1、第第13章章 典型的移动通信系统简介典型的移动通信系统简介 13.1 第二代移动通信系统（第二代移动通信系统（2G） GSM系统系统 CDMA系统（系统（IS-95） 13.2 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G） WCDMA系统系统 CDMA2000系统系统 TD-SCDMA系统系统本章的主要内容本章的主要内容13.1.1 概述概述 从第一代（从第一代（1G）第二代（第二代（2G） 第三代（第三代（3G） 第四第四代（代（4G） 1G典型系统典型系统ETACS、AMPS1G主要问题：主要问题： 全球运营的全球运营的1G系统技术标准不统一，甚至使用的频段也各不相系统技术标准不统一，甚
2、至使用的频段也各不相同，各种系统之间没有公共的接口，无法实现漫游业务；同，各种系统之间没有公共的接口，无法实现漫游业务； 业务种类单一，仅限于话音业务，数字业务很难开展；业务种类单一，仅限于话音业务，数字业务很难开展； 频谱利用率较低，不能满足扩容的要求，容量有限与需求日益频谱利用率较低，不能满足扩容的要求，容量有限与需求日益增长的矛盾突出。增长的矛盾突出。 网络安全保密性差，用户的话音易被窃听，移动终端易被并机、网络安全保密性差，用户的话音易被窃听，移动终端易被并机、盗号。盗号。 2G 典型系统典型系统GSM、IS-95主要特点是：主要特点是： 系统灵活。系统灵活。各种功能模块的出现，增强了
3、系统的编程控制能力、各种功能模块的出现，增强了系统的编程控制能力、增加新功能的能力；增加新功能的能力； 高效的数字调制技术和低功耗系统。高效的数字调制技术和低功耗系统。利用高效的数字调制技术，利用高效的数字调制技术，提高频谱利用率和分配的灵活性；且采用数字技术，降低了系提高频谱利用率和分配的灵活性；且采用数字技术，降低了系统功耗，并延长了电池使用时间；统功耗，并延长了电池使用时间； 系统的有效容量提高。系统的有效容量提高。数字系统除了可以使用数字系统除了可以使用FDMAFDMA技术外，还技术外，还可以使用可以使用TDMATDMA、CDMACDMA技术等，这些多址技术可大大提高信道资技术等，这些
4、多址技术可大大提高信道资源的利用率。因为频率再用距离受所需载干比的限制，模拟蜂源的利用率。因为频率再用距离受所需载干比的限制，模拟蜂窝系统只能做到窝系统只能做到l/7l/7的小区共用相同的信道，而数字蜂窝系统采的小区共用相同的信道，而数字蜂窝系统采用了有效的数字信号处理技术用了有效的数字信号处理技术( (如话音编码和信道编码等如话音编码和信道编码等) )，因，因此在话音质量相同的条件下，可以降低所需载噪比，把每个区此在话音质量相同的条件下，可以降低所需载噪比，把每个区群的小区数减少到群的小区数减少到4 4，即，即1/41/4的小区共用相同的信道，从而使数的小区共用相同的信道，从而使数字蜂窝系统
5、的容量大于模拟蜂窝系统；字蜂窝系统的容量大于模拟蜂窝系统；2G的特点的特点 高效的信源及信道编码技术。高效的信源及信道编码技术。用信源及信道编码技术实现了数用信源及信道编码技术实现了数字语音和数据通信的综合，降低了单用户的带宽要求，使多个字语音和数据通信的综合，降低了单用户的带宽要求，使多个用户的语音信号复用到一个载波上，采用信道的差错控制技术、用户的语音信号复用到一个载波上，采用信道的差错控制技术、编码技术、扩频技术、均衡技术、交织技术、加密技术等，降编码技术、扩频技术、均衡技术、交织技术、加密技术等，降低了误码率，通信的可靠性和有效性大大提高，并进一步加强低了误码率，通信的可靠性和有效性大
6、大提高，并进一步加强了网络的安全性；了网络的安全性； 灵活的带宽配置。灵活的带宽配置。对模拟系统要改变用户的带宽以满足对通信对模拟系统要改变用户的带宽以满足对通信的特殊需要非常困难，而数字系统用计算机管理，很容易实现的特殊需要非常困难，而数字系统用计算机管理，很容易实现信道的灵活配置；信道的灵活配置； 新的服务项目新的服务项目 包括：鉴权、短消息、包括：鉴权、短消息、WWWWWW浏览、数据服务、语浏览、数据服务、语音和数据的保密编码、综合业务等；音和数据的保密编码、综合业务等； 更强的接入、切换能力和更高的效率。更强的接入、切换能力和更高的效率。蜂窝越小，产生的接入蜂窝越小，产生的接入申请、漫
