GSM原理與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化培訓(xùn)第一頁，共183頁。GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

GSM無線接口理論GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM主要過程及參數(shù)優(yōu)化第二頁，共183頁。

第一部分GSM無線接口理論

一、時(shí)分多址（TDMA）

GSM中：上行頻率：890－－915MHZ

下行頻率：935－－960MHZ

共分為124對雙工載頻，載頻間隔為200KHZ。每載頻共分8個(gè)時(shí)隙，即為8個(gè)信道?？傂诺罃?shù)為124×8＝992個(gè)信道。

124個(gè)頻點(diǎn)中包含了聯(lián)通，郵電GSM和TACS。第三頁，共183頁。關(guān)于“下行鏈路”和“上行鏈路”的概念

手機(jī)基站上行鏈路下行鏈路第四頁，共183頁。4/12頻率分組方法3/9頻率分組方法MRP頻率分組方法1/3頻率分組方法無線頻率的分組方案第五頁，共183頁。小區(qū)頻率分組4/12第六頁，共183頁。D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3同頻小區(qū)第七頁，共183頁。第八頁，共183頁。第九頁，共183頁。第十頁，共183頁。

在頻率資源較緊的地方可采用多頻復(fù)用模式：

如在系統(tǒng)中如果有50頻率可用，則在進(jìn)行頻率分組時(shí)不進(jìn)行規(guī)則的分配，而采用不等的方式進(jìn)行分配：如12/12/10/10/6規(guī)律來進(jìn)行頻率分配。其規(guī)律由理論及網(wǎng)絡(luò)實(shí)際干擾的情況來分析得出的。第十一頁，共183頁。MRP頻率分組（4/12）表A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D394939290898887868584838281807978777675747372717069686766656463626160595857565554535251504948

47464544434241403938

37363534333231302928

2726252423222120

1918171615141312

11109876

54321

第十二頁，共183頁。二、GSM信號處理（一）GSM中的技術(shù)難點(diǎn)

1、時(shí)間色散

2、時(shí)間提前

3、話音編碼壓縮話音數(shù)據(jù)的比特速率

4、誤碼處理采用信道編碼、交織、跳頻等技術(shù)。第十三頁，共183頁。1、時(shí)間色散010101010101010101第十四頁，共183頁。

在接收端，由于射頻信號的反射作用，接收機(jī)接收到的信號是多種多樣的，其中有的反射信號來自遠(yuǎn)離接收天線的物體，比直射的信號經(jīng)過的路程長很多，因而形成相鄰符號間的相互干擾。這種現(xiàn)象稱為時(shí)間色散。如圖所示：基站發(fā)射101010的數(shù)字序列，一路是直射至移動(dòng)臺，一路經(jīng)物體反射至移動(dòng)臺，可見反射信號比直射信號經(jīng)過路程長。在GSM系統(tǒng)中，比特速率為270Kbit/s，則每一比特時(shí)間為3.7us，也即是一比特對應(yīng)1.1Km。假若反射信號經(jīng)過的路程比直射信號經(jīng)過的路程長1.1公里，則移動(dòng)臺就會在接收到的有用信號中混有比它遲到一個(gè)比特時(shí)間的一個(gè)信號，即移動(dòng)臺同時(shí)會收到一個(gè)為“1”的信號和一個(gè)為“0”信號，這種現(xiàn)象會使移動(dòng)臺接收時(shí)的誤碼率升高。第十五頁，共183頁。05432167322、時(shí)間提前第十六頁，共183頁。

由于采用了TDMA技術(shù)，因此要求移動(dòng)臺必須在指配給它的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，而在其余時(shí)間則必須保持沉默。否則它將對使用同一載頻上不同時(shí)隙的另一些移動(dòng)臺的呼叫造成干擾。如圖所示：某一移動(dòng)臺非常靠近基站，指配給它的是時(shí)隙2（TS2），它只能利用該時(shí)隙進(jìn)行呼叫，在該移動(dòng)臺呼叫期間，它向遠(yuǎn)離基站的方向移動(dòng)。因此，從基站發(fā)出的信息，將會越來越遲地到達(dá)移動(dòng)臺，與此同時(shí)，移動(dòng)臺的應(yīng)答信息也將越來越遲地到達(dá)基站。如果不采取任何措施，則該時(shí)延將會長到使該移動(dòng)臺在TS2發(fā)送的信息與基站在TS3接收到的信息相重迭起來，引起相鄰時(shí)隙的相互干擾。所以，在呼叫期間，要監(jiān)視呼叫到達(dá)基站的時(shí)間，并向移動(dòng)臺發(fā)出指令，使移動(dòng)臺能夠隨著它離開基站距離的增加，逐漸提前發(fā)送信號，這個(gè)移動(dòng)臺提前發(fā)送信號的時(shí)間稱為定時(shí)提前時(shí)間（TA）。第十七頁，共183頁。（二）、話音編碼

GSM中話音編碼采用混合編碼器，其編碼過程分為：第一階段：話音分段。

64KBIT\S的話音分成20MS一段進(jìn)行編碼。第二階段：編碼。每20MS話音編成260BIT的數(shù)碼。即比特速率為：260\20=13KBIT\S第十八頁，共183頁。

在GSM系統(tǒng)中，由于無線信道的帶寬只有200KHZ，且無線信道為變參信道，傳輸數(shù)字信號的誤碼率高，因此，話音信號在無線信道上傳送之前應(yīng)進(jìn)行處理，使話音數(shù)字信號能夠適合無線信道的高誤碼、窄帶寬的要求，本節(jié)主要講述CME20系統(tǒng)對話音的處理過程，包括PCM編碼技術(shù)、話音編碼技術(shù)、信道編碼技術(shù)、交織技術(shù)、突發(fā)脈沖形成技術(shù)、均衡技術(shù)、分集接收技術(shù)和移動(dòng)臺的構(gòu)成框圖。

