GSMR通信系统知识小结要点课件.ppt

第11讲 移动通信信道特征及网络结构知识点梳理一、移动通信信道一、移动通信信道一、移动通信信道一、移动通信信道二、区域覆盖二、区域覆盖二、区域覆盖二、区域覆盖三、多址技术三、多址技术三、多址技术三、多址技术四、移动通信六大困惑四、移动通信六大困惑四、移动通信六大困惑四、移动通信六大困惑五、五、五、五、GSMGSMGSMGSM网络结构网络结构网络结构网络结构六、六、六、六、GSMGSMGSMGSM编号计划编号计划编号计划编号计划内容简介分集接收技术n分集接收是分集接收是解决多径衰落解决多径衰落的一种技术的一种技术n分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法信号电平起伏的办法n通常接收端的信噪比可以提高通常接收端的信噪比可以提高 20dB~30dB分集接收技术n分集接收分集接收q频率分集频率分集：是指承载相同信息的信号用多个载波传送，频：是指承载相同信息的信号用多个载波传送，频率间隔应该大于等于信道的相干带宽率间隔应该大于等于信道的相干带宽。

q时间分集时间分集：用不同的时隙来传送承载相同信息的信号连：用不同的时隙来传送承载相同信息的信号连续时隙的间隔要大于信道的相干时间续时隙的间隔要大于信道的相干时间q空间分集空间分集：采用多个天线进行接收，使每个天线之间相隔：采用多个天线进行接收，使每个天线之间相隔半波长的整数倍半波长的整数倍q极化分集极化分集：使用多种极化方式传输同一信号使用多种极化方式传输同一信号非连续发送（DTX） n概念概念 Discontinuous Transmission不连续发送在一个通信过程中，其实移动用户仅有很少的时间用于通话，大部分时间都没有传送话音消息如果将这些信息全部传送给网络的话，这不但会对系统资源造成浪费而且会使系统内的干扰加重 所以利用语音编码器检测到话音间隙后，在间隙期不发送，这就是所谓的不连续发送通话时进行13KB/s编码，停顿期用500b/s编码发送舒适的噪声非连续发送（DTX） n话音传输有两种方式：一种是无论用户是否讲话，话音总是连续编码（每20ms一个话音帧）另一种是非连续发送方式DTX（Discontinuous Transmission）：在话音激活期进行13kbps编码，在话音非激活期进行500bps编码。

每 480 ms 传输一个舒适噪声帧7功控是什么？功控是什么？为什么要功控？为什么要功控？功控目的n功率控制：功率控制：根据需要调整基站与的发射功率n依据：依据：和基站上报的测量报告n目的：目的：在保证通话质量的情况下，降低发射功率，从而降低整网干扰、减少功耗 8功控分类n功率控制分为上行功率控制和下行功率控制，上下行控制独立进行q上行功控：上行功控：调整MS的输出功率，使BTS获得稳定接收信号强度，以减少对同邻频的干扰，降低移动台功耗q下行功控：下行功控：调整BTS输出功率，使MS获得稳定接收信号强度，减少同邻频干扰，降低基站功耗功率控制的目的及意义：功率控制的目的及意义：n 1、功率控制从用户感知来说：Ø可以明显感觉到电池的利用时间Ø感觉到通话质量的好坏n 2、功率控制从网络指标来说：Ø功率控制可以减少网络的内部干扰Ø从下行来说：主要是频率资源不够引起的带内下行干扰Ø从上行来说：主要是由于高话务量引起的上行干扰，表现为上行通话质量差Ø功率控制可以很大程度的影响网络的KPI.Ø由于频率资源有限，话务量的增高，功率控制运用不当会引起干扰，导致网络的KPI下降功率控制时间提前量TAnTATA就是就是Timing Advance Timing Advance ，时间提前量，时间提前量。