7、游注册、过区切换动作就越多，所产生的信令活动更申请、漫游注册、过区切换动作就越多，所产生的信令活动更加频繁。加频繁。13.1.2 GSM系统系统1978年确定了公共频段：年确定了公共频段：在在900MHz附近开通了两个带宽为附近开通了两个带宽为25MHz的频段。的频段。1982年年CEPT成立了欧洲移动通信特别小组，简成立了欧洲移动通信特别小组，简称称GSM（Group Special Mobile），其任务是起草一个工作在，其任务是起草一个工作在900MHz频段，在全欧洲使用的公众移动通信系统。后来，频段，在全欧洲使用的公众移动通信系统。后来，GSM标准改由标准改由ETSI负责管理。负责管理
8、。1990年，年，900MHz的的GSM规范基本制订完毕。规范基本制订完毕。同年，同年，更高频率的更高频率的GSMl800版本的版本的GSM系统被定为标准，到系统被定为标准，到1991年完成了规范的制订工作。年完成了规范的制订工作。正式的正式的GSM商用系统于商用系统于1992年年首先在芬兰投入运营。由于在投入首先在芬兰投入运营。由于在投入使用之前，使用之前，GSM的标准化工作并没有在每个方面都非常完善，所的标准化工作并没有在每个方面都非常完善，所以把以把GSM的标准化工作又分为两个阶段：的标准化工作又分为两个阶段：phase1和和phase2。1992年又提出了年又提出了phase2+的标准
9、，它实际上就是的标准，它实际上就是2.5G标准。标准。1992年开始年开始制订满足美国市场的标准，制订满足美国市场的标准，PCSl900(即即GSMl900)，1996年年GSMl900投入使用。投入使用。 1. GSM的主要业务与特点的主要业务与特点 GSM的主要业务的主要业务(1)电信业务电信业务最基本的是话音业务，也包括紧急呼叫、传真、可视图文和最基本的是话音业务，也包括紧急呼叫、传真、可视图文和电传。电传。(2) 数据业务数据业务相当于开放系统互联（相当于开放系统互联（OSI）参考模型的第一、二和三层。）参考模型的第一、二和三层。支持数据率为支持数据率为300-9600bps的分组交换
10、，数据的传输既可以采用透明模式的分组交换，数据的传输既可以采用透明模式（GSM为用户数据提供标准的信道编码），也可以采用非透明模式（为用户数据提供标准的信道编码），也可以采用非透明模式（GSM采采用特定的数据接口提高编码效率）。用特定的数据接口提高编码效率）。(3)补充业务补充业务是对前两类基本业务的补充和改进，必须与基本业务一起提是对前两类基本业务的补充和改进，必须与基本业务一起提供给用户。补充业务与基本业务的区别在于用户的参与程度。供给用户。补充业务与基本业务的区别在于用户的参与程度。GSM是全数字是全数字的系统，可提供的补充业务包括：登记、询问、删除、请求、呼叫转移、主的系统，可提供的补
11、充业务包括：登记、询问、删除、请求、呼叫转移、主叫识别等业务。补充业务还包括短消息业务（叫识别等业务。补充业务还包括短消息业务（SMS），），SMS业务允许用户在业务允许用户在进行话音通信的同时，利用信令信道传送有限长度的字符消息（进行话音通信的同时，利用信令信道传送有限长度的字符消息（160个个ASCII码字符）。码字符）。SMS业务还提供小区广播功能，允许业务还提供小区广播功能，允许GSM基站重复传送多达基站重复传送多达15组组长度为长度为93个个ASCII码字符的消息。码字符的消息。GSM中国国际移动资费标准中国国际移动资费标准(1)(1) GSM主要特点主要特点 一、一、GSM系统最显
12、著的特点是它的用户识别模块系统最显著的特点是它的用户识别模块（SIM智能卡），智能卡），SIM卡存贮了用户的各种信息卡存贮了用户的各种信息，包括：包括：用户识别码、用户的归属网络、个人接入密码和其它的用户特用户识别码、用户的归属网络、个人接入密码和其它的用户特定信息。定信息。SIM卡代表了用户使用卡代表了用户使用GSM服务的权限许可，用户可服务的权限许可，用户可以在任何一部以在任何一部GSM终端上通过终端上通过4位数字的密码激活位数字的密码激活SIM卡获得服卡获得服务，所发生的通信费用与所使用的终端没有关系，只与务，所发生的通信费用与所使用的终端没有关系，只与SIM卡上卡上的用户帐户有关。的用
13、户帐户有关。SIM（Subscriber Identify Module）卡，智能）卡，智能IC卡，卡，SIM卡由五部分组成，卡由五部分组成，v CPUv 程序存储器（程序存储器（ROM）v 工作存储器工作存储器(RAM)v 数据存储器数据存储器(EPROM)v 串行通信单元串行通信单元SIM卡功能卡功能 SIM卡的主要卡的主要4种功能：种功能： 第一第一 使用使用者的身份号者的身份号(PIN) PIN码是一个码是一个4位到位到8位的个人输入密码，用户只有输入此码，手机才能对位的个人输入密码，用户只有输入此码，手机才能对SIM卡进行数据存取。卡进行数据存取。假如用户连续假如用户连续3次错误输入