PCM編碼方式是一種波形編碼器，這類編碼方式傳送的是實(shí)際波形的直接信息，其編碼過程是先對模擬信號進(jìn)行取樣，再對取樣值進(jìn)行量化，然后進(jìn)行編碼形成數(shù)字信號，即是我們較為熟識的取樣、量化、編碼的過程。在現(xiàn)在的公用電話中通常采用這種編碼方式，它質(zhì)量相應(yīng)較高，但需要很的比特速率，公用電話中每個(gè)話路的比特速率為64Kbit/s。這樣高的比特速率不適應(yīng)在GSM系統(tǒng)中的無線信道中傳輸。第十九頁，共183頁。

在公用電話網(wǎng)中用戶電路的模擬信號經(jīng)PCM抽樣、量化、編碼后形成每個(gè)話路的數(shù)字信號速率為64Kbit/s，在GSM系統(tǒng)中，無線信道也采用數(shù)字信號，但每載頻的帶寬只有200KHZ，如果采用傳統(tǒng)的PCM編碼方式，則每個(gè)移動(dòng)臺的數(shù)字話音比特速率為64Kbit/S，8個(gè)用戶至少為512Kbit/S，調(diào)制后的頻帶遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200KHZ，因此必須采用其它的編碼方式來降低每個(gè)話路信息編碼所需的比特率。當(dāng)前的話音編碼方式主要有三種：波形編碼、聲音編碼和混合編碼。CME20系統(tǒng)中采用了混合編碼方式。波形編碼器具有音質(zhì)好的特點(diǎn)，但比特速率要求高；聲音編碼器具有編碼比特速率低的特點(diǎn)，但音質(zhì)較差；混合編碼器為波形編碼器和聲音編碼器兩者的結(jié)合，吸取兩種編碼器的優(yōu)點(diǎn)，使話音編碼后的比特速率能夠滿足GSM系統(tǒng)中無線信道的傳輸要求，而又能保證一定的話音質(zhì)量，但話音質(zhì)量比公用電話的PCM編碼方式差。第二十頁，共183頁。分段話音編碼64Kbit/s20ms20ms260bit260bit/20ms=13Kbit/s編碼前話音編碼后話音

其編碼過程為：先對64Kbit/S的數(shù)字話音進(jìn)行分段，每段20ms，然后再進(jìn)行混合編碼，每20ms的話音編成260個(gè)比特，即比特速率為260bit/20ms=13Kbit/S，這樣每路話音的比特速率從64Kbit/S降至13Kbit/S。第二十一頁，共183頁。（三）、信道編碼作用是克服無線信道中傳輸過程的誤碼。由于在GSM系統(tǒng)中的無線信道為變參信道，傳輸時(shí)的誤碼較為嚴(yán)重，采用信道編碼能夠檢出和校正接收比特流中的差錯(cuò)，克服無線信道的高誤碼缺點(diǎn)。信道編碼的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)原理可以從下面簡單的例子看出：假定要發(fā)送的信息是一個(gè)“0”或是一個(gè)“1”。為了提高保護(hù)能力，以這樣簡單的方式添加3個(gè)比特，對于每一個(gè)比特（0或1），只有一個(gè)有效的編碼組（0000或1111）。如果收到的不是0000或1111，就說明傳輸期間出現(xiàn)了差錯(cuò)，差錯(cuò)的情況有三種，錯(cuò)一個(gè)比特、錯(cuò)二個(gè)比特和錯(cuò)三或四個(gè)比特。由圖例可見，錯(cuò)一個(gè)比特可以校正；錯(cuò)二個(gè)比特時(shí)不能夠校正，但能夠檢出；錯(cuò)三或四個(gè)比特才發(fā)生誤碼。所以，這個(gè)簡單的編碼方式能夠校正一個(gè)差錯(cuò)和檢出二個(gè)差錯(cuò)。由此例可見信道編碼可以糾錯(cuò)和檢錯(cuò)。

第二十二頁，共183頁。

在CME20系統(tǒng)中，信道編碼采用了卷積編碼和分組編碼兩種編碼方式。卷積編碼具有糾錯(cuò)的功能；分組編碼具有檢錯(cuò)的功能。同時(shí)由于編碼時(shí)要添加比特，而使話音信號的比特速率升高，所以不能對全部的話音比特進(jìn)行編碼，而是只對部分重要的比特進(jìn)行編碼。

GSM中采用分組編碼和卷積編碼兩種編碼方式。把話音編碼產(chǎn)生的260比特分成

50個(gè)最重要比特

132個(gè)重要比特

78個(gè)不重要比特對50個(gè)比特先添加3個(gè)奇偶檢驗(yàn)比特（分組編碼）。再與132比特和4個(gè)尾比特一起卷積編碼，比率為1∶2，形成378個(gè)比特。另外78個(gè)不重要比特不予保護(hù)。第二十三頁，共183頁。2：1第二十四頁，共183頁。

