MA000004 GSM通信原理（BSC） ISSUE2.0.

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1 MA GSM通信原理（BSC） ISSUE2.0

2 参考资料 BSS技术手册 BSS性能描述手册 BSS信令分析手册

3 目标 学习完此课程，您将会： 了解GSM发展简史 熟悉GSM系统结构和相关接口 熟悉GSM的区域定义以及识别号 了解GSM的逻辑信道

4 第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍

5 第1章 GSM移动通信概述 第1节 GSM发展简史 第2节 多址技术 第3节 频率复用技术

6 GSM发展简史 1982年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通
1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验 1987年，确定采用频分双工－窄带时分多址（FDD-TDMA）、规则脉冲激励－长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制 1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MoU) 1989年，GSM标准生效 PHASE 1 标准，主要定义了900M频段的技术标准 PHASE 2 标准，除了对PHASE I 标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了1800M频段的技术标准 PHASE 2＋标准，主要增加了GPRS部分的内容 1991年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代 1994年，GSM进入我国

7 第1章 GSM移动通信概述 第1节 GSM发展简史 第2节 多址技术 第3节 频率复用技术

8 多址技术 多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰 常用的多址技术有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA

9 频分多址FDMA 各用户使用不同的频率 频率 时间 FDMA

10 时分多址TDMA 各用户使用不同的时隙 频率 时间 TDMA

11 码分多址CDMA 各用户使用不同的正交代码序列 频率 CDMA 码 时间

12 GSM系统频率资源 GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA GSM 900 : GSM 1800 :
信道间隔： 200kHz 1710 1785 1805 1880 双工距离 : 95 MHz 890 915 935 960 双工距离 : 45 MHz GSM 900 : GSM 1800 : GSM根据系统工作频段分为GSM900 和GSM1800两大系统，GSM系统是双工系统，根据GSM协议规定，GSM900的上行工作频段（MS到BTS）为890MHz-915MHz），下行工作频段（BTS-MS）为935MHz-960MHz），双工距离为45MHz；GSM1800的上行工作频段为1710MHz-1785MHz，下行工作频段为1805MHz-1880MHz，双工距离为95MHz。在不同的国家，这些规定的频率资源被分配给不同的运营商使用，每个运营商只占有整个频段的一部分资源。因此，对于每个运营商来说，频率资源十分有限，如何充分利用这些频率资源，发挥最大效益是每个运营商都竭力追求的目标，这直接关系到系统的最大容量和服务质量，而这两个方面又是相

13 GSM系统频率资源 系统频点配置 GSM900 GSM1800 基站收：f1（n）＝890＋n×0.2 MHz
基站发：f2（n）＝f1（n）＋45 MHz GSM1800 基站收：f1（n）＝1710＋（n－511）×0.2 MHz 基站发：f2（n）＝f1（n）＋95 MHz GSM900系统共124个频点，频点序号（也即绝对频点号ARFCN）为1～124，在每端留有200KHz的保护带。 GSM1800系统共374个频点，频点序号（ARFCN）为512～885。 根据以上公式可以计算出76号频点对应的载波频率为905.2MHz，96号频点对应的载波频率为909.2MHz。在中国，中国移动的频段范围为890~909（上行），对应的频点号范围为1~95，中国联通的频段范围为909~915（上行），对应的频点范围是96~124。在实际规划中一定要注意他们之间的分割频点95号频点的规划，必要时需要进行频率协调。对于GSM1800频段，目前中国移动和中国联通各申请分配了10MHz的资源，移动的频点范围是512~561，联通为687~736。剩余频率资源暂时保留作其他用途，在实际规划中应注意边缘频率的规划。

14 其它频段频率划分 系统 频段 (MHz) 带宽(MHz) 频道号 载频数 E-GSM 上行 880~915 下行 925~960 35
0~124 975~1023 174 R-GSM 上行876~915 下行 921~960 40 955~1023 194 GT800 上行806~821 下行851~866 15 350~425 76 PCS1900 上行1850~1910 下行1930~1990 60 512~810 299

