XXXX移动通信_第六章

第六章通信抗干扰技术国家级重点实验室移动通信GSM及其增强移动通信系统2主要内容6.1GSM系统的业务及其特征6.2GSM系统的结构6.3GSM的信道6.4GSM的无线数字传输6.5GSM的信令协议6.6接续和移动性管理6.7通用分组无线业务3主要内容6.1GSM系统的业务及其特征6.2GSM系统的结构6.3GSM的信道6.4GSM的无线数字传输6.5GSM的信令协议6.6接续和移动性管理6.7通用分组无线业务46.1GSM系统的业务及其特征GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)系统的业务电信业务为用户通信提供的包括终端设备功能在内的完整能力的通信业务承载业务提供用户接入点间信号传输的能力附加业务对基本业务的补充不能单独向用户提供，必须与基本业务一起提供6.2GSM系统的构成66.2GSM系统的结构GSM系统结构移动子系统基站子系统交换子系统操作子系统7移动台移动台（MS：MobileStation）：用户端的设备总称。组成：移动设备(ME)SIM卡移动台的功能无线接入数字蜂窝移动通信网支持人机接口各种功能，呼叫过程的提示8SIM（SubscriberIdentityModule）特点：客户与设备分离通信安全可靠用户个人身份号码PIN鉴权加密成本低，经久耐用移动台9基站子系统基站子系统(BSS：BaseStationSubsystem)在一定无线覆盖区域中，由MSC控制，与MS进行通信的系统设备一个BSS包含一个或多个小区由两部分组成：基站收发设备(BTS：BaseTransceiverStation)：为一个小区服务的无线收发设备基站控制器(BSC:BaseStationController)：无线资源管理，对1个或多个BTS进行控制。10网络子系统网络子系统/交换子系统对管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体组成：1.移动业务交换中心MSC2.访问位置寄存器VLR3.归属位置寄存器HLR4.鉴权中心AUC5.移动设备识别寄存器EIR112.HLR（归属位置寄存器）GSM系统的中心数据库，存储HLR控制区内所有用户的相关数据。用户的参数（静态数据）：用户基本信息，存储于注册时约定的HLR用户的位置信息（动态数据）：HLR控制的各个MS当前位置的信息3.VLR（访问位置寄存器）VLR是存储位置信息的动态数据库当前处在本VLR控制区的全部MS（包括漫游的移动用户）与呼叫接续有关的资料。124.AUC（鉴权中心）提供客户鉴权所需要的数据数据的存储：存储每个用户的密钥，存储鉴权算法。向HLR提供鉴权参数组。5.EIR（移动设备识别寄存器）存贮移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，防止非法移动台的使用。白名单：可入网的合法移动台设备号（设别）灰名单：有故障的、未经认证的移动台设备号（监视）黑名单：被禁用（如失窃）的移动台设备号（闭锁）13操作支持子系统OSS（OperationSupportSystem）包括：操作维护中心(OMC)、网络管理中心(NMC)移动用户管理用户数据管理移动设备管理通过EIR实现网络操作与控制通过OMC实现，故障管理、配置管理、性能管理等14主要内容6.1GSM系统的业务及其特征6.2GSM系统的结构6.3GSM的信道6.4GSM的无线数字传输6.5GSM的信令协议6.6接续和移动性管理6.7通用分组无线业务156.3GSM的信道GSM的多址方式：FDMA与TDMA混合方式16物理信道与逻辑信道GSM信道分为物理信道与逻辑信道物理信道:用来传送信号或数据的物理通路，一个时隙（TS）逻辑信道:在物理信道基础上，根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义为不同的逻辑信道根据其传输方向，分上行信道和下行信道17物理信道与逻辑信道以GSM900为例：上行890~915MHz(共25MHz)，下行935~960MHzGSM1800：上行1710~1785MHz，下行1805~1880MHz18频道间隔相邻频道间隔200kHz，分8个信道（时隙）双工收发间隔GSM900：45MHz频道配置(以900M频段为例)等间隔频道配置方法，频道序号为1～124：1.移动台发，基站收:fl(n)=890.200MHz＋（n-1）0.200MHz2.基站发，移动台收:fh(n)=fl(n)＋45MHzn=1～124频道物理信道与逻辑信道19举例已知N=7，试求GSM900系统容量解：上下行分别有124个载频124×200K=24.8MHz25MHz信道总数为：124×8=992个物理信道m=992/7=141.7物理信道与逻辑信道20逻辑信道分为两大类：1,业务信道（TCH）：用于传送编码后的话音或客户数据，在上行和下行信道上，点对点（BTS对一个MS，或反之）方式传播。2,控制信道（CCH）：用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道。21物理信道与逻辑信道逻辑信道广播信道(BCH)公共控制信道(CCCH)频率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）广播控制信道（BCCH）寻呼信道（PCH）随机接入信道（RACH）允许接入信道（AGCH）独立专用控制信道（SDCCH）慢速辅助控制信道（SACCH）快速辅助控制信道（FACCH）全速率信道半速率信道增强型全速率信道公共信道专用信道业务信道TCH）专用控制信道(DCCH)22物理信道与逻辑信道广播信道(BCH,BroadcastCHannel）：概念：下行信道“一点对多点”的单方向控制信道；用于基站向移动台广播公用的信息；传输的内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息；23物理信道与逻辑信道广播信道(BCH,BroadcastChannel)分类：频率校正信道（FCCH）：传输用于校正移动台工作频率的信息。