《GSM基本原理概述》PPT课件

8
HLR-归属位置寄存器
• 功能：
– 系统的中央数据库，存放用户的所有信息-漫 游用户的权限、基本业务、补充业务、位置信 息
– 一个HLR可以覆盖几个交换区或整个移动网 – 为MSC呼叫提供所需的路由信息等相关数据
9
AUC-鉴权中心
• 功能：
– 存储用户的加密信息，保护用户合法地位 – AUC受严格保护 – 物理实体上与HLR一体 – 产生鉴权与加密的客户三参数：RAND（随机
动用户通信时，呼叫首先接续至关口局，再由 其获取位置信息然后进行接续
7
京信通信
VLR-拜访位置寄存器
• 功能：
– 存储覆盖区内的所有用户的全部信息 – 动态数据库，需随时与HLR交换数据 – 用户离开时，所有信息被删除 – 物理上与MSC为一体，避免二者频繁交换，延
长接续时间
COMBA TELECOM SYSTEMS
TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7
19
20
TMDA信道概念
• 信道：物理信道、逻辑信道
– 物理信道就是一个时隙 – 逻辑信道根据BTS与MS之间传递信息种类不同而
定义为不同的信道 – 逻辑信道分成业务信道和控制信道 – 业务信道（TCH）：传送话音或客户数据，点对
点方式传送
– 瑞利衰落信号强度随时间变化而急剧变化
0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40
28
dB
分集接收
• 分集技术：在若干支路上接收相互间相关性很小的载有同一消 息的信号，然后通过合并技术将各个支路的信号合并输出
– 空间分集 – 时间分集 – 频率分集 – 极化分集
29
时间分集
33
基带跳频
• 技术特点：
– 腔体合成器最多可配置8个发信机,且衰耗较小 – 腔体合成器的发信机仅能使用固定的频率发射 – 有一个固定发射BCCH的发射机,但若出现故障,则会引起整个小区的
瘫痪
34
射频跳频
• 采用混合合成器,每个发射机能发射所有参与跳频的频点
– 小区分配表CA：定义该小区用到的所有频点 – 移动 分配表MA：定义参与跳频的所有频点 – 移动分配索引MAI：用来确定集合MA中一个确切的元素 – 移动分配索引偏移量MAIO：MAI的一个初始偏移量 – 跳频序列号HSN：确定了跳频过程中所有频率运行的轨迹 – 跳频指示H：网络是否应用跳频
GSM基本原理概述
京信通信系统（广州）有限公司北京分公司
1
GSM通信系统
2
系统组成
移动台（MS） 交换网络子系统 （NSS） 基站子系统 （BSS） 操作维护子系统（OSS）
3
移动台MS
MS MS MS
无线接口
基地站分 系统BSS
BSS
BTS
BSC
BTS
SP
BSS
GSM网
移动交换分 系统NSS
用信道编码纠错，可以恢复原来的消息
30
极化分集
– 把二付接收天线极化角度互成一定的角度，可以获得较好的效果 – 这种分集天线可以集成于一付天线内实现，对于个扇区只需一付
Tx天线和一付Rx天线 – 采用双工器，则只需一付收发合一的天线，但对天线要求较高
31
频率分集
• 频率分集：同一个信息使用几个频率发送，从而可提高无线信 号抗衰落的能力
21
移动环境电磁传播
22
陆地移动通信环境的特点
• 受各种因素的影响，移动通信的环境是相当恶劣的
– 地形影响，MS处于复杂的地形及人为环境中 – MS的移动性使得MS与BS之间的传播路径不断变化，
且移动方向和速度都会导致电平的变化 – 人为噪声严重：点火噪声、电力线噪声、工业噪声 – 干扰严重：同频干扰、邻频干扰、互调干扰、远近
码）、响应数（SRES）、密钥（Kc）
10
EIR-移动设备识别寄存器
• 功能：
– 存储与移动台IMEI有关的信息 – 对IMSI进行复核，防止未经许可的移动台使用
移动网 – IMSI：国际移动设备识别码
11
操作维护子系统-OSS
功能：
OSS是操作人员与系统设备间的中介 实现对系统的集中操作与维护：移动用户管理、移动设备管理、网络操
No.7 MSC
Sddp
SP
SP
HLR
EIR VLR OMC
AC
公众信息网
PLMN PSTN ISDN PDN
BSS基站分系统 BSC基站控制器
BTS基站收发信台 MS移动台 SP信号节点
OMC运行管理中心 HLR归属位置寄存器 VLR访问位置寄存器 EIR设备识别码登记处 AC鉴权中心
4
MSC移动交换中心 PLMN公众陆地移动通信网
35
跳频指示
指示参数：H 格式：