14、次错误输入PIN码，那码，那SIM卡将会被阻塞。卡将会被阻塞。 第二第二 使用使用者的身份号码可移动者的身份号码可移动(IMSI)或者临时移动或者临时移动(TMSI) 移动用户身份码可唯移动用户身份码可唯-确认移动用户，它只在用户第确认移动用户，它只在用户第-次接人进网时通过无线信道传送一次。另外，次接人进网时通过无线信道传送一次。另外，情况异常时也传送情况异常时也传送IMSI。用户经常使用的是临时移动用户身份码。用户经常使用的是临时移动用户身份码TMSI。TMSI是不断变化的，是不断变化的，并且经过加密后由基站传给用户。并且经过加密后由基站传给用户。第三第三 加密加密方式方式 由于密钥不在无
15、线信道上传输，而是存于由于密钥不在无线信道上传输，而是存于SIM卡和卡和AUC中。加密的密钥产生过程是：通过网络发中。加密的密钥产生过程是：通过网络发送送-随机数，移动台与网络同时将该随机数用移动台的鉴权密钥进行计算，得到的为数据加密的随机数，移动台与网络同时将该随机数用移动台的鉴权密钥进行计算，得到的为数据加密的密钥，同时储存起来。密钥，同时储存起来。 第四第四 鉴鉴权过程数据。权过程数据。 鉴权是在网络与鉴权是在网络与SIM卡之间进行的。这个过程是在移动用户登记人网和呼叫时进行的。在用户身卡之间进行的。这个过程是在移动用户登记人网和呼叫时进行的。在用户身份识别后，网络产生一随机的鉴权参数份
16、识别后，网络产生一随机的鉴权参数(128bit)，移动台将，移动台将SIM卡中的密钥作为鉴权算法，对收卡中的密钥作为鉴权算法，对收到参数进行计算，得出鉴权响应参数传回网络，在那里与鉴权中心到参数进行计算，得出鉴权响应参数传回网络，在那里与鉴权中心(AUC)计算出的参数相比较，计算出的参数相比较，只有两者相同才是合法用户。由于密钥不能从卡中读出。只有两者相同才是合法用户。由于密钥不能从卡中读出。SIM卡接口传出的是鉴权响应参数，保卡接口传出的是鉴权响应参数，保证了合法用户的权益。证了合法用户的权益。 GSM主要特点（二）主要特点（二） GSM第二个显著的特点是其个人信息安全性第二个显著的特点是其
17、个人信息安全性。模拟模拟调频制的移动电话很容易被监听，但在调频制的移动电话很容易被监听，但在GSM系统中系统中这是不可能的。用户的密码在传送前通过密钥进行了有效加密，这是不可能的。用户的密码在传送前通过密钥进行了有效加密，这个密钥由这个密钥由GSM网络运营商掌握，对每个用户来说，其加密网络运营商掌握，对每个用户来说，其加密的密码序列随时间变化的密码序列随时间变化。每个每个运营商和设备供应商必须在签署了谅解备忘录后才运营商和设备供应商必须在签署了谅解备忘录后才能运营能运营GSM网络或生产网络或生产GSM设备。该谅解备忘录允许各国的设备。该谅解备忘录允许各国的运营商之间共用加密算法和其它特定信息。
18、运营商之间共用加密算法和其它特定信息。 2. GSM的系统结构的系统结构 三部分构成：三部分构成： 基站子系统（基站子系统（BSS） 网络与交换子系统（网络与交换子系统（NSS） 运行支持子系统（运行支持子系统（OSS）。）。 移动终端（移动终端（MS）可看成是）可看成是BSS的一部分。的一部分。 (1)基站子系统基站子系统BSS 即无线子系统，是移动终端（即无线子系统，是移动终端（MS）与移动交）与移动交换中心换中心(MSC)之间的桥梁，也是之间的桥梁，也是MS与其它所有与其它所有GSM子系统之间的接口。子系统之间的接口。 BSS中含有多个中含有多个基站控制器基站控制器BSC组成，组成，BS
19、C通通过过MSC将将MS连到连到NSS上。上。 MS通过空中无线接口与通过空中无线接口与BSS通信。通信。BSS中的中的每个每个BSC都连接到都连接到MSC上，通常一个上，通常一个BSC控制数控制数百个基站收发信机（百个基站收发信机（BTS）。）。 BTS可能与可能与BSC安装在同一位置安装在同一位置，也可能与，也可能与BSC有一定的距离，有一定的距离，BSC通过微波或地面光缆等通过微波或地面光缆等线路与线路与BTS相连。相连。(2) 网络与交换子系统（网络与交换子系统（NSS） 处理外部网络与处理外部网络与GSM内部网络用户之间的呼叫，同时完成管理内部网络用户之间的呼叫，同时完成管理和向其它