15 第1章 GSM移动通信概述 第1节 GSM发展简史 第2节 多址技术 第3节 频率复用技术

16 频率复用 Cell1 Cell2 f f R D R 频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道
可以极大地提高频谱利用率 如果系统设计得不好，将产生严重的干扰 Cell1 Cell2 f f 1 1 R D R (D/R)2=3×k D—频率复用距离 R—小区半径 K—频率复用模式

17 小区复用模式 5 7 3 1 9 11 6 8 2 4 10 12 R GSM最基本的频率复用模式为4×3频率复用。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，由这12个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区，使用的频率不同 频率复用度：复用簇中小区的总数量

18 4*3 频率复用 C1 C2 A1 A2 C3 C1 D1 C2 D2 A3 A1 B1 A2 C3 B2 D3 D1 D2 A3 B3
GSM最基本的频率复用模式为4*3频率复用，这是其它频率复用模式的基础，我们通常也称之为常规频率复用模型。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，总共有12个小区为一个基本频率复用簇。同一簇中的不同小区，频率是不同的。图中表示4*3频率复用的小区簇，其中粗黑线内为一个基本的小区簇模型，内有4个基站，每个基站3个小区，共12个小区。在具体分配时，是将所有待分配频率按照一定的规律分配到各个小区，在其它小区簇内，情况相同，这样一来，每个频点在不同小区簇内就被一遍一遍的“重复使用”了。 当然，其它复用模型n*m即表示每个基本复用小区簇包含n个基站，每个基站包含m个小区。所有频点在此小区簇内按一定规则分配到各个小区，周围其它小区照此模型类推。 D1 D2 B3 A3 B1 B2 D3 B3

19 = 载干比的要求 所有有用信号 carrier C/I = 所有无用信号 interference 同频载干比：
C/I≥9dB，工程中加3dB的余量，即C/I≥12dB 邻频载干比： C/A ≥－9dB，工程中加3dB的余量，即C/A≥－6dB 频率复用度越高，C/I值越大 GSM是干扰受限系统，载干比（C/I）也称干扰保护比是指接收到的有用信号电平与所有非有用信号电平的比值，在GSM系统中，此比值与MS的瞬时位置和时间有关，这是由于地形的不规则性以及周围环境散射体的形状、类型及数量的不同，天线的类型、方向性、高度以及干扰源数量、强度等不同造成的。干扰信号通常有三大来源： （1）有用信号自身的落在系统时延均衡器外的多径信号干扰 （2）有用信号自身的因频率复用而产生的同邻频干扰 （3）系统外部其它信号干扰（雷达站、非法同频设备、环境噪声等） 根据空间接口中信号的解调要求，GSM规定同邻频保护比满足以下要求： 同频载干比：C/I≥9dB；工程中加3dB的余量，即C/I≥12dB；所谓C/I就是专门指当不同小区使用相同频率时，其它小区对服务小区产生的干扰，当然广义上还应考虑空间所有落在此频点范围内的非有用信号的电磁波能量。 邻频抑制比：C/A ≥－9dB； 工程中加3dB的余量，即C/A≥－6dB；所谓C/A是指在频率复用情况下，服务小区周围所有邻频信号（载波偏离200KHz）对服务小区频道的干扰。 载波偏离400KHz的载干比要求为：C/2A≥-41dB。

20 第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍

21 第2章 GSM系统结构与接口 第1节 GSM系统结构与功能 第2节 GSM主要接口

22 GSM系统结构 BSS NSS PSTN MSC/VLR ISDN GMSC GSM /GPRS BSS BSC HLR/AUC BTS
PCU SMS system PSTN ISDN Internet, Intranet MSC/VLR GMSC HLR/AUC SGSN CG BG GGSN GPRS Back bone Other PLMN SS7 NSS BSS

23 MS的功能 移动台（MS）由SIM卡与机身设备组成 SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加 密实现的信息
固化数据：IMSI、Ki、安全算法(A3、A8) 临时网络数据：TMSI、LAI、KC 业务相关数据：PIN(个人识别号)、PUK 机身设备可以是手持机，车载台等