0：不跳频 1：跳频 传送：在指配命令中由基站发送给移动台
36
常用公式
自由空间损耗公式：L=32.45+20lgD+20lgF 载频号与频率对应关系：F=935+0.2*载频号
37
• 时间分集：通过一定的时延来发送同一消息，或在系统所能承 受的时延范围内在不同的时间内各发送消息的一部分。
– 时间分集通过交织技术来完成 – 交织技术：把N个分组中的第1个比特取出来组成新的N1分组，第2
个比特取出来组成新的N2分组……,然后发送新的分组 – 某个新的分组丢失，对于原信息串来说丢失的是某个数据位，利
作维护 OSS：OMC-R（操作维护中心-无线部分）：对BSS的操作与管理
OMC-S（操作维护中心-系统部分）：对MSC、VLR、HLR等的维护
12
GSM频段分配
13
工作频段的分配
CDMA 上行
CDMA 下行
GSM 上行
825
835
联通CDMA
870
880
联通CDMA
890
909 915
移动GSM
5
网络交换子系统（NSS）
NSS主要完成交换功能和客户数据与移动 性管理、安全性管理所需的数据库功能
功能实体： MSC/VLR HLR/AUC EIR
6
MSC-移动交换中心
• 功能：
– 完成最基本的交换功能 – 与其它通信网的接口 – 支持位置登记、越区切换、自动漫游等 – 应能完成GMSC的功能（关口局功能） – GMSC：在较大容量通信网中，固网用户与移
16
干扰保护比-C/I
• 干扰保护比：信号强度与干扰信号的比值
– 一定的干扰保护比才能保证正常通话 – GSM规范参数： – 同频干扰保护比：C/I≧9dB – 邻频干扰保护比：C/I≧-9dB – 载波偏离400KHz干扰保护比：C/I≧-41dB
17
时分多址技术
18
时分多址概念
• 时分多址：每一频点分成8个时隙，每个时隙为 一个信道，因此一个频点可以供给8个移动用户 同时使用。
PSTN公众交换电话网 ISDN综合业务数字网 PDN公众数字网
基站子系统（BSS）
• 组成：基站控制器BSC、基站收发信台BTS • BSC：对一个或多个BTS进行控制，负责无线
网络资源的管理、小区配置数据、功率控制、 定位和切换 • BTS：收发信台，负责无线传输、无线分集、 信道加密及跳频等
效应
23
长期衰落
• 产生原因：MS和BS之间的高大建筑和树林等会阻挡电磁传播，产生 阴影，致使信号强度下降；大气折射造成同一地点场强的慢衰落
– 场强随地形等发生缓慢变化 – 衰落服从对数正态分态 – 长期衰落也称慢衰落、阴影衰落
24
短期衰落
短期衰落：无线信号在经过短期或短距离传播后幅度快速衰落 产生原因：多径效应导致到达接收机的信号有时延及相位差，矢量叠
联通GSM
GSM 下行
935
954 960 MHz
移动GSM
联通GSM
我国移动通信工作频段
14
工作频段的分配（对照）
联通CDMA CDMA 上行
联通CDMA CDMA 下行
移动GSM GSM 上行 联通GSM
EGSM
EGSM
825
835
870
880
890
原部队AMPS 845 原部队AMPS
909 915
西北五省AMPS
西北五省AMPS
移动GSM 联通GSM GSM 下行
935
954 960
ETACS TACS
ETACS TACS
880 890
905
925 935
950
我国移动通信工作频段
15
工作频段的分配-DCS1800
DCS 上行
1710
1785
DCS 下行
1805
1880
DCS-1800工作频段
加后Leabharlann Baidu形成一个严重的衰落谷底，甚至接近零
25
多径效应
• 多径信号：
– 远地散射体产生的回波，这种回波的时延较长且较稳定 – 移动台附近半径为50~400波长的建筑物和树林等反射和散射的回波，这
类回波数量大、时延短，是构成多径信号的主要部分
26
发射信号
多径效应
接收信号 强度
27
时间
瑞利分布
– 多径效应产生的信号幅度变化符合瑞利分布，因此短衰落也叫瑞利衰落
– 频率分集主要采用跳频技术来实现 – 频率差别越大，衰落特性就越独立，效果就越好 – 跳频可以起到干扰源分集的作用，提高通话质量 – 跳频对于大量用户的系统特别重要
32
跳频技术
• 跳频分类：慢跳频、快跳频 • GSM采用慢跳频：基带跳频、射频跳频
– 频率分集主要采用跳频技术来实现 – 频率差别越大，衰落特性就越独立，效果就越好 – 跳频可以起到干扰源分集的作用，提高通话质量 – 跳频对于大量用户的系统特别重要