1. GSM系统结构与功能

全球移动通信系统（Global System for Mobile communication）
image.png 【移动通信】GSM通信系统 - 图2

  • 基站子系统 BSS 是GSM 系统中与无线蜂窝方面关最直接的基本组成部分

    • 通过无线接口（Um接口）直接与移动台相连，负责发送接收和无线资源的管理
    • 它与 NSS 相连，实现移动用户间或移动用户与与固定网路用户之间的通信连接，传递系统信息和用户信息
    • 与操作支持子系统 OSS 之间实现互通

      2. GSM系统主要接口

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      3. Um接口详述

      3.1 接口组成

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      3.2 概念定义

  • 突发脉冲序列 ：占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

  • 时隙 （Time Slot）是隙缝的时间间隔，它的持续时间被用于作为时间单元 BP ，意为突发脉冲序列周期
  • 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和频率中传送突发脉冲序列（Burst Period）
  • 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
  • TDMA 帧（Frame）通常被表示为接连发生的 i个时隙 ， GSM系统目前采用全速率业务信道， i取为8

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3.3 频率规划

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  • GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式:FDD-TDMA
  • 在建网初期及邻省之间协调时应使用4×3的复用方式，即 N=4 ，采用定向天线，每基站用 3个120 °或60 °方向性天线构成 3个扇形小区。
  • 业务量较大的地区可采用其它复方式，如 3×3，2×6，1×3复用方式
  • 在话务密度高的地区，应适当采用新技术提高频谱利用率，如同心圆小区覆盖技术；智能双层网技术；微蜂窝等
  • 若采用 全向天线应N=7 的复用方式 ，其频率可从 4×3复用方式的 12 组中任选7组， 频道不够用的小区可从剩余率组中借用频道，但相邻尽量不在相邻小区使用。
  • 在微蜂窝的频率配置时，可根据需要保留出一些专用频率

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3.4 干扰保护

  • 干扰保护比

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  • 保护频带

    • 确保数字蜂窝移动通信系统能满足干扰护比要求。
    • 当GSM900系统与模拟蜂窝移动电话共存时，两系统之间 (频道中心频率之间 )应有约 400KHz的保护带宽
    • 当GSM1800系统与其它无线电的频率相邻时， 应考虑系统之间的相互干扰情况，留出足够的保护频带

      3.5 物理信道

  • 物理信道帧结构

    • 突发脉冲：
    • GSM的每个载频是时分复用的每个载频分给八个全速率用户使用
    • 每个用户在一限定的、不连续的时间段内占用载频发送信号； —— 突发脉冲
    • 一个突发脉冲占用的时间缝隙；—— 时隙
  • GSM的时隙帧结构
    • 五个层次：时隙、 TDMA帧、复帧、超帧和超高帧

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3.6 突发脉冲

  • Um接口突发脉冲种类
    • 常规突发脉冲序列（ NB ）
    • 频率校正突发脉冲序列（ FB ）
    • 同步突发脉冲序列（ SB ）
    • 接入突发脉冲序列（ AB ）
  • Um接口突发脉冲功能
    • 常规突发：双向信道上完成常规信息的传送
    • 频率校正突发：下行信道上完成手机频率校正功能
    • 同步突发：下行信道上完成手机帧同步功能
    • 接入突发：上行信道上完成手机接入申请功能
  • 频率校正突发脉冲序列（FB）
    • 用于移动台的频率同步（FCCH）

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  • 同步突发脉冲序列（SB）
    • 用于移动台的时间同步（SCH）

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  • 接入突发脉冲序列（AB）
    • 用于移动户向基站提出入网申请（RACH）

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  • 普通突发序列（NB）

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FACCH：快速辅助控制信道

  • 突发脉冲应用实例

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3.7 逻辑信道

  • Um接口逻辑信道
    • 为什么引入逻辑信道
    • Um 接口物理信道上传送的息种类繁多；
    • 每一类信息均有定的要求和规律；由物理信道支撑；
    • 为了表述每一类信息的方便，定义多种逻辑信道
    • 满足发送不同突发脉冲序列的要求

  • 逻辑信道分类

    • 业务信道（ Traffic Channel）：传业务信息，包括：话音和数据；
    • 控制信道（ Control Channel），或称为信令信道（ Signalling Channel），传各种控制信息

      3.8 接口步骤

  • GSM系统空中接口步骤

    • 步骤一、同步
      • 手机自动在整个 GSM 频段上搜索信号，直到搜到一个信号非常强的全 0 序列，就完成了锁定某个载频的过程。这个“信号非常强的全0序列”，就是频率校正信道(FCCHl, 0号时隙）
      • 锁定频道后， 手机需要和 GSM 系统校准时间。用来同步的叫做同步信道 (SCH ，Synchronization Channel 0 号时隙)， 此信道会告诉手机 TDMA帧号 、基站识别号 ，根据帧号来核算时间）
      • 0号时隙接下来会把本小区还有哪些载频、哪些小区和它相邻、小区上行链路最大发射功率以及其它规则都告诉你， 用来广播小区各种参数信息的道叫做广播控制信道
    • 步骤二、接入
      • 确定资源是否够用，是否和其他手机有冲突
      • 手机在上行0号时隙提出接入申请，占用这个时隙的叫随机接入信道 （RACH ，Random Access Channel），独占整个时隙，无其它业务。基站通过后，在下行0号时隙发送接入允许信息，这个信息通过允许接入信道 （AGCH ， Access Grant Channel）发送。
    • 步骤三、寻呼
      • 要一个手机的确切位置，除了它所在的 MSC(HLR中得知)、所在的位置区 (VLR 中得知 )， 还要对整个位置区的基站广而告之， 也就是寻呼，就需要寻呼信道 （PCH，Paging Channel,0号时隙）
    • 步骤四、业务
      • 如果已经接入网络，要打电话，那么接下来就占用业务信道 TCH(Traffic Channel)
      • 手机每次接入的理由不一定是打电话，有些先传信令（比如鉴权、位置更新等信令）后打电话或者发短。 由于信令流量很小没必要单独霸占一个时隙，则 SDCCH（Stand -Alone Dedicated Control Channel，独立专用控制信道）盘踞在下行信道的 1号时隙，可支持 8个用户。

        3.9 信道映射

  • 逻辑信道与物理信道的映射

    • GSM系统的逻辑信道数超过了一个载频所提供的8个物理信道
    • 通信的根本任务是利用业道传送语音或数据，而按照一对一的信道配置方法，在一个载频上已经没有业务信道的时隙了
    • 解决办法：将逻辑控制信道复用 ，即在一个或个两物理信道上复用逻辑控制信道
    • 映射对应关系

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3.10 帧偏离

  • 帧偏离与定时提前量

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4. GSM系统的语音处理

  • GSM语音编码方法

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