信道編碼的過程是：50個(gè)最重要的比特先加入3個(gè)比特進(jìn)行分組編碼，再與132個(gè)重要比特一起加入4個(gè)比特進(jìn)行第二次分組編碼，然后再按1：2的比率進(jìn)行卷積編碼，形成378個(gè)已編碼比特，78個(gè)不重要比特不進(jìn)行編碼。這樣，260個(gè)比特的數(shù)字話音信號經(jīng)信道編碼后成為456個(gè)比特。第二十五頁，共183頁。（四）交織在實(shí)際應(yīng)用中，比特差錯(cuò)經(jīng)常成串發(fā)生。這是由于持續(xù)時(shí)間較長的衰落谷點(diǎn)會影響到幾個(gè)邊續(xù)的比特。而信道編碼僅在檢測和校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長的差錯(cuò)串時(shí)才是最有效的。采用交織技術(shù)，即是將碼流以非連續(xù)的方式發(fā)送出去，使成串的比特差錯(cuò)能夠被間隔開來，再由信道編碼進(jìn)行糾錯(cuò)和檢錯(cuò)。在GSM系統(tǒng)中，由于采用了TDMA技術(shù)，所以移動(dòng)臺接收到的信號不是連續(xù)的，而是每幀接收到一串?dāng)?shù)據(jù)，信息量為257bit，所以信道編碼后的20ms的話音要分成857bit，即分成8組，要4個(gè)幀才能送完。

第二十六頁，共183頁。

為克服比特差錯(cuò)經(jīng)常成串發(fā)生，而信道編碼只在檢測和校正不太長的差錯(cuò)串時(shí)才最有效，利用交織可把一條消息中相繼比特隔開，將它們以非相繼的方式發(fā)送，從而使成串的差錯(cuò)化為較短的差錯(cuò)串。一次交織在20MS話音內(nèi)進(jìn)行二次交織在相鄰的兩個(gè)20MS話音間進(jìn)行第二十七頁，共183頁。第二十八頁，共183頁。

在GSM系統(tǒng)中，信道編碼器為每一段20ms的話音提供456個(gè)比特，根據(jù)上述的交織原理，把456個(gè)比特分成八組，每組57個(gè)比特，在4個(gè)TDMA幀發(fā)送。發(fā)送時(shí)按非連續(xù)的方式發(fā)碼，即對它們作交織處理，其發(fā)碼規(guī)律如圖所示，這個(gè)比特的處理過程稱為第一次交織。第一次交織是在20ms的話音中進(jìn)行的。設(shè)某個(gè)用戶進(jìn)行通話，每20ms產(chǎn)生一個(gè)456bit的話音幀，假設(shè)現(xiàn)有A、B、C、D四幀，每幀第一次交織后形成8組，每組57個(gè)比特，如果每幀的257個(gè)比特是取自同一話音幀并插入同一突發(fā)脈串，那么該突發(fā)脈沖串如果喪失將會導(dǎo)致總共喪失25%的比特，而信道編碼難以對付丟失這么多的比特，所以必須在兩個(gè)話音幀間再來一次交織。第二十九頁，共183頁。

第二次交織是在兩個(gè)20ms的話音之間進(jìn)行的，其原理如圖所示，第二次交織后，每串突發(fā)脈沖串發(fā)送相鄰兩個(gè)20ms各57個(gè)比特的信息，每20ms的話音要分成8個(gè)TDMA幀才能送完。二次交織將增加系統(tǒng)的時(shí)延，但卻能經(jīng)得住喪失整個(gè)突發(fā)脈串的打擊。因?yàn)閱适б粋€(gè)脈沖串只影響每個(gè)話音幀比特?cái)?shù)的12.5%，而這是能通過信道編碼加以校正的。（五）調(diào)制采用高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK），比普通的MSK更窄的帶寬，但代價(jià)是減小了對噪聲的抵抗能力。第三十頁，共183頁。（六）跳頻瑞利衰落的衰落圖形是與頻率相關(guān)的，即衰落谷點(diǎn)將因頻率不同而發(fā)生在不同的地點(diǎn)。這樣如果在呼叫期間，讓載波頻率在幾個(gè)頻率點(diǎn)上變化，并假定只在一個(gè)頻率上有一衰落谷點(diǎn)，那么僅會損失呼叫的一小部分，而采用復(fù)雜的信號處理過程能重新恢復(fù)全部信息內(nèi)容。這種方法稱為跳頻。在呼叫期間，載波頻率在幾個(gè)頻率上變化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰落谷點(diǎn)只是對某一個(gè)頻點(diǎn)有效，對另一個(gè)頻點(diǎn)無效。另外，跳頻與不連續(xù)發(fā)射可以降低干擾，但當(dāng)大負(fù)荷時(shí)，所有的發(fā)信機(jī)都同時(shí)打開，碰撞的機(jī)會很大，跳頻的作用體現(xiàn)不出來。若按照4/12分組方案，鄰頻碰撞也無妨，但若采用多頻復(fù)用技術(shù)，鄰頻的距離小于12，彼此干擾變大，若采用跳頻技術(shù)，且負(fù)荷不大時(shí)，可以減小碰撞機(jī)會。第三十一頁，共183頁。（七）天線（空間）分集接收

GSM中的實(shí)現(xiàn)分集的方法是使用兩個(gè)接收天線，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的。它們兩者在某一時(shí)該經(jīng)受某很深衰落點(diǎn)影響的可能性很小。利用兩付接收天線來接收信號，它們獨(dú)立接收同一信號，并因此受到衰落包絡(luò)的不同影響，當(dāng)合成來自兩付天線的信號時(shí)，衰落的程度能被減小。在900MHZ頻段，天線間距5米~6米，可得到6dB左右的增益。在1800MHZ頻段，由于波長較短，所以天線間距可以縮短。（八）均衡器用于消除時(shí)間色散，當(dāng)出現(xiàn)反射信號時(shí)，移動(dòng)臺收到的可能是直射信號和反射信號，按一比特1.1公里計(jì)算，兩種信號的路徑差距是1.1公里時(shí)，移動(dòng)臺收到的可能是兩個(gè)比特，如0和1，這時(shí)移動(dòng)臺無法取舍。第三十二頁，共183頁。最小值原則接收碼輸出信道模型相關(guān)器357126313？126？31比較57RBS基站發(fā)信序列