24 BTS的功能 实现与BSC接口功能 实现与移动台(MS)空中接口的功能 无线信道管理 操作维护功能 信令协议功能

25 BSC的功能 接口管理 BTS的管理 无线参数及无线资源管理 无线链路的测量 话务量统计 切换 支持呼叫控制 操作与维护

26 PCU的功能 分组无线资源管理功能 Gb接口处理功能 G-Abis接口处理功能 Pb接口处理功能

27 MSC的功能 接口管理 支持电信业务，承载业务和补充业务 支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能

28 VLR的功能 服务于其控制区域内移动用户 存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息

29 HLR的功能 GSM系统的中央数据库 其控制区域内所有移动用户的重要数据都存储在HLR中。包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据

30 AUC的功能 属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理
存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃

31 EIR的功能 存储移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。 白名单：准许使用 灰名单：出现故障需监视 黑名单：失窃不许使用

32 第2章 GSM系统结构与接口 第1节 GSM系统结构与功能 第2节 GSM主要接口

33 BSS侧主要接口 A接口、Abis接口和Um接口 其中，A接口、Um接口为开放式接口 Um接口 Abis接口 A接口 MS BTS BSC
MSC

34 A接口 网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口 物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路
传输话音和七号信令 传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等

35 Abis接口 基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口 物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路 采用LAPD协议

36 Um接口 移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口 物理链路为无线链路 采用LAPDm协议
传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等

37 NSS内部接口 F接口 MSC EIR C接口 HLR/AUC B接口 D接口 VLR E接口 G接口 VLR B接口 MSC

38 第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍

39 第3章 GSM移动区域与编号计划 第1节 GSM区域定义 第2节 编号计划

40 GSM区域定义 PLMN区 ...... 服务区 MSC区 位置区 小区

41 第3章 GSM移动区域与编号计划 第1节 GSM区域定义 第2节 编号计划

42 IMSI E.164:86139 H0H1H2H3ABCD E.212:46000 H1H2H3SXXXXXX
IMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号 采取E.212编码方式 存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送 IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9) 例: E.164:86139 H0H1H2H3ABCD E.212:46000 H1H2H3SXXXXXX E.214:86139 H0H1H2H3SXXXXXX

43 IMSI MCC：移动国家码，三个数字，如中国为 460 MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00
MSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码 NMSI：在某一国家内MS唯一识别码 Not more than 15 digits 3 digits 2 digits MCC MNC MSIN NMSI IMSI

44 TMSI TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在某一VLR区域内与IMSI唯一对应 TMSI分配原则：
包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定

45 MSISDN MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码 采取E.164编码方式
存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送 例：

46 MSISDN CC： Country Code，国家码，如中国为86
NDC：National Destination Code，国内接入号，如139、130等等 SN： Subscriber Number MSISDN的一般格式为 H0 H1 H2 H3 ABCD CC NDC SN National (significant) Mobile number Mobile station international ISDN number

47 MSC-Number/VLR-Number
编码格式为： CC+NDC+LSP CC、NDC含义同MSISDN的规定, LSP (locally significant part) 由运营者自己决定 E.164编码方式 目前在网上MSC与VLR都是合一的，所以MSC-Number与 VLR-Number基本上都是一样的

48 HLR-Number 采取E.164编码方式 编码格式为：CC+NDC+H1 H2 H3 0000，即为用户号为全零的MSISDN
CC，NDC含义同MSISDN的规定

49 LAI 例:460008C90 在检测位置更新时，要使用位置区识别LAI，寻呼移动台是以LAI为单位进行
Location Area Identification MCC MNC LAC MCC：Mobile Country Code，移动国家码，中国为 460 MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字， 如中国移动的MNC为00 LAC：Location Area Code，是2个字节长的十六进制码， 0000与 FFFE不能使用 例:460008C90

50 CGI CGI是所有GSM PLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别CI构成的 编码格式为LAI+CI：
CI：Cell Identity, 是2个字节长的十六进制码，可由运营部门自定 例： A728FD