20、网络提供访问用户信息数据库的功能。和向其它网络提供访问用户信息数据库的功能。 核心部分：核心部分：MSC管理三种数据库：管理三种数据库： 归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR） 记录了用户的信息和其所属运营商的信息（归属位置），对每个特定的记录了用户的信息和其所属运营商的信息（归属位置），对每个特定的GSM运营地区的每个用户，运营地区的每个用户，GSM均提供一个唯一的国际移动用户识别码（均提供一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI），），该号码可以区分每个用户所属的运营商该号码可以区分每个用户所属的运营商 访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR） 数据库用于暂时存贮用户的数据库用于暂时存贮用
21、户的IMSI和用户漫游到其它和用户漫游到其它BSC通信覆盖区的位置信通信覆盖区的位置信息。漫游用户的每一次呼叫都要通过息。漫游用户的每一次呼叫都要通过VLR完成归属完成归属BSC和漫游和漫游BSC间的连接，间的连接，传输必要的用户信息，实现漫游用户的正常通信。传输必要的用户信息，实现漫游用户的正常通信。 鉴权中心（鉴权中心（AUC）AUC是被严格保护的数据库，用于存贮在是被严格保护的数据库，用于存贮在HLR和和VLR中的每个用户的密钥和中的每个用户的密钥和鉴权信息。鉴权信息。AUC中包含一个设备识别寄存器（中包含一个设备识别寄存器（EIR）,存贮用户的存贮用户的IMEI，运营，运营商可以通过它
22、判断移动设备是合法的还是因失窃而不准使用的。商可以通过它判断移动设备是合法的还是因失窃而不准使用的。(3)运行支持子系统（运行支持子系统（OSS） OSS包含一个或多个操作维护中心包含一个或多个操作维护中心(OMC)，OMC用于监控和维护用于监控和维护GSM系统中各系统中各MS、BTS、BSC和和MSC的状况。的状况。OSS有三个主要功能：有三个主要功能： 完成运营商全部电信网络的硬件设施和系统完成运营商全部电信网络的硬件设施和系统的运行；的运行； 记录和管理所有发生的各种费用；记录和管理所有发生的各种费用； 管理网络中的所有移动设备。管理网络中的所有移动设备。 (4) GSM系统中的接口系统
23、中的接口 大致共有大致共有10种接口种接口3. 3. GSM的无线子系统的无线子系统 (1) 频率分配频率分配 GSM900系统：系统：890-915MHz用于移动终端到基站的上行链路，用于移动终端到基站的上行链路，935-960MHz用于基站到移动终端的下行链路。用于基站到移动终端的下行链路。 GSM1800系统的频段：上行频段系统的频段：上行频段1710-1785MHz，下行频段为，下行频段为1805-1880MHz，各，各75MHz的带宽。的带宽。 GSM系统采用频分双工（系统采用频分双工（FDD），）， 多址方式以多址方式以TDMA为主并结合了跳频技术实现多用户接入。为主并结合了跳频技
24、术实现多用户接入。上行链路和下行链路中每个信道的载波间隔为上行链路和下行链路中每个信道的载波间隔为200kHz，为了便于使用和管理，为了便于使用和管理，每个信道均有明确的物理号码，称为绝对射频信道号码（每个信道均有明确的物理号码，称为绝对射频信道号码（ARFCN），每个），每个ARFCN号标识一对上下行信道，间隔为号标识一对上下行信道，间隔为45MHz，每，每8个个GSM用户通过时分复用户通过时分复用共用一对信道，每个用户占用用共用一对信道，每个用户占用8个时隙中的个时隙中的1个，称之为物理信道。个，称之为物理信道。 fu(n)=890+0.2nfd(n)= fu(n)+45(13-2)(13
25、-1)其中在其中在25MHz上下行频带的低端和高端各留出上下行频带的低端和高端各留出100kHz作为保护频带，作为保护频带，所以实际共有所以实际共有124个带宽为个带宽为200kHz的信道。的信道。RFCN号码对应上下行信道的载波频率值号码对应上下行信道的载波频率值fu(n)和和fd(n)，可由下，可由下式确定：式确定： GSM无线接口主要参数见表无线接口主要参数见表13-1GSM系统中，基站的发射系统中，基站的发射功率为最大每载波功率为最大每载波640W，每时隙平均为每时隙平均为640/8=80W。移动终端的发射功率分为移动终端的发射功率分为0.8W、2W、5W、8W和和20W五种规格。小区
