通信类外文文献翻译-GSM移动通信系统综述

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GSM移动通信系统综述

GSM的历史

在十九世纪八十年代，蜂窝电话系统在欧洲迅速发展起来，特别是在斯堪的纳维亚和联合国，还有法国和德国。每个国家发展自己的系统，在设备和运营方面和别的其他国家不相同。这是一个不受欢迎的情况，因为移动设备不仅受国界的限制，（这在统一的欧洲变的越来越不重要），而且还受每种设备类型的市场限制，以至于如此的经济规模和储蓄不能被实现。

欧洲首先认识到这种情况，在1982年欧洲邮电行政大会成立了一个欧洲移动特别小组，简称GSM，形成这个小组为了研究和发展欧洲的移动陆地通信系统，所提出的这个系统必须遵循以下几个标准；

●好的话音质量。

●低的终端服务成本。

●支持国际漫游。

●支持手持终端。

●支持新的服务和设备。

●高效的光谱。

●ISDN兼容性。

在1989年，GSM的责任是被欧洲电讯学会标准所接受。GSM规范的第一阶段于1990年被公布，商业服务在1991年被推行，到1993年，在22个国家有36个GSM网络。虽然标准定型在欧洲，但GSM不只是欧洲的标准，超过200个GSM 网络（包括DCS1800和PCS1900）在世界上110个国家运营。。在1994年初，世界上有1.3百万个用户，到1997年10月已经超过了55百万个用户。北美洲进入GSM领域比较晚，而且随之有一个GSM派生物叫PCS1900，GSM在每个大陆存在，而缩写词GSM代表了全球移动通信系统。

GSM 的发展选择了一个（在时间上）被分割的数字系统，相反的是，像美洲的AMPS和联合国TACS 一样标准的模拟的细胞系统。他们相信那个处于压缩状

态的算法和数字信号处理器的进展，允许实现原来的标准和在连续不断改进的系统方面的质量和费用。超过八千页的GSM系统介绍尽量允许给中间供给者以灵活性和竞争性，但是足够的标准化保证在系统组成部分之间互相交织。这个被通过为每个在系统中的定义的功能实体提供功能和交织描述。

GSM所提供的服务

从开始，GSM的计划者想在提供的服务和信号使用的控制方面考虑ISDN 的兼容性。然而，无线传输限制，带宽方面和费用，不允许ISDNB标准的通道点率64KPS被实际达到。

使用ITU-T定义，电讯服务被划分为送信人服务，电话服务和其它补充服务。最基本的电话是被GSM支持的电话。比如其它通信，语音被进行数字化编码，作为数字流通过GSM网络被传输。有一种紧急服务，在最近的紧急事件发生处，服务提供者被通知拨打三位电话号码（比如911）。

各种各样的数据服务被提供。GSM使用者可以发送和接收数据给使用者通过POPTS（普通的老的电话服务）、ISDN、转换公共数据的网络包和转换公共数据网络的电路，使用多样化的接口方法和协议，比如X.25或X.32。速率可以达到9600bps，由于GSM是一个数字网络，在用户和GSM网之间是不需要调制解调器的，但是调制解调器要求在GSM网和POTS里交织工作。

其他数据服务包括组3传真，作为在ITU-T协议T.30中被描述，这个被传真编剧的使用者所支持，GSM的唯一特性就是在较老的类似系统中找不到，是短信息系统（SMS），SMS是一种字母数字的双向的信息服务。消息被传输采用一种存储转交的形式。对于点对点的SMS，一条信息被发送到另一个用户，收到的谢意被提供给发送人。SMS能被用于细胞—播送模式，用来发送诸如交通更新资料或消息更新资料。消息能被存储在SIM卡里。

补充的服务被提供在电话服务或送信人服务之上。在第一阶段的说明中，他们包括若干形式的呼叫转接如呼叫转接当移动用户不能到达网络时），外出呼叫，或入局呼叫，比如在其它国家漫游时。在第二阶段的规范中许多补充服务将被提供，比如呼叫者识别，呼叫等待，多政党谈话。

