GSM移动通信介绍20040410(讲课稿)

3.4GSM移动通信技术－跳频技术
跳频的种类－基带跳频
f2
f4
窄带谐振腔
f5
f6
Call 1
Call 2
3.4GSM移动通信技术－跳频技术
跳频的种类－合成器跳频
f2
宽带合路器
f4
f1 f2 f 3 f4 f5 f6
•c3
•b1 •b2 •b3
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-3基站3小区复用模式
A1 96 105 114 123
B1 97 106 115 124
C1 98 107 116 125
A2 99 108 117 126
B2 100 109 118 127
C2 101 110 119 128
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
频率复用方案 频率复用方案：在系统的作用区域内重复 使用相同的频率——这种频率复用方案使整 个频谱分配被划分为K个频率复用的模式。
D 3K R 公式： D：频率复用距离 R：小区半径 K：频率复用模式(K=3、4、7)
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
2.2 公用移动通信网频段划分(1800M)
1710
我国DCS1800下行频段
频段总带宽：75MHz 我国用低45MHz 频道间隔： 200kHz 频点： 45000/200 = 225个 (可用)频道序号： n = 1~224
1755
1785
1805
我国DCS1800上行频段
1850
1880
1
2
频分多址和时分多址方式
3.1GSM移动通信技术－多址技术
TDMA物理信道-帧结构
3.1GSM移动通信技术－多址技术
TDMA逻辑信道
逻辑信道
公共信道 (CCH)
专用信道 (DCH)
广播信道 (BCH)
公共控制信道 (CCCH)
控制信道
话务信道 (TCH) FACCH/ Bm FACCH/ Lm TCH/F TCH/9.6F TCH/ 4.8F, H TCH/ 2.4F, H TCH/H
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
频率复用的概念和相关影响
频率复用:指处在不同地理位置（不同的小区）上的用 户可以同时使用相同频率的信道。频率复用系统可以极 大地提高频谱效率。 但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰。 同频干扰（C/I）： 因频率复用造成的相邻小区相同 频率对信道的干扰。GSM要求C/I>9DB。 邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干扰。 GSM要求C/A>-9DB。
3.GSM移动通信系统关键技术
3.1多址技术 3.2功率控制 3.3频率复用技术 3.4跳频技术
3.1GSM移动通信技术－多址技术
多址方式有三种：FDMA、TDMA和CDMA
时 间
时 间
时 间
码
FDMA
频率
TDMA
频率
CDMA
频率
3.1GSM移动通信技术－多址技术
TDMA方式
在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。 每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙 为一个信道。一个TRX最多可有8个移动客户同时使用。
•A1,a2,a3 •A1,a2,a3
3.4GSM移动通信技术－跳频技术
什么是跳频
f1 f4
f3 f2
调制
f1
信道编码与交织 信息通过不断跳跃的频率被传输 语音数字化及编码
3.4GSM移动通信技术－跳频技术
跳频的种类
基带跳频
信道在不同时隙中使用不同频率的收发机传输信息
合成器跳频
信道使用固定的具有频率可调功能的收发机在不同 时隙通过不同频率传输信息
D3 59 71 83 95
假设：可用的频段为48－95，载频数为48个。 规划站型为：3小区每小区4个载频的基站，即 4/4/4 站型
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-3基站3小区复用模式
•c1
B1
•c2
•a1
•a2 •b1 •b2 •b3 •c1 •c2 •c3 •a3
•a1
B1
•a2
•a1
•a2 •a1 •a2 •a3 •a1 •a2 •a3 •a3
•a3
•a1 •a2 •a3
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-1基站1小区复用模式
•A1,a2,a3 •A1,a2,a3 B1 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3 •A1,a2,a3
1.GSM移动通信概述
1.1 移动通信概念 1.2 移动通信发展简史 1.3 GSM移动通信系统发展历程
1.1 移动通信的概念

为什么需要移动通信
随时随地、不受时空限制地进行信息交流

移动通信的概念
通信双方或至少其中一方在运动状态中进行信息 传递的通信方式
1.2移动通信发展简史

第一个蜂窝移动通信系统
2. GSM系统工作频段划分
2.1 公用移动通信网频段划分(900M) 2.2 公用移动通信网频段划分(1800M) 2.3 GSM系统的频率结构
2.1公用移动通信网频段划分(900M)
872 880 890 897.5 905 915 917 925 935 942.5 950 960 MHz
A1 48 60 72 84
B1 49 61 73 85
C1 50 62 74 86
D1 51 63 75 87
A2 52 64 76 88
B2 53 65 77 89
C2 54 66 78 90
D2 A3 55 56 67 68 79 80 91 92
B3 57 69 81 93
C3 58 70 82 94
GSM频率复用方式
7小区复用模式
4基站3小区复用模式：4X3
3基站3小区复用模式：3X3 1基站3小区复用模式：1X3 1基站1小区复用模式：1X1
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-7小区复用模式
•7 •6 •1 •5 •4 •3 •5 •4 •2 •6 •1 •3 •7 •2
EGSM A网 B网
Motorola Ericsson
邮电 联通
4MHz 6MHz
EGSM A网 B网
Motorola Ericsson
邮电 联通
4MHz 6MHz
ETACS
频点： 25000/200 = 125个 (可用)频道序号： n = 1~124
TACS GSM
1 2 3 4 73 74
ETACS
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-4基站3小区复用模式
•c1 •b11 •b2 •b3 •a1 •a2 •d3 •c2
•c3
•d1
B1
•d2
•d1
•d2 •d3
•a3
•c1
•b1
•b2 •b3
•c2
•c3
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-4基站3小区复用模式
FCH
SCH
BCCH (Sys Info)
PCH
AGCH
RACH SACCH
SDCCH
3.2GSM移动通信技术－功率控制
当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进 行变化。当它离基站较近时，需要降低发射功率， 减少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应 该增加功率，克服增加了的路径衰耗。 所有的GSM手机都可以以2DB 为一等级来调整 它们的发送功率，GSM900 移动台的最大输出功率 是8W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没有 20W的移动台存在）。DCS1800移动台的最大输出 功率是1W。相应地，它的小区也要小一些。
A3 102 111 120 129
B3 103 112 121 130
C3 104 113 122 131
假设：可用的频段为96－131，载频数为36个。 规划站型为：3小区每小区4个载频的基站，即 4/4/4 站型
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
GSM频率复用方式-1基站3小区复用模式