26、半径五种规格。小区半径最大为最大为35km，最小为，最小为500m。功率值功率值TABLE 中国移动中国移动GSM900：上行：上行885909MHz；下行下行930954MHzGSM1800:上行上行17101725MHz;下行下行18051820MHz中国联通中国联通GSM900：上行：上行909915MHz；下行下行954960MHzGSM1800:上行上行17451755MHz;下行下行18401850MHz885915MHz930915MHz中国的频段中国的频段13.1.4 GSM系统的信道类型系统的信道类型 复帧，结构有两种：复帧，结构有两种：业务复帧业务复帧:由由26帧组成的复帧
27、，如图帧组成的复帧，如图13-3所示，这种复帧长所示，这种复帧长120ms，主要用于业务信息的传输主要用于业务信息的传输.控制复帧控制复帧:是由是由51帧组成的复帧，这种复帧长帧组成的复帧，这种复帧长235.385ms，专用于，专用于传输控制信息传输控制信息。13.1.4 GSM系统的信道类型系统的信道类型 由由51个业务复帧或个业务复帧或26个控制复帧均可组成一个超个控制复帧均可组成一个超帧，超帧长为帧，超帧长为51 26 4.615 10 3 6.12s，如图，如图13-4所示。所示。GSM系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号相同，但上行帧相对于
28、下行帧在时间上延迟帧号相同，但上行帧相对于下行帧在时间上延迟3个时个时隙，以允许移动终端在这三个时隙的时间内进行帧调整隙，以允许移动终端在这三个时隙的时间内进行帧调整以及对收发信机的频率调谐和转换。以及对收发信机的频率调谐和转换。 GSM时隙的格式时隙的格式 GSM 每帧含每帧含8个时隙或突发个时隙或突发 ,主要类型：主要类型：常规突发、频率校正突发、同步突发、接入突发、虚设突发常规突发、频率校正突发、同步突发、接入突发、虚设突发 (3) GSM系统的各种信道系统的各种信道 业务信道业务信道TCH GSM信道信道控制信道控制信道(CCH) 广播信道广播信道(BCH) 公用控制信公用控制信道道(
29、CCCH) 专用控制信专用控制信道道(DCCH) 频率校正信道频率校正信道(FCCH)同步信道同步信道(SCH)广播控制信道广播控制信道(BCCH) 寻呼信道寻呼信道(PCH)随机接入信道随机接入信道(RACH)准许接入信道准许接入信道(AGCH) 独立专用控制信道独立专用控制信道(SDCCH)慢速辅助控制信慢速辅助控制信道道(SACCH)快速辅助控制快速辅助控制信道信道(FACCH) 传输数字话音或数据，另外还有少量的随路控制信令传输数字话音或数据，另外还有少量的随路控制信令 5. GSM系统的信号处理系统的信号处理 图图13-613-6为为GSMGSM系统中的话音信号从发射到接收的全部处理
30、过程系统中的话音信号从发射到接收的全部处理过程(1)(1)语音编码语音编码采用的语音编码技术为采用的语音编码技术为RPE-LTP 20ms音节周期的模拟信号变成音节周期的模拟信号变成260比特的数字信号，所以净语音编码速率为比特的数字信号，所以净语音编码速率为13kbps 编码器中设置了一个话音激活检测器（编码器中设置了一个话音激活检测器（VAD），可以使发射机在用户停止讲话时停止），可以使发射机在用户停止讲话时停止发射信号，在讲话时再发射信号，即发射信号，在讲话时再发射信号，即不连续发射（不连续发射（DTX）。DTX有两个优点：有两个优点： 一是可以降低用户移动电话的功耗；一是可以降低用户移
31、动电话的功耗； 二是减小了系统中的干扰噪声。二是减小了系统中的干扰噪声。 语音编码输出的数字化语音信号要进行差错控制编码。语音编码输出的数字化语音信号要进行差错控制编码。 具体的编码方法是：具体的编码方法是：在每在每20ms输出的原始输出的原始260比特的数据中，前比特的数据中，前50比特（被称为比特（被称为Ia比特）加上比特）加上3比特的校验比特的校验（CRC校验）位，用于接收端检错。校验）位，用于接收端检错。紧接着的紧接着的132比特（称为比特（称为Ib比特）与前面的比特）与前面的53比特（比特（50比特信息位比特信息位+3比特校验位）合在比特校验位）合在一起，再加上后面一起，再加上后面4
