GSM设计基础知识 ppt课件
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与BTS交互
MT通过 SDCCH 与BTS交互
MT通过TCH 与BTS交互
业务信 息、SACCH 随路信令
FCCH、SCH、BCCH为下行信道 RACH上行信道、AGCH下行信道
SDCCH上下行信道 TCH上2下 021行/3/信 26 道、SACCH为随路GS上M设下计行 基础信知令 识 p信pt课道件（随TCH中的业务于一路 31 ）
2021/3/26
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2
以一个MSC为中心的网络结构
人
MT
Sm
EIR
MSC
F
E
Um
BTS
BSC
MSC
Abis
A
PSTN
C
B
HLR/AUC
VLR
D
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3
GSM系统作为AN网络整体的结 构
GSM服务区
PLMN区
PLMN区
MSC区
MSC区
使用
2021/3/26
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22
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Frequency Correction Burst
头 比 特 1 1 1
固 定 内 容 比 特 1 4 2
尾 比 特保 护 期 1 1 1 8 . 2 5 b i t s
帧结构
超帧（SuperFrame）连续的51×26个TDMA帧，持 续6.12秒。
超高帧（HyperFrame） 2048个超帧，周期3小时 28分53秒 760毫秒，用于话音和数据。
2021/3/26
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21
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装载逻 辑信道的内容
位置区LA
位置区LA
BS小区
BS小区
多个MT
2021/3/26
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4
GSM系统的号码编制
移动用户识别码——IMSI（国际移动用 户识别码）
每个用户一个，在所有位置均有效，通常在 呼叫建立和位置更新时使用。
存在于SIM卡中，安全性很重要。
2021/3/26
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2021/3/26
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25
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Null Burst虚设时隙，填充时隙
头 比 特 固 定 比 特 训 练 比 特 固 定 比 特 尾 比 特保 护 期 1 1 1 5 1 8 . 2 5 b i t s
21gsm系统的无线接口突发脉冲序列物理层信息帧格式装载逻辑信道的内容normalburst训练bits用于接收电路估计物理信道情况作为均衡信息使用22gsm系统的无线接口突发脉冲序列物理层信息帧格式装载逻辑信道的内容frequencycorrectionburst头尾bits保护期纯粹被物理链路建立撤销所消耗23gsm系统的无线接口突发脉冲序列物理层信息帧格式装载逻辑信道的内容synchronizationburst头尾bits保护期纯粹被物理链路建立撤销所消耗信息bits承载业务但没有normalburst数目多比起normalburst训练bits为同步意义而加长
信道越区切换服务
2021/3/26
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9
GSM提供的主要业务
目前投入使用的是
语音传输 短消息业务 传真
2021/3/26
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10
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
小区结构和载频运用
小区 区群 载频复用 小区半径：BTS—MT间距离，农村一般35KM，市
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT主叫时
BTS接收
MT接收
FCCH、SCH、BCCH
PCH无寻呼信息、该MT要发 起呼叫
RACH
AGCH
SDCCH + SACCH
SDCCH + SACCH
TCH + SACCH
TCH + SACCH
移动通信
GSM
2021/3/26
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1
GSM总体
1988年颁布了GSM标准——泛欧数字蜂 窝网通信标准
包括两个并行的系统——GSM900、 DCS1800。
两个系统功能相同，主要的差异是频段 不同。
GSM标准只对功能、接口作了详细规定， 便于不同公司的产品可以互联互通。
2021/3/26
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12
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
频道编号
1号～124号 n=1 ～124
fupli nk(8900.2n)MHZ
fdolw in n kfupl i4 nk 5 (93 0 .2 5 n )MH
1、124号基本不用
2021/3/26
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7
GSM系统的号码编制
MT的网络服务号码
类似于固定电话号码的编制原则 13x xxxx xxxx
2021/3/26
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8
GSM系统的号码编制
基站识别编码BSIC 位置区识别编码LAI 便于识别基站及位置区，为位置更新和
5
GSM系统的号码编制
临时移动用户识别码——TMSI
