SDCCH)上通信.
23.权限认证
24.指定手机在一个业务信道(TCH)上通信.
25.在TCH上进行语音通信.
●手机被叫
1.BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI号码来呼叫用户。
2.由手机发送RACH
3.通道指定在BCH.
4.手机和基站在SDCCH上通信
5.手机用户被鉴权
6.手机被指定TCH通道。
7.在TCH通道上进行语音和数据通信。
●紧急呼叫:
1.GSM规格定义了112为紧急呼叫号码
2.112在手机有无SIM卡的情况下均可呼叫。
3.在RACH上,手机112建立紧急呼叫。
●Authentication鉴权:
4.目的:
验证用户身份(IMSI/SIM);提供手机新的加密键。
5.鉴权是在什么情况下:
每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游时的位置更新。
●切换handover:
切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。
6.上行和下行的接收质量报告
7.上行和下行的接收信号强度
8.距离,迁时
9.干扰层。
10.功率预算。
11.切换包括:
同一小区内部信道/时隙之间的切换。
小区于小区之间。
●加密ciphering:
语音和数据的保密、信号信息的保密;
●手机位置更新locationupdate:
12.MSC应知道呼叫手机的位置。
13.手机连续的改变位置,手机在改变位置时通知MSC关于新位置。
由MSC处理位置更新。
14.手机位置更新过程:
(locationareaidentityLAI)
a)手机改变位置区
b)手机从BCCH上读新的位置区
c)发送RACH,为通道需求。
d)在AGCH上获得一个SDCCH.
e)在SDCCH发送IMSI和新旧LAI位置更新需求给MSC
f)MSC开始认证
g)如果认证成功,更新手机位置在VLR上
h)发送确认信息给手机
i)手机离开SDCCH,进入空闲模式。
●上行和下行:
上行是手机通过上行频率发信息给基站,下行是相反。
上行和下行组成一对频率对(45MHZ分割),上行滞后下行3个时隙;上行和下行使用相同的时隙号;上行和下行使用相同的通道号;上行和下行使用不同的波段。
(间隔45MHZ)。
●功率等级:
由于手机在小区内移动,它的发射功率要随着移动,当他靠近基站时,防止干扰别的用户功率要减小,当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。
总共有19个功率等级,功率等级存于手机的EEPROM中.功率控制的好处是:
手机可以省电、基站减少干扰。
1.由基站在SACCH上发送命令手机改变发射功率
2.改变功率是和路径的衰减成比例。
TXLevel5–33dbm,19---5dbm。
3.每个等级之间是间隔2dbm.
4.BTS需要在上行开始的Rxlev、Rxqual
5.每480ms发送报告给BSC关于Rxlev、Rxqual。
6.每一定时间跟初始的进行比较。
●动态基站功率控制:
15.目标是减少平均干扰
16.基于MS发送的测量报告计算
17.不是和BCH载波?
?
?
?
。
18.非强制性的
●DTX不连续发射:
19.当语音中断的大部分时间里,允许无线发射器关掉。
20.有DTXHandler处理器:
在发射端有语音激活检测、在发射端有背景声噪音、在切断时产生舒适噪音。
21.不连续发射在上行和下行都有执行。
不连续发射、不连续接收;
22.在手机上执行不连续发射和不连续接收。
23.在BTS接收时有不连续接收
●时迁(定时提前):
Timingadvance就是为了保证信号能在准确的时间内到达BS,当MS移动时,随着MS距离BS的远近,上行传递的时延的可变,基站命令移动台提前发送。
由BS在SACCH信道上命令MS来改变它的迁时的大小.手机在空闲模式时接收机站和解码BCH,在BCH中的SCH允许手机调整它的内部时间,当手机接收到SCH时不知道距离基站多远,通过SACH特殊的短突发。
当手机在下行的SACCH上获得迁时信息,才发送正常的突发,30KM手机设置迟延100US.
●信道介绍:
24.BCH广播信道:
BCH就象灯塔,在每一小区的任何时候,都有BCH在ARFCN上,使手机能发现网络,并使手机同步于网络,并且BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的GSM网络;手机几乎每30秒会报告相邻小区的BCH功率,以便于由基站决定是否切换.?
?
