1、GSM原理,测试部 符鹏飞 2007-10-25,移动通讯发展, 模拟系统 / 。, 数字系统 。, 数据业务增强型 , 模拟系统 。,4G ?,蜂窝小区组网技术,模拟系统的弱点,缺乏规划,系统间没有公共接口 数据承载业务难以开展 频谱利用率低 安全保密性差,欧洲:(移动特别小组),北美:/,日本:犹豫不决,数字系统的主要特点,频谱效率 信道编码、交织、均衡、话音编码。 容量 同频服用、半速率语音编码、自动话务分配。 开放接口 空中接口、接口、接口。 安全性 鉴权、加密、号码。 其他 语音质量、卡、与和等的互联等,技术演变路线,10 k,100 k,64 k,1 M,2 M,1 k,98,99
2、,00,01,02,时间,速率bps,9.6,SMS,电路型,分组型,话音,蜂窝小区系统特点,无线频谱资源复用 越区自动切换 信道分配和小区分裂,GSM系统框图,移动交换中心,是系统的核心,对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体,也是移动通信系统和其他公用通信网之间的接口。它完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能,还可以完成、之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外,为了建立至移动台的呼叫路由,每个还应能完成入口()的功能,即查询位置信息的功能。,无线基站子系统:在一定的无线覆盖区中由控制,与进行通信的系统设备,它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功
3、能。 :基站控制器,具有对一个或多个进行控制的功能,它主要负责无线网路资源管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等。 :基站收发信台,无线接口设备,完全由控制,主要负责无线传输,完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。,移动台(),:移动终端,完成语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收的功能。 :客户识别卡,用在客户识别、安全保密、存储相关数据等功能。,系统接口,系统接口协议,物理传输层,数据链路层,信号层1,信号层2,信号层3,可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。,物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体
4、及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。,RR:无线信道分配、释放、切换、性能监视和控制等 MM:负责用户位置更新、定期更新、鉴权、开机接入、关机退出、重新分配和设备识别 :呼叫控制()、补充业务()、短消息业务()管理等。,接口(空中接口),是与之间的接口,用于移动台与系统的固定部分之间的互通。的物理链路是无线链路,采用多址方式和调制方式。该接口上传递的信息主要包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。接口的链路层采用协议。,工作频段,参考频率 GSM900MHz或DCS1800MHz移动电话机要求一个供发射机、接收机使用的参考频率。 工作频带 P-GSM900 手机发:890915MHz;手
5、机收:935960MHz。 E-GSM900 手机发:880915MHz;手机收:925960MHz。 DCS1800 手机发:17101785MHz;手机收:18051880MHz。 载频间隔200kHz,时分方式个时隙,即个信道,每个信道占用带宽(全速率),如果半速则个信道 双工频率间隔 GSM900 45MHz DCS1800 95MHz,频道配置,采用等间隔频道配置方式 : Fl(n)=890.2MHz+(n-1)*0.2MHz 上行 Fh(n)=fl(n)+45MHz 下行 DCS1800:512885 Fl(n)=1710.2MHz+(n-512)*0.2MHz 上行 Fh(n)=
6、fl(n)+95MHz 下行,关键技术,语音编码 信道编码 交织技术 与 跳频技术 保密措施,语音编码,声电处理:语音模拟电信号(Mic) 采样:每秒钟取样 8000 次;每次取样为 8 个位,总共 64 kbps(PCM) 编码:LPC-LTP-RPE(线性预测编码-长期预测编码-规则脉冲激励编码器)13kbit/s,混合编码器 信道编码和调制解调。,语音编码器框图,声码器,3.6kbit/s,波形编码器,9.4kbit/s,声码器编码速率很低(可以低于5kbit/s),虽然不影响话音的可懂性,但话音的失真性很大。波形编码器话音质量较高,但要求的比特速率相应较高。因此实际采用两种方式的混合。
7、,13kbit/s,+,=,20ms,260bit-13kbit/s,信道编码:分组与卷积,作用:差错控制(主要是随机错误),分组编码:可以检出错误,卷积编码:可以纠正错误,260bit,456bit,交织技术,作用:将突发错误离散为随机错误 在系统中,在信道编码后进行交织,交织分为两次,第一次为内部交织,第二次为块间交织。 经过二次交织后的编码,即使在传输中丢失一个脉冲串,只影响每一话音比特数的12.5%,可以通过信道编码加以校正恢复。 二次交织经得住丧失一整个突发脉冲串的打击,但增加了系统时延。因此,在系统中,移动台和中继电路上增加了回波抵消器,以改善由于时延而引起的通话回音。,Slot,
8、Burst&Channel,Slot:中心频率,以15/26ms重复(0.577ms) Burst:一个burst的周期为一个Slot time(时隙),叫Burst Frequency(BP) 信道:Slot在频域上的间隔(200KHz),Frequency slot(频隙) 一组信道周期(一个TDMA帧)由个组成,在时间域上以个帧为周期 24TCH/F+SACCH+IDLE (交织),GSM在无线接口上综合了和TDMA两种技术,DTX(不连续发射),除广播信息外,其他信号只在用户说话的时候才传输13kbit/s的话音编码,通话间隙,传输500bit/s的舒适噪音 目的:降低空中总的干扰电平,提高频率利用率;节省无线发射机电源耗电量。 缺点:如果系统上下行都采用功能,那么话音质量会收到一定的影响。,DRX(非连续接收),系统按将用户分成不同的寻呼组,不通寻呼组的手机在不同的时刻接收系统寻呼消息,无需采用连续接收,在其他时间处于休眠状态,此时关闭某些硬件设备的电源以节约功率开销。,跳频技术,目的:保证通信的秘密性和抗干扰性 主要功能:改善衰落,处于多径环境中慢速移动的移动台采用跳频技术,可以大大改善移动台的通信质量,跳频相当于频率分集。跳频分为基带跳频和射频跳频两种,在中采用慢速跳频,每一帧(4.615)跳频一次 原理:将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射。,