信道控制

普通的信道模式能被分为两类：专用呼叫信道模式和标明空闲信道模式。普通的信道被空闲模式使用，从而改变要求变成专用信道的信号信息。专用信道方式监控周围的基站和其它信息，普通信道被定义在51帧，以及专用信道使用26帧，TCH结构仍然能监控信道，普通信道包括：

●广播控制信道（BCCH）连续不断的发送，在下行链路上，消息包括基站识

别，频率分配和跳频序列

●频率校正信道（FCCH）和同步信道（SCH）同步突发脉冲序列用于移动台

的时间同步。在GSM蜂窝网络中，广播确切的指一个频率校正信道和一个同步信道。

●随机接入信道（RACH）被移动台使用的时隙提出入网。

●寻呼信道(PCH) 对下一个呼叫向移动台发出报警。

●传输基站准许接入信道（AGCH）寻呼移动台的信息。分配独立专用信道（为

了获得一个独立专用信道），对RACH作出应答。

信道编码和调制

由于自然的和人为的电磁干扰，语音编码或数据信号通过无线电接口传输必是从差错保护的。GSM使用编码，并阻塞交错达到这个保护，这个算法使用由于语音和不同的数据率而不同，用于语音的方法块将被描述如下：取消语音编码每20ms产生一个260点块的抽样，从主观测试来看，一些点块感知的语音量比其他人感知的更重要。这些点被分为3类：

●Ia类 50比特对点差错最敏感

●Ib类 132比特对点差错适中敏感

●II类 78比特对点差错最不敏感

Ia类为错误检测出有3比特的循环冗余码，如果一个错误被检测出，侦被判定被损坏，而需要被丢弃。如果它稍微被削弱而被换以前正确接收到的侦。这53个比特，和Ib类132比特以及4比特尾巴序列一起（总数189比特）被输入1/2长度为4的译码。每个输入比特被两个输出比特译码，是基于以前4输入比特的译码。译码器输出378 比特，在保持II类位的基础上增加了78个比特这是不被保护的。每20ms语音采样被作为456比特译码。

进一步为了避免无线电接口带来的突发误差，每一个采样被隔行扫描，456比特输出被译码划分为8个点块的，这些点块被8个连续的时间传输，时隙脉冲。每一个时隙携带两个57点块，每个脉冲从两个不同的语音采样中开始。

话音编码

GSM是一个数字系统，所以语音被固定的模拟而且被数字化。这种方法被ISDN和采用在高速中继线和光纤上的多路复用技术的当前的电话系统所使用，被称作脉幅调制。从PCM流出的信息流是64KBPS，太高的速率通过无线电线路不是切实可行的。GSM小组在主观语音质量和复杂性上研究若干语音编码。（这关系到费用，延迟处理和消费力量的执行）基本上，来自以前的采样信息不会迅速的改变，而是被用来预测当前采样信息。以前的采样信息的线性结合的系数，再加上剩余的编码形式，以及预测和实际的采样中的不同，来代表信号。语音被分为50HZ的采样频率间隔，每个间隔被分为260个比特，这就是所谓的呼叫充足率语音编码，近来提高充足率语音编码算法被一些美国GSM1900运营商所执行。这就是说通过使用现有的13bps的点率改进语音质量。

功率控制

有五个不同的移动台被定义，根据它们的高峰传输功率，额定功率分别为20，8，5，2瓦特。为了最小化次通道干扰和保持功率，移动台和基站收发信台以最小功率运行，这将会保持一个可以接受的信号质量，功率水平能被加强或减弱2dB从最高功率下降到最小功率为13dBm.

移动台测量信号强弱和信号质量（主要通过比特差错率），通过发送信息到基站台控制器，这将最终决定功率水平是否被改变。功率控制应该被细心处理，因为那有可能的不稳定性，这是因为移动台在次通道细胞中不断增加它们的功率来回应由其它移动台在增加功率时造成的次通道干扰。这在实际中不可能发生但它可以用于理论研究。

跳频

移动台已经不得不采用跳频，意味着GSM 可以在一个TDMA帧内接收，传输，监控时隙，这样在不同的频率间改变从而使用频率灵活性来执行慢频率跳变。这