51 BSIC 用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS
NCC BCC 基站识别色码BSIC NCC--PLMN色码(取值0—7) ,用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。 相邻国家要具体协调NCC的配置 BCC--BTS色码(取值0—7) ,用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS

52 IMEI IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备,☆#06#为查询代码 6个数字 2个数字 6个数字 1个数字 TAC FAC SNR SP IMEI（15位数字） TAC----型号批准码，由欧洲型号批准中心分配 FAC----最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码 SNR----序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和FAC的每个移动设备 SP------备用,为0 例：

53 第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍

54 第4章 GSM无线逻辑信道 第1节 时隙和帧结构 第2节 逻辑信道分类 第3节 逻辑信道组合

55 时隙和帧结构 帧和信道 频率 200kHz 时间 BP 隙缝 15/26ms
GSM系统在无线路径上传输要涉及的基本概念最主要的是突发脉冲序列（Burst），简称突发序列，它是一串含有百来个调制比特的传输单元。突发脉冲序列有一个限定的持续时间和占有限定的无线频谱。它们在时间和频率窗上输出，而这个窗被人们称为隙缝（Slot）。确切地说，在系统频段内，每200KHz设置隙缝的中心频率（以FDMA角度观察），而隙缝在时间上循环地发生，每次占15/26ms 即近似为0.577ms（以TDMA角度观察）。在给定的小区内，所有隙缝的时间范围是同时存在的。这些隙缝的时间间隔称为时隙（Time Slot），而它的持续时间被用作为时间单元，标为BP，意为突发脉冲序列周期（Burst Period）。 我们可用时间/频率图把隙缝画为一个小矩形，其长为15/26ms、宽为200KHz，如图所示。类似地，我们可把GSM所规定的200KHz带宽称为频隙（Frequency Slot），相当于GSM规范书中的无线频道（Radio Frequency Channel），也称射频信道。时隙和突发脉冲序列两术语，在使用中带有某些不同的意思。例如突发脉冲序列，有时与时—频“矩形”单元有关，有时与它的内容有关。类似地，时隙含有其时间值的意思，或意味着在时间上循环地使用每八个隙缝中的一个隙缝。 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频率，也就是说在特定的隙缝中传送突发脉冲序列。通常，一个信道的隙缝在时间上不是连续的。

56 时隙和帧结构 接入突发脉冲序列(AB)：用于MS初始化接入。 频率校正突发脉冲序列(FB)：用于MS与BTS之间的频率同步。
尾比特 数据 尾比特 保护间隔 8bit 41同步bit 36加密bit 3bit 68.25bit 频率校正突发脉冲序列(FB)：用于MS与BTS之间的频率同步。 尾比特 数据 尾比特 保护间隔 3bit 142bit 3bit 8.25bit 同步突发脉冲序列(SB)：用于MS与BTS之间的定时同步。 逻辑信道（Logical Channel）是在一个物理信道中作时间复用的，它是根据物理信道上传送的消息类型来划分的。不同逻辑信道用于BS和MS间传送不同类型的信息，例如信令或数据业务。在GSM建议中，对不同的逻辑信道规定了五种不同类型的突发脉冲序列，它们有不同的时间－幅值图。如图所示。 训练序列位于突发脉冲序列中间，起着中间对位作用，有利于解调。对于FB和DB而言，没有训练序列；对于SB和AB而言，其训练序列是固定的,就是同步比特；对NB而言，规范中规定了8种不同的训练序列。NB的8种不同的训练序列从0－7编号，称为训练序列号。把有明显差异的训练序列分配给在距离较近、可能相互干扰的小区中使用的相同频率的信道，可以在解调时有效地去除同频干扰的影响。 尾比特 数据 数据 尾比特 保护间隔 3bit 39加密bit 64同步bit 39加密bit 3bit 8.25bit

