GSM移动通信网络的基本构成

GSM移动通信网络的基本构成

一. 数字蜂窝陆地移动通信系统概论

1. 移动通信系统的发展历程

1.1. 大区制移动系统

•单站覆盖整个区域、

•高功率发信设备

•优点：组网简单，投资少、见效快，覆盖区域大。

•缺点：容量不足、服务质量差、频谱利用率低

1.2. 蜂窝移动通信系统

•接近正六边形的小区联网

•小区覆盖变小，具有以下特点：

1.频谱利用率提高

2.组网灵活

3.系统发信功率降低

4.设备增多，结构复杂

2. 数字移动通信系统与模拟移动通信系统的不同之处

·数字调制对载干比（C/I）的要求低得多

·时分多址更能提供设计上的灵活性

·数字系统中需增加信道编码

·需采用自适应均衡技术

·需采用回波控制技术

·实施相当简单

3. 数字移动通信系统分析比较

·世界上最具代表性和比较成熟的制式有：

•欧洲的GSM

•美国的ADC（也常称D-AMPS）

•日本的JDC（现改称为PDC）

· GSM的主要目标是与ISDN兼用；优点是各种接口规定明确，网路适合未来数字化要求；缺点是数模不兼容。

·美国数字系统D-AMPS的目标是扩大容量和数模兼容；优点是充分利用现有模拟系统；缺点是不能与ISDN兼容，接口实现较困难。

·日本PDC的情况类似美国，但数模不兼容。

4. GSM数字移动通信系统的发展历程

· 1982年：设立“移动通信特别小组”，即GSM。

· 1986年：进行现场试验

· 1987年：作出技术选择

· 1988年：十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录

· 1989年：GSM标准生效

· 1991年：GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。从此，移动通信跨入了第二代。

二. GSM的基本特点

·可与各种公用通信网互连互通，明确了接口规。

·能提供穿越国界的自动漫游功能

·支持多种业务

·具有很好的网络安全性

·组网结构灵活方便，频率复用率高，话务承担能力强。

·抗干扰能力强，通信质量高。

·用户终端更小、更轻便、功能更强。

三. GSM中使用的基本技术

1. 数字信号调制和解调

将需要远距离传输的低频信号加载到高频振荡的射频信号上，使这些射频信号的幅度、频率或相位受这些低频信号的控制，这个处理过程称为调制。相反的过程称为解调。这里的低频信号称为调制信号，射频信号称为载波。

2. 时分多址技术

·多址技术

·实现方法：

•频分多址（FDMA）

•时分多址（TDMA）

•码分多址（CDMA）

· TDMA系统具有如下特性：

•每载频多路

•突发脉冲序列传输

•时间色散，需自适应均衡

•传输开销大

•对新技术开放

•共用设备的成本低

•移动台较复杂

3. 时间色散和均衡

·起源于反射，但与多径衰落不同，其反射信号来自远离接收天线的物体。

· GSM系统中1比特对应约1.1公里。

·采用自适应均衡技术来缓解这一问题的严重性。

· GSM规要求均衡器应能处理时延高达15μs左右（约对应4比特的时间）的反射信号。

4. 频率复用

·频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖，这些区域必须隔开足够的距离，以致所产生的同频及邻频干扰可以忽略不计。

·频率复用方式就是指将可用频道分成若干组。

5.话音编码

·即将话音模拟信号转换成数字信号。

· PCM编码分为三步：采样、量化、编码。

· GSM采用：线性预测编码—长期预测编码—规则脉冲激励编码器（LPC—LTP—RPE编码器）。

· GSM每话音信道的编码速率为13kbit/s。

6.信道编码

·采用数字传输时，所传信号的质量常常用“接收比特中有多少是错误的”来表示。

·为了能检出和校正接收比特流中的差错，在原信息上加入了一些多余的比特帮助检错。

·为此加大了传输的开销。

7.交织技术

·比特差错成串发生，而信道编码仅能检测和校正单个差错和不太长的差错串。

·把相继比特分散开发送

·这样，在传输过程中，即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个的（或长度很短），这时再用信道编码的纠错功能纠正差错，恢复原消息。

8.衰落和抗衰落

8.1. 阴影衰落

•阴影效应

•当移动台通过不同障碍物形成的电磁场阴影时，接收场强中值就会发生变化。

•可以通过调整基站位置，增加发射功率、天线高度的方法减少阴影衰落的不良影响。

8.2. 多径衰落

•多径效应

ü信号经直射和多次反射、散射

ü形成合成场强

ü形成随机驻波场

•多径衰落也称快衰落

•随信号瞬时值变动

8.3. 分集技术

分集技术就是在几个支路上接收同一个信号，然后通过合并技术将几个支路信号合并输出。

8.3.1. 空间分集

空间分集就是使两副独立的接收天线间保持一定的间隔距离，从而能各自接收同一个信号，最后再把接收到的信号矢量合并到一起。

8.3.2. 频率分集

·跳频相当于频率分集，是指载波频率在很宽频带围按某种序列进行跳变。

·加强安全性、抗干扰性，提高通信质量。

·基带跳频

·射频跳频

·两种跳频方式的比较

9. 干扰和抗干扰

9.1. 互调干扰

•互调干扰的产生原因

•主要考虑三阶互调干扰，它的两种形式为

2ωa -ωb、ωa +ωb -ωc