M移動(dòng)臺接收序列

N移動(dòng)臺碼發(fā)生器第三十三頁，共183頁。

假設(shè)基站的發(fā)信序列為A（t），無線信道的規(guī)律為G（t），移動(dòng)臺的接收到的序列為B（t）。如果我們知道了無線信道的規(guī)律G（t），并且知道移動(dòng)臺的接收序列B（t），那么可以計(jì)算出基站的發(fā)信序列A（t）。

基站的發(fā)信序列A經(jīng)無線信道的傳輸后到達(dá)移動(dòng)臺，移動(dòng)臺所接收的序列為B，B序列中的26個(gè)訓(xùn)練比特被提出來后經(jīng)相關(guān)器的計(jì)算形成信道模型的控制參數(shù)去控制信道模型，使道模型與實(shí)際的無線信道相似，然后碼發(fā)生器產(chǎn)生可能出現(xiàn)的基站發(fā)信序列經(jīng)信道模型后與接收到的實(shí)際接收序列相比較，經(jīng)比較后，差值最小的碼發(fā)生器所產(chǎn)生的序列作為接收到的數(shù)據(jù)輸出。第三十四頁，共183頁。（九）突發(fā)脈沖串的形成在GSM系統(tǒng)中，一個(gè)TDMA幀每時(shí)隙只能送出257個(gè)比特，并以不連續(xù)的脈沖串形式在無線信道上傳送，因此除了257個(gè)比特的話音數(shù)據(jù)外，還必須加入其它的一些比特，這些比特包括前后各3個(gè)尾比特（TB），用于幫助均衡器知道突發(fā)脈沖串的起始位和停止位；26個(gè)訓(xùn)練比特，用于均衡器計(jì)算信道模型；兩個(gè)1比特的借用標(biāo)志，用于表示此突發(fā)脈沖序列是否被FACCH信令借用。插入這些比特后，信號的數(shù)碼率從22.8Kbit/s升至33.8Kbit/S。第三十五頁，共183頁。話音編碼信道編碼突發(fā)脈沖串形成調(diào)制器發(fā)射機(jī)A/D分段交織加密均衡解碼均衡器接收解調(diào)D/A話音解碼去交織解密13KB/S2.8KB/S33.8KB/S移動(dòng)臺框圖第三十六頁，共183頁。

話音先要經(jīng)A/D電路的數(shù)字化處理，分成20ms的音段。此后是話音編碼，以降低比特率，信道編碼以控制差錯(cuò)。經(jīng)交織處理和加密，然后，這些比特形成8個(gè)1/2突發(fā)脈沖串（對應(yīng)每20ms的話音）。最后，它們填充在適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙內(nèi)，以約270Kbit/s的速率發(fā)送。接收機(jī)的工作流程是：接收突發(fā)脈沖串，在均衡器中計(jì)算評估比特序列的同時(shí)，還建立起信道模型。在全部8個(gè)1/2突發(fā)脈沖串接收齊和解密之后，它們被重新裝配成456個(gè)比特的消息。該消息序列被解碼，以便檢測和校正傳輸期間的差錯(cuò)。解碼器使用來自均衡器的、能改善差錯(cuò)校正功能的軟信息，即比特正確的概率。最后是對該比特流進(jìn)行話音解碼，把它轉(zhuǎn)換成模擬話音。第三十七頁，共183頁。（十）用戶識別卡（SIM卡）

SIM卡是含有微處理器的智能卡。在它的存儲器中含有SIM卡本身序號、狀態(tài)、鑒權(quán)鍵、密鑰、IMSI用戶密碼等信息，有兩個(gè)密碼PIN碼及PUK碼。第三十八頁，共183頁。三、無線數(shù)字信道物理信道是指一個(gè)載頻上一個(gè)TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙，它相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道。用戶通過某一個(gè)載頻上的個(gè)信道接入系統(tǒng)通信。用戶在該入道上，即該時(shí)隙上發(fā)出的信息比特流被稱為突發(fā)脈沖序列。邏輯信道是從信息內(nèi)容的性質(zhì)角度定義劃分的。把信道上傳遞的內(nèi)容分成業(yè)務(wù)信息（話音、數(shù)據(jù)等）和控制信息（控制呼叫進(jìn)程的信令）兩大類。定義與之對應(yīng)的邏輯信道稱為業(yè)務(wù)信道和控制信道。業(yè)務(wù)信道（TCH）用于傳送編碼后的話音或數(shù)據(jù)信息。控制信道（CCH）