32、比特比特“0”，组成，组成189比特的数字码组。比特的数字码组。将该码组用将该码组用1/2卷积码编码，卷积码的约束长度为卷积码编码，卷积码的约束长度为5，编码后的码组长度加倍为，编码后的码组长度加倍为378比特。比特。原始比特最后的原始比特最后的78比特不做任何处理，直接加到编码后的比特不做任何处理，直接加到编码后的378比特码组后面。比特码组后面。则原始比特数由则原始比特数由260变成变成456比特，时间长度为比特，时间长度为20ms，可计算此时的码速率为，可计算此时的码速率为22.8kbps。 (2) TCH/FS、SACCH、FACCH的信道编码的信道编码 (3) GSM信道编码信道编码
33、 GSM全速率数字信道的编码方法是参考修改的全速率数字信道的编码方法是参考修改的CCITT V. 110调制解调标准制定调制解调标准制定的，每的，每5ms处理处理60比特。比特。具体做法是：具体做法是：将将20ms的的240比特加上比特加上4比特的尾码，为比特的尾码，为244比特，采用缩短的比特，采用缩短的1/2卷积码（约束长度为卷积码（约束长度为5）编码，长度为）编码，长度为488，实际为，实际为456比特（有比特（有32比特没有比特没有被传输），再将其分成被传输），再将其分成4组各组各114比特码组进行交织。比特码组进行交织。 GSM系统中的交织深度为系统中的交织深度为8，将将40ms经过
34、编码后，经过编码后，长度为长度为456 2=912比特的数字序列分为比特的数字序列分为8组，每组组，每组114比特，组成比特，组成8 114矩阵，矩阵，按水平写入垂直读出的方式实现交织。按水平写入垂直读出的方式实现交织。要在接收端接收完整的一帧要在接收端接收完整的一帧20ms的语音，必须经过两帧的时间间隔，的语音，必须经过两帧的时间间隔，其延时为其延时为40ms。 (4)(4)交织交织 加密过程是通过特定算法修改上述加密过程是通过特定算法修改上述8个交织码组的内容，加密算法只有被个交织码组的内容，加密算法只有被特定授权的基站和移动终端才能获得。特定授权的基站和移动终端才能获得。在在GSM系统中
35、有两种加密算法：系统中有两种加密算法：A3和和A5，分别用于阻止非法的网络接，分别用于阻止非法的网络接入和移动终端的发射。入和移动终端的发射。 (5)(5)加密加密(6) 突发调整突发调整 突发调整是将某些特殊的二进制数据填加到已加密的码组中，用于接突发调整是将某些特殊的二进制数据填加到已加密的码组中，用于接收端的同步均衡等环节。收端的同步均衡等环节。 GSM系统中使用的调制方式为系统中使用的调制方式为BT=0.3的的GMSK二进制数二进制数“1”和和“0”在在GMSK中分别表示为相对于载波中心频中分别表示为相对于载波中心频率偏移率偏移 67.708KHz的信号，信道的码速为的信号，信道的码速
36、为270.833333kbps，恰好等于频偏的恰好等于频偏的4倍。倍。(7) 调制调制 为了抑制多径问题，为了抑制多径问题，GSM系统中采用慢跳频技术减小多系统中采用慢跳频技术减小多径效应和同频干扰。径效应和同频干扰。 每帧跳频一次，所以每秒跳频次数为每帧跳频一次，所以每秒跳频次数为217.6。跳频的过程。跳频的过程由基站控制完成。由基站控制完成。 (8) 跳频跳频 (9) 功率控制功率控制 GSM900系统规范中规定移动终端峰值发射功率一共有五级：系统规范中规定移动终端峰值发射功率一共有五级：20W、8W、5W、2W、0.8W。GSM900手持终端第手持终端第4级（级（CLASS4），最大发
37、射功率），最大发射功率2W（33dBm）。）。为了减小同信道干扰和节省功率（延长电池的使用时间），要求在保证一定信为了减小同信道干扰和节省功率（延长电池的使用时间），要求在保证一定信号质量的前提下，移动终端和基站的发射功率尽量小。号质量的前提下，移动终端和基站的发射功率尽量小。功率控制可实现功率电平以功率控制可实现功率电平以2dB为步长变化，调整范围为从峰值功率至为步长变化，调整范围为从峰值功率至13dBm（20mW）。）。GSM系统可分别实现对上行链路和下行链路的功率控制，上行链系统可分别实现对上行链路和下行链路的功率控制，上行链路移动终端的功率控制范围为路移动终端的功率控制范围为2030d