n在通信过程中，如移动台在呼叫期间向远离基站的方向上移动，因而从基站发出的消息将越来越迟的到达移动台与此同时，移动台的应答信息也会越来越迟的到达基站.如不采取措施，该时延长至当基站收到该移动台在本时隙上发送的消息会与基站在其下一个时隙收到的另一个呼叫信息重叠起来，而引起干扰 n在呼叫进行期间，移动台发给基站的测量报告头上携带有移动台测量的时延值，而基站必须监视呼叫到达的时间，并在下行信道上以480ms一次的频率向移动台发送指令，指示移动台提前发送的时间，这个时间就是TA（时间提前量）nTA的值域是0~63（0~233μs），它被GSM定时提前的编码0~63bit所限，使GSM最大覆盖距离为35km，计算如下： 1/2*3.7us/bit*63bit*c=35km 根据上述，1bit对应的距离是554m，由于多径传播和MS同步精度的影响，TA误差可能会达3bit左右（1.6km) nGSM小区的无线覆盖半径最大可达到35km 时间提前量时间提前量TA一、移动通信信道n基站天线、移动台天线及两幅天线之间的传播路径空中接口电波传播特性主要包含以下四种n传播损耗n多径效应n阴影效应n多普勒频移 移动信道电波传播特性n 为了无缝覆盖和不重复覆盖，专家们只能根据传播损耗时的场强变换来建立数学模型。

无线信道的传播特性给设计者带来了挑战n 为了确定网络的覆盖，常用的电波传播损耗预测模型有Okumura模型、Okumura-Hata模型、COST-231 Hata模型、对数阴影模型、CCIR模型、LEE模型以及COST-231 Walfisch-Ikegami模型nOkumura-HataOkumura-Hata模型模型无线信道的传播特性给设计者带来了挑战频率率f150MHz~1500MHz，，基站高度基站高度Hb30m~200m移移动台高度台高度Hm1m~10m距离距离d1km~20kmn大区制q大区制是指只用一个基站覆盖整个服务区n小区制q小区制是将整个服务区划分为若干个无线小区，每个无线小区设一基站负责本小区内所有移动通信的联络和控制 二、区域覆盖方式大区制与小区制半径30-50KM 天线高度几十到上百米 发射功率大q小区制特点n同频道再用--------提高用户容量n多个小区----------控制管理复杂n存在同频小区-----产生同频干扰小区制有何特点？n定向天线覆盖使用定向天线可以减少同频干扰的小区数i0，从而提高接收信噪比，减小同频干扰n优化同频复用距离和频率分配方案。

根据传播环境和业务量的变化情况，调整同频复用距离和频率分配方案n天线高度和倾角的调整调整天线高度和倾角可以改变小区的覆盖范围和小区形状，减小同频干扰 解决同频干扰采用哪些措施？解决同频干扰采用哪些措施？三、多址技术三、多址技术1.1.BSBS如何识别用户？如何识别用户？2.2.用户如何识别用户如何识别BSBS发给自己的信号？发给自己的信号？多个用户共享信道，区分用户的方式称为多址技术è不同用户台要有各自的特征è基站发出的信号也要赋予不同的特征信号的差异可以表现在某些参数上： 如信号的工作频率、出现时间、具有的特定码序列三种基本多址类型：频分多址（FDMA） 时分多址（TDMA） 码分多址（CDMA）频率资源有限的情况下，提高通信系统的容量解决办法解决办法------多址技术多址技术 频分多址（频分多址（FDMAFDMA））————以频道来区分用户以频道来区分用户YFDMA就是将给定的频谱资源划分成若干等间隔的频道（信道），供不同用户使用，每个用户占用一个频道通话Y在模拟蜂窝移动通信系统中，采用的多址方式即FDMA]TDMA是把一个频道按等时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，每一用户占用不同的时隙进行通信。