每一小区使用的BCH频率通道都不同,通道被远距离的小区重复使用;小区中的所有的手机接收BCH.在ARFCN上有BCH信道.BCH的信息在下行的通道0时系,其他时系用于业务信息TCH;使MS同步,运载控制信息和呼叫信息.和网络身份信息。
所有手机的呼叫信息都在BCH上。
BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。
基站产生的BCH在零时隙,
a)FCH:
frequencycorrectionchannel在BCH上重复使用特别的BURST,让手机开机时调整它的频率.
b)SCH:
synchronizationchannel,在FCH后,调整时间.
c)BCCH:
广播控制信道,带有网络身份.
d)CCCH:
共用控制信道,它的子通道PCH(PAGINGCHANNEL)在CCCH上.手机能认出并用一个RACH作出反应.;还有子通道AGCH访问认可通道,命令手机进入SDCCH或TCH.
25.CCCH共用控制信道:
是双向控制信道,CCCH和BCH在多帧上分享0时隙;CCCH包括RACH;PCH;AGCH;CBCH;PCH呼叫通道用于运载IMSI报知手机有呼叫、PCH是下行通道,
26.DCCH专用控制信道:
双向控制信道,由三个子通道组成:
SDCCH,FACCH,SACCH.。
◆SDCCH独立专用控制信道:
指定TCH之前的过渡信道,话务建立和用户验证.SDCCH独立专用控制信道:
在呼叫建立时,于BCH和TCH之间起连接作用.
◆SACCH慢速相关控制信道:
上行:
接收信号质量报告、接收信号RXLEVEL报告、相邻小区的BCH功率报告。
通道功率;手机的状态.
下行:
命令MS的TX功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。
◆FACCH快速相关控制信道:
由BTS用作命令手机切换,
上行:
中断TCH信号、切换时快速信息交换。
下行:
中断TCH.控制BITS
◆SACCH和FACCH的区别:
SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号质量,切换是必要的.在段时间内,由于SACCH没有足够的带宽,所以在短时间内由FACCH取代TCH;切换就发生了.FACCH象一个TCH.当听到语音有小的中断时,可能发生了切换.
27.TCH业务信道:
通话时使用的信道.运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音信息,TCHfullrate26frames是120ms。
包含24carryspeech,1个idle,1个sacch。
TCHhalfrate26frames是120ms;包含24carryspeech,2个sacch.
28.RACH随机接入信道:
由手机发送短的突发给基站,即呼叫需求;由MS使用来从基站获取注意;手机并不知道路经的迟延,所以手机发短的BURST,当手机在下行的RACH上获得迁时时,手机才发正常的BURST.
29.手机测量报告:
SACCH的测量报告提供给GSM系统。
每个手机测量服务小区的功率,也测量相邻小区的BCH功率;手机也测量在TCH上接收的信号的强度和质量。
通过SACCH将接收RxLev(dbm)和RXQuaL(bemappeddirectlytobiterrorratio)报告给所在服务小区。
7.接收表现:
GSM接收器要在复杂的无限环境中有效的操作。
接收器要适应多径和多普勒衰减,低信号、高信号、以及别的收发射器或别的用户的干扰。
要能以最小的比特误码率解调0.3GMSK信号。
GSM的语音通道的语音信息编码为Ia和Ib带有错误纠正,而Ⅱbits没有错误纠正。
互调测试手机在GSM波段的对两个干扰的选择,
●IMEI是internationalmobileequipmentidentity国际移动设备识别号就是手机串号,每一个手机都有一唯一的不同于别的手机的串号。
IMSI:
internationalmobilesubscriberidentity国际移动用户识别号是手机用户进入网络的正确身份。
15位IMSI存于SIM卡中.
●SIMsubscriberidentitymodule:
由4-8位的PIN码,3次错误的输入卡就停止工作;8位的PUK码,10次错误的输入SIM卡就被永久的锁住。
SIM卡包含有:
串号、IMSI、鉴权算法加密、网络代码、PINPUK、充电信息。
SIM卡:
保持有所有的用户信息,(IMSI\允许的网络单);存有最后的位置信息.拨打信息和存储信息.存储电话号码等。
●Dualband&dualmode:
1.dualband:
双带,手机有频率开关,可工作在两个频率段
2.dualmode双重模式在手机中,mode是所使用发射技术的类型,数字模式和模拟模式。
手机支持AMPS和TDMA,能按需要的模式转换。
AMPS是模拟的。
●MobileStationISDNnumber:
(MSISDN):
也就是手机号码。
●小区接入技术:
3.FDMA:
frequencydivisionmultipleaccess:
每个通话放在一个单独的频率上。
4.TDMA:
Timedivisionmultipleaccess:
在指定的频率上,通话在固定的时间段上。
5.CDMA:
Codedivisionmultipleaccess每个通话都有唯一的代码。
●时分多址接入技术:
6.GSM使用了TDMA和FDMA多路传输:
124FrequencychannelsforGSM900;100khzchannel;mobileshareARFCNbyTDMA.0.3GMSKModulation270.833kbits/sec.