38、B，而下行链路的功率控制范围由设备制，而下行链路的功率控制范围由设备制造商决定。造商决定。功率控制由功率控制由BSS管理和控制，具体实现过程是：对上行链路的功率控制是通过管理和控制，具体实现过程是：对上行链路的功率控制是通过基站基站BTS测量上行链路的信号电平和信号质量，并考虑移动终端的最大发射功测量上行链路的信号电平和信号质量，并考虑移动终端的最大发射功率计算出所需的发射功率，将改变发射功率命令在率计算出所需的发射功率，将改变发射功率命令在SACCH信道中传输下去。信道中传输下去。下行链路的功率控制是由移动终端测量下行链路的信号电平和信号质量（通过下行链路的功率控制是由移动终端测量下行链路的
39、信号电平和信号质量（通过计算误码率实现），并将该信息传输给计算误码率实现），并将该信息传输给BSC，由，由BSC决定是否改变发射功率。决定是否改变发射功率。(10) 均衡均衡 接收机通过时隙中的训练序列获得信道特性，并调整滤接收机通过时隙中的训练序列获得信道特性，并调整滤波器参数，对接收信号进行时域均衡。波器参数，对接收信号进行时域均衡。 6 GSM的呼叫接续及过区切换的呼叫接续及过区切换 移动用户（移动用户（MS）开机注册）开机注册待机待机监听附近基站监听附近基站BS的的BCH信道实现同步，接收信道实现同步，接收FCCH、SCH和和BCCH信道的信号，锁定在基站及某一信道的信号，锁定在基站及
40、某一BCH信道上。信道上。 MS拨被叫号码拨被叫号码按发射（按发射（SEND）键）键MS在随机接入信道在随机接入信道(RACH)上向上向BS发出信道发出信道申请信息申请信息BS接收成功接收成功给给MS分配一个专用控制信道分配一个专用控制信道接入允许信道接入允许信道(AGCH) 向向MS发立即分配指令。发立即分配指令。 MS在发起呼叫的同时，启动定时器，在规定的时间内可重复申请，如果按预定的次在发起呼叫的同时，启动定时器，在规定的时间内可重复申请，如果按预定的次数重复申请后，仍收不到数重复申请后，仍收不到BS的应答，则放弃这次申请的应答，则放弃这次申请当当MS收到立即分配信令后，收到立即分配信令
41、后，利用分配的专用控制信道利用分配的专用控制信道(DCCH)与与BS建立信令链路，经建立信令链路，经BS向向MSC发送业务请求信发送业务请求信息息 MSC向向VLR发送开始接入请求信令发送开始接入请求信令 VLR收到信令收到信令经经MSC和和BS向向MS发出鉴权请求，其中包含一随机数发出鉴权请求，其中包含一随机数(RAND) MS按按鉴权算法鉴权算法A3进行处理进行处理MSC发回鉴权响应信息发回鉴权响应信息若鉴权通过，承认此若鉴权通过，承认此MS的合法性的合法性VLR就给就给MSC发送加密模式信息发送加密模式信息由由MSC经经BS向向MS发送加密模式指令发送加密模式指令MS收收到并完成加密到并
42、完成加密向向MSC发送加密模式完成响应信息发送加密模式完成响应信息VLR向向MSC作出开始接入请作出开始接入请求应答求应答VLR给给MS分配一个新分配一个新IMSI。MS向向MSC发出建立呼叫请求发出建立呼叫请求MSC向向VLR发出指令，要求它传送建立呼叫所需的信发出指令，要求它传送建立呼叫所需的信息息如果成功，如果成功，MSC即向即向MS发送发送“呼叫开始呼叫开始”指令，并向指令，并向BS发出分配无线业务信发出分配无线业务信道的分配信令。道的分配信令。如果如果BS有空闲的业务信道有空闲的业务信道(TCH) 即向即向MS发出信道分配指令发出信道分配指令当当MS得到业务信道时得到业务信道时向向B
43、S和和MSC发送信道分配完成的信息。发送信道分配完成的信息。 MSC在无线链路和地面有线链路建立在无线链路和地面有线链路建立把呼叫接续到其它网络把呼叫接续到其它网络和被呼叫用户建立连和被呼叫用户建立连接接给给MS发送回铃音发送回铃音被呼叫的用户摘机被呼叫的用户摘机 MSC向向BS和和MS发送连接指令发送连接指令待待MS发回连接确认发回连接确认即转入通话状态，从而完成了即转入通话状态，从而完成了MS主叫过程。主叫过程。(1) (1) 移动用户主叫移动用户主叫 (2) 移动用户被叫移动用户被叫 其它用户呼叫其它用户呼叫MS其所在网络把呼叫接续到就近的移动交换中心（其所在网络把呼叫接续到就近的移动交
44、换中心（MSC），此时），此时MSC在网络中起到网关在网络中起到网关(GateWay)的作用，记作的作用，记作GMSCGMSC向向HLR查询路由信息，查询路由信息，HLR在其保存的用户位置数据库中查出被叫在其保存的用户位置数据库中查出被叫MS所在的地区所在的地区向该区的向该区的VLR查询该查询该MS的漫游的漫游号码号码(MSRN) VLR把该把该MS的的MSRN送到送到HLR转发给查询路由信息的转发给查询路由信息的GMSCGMSC即把呼叫接续到被叫即把呼叫接续到被叫MS所在地区的所在地区的MSC，记作，记作VMSC由由VMSC向该向该VLR查询有关的呼叫参数，获得成功查询有关的呼叫参数，获得成