]GSM蜂窝移动通信中，即采用了TDMA的多址方式 时分多址（时分多址（TDMATDMA））------以时隙来区分用户以时隙来区分用户TDMATDMA方式方式下行（同一小区）TDMATDMA方式方式上行（同一小区）TDMATDMA方式方式四、移动通信六大困惑四、移动通信六大困惑1.1.1.1.困惑困惑困惑困惑1 1 1 1 基站如何区分？基站如何区分？基站如何区分？基站如何区分？2.2.2.2.困惑困惑困惑困惑2 2 2 2 如何找到基站？如何找到基站？如何找到基站？如何找到基站？3.3.3.3.困惑困惑困惑困惑3 3 3 3 基站如何找到？基站如何找到？基站如何找到？基站如何找到？4.4.4.4.困惑困惑困惑困惑4 4 4 4 如何识别用户的身份？如何识别用户的身份？如何识别用户的身份？如何识别用户的身份？5.5.5.5.困惑困惑困惑困惑5 5 5 5 如何保证对话不被他人窃听？如何保证对话不被他人窃听？如何保证对话不被他人窃听？如何保证对话不被他人窃听？6.6.6.6.困惑困惑困惑困惑6 6 6 6 如何保证移动着打不会有问题？如何保证移动着打不会有问题？如何保证移动着打不会有问题？如何保证移动着打不会有问题？è固定要识别一路话音来自哪台是一件很简单的事情（交接箱）è移动通信基站如何搞的清楚谁是谁？困惑困惑1---1---基站如何区分手基站如何区分机è固定要找通信网络只要把线往墙上的接口接上就可以了。

è要找到通信网络要复杂的多，主要从两个方面阐述困惑困惑2---2---如何找到基如何找到基站站è固话通信，用户的位置是固定的è移动通信中始终在移动，基站如何找？ 下发“寻人启事”只要在网内一定能找到困惑困惑3---3---基站如何找到手基站如何找到机è运营商的网络不是免费的，如何对号收费？è移动通信中用户是通过终端来访问网络的，对用户的鉴别就相当于对终端的鉴别èGSM系统中用户的标识称为IMSI（国际移动用户识别）号，的身份证号码èIMSI号存储在SIM卡中，核心网络也存储IMSI号困惑困惑4---4---网络如何识别手网络如何识别用户的身份机用户的身份è无线电波向四面八方传送，谁都可以通过仪器窃听è大哥大时代如有人架起一根天线，可以听的很清楚，类似于以前玩插卡的游戏机，邻近竖起天线就可以收到游戏画面è数字移动通信很快取代了大哥大，因为可以加密困惑困惑5---5---如何保证对话不如何保证对话不被他人窃听被他人窃听è移动通话的特点是位置可以不断的变动，用户总会从一个基站覆盖范围移动到另一个基站覆盖范围，这就叫做切换----handover困惑困惑6---6---如何保证移动着如何保证移动着打不会有问题打不会有问题GSM系统结构系统结构五、五、GSMGSM系统结构系统结构 MS--MS--1.1.1.1.的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我们一一讲解。

们一一讲解们一一讲解们一一讲解è紧跟天线后面的是RF滤波器，它不只完成放大和滤波，电磁波的收和发都在一根天线上，谁来保证它们井水不犯河水呢？è双工器完成收和发的分配è还有一项工作没人做，不同的载频的电磁波在一根天线上运行，谁来区分他们呢？è合路器完成信号的合路与分解 BTS—BTS—基站收发信机基站收发信机发射耦合器发射耦合器接收耦合器接收耦合器天线天线耦合系统耦合系统BCF(基站公共功能基站公共功能)BSCTRX (收发信机收发信机)Abis接口接口- 将语音和用户数据信道合成以后送给将语音和用户数据信道合成以后送给BSC - 将信令信道合成以后送给将信令信道合成以后送给BSC双工器双工器- 天线与每个小区的收发信机之间的天线与每个小区的收发信机之间的 接口接口BTSBTS BTS 通用结构和功能通用结构和功能馈线馈线 BSCBTSAbis 接口接口Ater 接口接口-对对BTS无线资源管理无线资源管理-小区之间越区切换小区之间越区切换-通信信道安排通信信道安排-BTS之间的频率重新分配之间的频率重新分配-BTS时间和频率同步时间和频率同步-控制频率跳变控制频率跳变-功率控制功率控制- 等等等等O&MPCM控制器控制器PCM控制器控制器处理单元处理单元交换矩阵交换矩阵BSCX.25控制器控制器BSCBSC通用结构和功能通用结构和功能BTSTRAUTRAUMSCn上面花了不少篇幅描述一个交换机是怎样完成交换的，对MSC来说，光有交换不够的。