用于傳遞控制信息如控制呼叫進(jìn)程的信令的信道傳送控制信息第三十九頁，共183頁。

1、控制信道（CCH）控制信道分為廣播信道、公共控制信道和專用控制信道三種。

1、廣播信道包括FCCH、SCH、BCCH三種信道。其特點(diǎn)為下行信道，且是點(diǎn)對多點(diǎn)的方式，用于向移動(dòng)臺傳遞小區(qū)的各項(xiàng)廣播信息，使移動(dòng)臺與基站取得同步。頻率校正信道向移動(dòng)臺傳遞頻率校正信號，使移動(dòng)臺能調(diào)到相應(yīng)的頻率上。同步信道用于向移動(dòng)臺傳送幀同步號，即TDMA幀號，同時(shí)也傳送基站識別碼BSIC。廣播控制信道用于向移動(dòng)臺傳送所有小區(qū)的通用消息。如LAI、小區(qū)內(nèi)允許MS最大輸出功率、相鄰小區(qū)的BCCH載頻等。第四十頁，共183頁。2、公共控制信道包括PCH、RACH、AGCH三種信道。該類信道主要用于尋呼被叫，以及完成移動(dòng)臺所需專用控制信道的申請和分配。所以移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)不僅要有傳遞話音的業(yè)務(wù)信道，而全要相應(yīng)的控制信道配合才行。尋呼信道用于在小區(qū)內(nèi)尋呼移動(dòng)臺，是下行信道。PCH含有被叫移動(dòng)臺的號碼信息，故只有相應(yīng)的移動(dòng)臺才會響應(yīng)。隨機(jī)接入信道是一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的下行信道。當(dāng)移動(dòng)臺經(jīng)RACH申請到專用信道后，系統(tǒng)經(jīng)AGCH將分配給該移動(dòng)臺的專用信道通知移動(dòng)臺。所以AGCHRACH成對使用。3、專用控制信道由SDCCH、SACCH、FACCH三種信道組成，用于向特定的呼叫提供專門的信道來傳遞其專用信令信息。是點(diǎn)對點(diǎn)的雙向信道。

第四十一頁，共183頁。

獨(dú)立專用控制信道是一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的雙向信道，主要用于在移動(dòng)臺呼叫建立之前，即在使用TCH之前，傳送系統(tǒng)信息：如登記和鑒權(quán)呼在此信道上進(jìn)行。慢速隨路控制信道，它與一個(gè)業(yè)務(wù)信道或一個(gè)獨(dú)立專用控制信道相關(guān),用于傳送有關(guān)連接信息的點(diǎn)對點(diǎn)的雙向連接數(shù)據(jù)信道。如傳送服務(wù)小區(qū)及相鄰小區(qū)的信號強(qiáng)度，移動(dòng)臺功率等級管理等信息?？焖匐S路控制信道與一個(gè)TCH相關(guān)，用于傳送速度（實(shí)時(shí)）要求高的信令信息，它工作于借用模式，每當(dāng)需要傳送該類信息時(shí)，例如需要完成一次切換，則需借用TCH，即當(dāng)前的一個(gè)20ms的話音信息位置被借用來傳送這些信息。由于譯碼器會重復(fù)最后20ms的話音，故這種中斷不會讓用戶感覺到。第四十二頁，共183頁。

系統(tǒng)信息共有8大類，分別是1、2、3、4、5、6、7、8，其中2中含有：2、2bis、2ter，

5中含有5、5bis、5ter，所以總共有12種系統(tǒng)信息，系統(tǒng)信息1僅用于跳頻，所以稱為選擇項(xiàng)。其中1、2、3、4、2bis、、2ter、7、8都在BCCH上發(fā)送，由IDLE模式下的移動(dòng)臺接收。5、5bis、5ter、6在SACCH上發(fā)送，由ACTIVE模式下的移動(dòng)臺接收。一般來說所有系統(tǒng)信息在連續(xù)的8個(gè)51復(fù)幀中發(fā)送完，如下圖示：BBBBBBBBBBBBTC701234567012GSM90041(3)*234

32341(3)23復(fù)幀E-GSM,GSM180041(3)23432bis341(3)23GSM1900Multiband41(3)23432ter341(3)23Multiband41(3)2342ter2bis341(3)23上圖中的TC表示復(fù)幀序列號，可以看出，當(dāng)TC=4、5時(shí)，發(fā)送的內(nèi)容是可選的，其它是固定的。TC=0固定發(fā)送跳頻信息，當(dāng)出現(xiàn)上圖示的1（3）時(shí)，表示跳頻時(shí)發(fā)類型1，不跳頻時(shí)發(fā)類型3當(dāng)類型4中發(fā)送的關(guān)于小區(qū)重選信息不夠完整時(shí)，由類型7、8補(bǔ)充。且在TC=7、3時(shí)發(fā)送（上圖示）對于類型5、6在下行的SACCH上發(fā)送，并沒有復(fù)幀規(guī)范，除非切換完成后要立即發(fā)送類型5、6。系統(tǒng)八類信息第四十三頁，共183頁。系統(tǒng)信息類型1

（頻率信息）此類型僅用于跳頻時(shí)，發(fā)送內(nèi)容為：第一、小區(qū)信道描述。用于通知移動(dòng)，小區(qū)采用的頻帶與可以供跳頻用的頻點(diǎn)。對于GSM900與GSM1800采用的格式是不同的。對于GSM900：有一個(gè)BITMAP0（比特位圖）用于描述兩方面信息，分別為：CA-NO，取值分別為：0、1、2，代表，GSM900、GSM1800、GSM1900。CA-ARFCN，采用的有效射頻頻點(diǎn)，當(dāng)為GSM900，將有一個(gè)相應(yīng)于124個(gè)頻點(diǎn)的124位圖，當(dāng)某個(gè)頻點(diǎn)被采用時(shí)，相應(yīng)的比特位被置為1，否則將被置為0.對于GSM1800情況點(diǎn)不同。由于頻點(diǎn)太多，不用位圖，而用別的編碼方式，F(xiàn)ORMAD-IND=來描述編碼方式，后面跟一串編碼比特來表示。第二、RACH控制參數(shù)，描述的兩個(gè)數(shù)據(jù)為；ACC、EC，ACC稱為接入控制等級，分為0-9與11-15，0-9表示普通級，所有移動(dòng)臺被定義為0-9，11-15為優(yōu)先級，10表示EC，如果此位取0，表示所有移動(dòng)臺允許進(jìn)行緊急呼叫，取1時(shí)，只有11-15優(yōu)先級的移動(dòng)臺可以進(jìn)行緊急呼叫。