57 时隙和帧结构 普通突发脉冲序列(NB)：用于携带业务信道和除RACH之外的控制信道上的信息。
保护间隔 尾比特 数据 训练序列 数据 尾比特 3bit 57加密bit 1 26bit 1 57加密bit 3bit 8.25bit 偷帧标志 虚拟突发脉冲序列(DB)：用于BTS在无信息下发的时隙发送填充帧。 逻辑信道（Logical Channel）是在一个物理信道中作时间复用的，它是根据物理信道上传送的消息类型来划分的。不同逻辑信道用于BS和MS间传送不同类型的信息，例如信令或数据业务。在GSM建议中，对不同的逻辑信道规定了五种不同类型的突发脉冲序列，它们有不同的时间－幅值图。如图所示。 训练序列位于突发脉冲序列中间，起着中间对位作用，有利于解调。对于FB和DB而言，没有训练序列；对于SB和AB而言，其训练序列是固定的,就是同步比特；对NB而言，规范中规定了8种不同的训练序列。NB的8种不同的训练序列从0－7编号，称为训练序列号。把有明显差异的训练序列分配给在距离较近、可能相互干扰的小区中使用的相同频率的信道，可以在解调时有效地去除同频干扰的影响。 尾比特 尾比特 保护间隔 3bit 142调制bit 3bit 8.25bit

58 时隙和帧结构 一个TDMA帧包含8个基本的时隙，每一个时隙就是一个基本的物理信道。
物理信道（Physical Channel）采用频分和时分复用的组合，它由用于基站（BS）和移动台（MS）之间连接的时隙流构成。这些时隙在TDMA帧中的位置，从帧到帧是不变的。图示出了TDMA帧的完整结构，还包括了时隙和突发脉冲序列。必须记住，TDMA帧是在无线链路上重复的“物理”帧。 每一个TDMA帧含8个时隙，共占60/13≈4.615ms。每个时隙含156.25个码元，占15/26≈0.577ms。 多个TDMA帧构成复帧（Multiframe），其结构有两种，分别含连贯的26个或51个TDMA帧。当不同的逻辑信道复用到一个物理信道时，需要使用这些复帧。 含26帧的复合帧其周期为120ms，用于业务信道及其随路控制信道。其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。 含51帧的复合帧其周期为3060/13≈ ms，专用于控制信道。 多个复帧又构成超帧，（Super frame）它是一个连贯的51×26TDMA帧，即一个超帧可以是包括51个26TDMA复帧，也可以是包括26个51TDMA复帧。超帧的周期均为1326个TDMA帧，即6.12秒。

59 第4章 GSM无线逻辑信道 第1节 时隙和帧结构 第2节 逻辑信道分类 第3节 逻辑信道组合

60 逻辑信道分类 逻辑信道 GSM900 和 GSM1800具有相同的逻辑信道划分 广播控制信道 (BCCH) 控制信道 通用控制信道
(CCCH) 话音信道 (TCH) FCCH SCH BCCH TCH/F AGCH RACH SDCCH FACCH SACCH TCH/H TCH/9.6F TCH/ 4.8F, H TCH/ 2.4F, H PCH 通用信道 (CCH) 专用信道 (DCH) 逻辑信道 我们知道，每个小区都有若干载频，每个载频都有8个时隙，也就是提供8个基本的物理信道，在无线子系统中，物理信道支撑着逻辑信道，根据物理信道上传送的消息类型，物理信道映射为不同的逻辑信道。在GSM系统中，逻辑信道可分为专用信道（DCH）和通用信道（CCH）两大类，有时也可分为业务信道和控制信道两大类。 业务信道（TCH）载有编码的话音或用户数据，它有全速率业务信道（TCH/F）和半速率业务信道（TCH/H）之分，两者分别载有总速率为22.8和11.4kbit/s的信息。使用全速率信道所用时隙的一半，就可得到半速率信道。因此一个载频可提供8个全速率或16个半速率业务信道。 频率校正信道（FCCH），携带有MS和BTS进行频率校正的信息。 控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据。它主要有三种：广播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。