英国：ETACS 日本：NTACS

西德、葡萄牙：C-450 意大利：RTMS
1.2移动通信发展简史

第二代蜂窝移动通信系统

采用数字技术 频率： 800MHz、900MHz、1800MHz 主要的系统

美国：DAMPS、CDMA 欧洲：GSM 日本：PDC

2.5代移动通信系统
3.3GSM移动通信技术－频率复用技术
几个基本概念
基站 移动通信系统采用基站设备来提供无线服务范围的。 蜂窝 基站的覆盖范围有大有小，我们把基站的覆盖范围称为蜂窝 大区制 采用大功率的基站，提供比较大的服务范围，但它的频率利 用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，这种 方式称为大区制。 小区制 采用小功率的基站，提供大容量的服务范围，同时它采用 频率复用技术来提高频率利用率，有限的频率得到多次使用， 所以系统的容量比较大，这种方式称为小区制或微小区制。
GSM移动通信基础理论
华信邮电咨询设计研究院有限公司福建分院 移动设计所 黄臻峰 2004年4月
介绍提纲



GSM移动通信概述 GSM系统工作频段划分 GSM移动通信系统关键技术 GSM系统结构与相关接口 GSM系统相关识别号码 GSM系统话音处理流程简介 GSM系统安全性管理功能 GSM系统移动性管理功能 GSM移动通信网网络介绍
1.3 GSM移动通信系统发展历程





1982年，欧洲邮电大会（CEPT）成立了一个新的 标准化实体GSM，其目的是制定欧洲900MHz数字 TDMA蜂窝移动通信系统技术规范。 1989年，PHASE I标准，主要定义了900M频段的 技术标准。 1991年，第一个GSM系统正式商用，重新命名为 全球移动通信系统（Global System For Mobile Communication）。 1993年，PHASE II 标准，对PHASE I 进行必要的 修正和业务补充外，增加1800M频段技术标准； 1994年，PHASE II ＋标准，增加GPRS的内容。

第一个蜂窝系统（AMPS）是在1983年10月在 芝加哥地区开始使用，由美国电话电报公司 （AT&T）经营管理
1.2移动通信发展简史

第一代蜂窝移动通信系统


采用模拟技术 频率：800MHz、900MHz 主要的制式

美国：AMPS（先进的移动电话系统） 欧洲：TACS（总接入通信系统）
2.3 GSM系统的频率结构
GSM数字移动通信频率结构采用FDMA---TDMA技术。 手机上行频率890~915MHZ； 基站下行频率935~960MHZ。 在25MHZ频段内分配125个载频（一般96号载频作为 保护频道），频率间隔200KHZ。每个载频又 被8个信 道时分复用，实际最大可用信道数为： 8*（125-1）=992个。 DCS1800上/下行频率为：1710~1785/1805~1880 MHz .分配374个载频.
75 76 95 96 97 98
邮电GSM 20个频点
TACS
123 124 125
联通GSM 29个频点
频段总带宽：25MHz GSM 频道间隔： 200kHz 邮电可压缩TACS，下扩GSM频点
900MHz公用陆地蜂窝移动通信的频段: 890~915/935~960 MHz(基站收/基站发) 我国主要运营商的频率使用划分 890－909MHz/935－954MHz 94个频点 (移动) 909－915MHz/954－960MHz 28个频点 (联通)

GPRS IS-95B
1.2移动通信发展简史

第三代蜂窝移动通信系统

采用数字技术 频率： 800MHz 主要的系统(十种提案)


日本：W-CDMA 欧洲：ETSI-UTRA-UMTS、EP-DECT 美国：WIMS W-CDMA、CDMA2000、UWC-136、 WCDMA/NA 韩国：Global CDMA Ⅰ、Global CDMA Ⅱ 中国：TD-SCDMA
3
4
222 223 224 225
1800MHz公用陆地蜂窝移动通信的频段： 1710~1785/1805~1880 MHz(基站收/基站发) 我国主要运营商的频率使用划分 1710－1720MHz/1805－1815MHz (移动) 1745－1755MHz/1840－1850MHz (联通)