IMSI只在起始呼叫中使用，而后用换算出 TMSI完成通话过程。
2021/3/26
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6
GSM系统的号码编制
国际移动设备识别码——IMEI
手机串号 MT的唯一标志，由于监控设备。 一般，在MT键盘上按下*#06#，即可得到。
1 1 1
3 9
6 4
3 9
1 1 1 8 . 2 5 b i t s
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
信息bits承载业务，但没有Normal Burst数目多
比起Normal Burst，训练bits为同步意义而加长。
2021/3/26
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24
GSM系统的无线接口
我们已知GSM上下行频带被分为124对载频， 载频间隔200KHZ
每对载频上的时间被分割，供不同用户使用， 称作时隙。编号为0～7
则从时间上看，排列为：
Slot0 Slot1 Slot2 Slot3 Slot4 Slot5 Slot6 Slot7 Slot0 Slot1 … …
2021/3/26
Normal Burst
头 比 特 信 息 比 特 训 练 比 特 信 息 比 特 尾 比 特保 护 期 1 1 1 5 7 + 1 2 6 5 7 + 1 1 1 1 8 . 2 5 b i t s
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 信息bits承载业务 训练bits用于接收电路估计物理信道情况，作为均衡信息
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13
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
发射类型
GSM：发射类别为271KF7W，即： 每载频段用TDMA技术 含8个基本物理信道/8个基本时隙 调制速率为270.83KBps GMSK调制方式
2021/3/26
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14
显而易见，逻辑信道上的信息也不可能不加组织地 加载到物理信道上。
2021/3/26
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18
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
基本术语简介
载频点，上下行124个 载频点上的时隙，持续时间15/26（ms）≈0.577ms 时隙上传输的内容叫：突出序列——Burst，共有
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Access Burst
头 比 特训 练 比 特 加 密 信 息 尾 比 特保 护 期
1 1 1 11 1 1 1 4 1
3 6
1 1 1 8 . 2 5 b i t s
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
头比特加长，是为了便于接入阶段对方接收时的 捕获。
寻呼信道 PCH
准许接入信道 AGCH
随机接入信道 RACH
独立专用控制信道 SDCCH
慢速辅助控制信道 SACCH
快速辅助控制信道 FACCH
下行 下行 下行 下行 下行 上行 上下行 上下行
上下2行8
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT被叫时
收到PCH 寻呼信息
送信令
2021/3/26
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27
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型——逻辑信道类型图表
控制信道 CCH
业务信道 TCH
2021/3/26
广播信道 BCH
公用控制信道 CCCH
专用控制信道 DCCH
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频率校正信道 FCCH
同步信道 SCH
广播控制信道 BCCH
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
GSM：蜂窝系统 载频间隔：200KHZ 每载频：按时间分隔为8个时隙的1个个TDMA
帧，即每载频8信道 每小区基站：含由若干个预先分配的频率—
—时间信道
2021/3/26
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15
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
头比特加长，是为了便于接入阶段对方接收时的 捕获。
2021/3/26
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26
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
物理信道支持着逻辑信道 逻辑信道分为业务信道Traffic Channel、
控制信道Control Channel 业务信道TCH传输业务数据，控制信道CCH传
时间
17
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
每个时隙是周期出现的，但出现时间是不长的，认 为是突发——BURST
该时隙可被认为是物理信道——射频信道，用以传 输业务信息
显然，要对这些物理信道/时隙进行一系列规定， 以便互通地传输信息，即所谓物理信道上的物理帧 设计，以便物理信道完成对逻辑信道上的业务的承 载。
BTS指配 SDCCH
BTS指配 TCH
MT监听 FCCH SCH BCCH
做好准备
MT通过 RACH AGCH
与BTS交互
MT通过 SDCCH 与BTS交互 控制信 息、SACCH
MT通过TCH 与BTS交互
业务信 息、SACCH 随路信令
FCCH、SCH、BCCH、PCH为下行信道 RACH上行信道、AGCH下行信道 SDCCH上下行信道