同步信道（SCH）：传输移动台的帧同步（TDMA帧号）和BTS的识别码（BSIC）的信息，供移动台进行同步和对基站进行识别。广播控制信道（BCCH）：广播每个BTS的通用信息（小区特定信息）。24物理信道与逻辑信道公共控制信道CCCH（CommonControlCHannel）：概念：双向控制信道用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。25公共控制信道CCCH（CommonControlCHannel）分类寻呼信道（PCH）：传输基站寻呼移动台的信息。下行信道，点对多点方式传播；随机接入信道（RACH）：用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道，可作为对寻呼的响应或MS主叫/登记时的接入。上行信道，点对点方式传播。允许接入信道（AGCH）：用于基站对移动台的入网申请作出应答，即给用户分配一个独立专用控制信道。下行信道，点对点方式传播。26物理信道与逻辑信道专用控制信道DCCH（DedicatedControlCHannel）：概念：一种“点对点”的双向控制信道在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必须的控制信息。27物理信道与逻辑信道专用控制信道DCCH（DedicatedControlCHannel）分类独立专用控制信道（SDCCH）：用于在分配业务信道之前呼叫建立过程中传送系统信令。例如登记、鉴权等信令。慢速辅助控制信道（SACCH）：基站用此信道向移动台传送功率控制信息、帧调整信息;同时接收移动台发来的移动台接收的信号强度报告和链路质量报告。与一个业务信道TCH或一个独立专用控制信道SDCCH联用28物理信道与逻辑信道快速辅助控制信道（FACCH）：主要用于传送基站与移动台间的越区切换的信令消息29物理信道与逻辑信道业务信道(TCH,TrafficChannel)主要传送数字话音和数据，有少量的随路控制信令。30逻辑信道到物理信道的映射基站TCHBCHFCCH，频率校正SCH，同步BCCH，广播控制CCCH(PCH，寻呼)CCCH(AGCH，允许接入)CCCH(RACH)DCCHSDCCH，独立专用SACCH，慢速辅助FACCH快速辅助31逻辑信道到物理信道的映射映射的基础：每小区有n个载频：C0，C1，……，Cn-1每个载频有8个时隙：TS0，TS1，……，TS7共有n×8个物理信道。用不同的突发脉冲序列来承载不同逻辑信道32GSM系统帧结构逻辑信道到物理信道的映射图6.16GSM系统帧结构时隙帧=8*时隙复帧=26(业务)/51(控制)*帧超帧=51(业务)/26(控制)*复帧超高帧=2048*超帧33时隙一个TDMA帧分为8个时隙，每个时隙长约576.9us，含156.25个码元。TDMA帧一个TDMA帧长为约4.612ms，含8个时隙。复帧业务复帧：26帧组成，长120ms。控制复帧：51帧组成，长235.385ms。超帧由51个业务复帧或26个控制复帧组成。周期：51×26×4.615×10-3≈6.12s超高帧由2048个超帧组成。2715648个TDMA帧。约3.5小时。34逻辑信道到物理信道的映射映射方式掌握：1.下行BCH和CCCH在C0上的TS0上的复用了解：1.上行RACH在C0上的TS0上的复用2.SDCCH和SACCH在C0上的TS1上的复用3.其余（C0上的TS2～TS7，C1~Cn-1上的8个时隙）用于业务信道35逻辑信道到物理信道的映射1，下行BCH和CCCH在TS0上的复用概念：当某小区超过1个载频时，C0上的TS0映射广播和公共控制信道。51个TS0组成，即以51个帧为循环周期。图6.10BCH和CCCH在TS0上的复用36其中广播信道(BCH)F（FCCH，频率校正信道）——移动台依此校正频率，它的突发脉冲序列为FB。S（SCH，同步信道）——移动台依此读TDMA帧号和BSIC码，突发脉冲序列为SB。B（BCCH，广播控制信道）——移动台依此读有关此小区的通用信息。突发脉冲序列为NB。I（IDEL）——空闲帧，不包括任何信息。突发脉冲序列为DB。C（CCCH,公共控制信道,PCH和AGCH）——移动台依此接受寻呼和接入，突发脉冲序列NB。即便没有寻呼或接入进行，F、S、B也总在发射，便于移动台能够测试基站信号强度。此时C用空闲突发脉冲序列代替。37逻辑信道到物理信道的映射(了解)2，上行RACH（CCCH,公共控制信道）在TS0上的复用概念：对于上行链路而言，TS0只用于移动台的接入。突发脉冲序列为AB图6.11TS0上RACH的复用38逻辑信道到物理信道的映射(了解)3，上、下行独立专用控制信道（SDCCH）和慢速辅助控制信道（SACCH）在TS1上的复用概念：下行链路C0上的TS1用于映射专用控制信道102个TS1，时间长度上102个TDMA帧复用一次突发脉冲序列为NB图6.12SDCCH和SACCH（下行）在TS1上的复用39逻辑信道到物理信道的映射其中Dx（SDCCH）---此处移动台X是一个正在建立呼叫或更新位置或与GSM交换系统参数的移动台。Dx（如登记与鉴权等信令）只在移动台X建立呼叫时使用，在移动台X转到TCH上开始通话或登记完释放后，Dx可用于其它MS。Ax（SACCH）---在传输建立阶段（也可能是切换时）必须交换控制信令，如功率调整等信息，移动台X的此类信令就是在该信道上传送。上行链路C0上的TS1组成结构与下行链路的组成结构一样，只在时间上有一个偏移。40物理信道：C0上的TS2～TS7，C1~Cn-1上的8个时隙复帧含26个TDMA帧。T（业务信道，TCH）——编码话音或数据，用于通话，突发脉冲序列为NB。A（慢速辅助控制信道：SACCH）——控制信号，突发脉冲序列为NB。。I（IDLE）——空闲帧，不包含任