45、功向相关的向相关的BSC发出寻呼请求发出寻呼请求BSC根据根据MS所在所在的小区，确定所在的收发台的小区，确定所在的收发台(BTS) 在寻呼信道在寻呼信道(PCH)上发送寻呼请求信息。上发送寻呼请求信息。MS收到寻呼请求信息收到寻呼请求信息在随机接入信道在随机接入信道(RACH)向向BS发送信道请求发送信道请求由由BS分配专用控分配专用控制信道制信道(DCCH) 在公用控制信道在公用控制信道(CCCH)上给上给MS发送发送“立即分配立即分配”信令信令MS利用分利用分配到的配到的DCCH与与BS建立信令链路建立信令链路向向VMSC发回发回“寻呼寻呼”响应。响应。VMSC收到收到MS的寻呼响应的寻
46、呼响应向向VLR发送发送“开始接入请求开始接入请求” 启动常规的启动常规的“鉴权鉴权”和和“加密模式加密模式”过程过程VLR向向VMSC发回开始接入应答和完成呼叫请求发回开始接入应答和完成呼叫请求VMSC向向BS及及MS发送呼叫建立信令发送呼叫建立信令被叫被叫MS收到此信令收到此信令向向BS和和VMSC发回发回“呼叫证实呼叫证实”信息，表信息，表明明MS已进入可通信状态。已进入可通信状态。VMSC收到收到MS的呼叫证实信息的呼叫证实信息向向BS发出信道分配请求发出信道分配请求要求要求BS给给MS分配业务信道分配业务信道（TCH）MS向向BS及及VMSC发回分配完成响应和回铃音发回分配完成响应和
47、回铃音VMSC向主叫用户发送连接向主叫用户发送连接完成信息完成信息被叫被叫MS摘机摘机向向VMSC发送连接信息发送连接信息VMSC向主叫用户发送拨号应答信向主叫用户发送拨号应答信息息向向MS发送连接确认信息。发送连接确认信息。至此，完成了移动用户被叫过程。至此，完成了移动用户被叫过程。(3)GSM过区切换过区切换 GSM主要指导思想是主要指导思想是:把过区切换的检测和处理等功能一部分分散到移动终把过区切换的检测和处理等功能一部分分散到移动终端（端（MS）(移动终端辅助切换法移动终端辅助切换法 )，由，由MS测量本基站及测量本基站及周围基站的信号强度，并把测得结果送给周围基站的信号强度，并把测得
48、结果送给MSC进行分析进行分析和处理，由和处理，由MSC作出过区切换的决策。作出过区切换的决策。 MS不断对周围基站的不断对周围基站的“广播控制信道广播控制信道(BCCH)”进行进行信号电平的测量信号电平的测量MS发现它的接收信号变弱，达不到或发现它的接收信号变弱，达不到或已接近于信干比的最低门限值已接近于信干比的最低门限值同时发现周围某个基站同时发现周围某个基站的信号很强时，就可以发出过区切换请求，启动过区切的信号很强时，就可以发出过区切换请求，启动过区切换过程。换过程。 切换能否实现还应由切换能否实现还应由MSC根据网中很多测量结果作出根据网中很多测量结果作出决定。如果不能进行切换，决定。
49、如果不能进行切换，BS会向会向MS发出拒绝切换的发出拒绝切换的信令。信令。 GSM过区切换主要有以下三种情况：过区切换主要有以下三种情况： (1) 同一个同一个BSC控制区内不同小区之间的切换，即同一个控制区内不同小区之间的切换，即同一个BSC区、区、不同不同BTS之间切换。之间切换。这种切换是最简单的情况。首先由这种切换是最简单的情况。首先由MS向向BSC报告现基站和周围基站的信号强度，由报告现基站和周围基站的信号强度，由BSC发出切换命令，发出切换命令，MS切换到新切换到新TCH信道后告知信道后告知BSC，由，由BSC通知通知MSCVLR，某移动，某移动终端已完成此次切换。若终端已完成此次
50、切换。若MS所在的位置区也改变了，那么在呼叫完成后还需要进行位置所在的位置区也改变了，那么在呼叫完成后还需要进行位置更新。更新。(2)同一个同一个MSC/VLR业务区，不同业务区，不同BSC间的切换。间的切换。在同一个在同一个MSCVLR区，不同区，不同BSC间切换时，由间切换时，由MSC负责切换过程。首先由负责切换过程。首先由MS向向现现BSC报告测试数据，现报告测试数据，现BSC向向MSC发送切换请求，再由发送切换请求，再由MSC向新向新BSC发送切换指令，发送切换指令，新新BSC向向MSC发送切换证实消息。然后发送切换证实消息。然后MSC向现向现BSC、MS发送切换命令，待切换完成发送切