TDMA帧（TDMA Frame）——含8个时隙，持续 8×15/26=4.615ms
复帧（MultiFrame）或者含26个TDMA帧，用于传 业务及随路信令。或者含51个TDMA帧，专用于信 令传输。
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20
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
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16
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
可见突发性、重复性是特色
发射信号功率
Slot 0用户突发信号示意图
0 SlotSlotSlotSlotSlotSlotSlotSlotSlot Slot 012345670 1
2021/3/26
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区一般1KM 可采用区群内三小区 每小区三扇区 区群间频率复用
2021/3/26
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11
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
工作频带和载频间隔
上行：890-915MHZ 下行：935-960MHZ 共有25MHZ带宽 FDD双工间隔45MHZ 每频带上200KHZ载波间隔
156.25bits 物理信道（特定时隙）是FDMA、TDMA 结合下的产物，在
TDMA帧中的位置是不变的。 逻辑信息（业务与控制）是在一个给定的物理信道中作时
间复用的
2021/3/26
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19
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
帧结构
物理信道及物理层信息帧格式——时隙及之上的 突发脉冲序列，共有5种，都是156.25bits，持 续15/26ms。
AGCH SDCCH + SACCH
TCH + SACCH
2021/3/26
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30
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT主叫时
MT有呼叫 需求
BTS指配 SDCCH
BTS指配 TCH
MT监听 FCCH SCH BCCH
做好准备
MT通过 RACH AGCH
TCH上下 202行 1/3信 /26道、SACCH为随路G上 SM设下计行 基础信知令 识 p信pt课道件（随TCH中的业务于一路 29 ）
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT被叫时
BTS接收
RACH SDCCH + SACCH
TCH + SACCH
MT接收 FCCH、SCH、BCCH 且PCH有寻呼该MT信息
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
固定内容bits纯粹的物理信道建立使用
2021/3/26
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23
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Synchronization Burst
头 比 特 加 密 信 息 训 练 比 特 加 密 信 息 尾 比 特 保 护 期
MT通过 SDCCH 与BTS交互
MT通过TCH 与BTS交互
业务信 息、SACCH 随路信令
FCCH、SCH、BCCH为下行信道 RACH上行信道、AGCH下行信道
SDCCH上下行信道 TCH上2下 021行/3/信 26 道、SACCH为随路GS上M设下计行 基础信知令 识 p信pt课道件（随TCH中的业务于一路 31 ）
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2
以一个MSC为中心的网络结构
人
MT
Sm
EIR
MSC
F
E
Um
BTS
BSC
MSC
Abis
A
PSTN
C
B
HLR/AUC
VLR
D
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3
GSM系统作为AN网络整体的结 构
GSM服务区
PLMN区
PLMN区
MSC区
MSC区
使用
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22
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Frequency Correction Burst
头 比 特 1 1 1
固 定 内 容 比 特 1 4 2
尾 比 特保 护 期 1 1 1 8 . 2 5 b i t s
帧结构
超帧（SuperFrame）连续的51×26个TDMA帧，持 续6.12秒。
超高帧（HyperFrame） 2048个超帧，周期3小时 28分53秒 760毫秒，用于话音和数据。
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21
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装载逻 辑信道的内容
位置区LA
位置区LA
BS小区
BS小区
多个MT
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4
GSM系统的号码编制
移动用户识别码——IMSI（国际移动用 户识别码）
每个用户一个，在所有位置均有效，通常在 呼叫建立和位置更新时使用。
存在于SIM卡中，安全性很重要。
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25
GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Null Burst虚设时隙，填充时隙