CB——小區(qū)禁止標(biāo)志，用一個(gè)比特表示。

RE——用一個(gè)比特表示是否可以進(jìn)行呼叫重建，斷開后的重新占用。

MAXRET——移動(dòng)臺接入系統(tǒng)時(shí)的允許最大重發(fā)次數(shù)，取值：1、2、4、7TX——移動(dòng)臺接入系統(tǒng)時(shí)允許重發(fā)的時(shí)隙間隔數(shù)?？偨Y(jié)：所有參數(shù)如下1、CellChannelDescription：

GSM900：CA-NO、CA-ARFCNGSM1800andGSM1900：FORMAT-ID+編碼數(shù)據(jù)2、RACHControlParameters：

ACC、EC、RE、CB、MAXRET、TX第四十四頁，共183頁。系統(tǒng)信息類型2：（相鄰小區(qū)的BCCH、擴(kuò)展頻帶、其它頻帶、多頻帶）一、鄰近小區(qū)描述：對于GSM900，有如下三個(gè)數(shù)據(jù)BA-NO：BCCH使用頻帶描述，當(dāng)BA-NO=0時(shí)，表示GSM900。BA-IND：BA表變化標(biāo)志，當(dāng)操作者修改BA表時(shí)，BA-IND從1變0，或從0變1。讓MS決定是否要更新BA表。BA-ARFCN：移動(dòng)臺要測量信號強(qiáng)度的有效射頻頻點(diǎn)，采用124位圖表示，當(dāng)存在某為鄰區(qū)頻點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)124位圖中的比特位被置為1，不存在的頻點(diǎn)的相應(yīng)位置被置為0。對于GSM1800/1900，有如下兩個(gè)數(shù)據(jù)；FORMAT-ID：相鄰小區(qū)不同頻率表示格式的描述，實(shí)際上是用一種編碼來表示。EXTRA-IND：如果類型2、5不能描述完整的頻率信息，則其余的部分將在2BIS和/或2TER（ACTVIE模式時(shí)是在5BIS/5TER）。此數(shù)據(jù)也稱為頻率擴(kuò)展描述數(shù)據(jù)。取0表示類型2、5能描述完整的頻率信息，取1表示不能。BA-IND：編碼計(jì)劃的描述，1比特.NCCPERM：描述相鄰小區(qū)所屬網(wǎng)絡(luò)的NCC，有一個(gè)8比特位圖，當(dāng)描述的比特為n時(shí)，允許的網(wǎng)絡(luò)識碼為n-1。二、RACH控控制參數(shù)。參考信息類型1總結(jié)；所有參數(shù)為