7.在GSM系统中有124个频道,频道间隔是200khz;每个频道由8个用户共享,在时间上进行时分复用。
就是说信号的发送是突发的不是连续的发送的。
上行和下行规定使用相同的信道号(ARFCN)和时系号,而且基站和移动台相差三个时系,即上行电路落后于下行电路三个时系时间。
●物理通道和逻辑通道:
物理通道:
被描述在时域和频域;是实际的频率和时域,由频道或绝对射频信道号和时系共同决定的。
TSnumber和ARFCN的组合就是物理信道。
控制信道.逻辑通道;是在物理通道上,在任何频率和时系可能是业务信道或是
●1timeslotperiod=576.92us,1frame=8timeslots.Frameperiod=4.615ms,voicecoderbitrate=13kbps,
●在Timeslot/normalburst中,有26bits的慢或是Trainingbits。
●跳跃业务通道:
所有的手机都有跳频的能力,但是不是所有的小区都是跳跃区(象城市有较多的建筑物造成多径,被设为跳频小区)。
手机测量相邻小区bch的强度,跳跃顺序由小区配置和手机配置表定义。
配置表列出所有的特别小区跳跃顺序。
1.小区重选-----测量并进行BCC小区H解码:
MS每5秒算出服务小区C1和非服务小区C2
2.MS最少要每30秒解码服务小区全部的BCH数据。
3.手机解码BCCH数据包含影响小区选择的参数,最少5分钟6个最强的小S区BCCH载波。
4.当M找到6个最强的BCCH载波,在30秒内BCCH数据到新的载波。
●跳频:
1.多路衰减产生不同的信号强度被叫做瑞利衰减
2.瑞利衰减是由不同的路径和由此的接收频率决定
3.快速移动的手机可能体验不到由于路径的改变而产生剧烈的影响?
?
4.慢速或停止的手机可能体验到语音质量的严重影响(why)?
5.如果当衰减发生时接受频率改变,问题就会解决
6.衰减现象是连续的和快速的,这样频率变化也应该是连续的。
7.这种连续变化的频率叫做跳频
8.在上行和下行都要进行跳频处理
9.在每个TDMA帧频率改变
10.手机的跳频最多64个频率
11.跳跃顺序是循环或非循环的?
?
。
12.什么是跳频顺序?
?
不同的跳频顺序可在同一小区使用。
13.BCH时隙不跳跃?
?
14.跳频能使平均干扰减少。
即使共道小区将使用相同的ARFCN跳频,干扰将不连续。
15.GSM小区不是帧同步,频率的改变相关于Framenos.?
16.如果相同的HSN(?
?
)用在两个小区,干扰要么是零,或者如果相位更正存在将是连续的?
?
?
?
17.所以两个小区要尽可能的使用不同的HSN.
18.扇形小区(同一个BTS)能使用相同的HSN,由于区域不同时出现。
●语音编码:
现代的数字通信中使用语音压缩技术,RELP残余激励线性预编码和LTP长期与编码。
语音质量被影响由首要的Iabits,有错误检测加CRC纠错。
评价语音质量MOS=Meanopinionscore,1---5;5是最好的。
1是最差。
●GSM蜂窝通信系统和测量
第一带的模拟移动通信技术:
是模拟系统,信道上的信息是语音信息以模拟方式传输的,使用的也是模拟调制(调频)。
存在频谱利用、容量、功率利用率、保密等缺点。
第二代的数字的、以电话业务为主的窄带移动通信技术。
采用语音压缩编码使话音数字化、以TDMA、FDMA多种编码方式调制。
第三代以有限多媒体业务为主的宽带移动通信技术。
是一种全球性的个人移动通信系统、为静止或慢速移动的用户提供2Mbps数据流,高速移动的用户144Kbps。
中速移动的是384Kbps。
有几种标准:
WCDMA;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- GSM 原理