头 比 特 固 定 比 特 训 练 比 特 固 定 比 特 尾 比 特保 护 期 1 1 1 5 1 8 . 2 5 b i t s
21gsm系统的无线接口突发脉冲序列物理层信息帧格式装载逻辑信道的内容normalburst训练bits用于接收电路估计物理信道情况作为均衡信息使用22gsm系统的无线接口突发脉冲序列物理层信息帧格式装载逻辑信道的内容frequencycorrectionburst头尾bits保护期纯粹被物理链路建立撤销所消耗23gsm系统的无线接口突发脉冲序列物理层信息帧格式装载逻辑信道的内容synchronizationburst头尾bits保护期纯粹被物理链路建立撤销所消耗信息bits承载业务但没有normalburst数目多比起normalburst训练bits为同步意义而加长
信道越区切换服务
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GSM提供的主要业务
目前投入使用的是
语音传输 短消息业务 传真
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10
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
小区结构和载频运用
小区 区群 载频复用 小区半径：BTS—MT间距离，农村一般35KM，市
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT主叫时
BTS接收
MT接收
FCCH、SCH、BCCH
PCH无寻呼信息、该MT要发 起呼叫
RACH
AGCH
SDCCH + SACCH
SDCCH + SACCH
TCH + SACCH
TCH + SACCH
移动通信
GSM
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1
GSM总体
1988年颁布了GSM标准——泛欧数字蜂 窝网通信标准
包括两个并行的系统——GSM900、 DCS1800。
两个系统功能相同，主要的差异是频段 不同。
GSM标准只对功能、接口作了详细规定， 便于不同公司的产品可以互联互通。
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12
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
频道编号
1号～124号 n=1 ～124
fupli nk(8900.2n)MHZ
fdolw in n kfupl i4 nk 5 (93 0 .2 5 n )MH
1、124号基本不用
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7
GSM系统的号码编制
MT的网络服务号码
类似于固定电话号码的编制原则 13x xxxx xxxx
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8
GSM系统的号码编制
基站识别编码BSIC 位置区识别编码LAI 便于识别基站及位置区，为位置更新和
5
GSM系统的号码编制
临时移动用户识别码——TMSI
IMSI只在起始呼叫中使用，而后用换算出 TMSI完成通话过程。
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6
GSM系统的号码编制
国际移动设备识别码——IMEI
手机串号 MT的唯一标志，由于监控设备。 一般，在MT键盘上按下*#06#，即可得到。
1 1 1
3 9
6 4
3 9
1 1 1 8 . 2 5 b i t s
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
信息bits承载业务，但没有Normal Burst数目多
比起Normal Burst，训练bits为同步意义而加长。
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24
GSM系统的无线接口
我们已知GSM上下行频带被分为124对载频， 载频间隔200KHZ
每对载频上的时间被分割，供不同用户使用， 称作时隙。编号为0～7
则从时间上看，排列为：
Slot0 Slot1 Slot2 Slot3 Slot4 Slot5 Slot6 Slot7 Slot0 Slot1 … …
2021/3/26
Normal Burst
头 比 特 信 息 比 特 训 练 比 特 信 息 比 特 尾 比 特保 护 期 1 1 1 5 7 + 1 2 6 5 7 + 1 1 1 1 8 . 2 5 b i t s
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所消耗 信息bits承载业务 训练bits用于接收电路估计物理信道情况，作为均衡信息
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13
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
发射类型
GSM：发射类别为271KF7W，即： 每载频段用TDMA技术 含8个基本物理信道/8个基本时隙 调制速率为270.83KBps GMSK调制方式
2021/3/26
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14
显而易见，逻辑信道上的信息也不可能不加组织地 加载到物理信道上。
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18
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
基本术语简介
载频点，上下行124个 载频点上的时隙，持续时间15/26（ms）≈0.577ms 时隙上传输的内容叫：突出序列——Burst，共有
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Access Burst
头 比 特训 练 比 特 加 密 信 息 尾 比 特保 护 期
1 1 1 11 1 1 1 4 1
3 6
1 1 1 8 . 2 5 b i t s
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