61 下行逻辑信道 通用 信道 专用 CCCH DCCH 1、频率校正信道（FCCH）
SCH BCCH PCH AGCH CCCH 通用 信道 SDCCH SACCH FACCH TCH/F TCH/H DCCH TCH 专用 1、频率校正信道（FCCH） 载有供移动台频率校正用的信息，通过FCCH，MS就可以定位一个小区并解调出同一小区的其它信息。通过FCCH，MS也可以知道该载频是不是BCCH载频。 2、 同步信道（SCH） 在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，该消息含移动台帧同步和基站识别的信息：基站识别码(BSIC)，它占有6个比特其中3个比特为0～7范围的PLMN色码，另3个比特为0～7 范围的基站色码(BCC)。 简化的TDMA帧号（RFN），它占有22个比特。 3、广播控制信道（BCCH） 通常，在每个基站收发信台中总有一个收发信机含有这个信道，以向移动台广播系统消息，这些系统消息使得MS可以在空闲模式下有效工作。 4、 寻呼信道（PCH） 这是一个下行信道，用于寻呼被叫的移动台，当网络想与某一MS建立通信时，它会根据MS当前所登记的LAC向该LAC区域内所有小区通过PCH信道发寻呼消息，标示为TMSI或IMSI。 5、准予接入信道（AGCH） 这是一个下行信道，用于基站对移动台的入网请求作出应答，即分配一个SDCCH或直接分配一个TCH。

62 上行逻辑信道 通用 信道 专用 CCCH DCCH 1、 随机接入信道（RACH）
SDCCH SACCH FACCH TCH/F TCH/H DCCH TCH 专用 1、 随机接入信道（RACH） 上行信道，用于移动台随机提出入网申请，请求分配一个SDCCH，请求包括3bit的建立原因（呼叫请求、寻呼响应、位置更新请求以及短消息请求等）和5bit的参考随机数供MS区别属于自己的接入允许消息。 2、 独立专用控制信道（SDCCH） 是双向专用信道，传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、鉴权消息、加密命令、信道分配消息、以及各种附加业务等。可分为独立专用控制信道（SD/8）与CCCH相组合的专用控制信道（SD/4）。 3、 慢速随路控制信道（SACCH） 与业务信道或SDCCH联用，在传送用户信息期间带传某些特定信息，上行链路主要传递无线测量报告，下行链路主要传递部分系统消息。这些消息包括通信质量、LAI、CELL ID、邻区BCCH信号强度、NCC限制、小区选项、TA、功率控制级别等。 4、快速随路控制信道（FACCH） 与TCH联用，用于在传输过程中给系统提供比慢速随路控制信道（SACCH）速度和及时性高得多的信令信息。通过从业务信道借取帧来实现接续，传送如“越区切换”等指令信息。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种偷帧中断不会被用户察觉。除了上述三类控制信道外，还有一种小区广播控制信道（CBCH），它用于下行线，载有短消息业务小区广播（SMSCB）信息，使用像SDCCH相同的物理信道。

63 逻辑信道作用举例 FCCH SCH BCCH PCH RACH AGCH SDCCH TCH FACCH 搜寻频率校正脉冲 搜寻同步脉冲
关机状态 空闲状态 专用模式 搜寻频率校正脉冲 搜寻同步脉冲 解读系统消息 侦听寻呼消息 发送接入脉冲 信令信道分配 呼叫建立 话音信道分配 通话 呼叫释放 FCCH SCH BCCH PCH RACH AGCH SDCCH TCH FACCH

64 第4章 GSM无线逻辑信道 第1节 时隙和帧结构 第2节 逻辑信道分类 第3节 逻辑信道组合

65 逻辑信道组合 26复帧 TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF(全速率TCH)
TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH(半速率TCH) 51复帧 FCCH+SCH+BCCH+CCCH(主BCCH) FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4(组合BCCH) BCCH+CCCH(扩展BCCH) SDCCH/8+SACCH/C8(主SDCCH) 其中CCCH=PCH+RACH+AGCH；对于下行CCCH=PCH+AGCH，对于上行CCCH=RACH；上述组合的第3和第4种，必须分配到小区配置的BCCH载频的时隙0位置上，第五种必须配置到BCCH载频的2、4、6时隙。FACCH工作在偷帧模式，不固定分配时序。另外，SACCH/C4和SACCH/C8的循环复帧周期为102帧。