1、NeighborCellsDescription：

GSM900：BA-NO、BA-IND、BAARFCN。GSM1800/1900：FORMAT-ID、EXTIND、BA-IND2、NCCPermitted：NCCPERM3、RACHControlParametersTYPE2BIS1、NeighborCellsDescription(Extension)使用GSM1800/1900時(shí)2、RACHControlParametersTYPE2TER1、AdditionalMultibandInformation：MULTIBANDREPORTING2、NeighborCellsDescription(OtherBands)3、RACHControlParameters第四十五頁，共183頁。Time:09:58:30.28Lat:notvalidLon:notvalidFramenumber:1014196Readfrom(ARFCN):38CellIdentity:1089(hex)——4個(gè)16進(jìn)制位，共16比特。Locationareaidentification——LAI=MCC+MNC+LACMobilecountrycode(MCC):240Mobilenetworkcode(MNC):01Locationareacode(LAC):0bc4(hex)ControlchanneldescriptionAttach/detachallowed(ATT):Yes——通知移動(dòng)臺系統(tǒng)使用IMSI的附著（ATT=1）BS-AG-BLKS-RES:1——AGBLK=1CCCH-CONF:1basicphysicalchannel,notcombinedwithSDCCH’sBS-PA-MFRMS:9multiframesperiod——MFRSM=9T3212timeoutvalue:40——周期性登記周期為4小時(shí)。系統(tǒng)信息類型3（用于C2）CelloptionsPowercontrolindicator(PWRC):Notset——內(nèi)容太多參考下一張DTXindicator:MSshallusediscontinuoustransmissionRADIO-LINK-TIMEOUT:20——RLINKUP=20CellselectionparametersCELL-RESELECTHYSTERESIS:6dBRXLEVMS-TXPWR-MAX-CCH:5——移動(dòng)臺使用的最大功率級，C1算法是的CCHPWRRXLEV-ACCESS-MIN:0——ACCMINRACHcontrolparametersMaxretransmissions:4——MAXRET=4Tx-integer:20——TX=20，表示移動(dòng)臺接入時(shí)的間隙時(shí)隙數(shù)Cellbaraccess:Notbarred——CB=NOCallreestablishment(RE):Notallowed——RE=NOEmergencycall(EC)allowed:AllMS——EC=0Notbarredclass(es)(ACC):0123456789101112131415第四十六頁，共183頁。關(guān)于類型3中解出的PWRC：PWRC=1表示設(shè)置此功能，PWRC=0表示不設(shè)置此功能。詳述：當(dāng)使用跳頻與動(dòng)態(tài)功率控制時(shí)，將出現(xiàn)如下一個(gè)問題：*BCCH是不參與動(dòng)態(tài)功率控制的，即是說BCCH載波的功率是不變的，整個(gè)載頻，8個(gè)TS都不變，但BCCH載波是參與跳頻的。*ACTVE模式下的TCH是在多個(gè)載波中發(fā)送的，其中包含BCCH載波與DCH載波，測量值也是對兩種載波的測量結(jié)果，BCCH載波是不參與動(dòng)態(tài)功率控制的（即以最大功率發(fā)送），而DCH載波是參與的（且功率是向下調(diào)的），之后取平均值，這樣的結(jié)果用來代替BCCH的強(qiáng)度將不準(zhǔn)確。當(dāng)PWRC=1時(shí)，表示MS的測量中不包含BCCH載波的測量，而PWRC=0時(shí)表示MS的測量中包含BCCH載波的測量，ERICSSON的缺省值是PWRC=0。并有一個(gè)特殊的計(jì)算公式來補(bǔ)償BCCH載波的信號強(qiáng)度。RLINKUP：無線鏈路超時(shí)，一般取16，每步取4，這是一個(gè)公認(rèn)的無線鏈路釋放標(biāo)準(zhǔn)，下面詳述當(dāng)MS在SACCH周期（480ms）中能成功解碼，則RLINKUP計(jì)數(shù)器加2，不成功時(shí)減1，減至0時(shí)無線鏈路必須釋放。NECI：取值0/1，表示系統(tǒng)是否支持PHASE2移動(dòng)臺的重新建立。系統(tǒng)信息類型3中的RACH控制參數(shù)與類型1同。系統(tǒng)信息類型3中的其它比特，主要用于C2算法。2TI：取0時(shí)表示BCCH中并不存在2TER信息類型，取1時(shí)表示BCCH中存在2TER信息類型。2TI（2TERINDICATION）PI：用于標(biāo)志C2參數(shù)是否在系統(tǒng)信息中廣播。取0時(shí)“不”，取1時(shí)“是”。第四十七頁，共183頁。CBQ——CELLBARREDQUALITY，小區(qū)禁止性質(zhì)，取值為0、1，用于控制移動(dòng)臺的小區(qū)選擇與重選。與另一個(gè)參數(shù)配合以關(guān)掉系統(tǒng)信息類型7、8。CRO——CELLRESELETOFFSET。小區(qū)重選的正負(fù)補(bǔ)償值，取值0-63，相應(yīng)的值為0-126dBTO——TEMPORARY-OFFSET，C2算法中的執(zhí)罰期間執(zhí)行的信號負(fù)補(bǔ)償值PT——PENALTYTIME，C2算法中的執(zhí)罰時(shí)間第四十八頁，共183頁。總結(jié)：類型3的所有參數(shù)1、LocationAreaIdentification(LAI)2、CellIdentity(CI)3、ControlChannelDescription(ATT、CCCH-CONF：SDCCH、AGBLK：BS-GS-BLKS-RES、MFRMS：BS-PA-MFRMS、T3212）4、Celloptions（DTX、PWRC、RLINKT：RADIO-LINK-TIMEOUT）5、CellSelectionParameters（ACCNIM、CCHPWR、CRH、ACC、NECI）6、SI3RestOctets（2TI、PI、CBQ、CRO、T0、PT）第四十九頁，共183頁。系統(tǒng)信息類型4：（短信息）此類型主要用于小區(qū)CBCH：小區(qū)是否使用小區(qū)廣播功能，以及告知MS在哪個(gè)載波上發(fā)CBCH信息。另外：LAI、RACH控制參數(shù)與SI3RESTOCTETS參數(shù)也存在于此類型中。ACS——小區(qū)重選的附加參數(shù)指示，取值為0、1。

ACS=0——PI值與任何存在的小區(qū)重選C2參數(shù)屬于類型4中的RESTOCTETS部分。

ACS=1——PI值與任何存在的小區(qū)重選C2參數(shù)屬于類型7、8

由上面可知：是否使用類型7、8是由CBQ與ACS組合來控制。類型4中的CBCH信道描述：這一內(nèi)容主要描述SMS小區(qū)短信息廣播時(shí)的信道合并與子信道結(jié)構(gòu)例如SDCCH/4+SACCH/4或CBCH等。TN——用于描述CBCH使用的時(shí)隙號。TSC——訓(xùn)練比特代碼，一般取值與BSIC中的BCC相同。H——取0表示CBCH只占用單個(gè)射頻信道，取1表示占用的是跳頻信道。

H=0thechannelselectorfield中包含有效的射頻信道號

H=1

thechannelselectorfield中包含有移動(dòng)臺的分配索引補(bǔ)償值MAIO，跳頻序列號HSN。當(dāng)系統(tǒng)信息H=1（指示跳頻時(shí)），必須有一個(gè)數(shù)據(jù)MAC來指示使用的跳頻頻率。參考類型1中的小區(qū)信道描述。類型4中的RACH控制參數(shù)與類型1同；系統(tǒng)信息類型4中的SI4RESTOCTETS：用于描述C2算法參數(shù)與SI3RESTOCTETS，包含下列數(shù)據(jù)：PI,CBQ,CELL_RESELECT_OFFSET,TEMPORARY_OFFSET,andPENALTY_TIME.第五十頁，共183頁。類型4主要參數(shù)1、LocationAreaIdentification(LAI)2、CellSelectionParameters（ACS）3、RACHControlParameters4、CBCHChannelDescription(Optional)：