HLR：归属未知寄存器•存放本地注册的所有用户的信息 用户管理中心用户管理中心HLR永久纪录永久纪录- MSISDN- IMSI- 用户业务用户业务临时纪录临时纪录-VLR地址地址-加密参数加密参数 (Kc, Sres, Rand)VLR：拜访未知寄存器•存放在一个MSC区漫游的所有用户的信息 VLR永久纪录永久纪录-IMSI-用户注册业务用户注册业务临时纪录临时纪录-加密参数加密参数(Kc, Sres, Rand)-LAI - TMSILA1LA4LA2LA3六、六、GSMGSM编号计划编号计划1.1.1.1.GSMGSMGSMGSM网络系统包括网络系统包括网络系统包括网络系统包括交换系统和基站系统交换系统和基站系统交换系统和基站系统交换系统和基站系统2.2.2.2.交换系统包括交换系统包括交换系统包括交换系统包括HLRHLRHLRHLR、、、、MSCMSCMSCMSC、、、、VLRVLRVLRVLR、、、、AUCAUCAUCAUC和和和和EIREIREIREIR3.3.3.3.还与基站系统、其他网络（还与基站系统、其他网络（还与基站系统、其他网络（还与基站系统、其他网络（PSTNPSTNPSTNPSTN、、、、ISDNISDNISDNISDN、数据网、、数据网、、数据网、、数据网、PLMNPLMNPLMNPLMN）之间有接口）之间有接口）之间有接口）之间有接口4.4.4.4.要正确寻址，编号计划就非常重要要正确寻址，编号计划就非常重要要正确寻址，编号计划就非常重要要正确寻址，编号计划就非常重要 区域划分区域划分1.1.1.1.小区小区小区小区2.2.2.2.位置区位置区位置区位置区3.3.3.3.MSCMSCMSCMSC区区区区4.4.4.4.PLMNPLMNPLMNPLMN服务区服务区服务区服务区5.5.5.5.GSMGSMGSMGSM服务区服务区服务区服务区编号计划－编号计划－MSISDNn nMSISDNMSISDNMSISDNMSISDN移动用户号码移动用户号码移动用户号码移动用户号码mmCCCCCCCC：国家码，中国为：国家码，中国为：国家码，中国为：国家码，中国为86868686mmNDCNDCNDCNDC：国内网络接入码（中移：：国内网络接入码（中移：：国内网络接入码（中移：：国内网络接入码（中移：135135135135～～～～139139139139））））mmSNSNSNSN：用户号码，等长：用户号码，等长：用户号码，等长：用户号码，等长8 8 8 8位编码，由运营商分配位编码，由运营商分配位编码，由运营商分配位编码，由运营商分配CCNDCSN移动台国内有效ISDN号码移动台国际有效ISDN号码1.1.主叫用户呼叫用户所需拨的号码主叫用户呼叫用户所需拨的号码主叫用户呼叫用户所需拨的号码主叫用户呼叫用户所需拨的号码------------号码号码号码号码n nIMSIIMSI国际移动用户识别码国际移动用户识别码每个移动用户都分配有一个唯一的每个移动用户都分配有一个唯一的每个移动用户都分配有一个唯一的每个移动用户都分配有一个唯一的IMSIIMSIIMSIIMSI，在整个，在整个，在整个，在整个GSMGSMGSMGSM系统有系统有系统有系统有效，用于用户身份识别。