66 主BCCH GSM的TDMA/FDMA复路接入，MS对BTS的同步所需要的信息是由FCCH+SCH提供的。
MS通过寻找FCCH上发送的频率校正Burst来确定BCCH载频所在频点，然后根据SCH与FCCH的关系找到SCH同步信道，译码出当前帧号以及BSIC，与BTS同步，并确定当时的小区是否是被允许接入的合法小区。进而解码出BCCH上的系统消息，确定小区结构。 在扩展BCCH中，除F、S时隙为Idle时隙外，其余结构同主BCCH相同。

67 组合BCCH 用于低密度、小容量小区的配置，只配置在时隙0 信道组合：FCCH＋SCH＋BCCH＋ CCCH+SDCCH/4+SACCH/4
SDCCH/4：独立专用控制信道，每51帧TDMA复帧有4个SDCCH SACCH/4：慢速、SDCCH/4随路控制信道 与主BCCH信道相比，增加了4条信令信道，这4条信令信道的功能与SDCCH8信道的功能相同。因此这个信道组合可以看作是以上两种信道的功能的一种组合。这种组合带来的影响表现在两个方面：一是CCCH上的AGCH+PCH的数量减少，只能支持小容量的系统；二是提供了一定数量的信令信道，在小容量的系统中不再需要增加SDCCH8信道。这种适用于小容量系统的信道支持也是GSM灵活组网的一种体现。

68 独立SDCCH 信道组合：SDCCH/8+ SACCH/C8 SDCCH/8：独立专用控制信道，每51帧TDMA复帧有8个SDCCH

69 TCH信道 信道组合：TCH/F + FACCH/F + SACCH/F TCH/F：全速率语音信道 FACCH/F：全速率快速随路控制信道

70 第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍

71 时间提前量（TA） TA 传播时延t 这样下去不行，得让手机提前 一个TA值时间发给我！！
信号在空间传输是有延迟的，如移动台在呼叫期间向远离基站的方向移动，则从基站发出的信号将“越来越迟”的到达移动台，与此同时，移动台的信号也会“越来越迟”的到达基站，延迟过长会导致基站收到的某移动台在本时隙上的信号与基站收下一个其它移动台信号的时隙相互重叠，引起码间干扰，因此，在呼叫进行期间，移动台发给基站的测量报告头上携带有移动台测量的时延值，而基站必须监视呼叫到达的时间，并在下行信道上以480ms一次的频率向移动台发送指令，指示移动台提前发送的时间，这个时间就是TA（时间提前量），TA的值域是0~63（0~233μs），它被GSM定时提前的编码0~63bit所限，使GSM最大覆盖距离为35km，计算如下： 1/2*3.7us/bit*63bit*c=35km 其中，3.7μs/bit为每bit时长（156/577），63bit为时间调整最大比特数，c为光速（信号传播速度）。1/2考虑了信号的往返。 根据上述，1bit对应的距离是554m，由于多径传播和MS同步精度的影响，TA误差可能会达3bit左右（1.6km)。 当手机处于空闲模式时，它可以利用SCH信道来调整手机内部的时序，但它并不知道它离基站有多远。如果手机和基站相距30km 的话，那么手机的时序将比基站慢100μs 。当手机发出它的第一个RACH信号时，就已经晚了100μs ，再经过100μs的传播时延，到达基站时就有了200μs 的总时延，很可能和基站附近的相邻时隙的脉冲发生冲突。因此，RACH和其它的一些信道接入脉冲将比其它脉冲短。只有在收到基站的时序调整信号后（TA），手机才能发送正常长度的脉冲。在我们的这个例子中，手机就需要提前200μs发送信号。