头比特加长，是为了便于接入阶段对方接收时的 捕获。
寻呼信道 PCH
准许接入信道 AGCH
随机接入信道 RACH
独立专用控制信道 SDCCH
慢速辅助控制信道 SACCH
快速辅助控制信道 FACCH
下行 下行 下行 下行 下行 上行 上下行 上下行
上下2行8
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT被叫时
收到PCH 寻呼信息
送信令
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GSM系统的无线接口
逻辑信道类型——逻辑信道类型图表
控制信道 CCH
业务信道 TCH
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广播信道 BCH
公用控制信道 CCCH
专用控制信道 DCCH
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频率校正信道 FCCH
同步信道 SCH
广播控制信道 BCCH
GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
GSM：蜂窝系统 载频间隔：200KHZ 每载频：按时间分隔为8个时隙的1个个TDMA
帧，即每载频8信道 每小区基站：含由若干个预先分配的频率—
—时间信道
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15
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
头比特加长，是为了便于接入阶段对方接收时的 捕获。
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GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
物理信道支持着逻辑信道 逻辑信道分为业务信道Traffic Channel、
控制信道Control Channel 业务信道TCH传输业务数据，控制信道CCH传
时间
17
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
每个时隙是周期出现的，但出现时间是不长的，认 为是突发——BURST
该时隙可被认为是物理信道——射频信道，用以传 输业务信息
显然，要对这些物理信道/时隙进行一系列规定， 以便互通地传输信息，即所谓物理信道上的物理帧 设计，以便物理信道完成对逻辑信道上的业务的承 载。
BTS指配 SDCCH
BTS指配 TCH
MT监听 FCCH SCH BCCH
做好准备
MT通过 RACH AGCH
与BTS交互
MT通过 SDCCH 与BTS交互 控制信 息、SACCH
MT通过TCH 与BTS交互
业务信 息、SACCH 随路信令
FCCH、SCH、BCCH、PCH为下行信道 RACH上行信道、AGCH下行信道 SDCCH上下行信道
TDMA帧（TDMA Frame）——含8个时隙，持续 8×15/26=4.615ms
复帧（MultiFrame）或者含26个TDMA帧，用于传 业务及随路信令。或者含51个TDMA帧，专用于信 令传输。
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GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
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16
GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
可见突发性、重复性是特色
发射信号功率
Slot 0用户突发信号示意图
0 SlotSlotSlotSlotSlotSlotSlotSlotSlot Slot 012345670 1
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区一般1KM 可采用区群内三小区 每小区三扇区 区群间频率复用
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GSM系统的无线接口
频率-时间分隔的蜂窝系统
工作频带和载频间隔
上行：890-915MHZ 下行：935-960MHZ 共有25MHZ带宽 FDD双工间隔45MHZ 每频带上200KHZ载波间隔
156.25bits 物理信道（特定时隙）是FDMA、TDMA 结合下的产物，在
TDMA帧中的位置是不变的。 逻辑信息（业务与控制）是在一个给定的物理信道中作时
间复用的
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GSM系统的无线接口
物理信道和逻辑信道的结构
帧结构
物理信道及物理层信息帧格式——时隙及之上的 突发脉冲序列，共有5种，都是156.25bits，持 续15/26ms。
AGCH SDCCH + SACCH
TCH + SACCH
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30
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT主叫时
MT有呼叫 需求
BTS指配 SDCCH
BTS指配 TCH
MT监听 FCCH SCH BCCH
做好准备
MT通过 RACH AGCH
TCH上下 202行 1/3信 /26道、SACCH为随路G上 SM设下计行 基础信知令 识 p信pt课道件（随TCH中的业务于一路 29 ）
GSM系统的无线接口
逻辑信道类型
逻辑信道使用的状态图表示——MT被叫时
BTS接收
RACH SDCCH + SACCH
TCH + SACCH
MT接收 FCCH、SCH、BCCH 且PCH有寻呼该MT信息
头尾bits、保护期纯粹被物理链路建立、撤销所 消耗
固定内容bits纯粹的物理信道建立使用
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GSM系统的无线接口
突发脉冲序列——物理层信息帧格式，装 载逻辑信道的内容
Synchronization Burst
头 比 特 加 密 信 息 训 练 比 特 加 密 信 息 尾 比 特 保 护 期