效，用于用户身份识别效，用于用户身份识别效，用于用户身份识别与与与与MSISDNMSISDNMSISDNMSISDN的关系就像人的姓名和身份证号码的关系就像人的姓名和身份证号码的关系就像人的姓名和身份证号码的关系就像人的姓名和身份证号码只要只要只要只要SIMSIMSIMSIM卡不扔，卡不扔，卡不扔，卡不扔，IMSIIMSIIMSIIMSI号就不变号就不变号就不变号就不变编号计划－编号计划－TMSIn nTMSITMSI临时移动用户识别码临时移动用户识别码在空中接口传递在空中接口传递在空中接口传递在空中接口传递TMSITMSITMSITMSI代替代替代替代替IMSIIMSIIMSIIMSI，加强了用户的安全性，加强了用户的安全性，加强了用户的安全性，加强了用户的安全性由由由由VLRVLRVLRVLR为来访的移动用户在鉴权成功后分配，是由为来访的移动用户在鉴权成功后分配，是由为来访的移动用户在鉴权成功后分配，是由为来访的移动用户在鉴权成功后分配，是由VLRVLRVLRVLR自行分自行分自行分自行分配的配的配的配的4 4 4 4字节字节字节字节BCDBCDBCDBCD码，仅限在码，仅限在码，仅限在码，仅限在VLRVLRVLRVLR管辖区内代替管辖区内代替管辖区内代替管辖区内代替IMSIIMSIIMSIIMSI临时使用临时使用临时使用临时使用与与与与IMSIIMSIIMSIIMSI相互对应相互对应相互对应相互对应编号计划－编号计划－MSRNn nMSRNMSRN移动用户漫游号码移动用户漫游号码MSRNMSRN是在呼叫接续时由是在呼叫接续时由VLRVLR临时分配给移动临时分配给移动台的号码台的号码用于用于GSMGSM网络在接续时的路由选择网络在接续时的路由选择MSRNMSRN组成与组成与MSISDNMSISDN相似，最大为相似，最大为1515位位A A起呼，和起呼，和MSC-1MSC-1建立连接建立连接建立连接后，建立连接后，MSC-1MSC-1查询被叫用户查询被叫用户的的HLRHLR，得到被，得到被叫用户的叫用户的IMSIIMSI和和VLRVLR要求要求MSC-2MSC-2提供一个提供一个MSRNMSRN给给HLRHLR找到一个空闲的MSRN分配MSRN呼叫号码的路由指向了MSC-2建立直接的连接编号计划－编号计划－LAIn nLAILAI位置区识别码位置区识别码位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，由一个或若干个小区组成。

由一个或若干个小区组成由一个或若干个小区组成由一个或若干个小区组成n n为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有小区同时发寻为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有小区同时发寻为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有小区同时发寻为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有小区同时发寻呼信号n nMSCMSCMSCMSC区区区区>=LA>=>=LA>=>=LA>=>=LA>=一个小区一个小区一个小区一个小区用于检测位置更新和信道切换的请求用于检测位置更新和信道切换的请求用于检测位置更新和信道切换的请求用于检测位置更新和信道切换的请求MCCMNCLAC位置区识别LAI3 3位位2 2位位最大最大16bit16bitLACLACLACLAC：位置区号码，用于识别：位置区号码，用于识别：位置区号码，用于识别：位置区号码，用于识别GSMGSMGSMGSM网络中的一个位置区，由运营商定义网络中的一个位置区，由运营商定义网络中的一个位置区，由运营商定义网络中的一个位置区，由运营商定义编号计划－编号计划－CGIn nCGICGI全球小区识别码全球小区识别码CGICGICGICGI是在所有是在所有是在所有是在所有GSM PLMNGSM PLMNGSM PLMNGSM PLMN中用作小区识别的唯一标识，由中用作小区识别的唯一标识，由中用作小区识别的唯一标识，由中用作小区识别的唯一标识，由LAILAILAILAI＋＋＋＋CICICICI构成构成构成构成mCI：小区识别码，由运营商自行定义，是一个2Byte BCD码MCCMNCLAC位置区识别码LAICI全球小区识别码CGI编号计划－编号计划－BSICn nBSICBSIC基站识别色码基站识别色码用于识别相邻国家的相邻基站，是一个用于识别相邻国家的相邻基站，是一个6bit6bit码码mNCC：PLMN色码，用于区分国界两侧的运营商，国内用于区分不同省份mBCC：基站色码，由运营商自行分配，用于区分采用相同基站的相邻BTSNCCBCC基站识别码BSIC3bit3bit编号计划－编号计划－IMEIn nIMEIIMEI国际移动设备识别码国际移动设备识别码IMEIIMEI唯一识别移动台，是一个唯一识别移动台，是一个1515位的十进制编码位的十进制编码mTAC：型号批准码mFAC：工厂装配码，表示生产厂家及装配地mSNR：序号码，用于识别每个设备mSP：备用码TACFACSNRSP国际移动设备识别码IMEI6位2位6位2位。