72 跳频（FH） 频率 f 0 帧 f 1 f 2 f 3 f 4 时间 在语音信号经处理，调制后发射时，还会采用跳频技术──即在不同时隙发射载频在不断地改变（当然，同时要符合频率规划原则）。 引入跳频技术，主要是出于以下两点考虑。 1、由于过程中的衰落具有一定的频带性，引入跳频可减少瑞利衰落的相关性。 2、由于干扰源分集特性：在业务密集区，蜂窝的容量受频率复用产生的干扰限制，因为系统的目标是满足尽可能多用户的需要，系统的最大容量是在一给定部分呼叫由于干扰使质量受到明显降低的基础上计算的，当在给定的C/I值附近统计分散尽可能小时，系统容量较好。我们考虑一个系统，其中一个呼叫感觉到的干扰是由许多其它呼叫引起的干扰电平的平均值。那么，对于一给定总和，干扰源的数量越多，系统性能越好。 GSM系统的无线接口采用了慢速跳频（SFH）技术。慢速跳频与快速跳频（FFH）之间的区别在于后者的频率变化快于调制频率。GSM系统在整个突发序列传输期，传送频率保持不变，因此是属于慢跳频情况，如图所示。 GSM系统允许有64种不同的跳频序列，对它的描述主要有两个参数：移动分配指数偏置MAIO和跳频序列号HSN。MAIO的取值可以与一组频率的频率数一样多。HSN可以取64个不同值。在以后内容中，对跳频和相关参数会有详细介绍。

73 不连续发射（DTX） 通过语音激活检测(VAD)实现 在语音间歇期关闭发射，仅发射静音指示帧(SID) 接收端码变换器产生舒适噪声
延长电池寿命降低干扰 在通信过程中，其实移动用户仅有40%的时间用于通话，大部分时间都没有有用信息传递，如果将这些信息全部传递给网络的话，这不但会对系统资源造成浪费，而且也将使系统内干扰加重。针对这种情况，GSM采用了DTX技术，即在没有话音信号传输时就禁止传送无线信号，从而使干扰电平降低来提高系统的效率。此外，该机制还可以节省移动台电池，从而延长移动台待机时间。当然，在传递数据时，该功能不使用。 GSM系统有两种传输模式，一种是正常模式，在这种情况下，噪声将与话音具有同样的传输质量，另一种便是不连续发射模式，在这种情况下，移动台将仅传送噪声信号，这种噪声是人为制造的，原则是不会让听者厌烦，也不会让听者认为通话中断，因此称为“舒适噪声”，舒适噪声的传送满足了系统测量的需要，DTX传送模式，每480ms时间只传送260bit编码，而在正常模式下，每20ms将产生260bit的编码。在DTX模式下，这260bit将生成SID(Silence Descriptor，静音描述)帧，向话音帧一样，经历信道编码、交织、加密和调制，最后在被8个连续的突发脉冲发送出去。在其他时间上，不发送任何消息。 DTX模式是可选的，但在DTX模式下，传输质量会稍有下降，特别是通信双方都是移动用户时，由于DTX将在同一路径上使用两次，因此，影响更严重。另外，为了实现DTX功能，信源必须能够指示出什么时候进行不连续传输，什么时候停止，编码器还必须能检测出信号是话音还是噪声，这就要用到VAD技术。VAD算法通过比较测量所得的信号能量和本身所定义的门限值来决定每一输出帧包含的是语音还是背景噪声。判断的原则是：噪声的能量总是要比话音能量低。

74 功率控制（PC） 延长电池寿命 降低网络干扰 功率控制基于电平和质量 BCCH载频不参与功率控制 信号 电平
时间 信号 电平 目标电平值： e.g. -85 dm 信号在无线传送过程中，为了减少干扰，提高频谱利用率，延长电池寿命，会改变传送功率，这就叫功率控制。功率控制是指在一定范围内，用无线方式来改变移动台或基站的传输功率，它的目的和不连续发射的目的是相同的。当接收端接收电平和质量很好时，可以适当的降低发端的发射功率，使通信保持在一定的水平上，这样就能减少对周围其它呼叫的干扰。具体过程将结合华为功率控制算法在后续内容中进行描述。

75 小结 GSM系统结构与接口 GSM移动区域与编号计划 GSM无线逻辑信道 GSM系统技术 小结

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