CHANNELTYPE、TN、TSC、H、CHANNELSELECTOR5、CBCHMobileAllocation(Conditional)：MAC6、SI4RestOctets：

PI、CBQ、CELL_RESELECT_OFFSET、TEMPORARY_OFFSET、

PENALTY_TIME。第五十一頁，共183頁。系統(tǒng)信息類型5（注意5、6都在SACCH上發(fā)送）處于ACTIVE模式下的移動(dòng)臺，有一個(gè)激活的SACCH信道。上行時(shí)用于發(fā)送測量匯報(bào)，下行時(shí)用于網(wǎng)絡(luò)發(fā)送輸出功率控制值與TA值。一定條件下移動(dòng)臺在SACCH上接收相鄰小區(qū)的BCCH頻率信息（ACTIVEBA表），之后移動(dòng)臺要測量與匯報(bào)這些載波的信號強(qiáng)度，以提供切換依據(jù)。這里的BA表與類型2中的BA表是不同的（實(shí)際上便是IDLEBA與ACTIVEBA）。ACTIVE模式下移動(dòng)臺測量較少的BCCH以便提高精確度，而在移動(dòng)臺開機(jī)，為減小與系統(tǒng)的連接時(shí)間，它必須測量較多的BCCH載波。當(dāng)然只有當(dāng)移動(dòng)臺在關(guān)機(jī)前已保存有一份IDLEBA表，才能真正做到節(jié)省接入時(shí)間。類型5中給出也是一份BAARFCN的表格，實(shí)際上與類型2相同，也是一份124比特位圖，取0的比特位表示此頻點(diǎn)不存在，取1時(shí)相應(yīng)頻點(diǎn)存在。系統(tǒng)信息類型5BIS；如果某個(gè)相鄰小區(qū)是外部小區(qū)，則此小區(qū)的BCCH頻率信息由5BIS來攜帶。系統(tǒng)信息類型5TER：如果外部小區(qū)是不同頻帶的小區(qū)（多頻帶操作中不同頻帶使用不同BSC，所以將出現(xiàn)此情況）則此外部小區(qū)信息由此類信息類型來攜帶。第五十二頁，共183頁。類型5的主要參數(shù)1、NeighborCellsDescription2、TYPE5BIS：

NeighborCellsDescription(Extension)3、TYPE5TER：

AdditionalMultibandInformationSystemInformationNeighborCellsDescription(OtherBands)第五十三頁，共183頁。系統(tǒng)信息類型6處于ACTIVE模式下移動(dòng)臺必須知道是否LAI已變化，如果變化的話，在呼叫釋放后它必須進(jìn)行位置更新。另外如果切換的另一個(gè)小區(qū)屬于同一個(gè)位置位，且兩個(gè)小區(qū)的RLINKUP與DTX不同的話則新的小區(qū)選擇也必須匯報(bào)至MS。第三種信息是NCCPERM。系統(tǒng)信息類型7如果類型4中并沒有包含所有的C2參數(shù)，則余下的由此類型來攜帶，至于此類型的RESTOCTETS部分與類型4的RESTOCTETS同。系統(tǒng)信息類型8如果類型4中并沒有包含所有的C2參數(shù)，則余下的由此類型來攜帶，至于此類型的RESTOCTETS部分與類型4的RESTOCTETS同。總之：類型7、8是類型4的補(bǔ)充。第五十四頁，共183頁。四、邏輯信道映射用于呼叫處理的各種邏輯信道和信令，實(shí)際上是由物理信道（以突發(fā)脈沖序列的形式）來傳遞的。因此有必要討論各種邏輯信道與物理信道的關(guān)系，了解它們是怎樣從自身的構(gòu)成體系上被列入相應(yīng)的物理信道上傳送的?，F(xiàn)在常用的映射方法有SDCCH/8和SDCCH/4兩種映射方法，下面分兩種來討論。

1、業(yè)務(wù)復(fù)幀結(jié)構(gòu)

TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTI2、控制信道映射（1）SDCCH/8映射*TS0下行鏈路的映射

FSBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCI

共51幀

第五十五頁，共183頁。·TS0上行鏈路的映射RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR·TS1上行和下行鏈路的映射D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3IIID0D1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7III

下行鏈路

D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3IIID0D1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7III

上行鏈路共102幀（每個(gè)DN或AN為四個(gè)TS）·SDCCH/4映射

FSBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSDDDDDDDDFSDDDDDDDDFSAAAAAAAAI

下行鏈路的映射第五十六頁，共183頁。DDDDRRAAAAAAAARRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRDDDD

下行鏈路的映射

SDCCH/8的映射關(guān)系如圖所示；假設(shè)一個(gè)BTS有n個(gè)雙工載波，每個(gè)載波可有8個(gè)時(shí)隙TS。載波定義為C0C1C2…Cn。對于下行鏈路，C0上的TS0和TS1只用于映射控制信道，其余所有時(shí)隙用映射TCH，因此，C0也被稱為BCCH載波。其余的載波上的所有時(shí)隙全部用于映射TCH。在C0載波上，BCH和CCCH映射在時(shí)隙TS0上；SDCCH和SACCH映射在時(shí)隙TS1上；其余的時(shí)隙映射TCH。TS0上的映射序列是一遍遍重復(fù)，即在出現(xiàn)一個(gè)空閑幀之后又從新開始映射，其復(fù)幀的重復(fù)長度為51個(gè)TDMA幀。TS1上映射序列也是不斷重復(fù)的，其重復(fù)長度從時(shí)間上講是102個(gè)TDMA幀，即復(fù)幀的幀為102幀。

第五十七頁，共183頁。對于上行鏈路，載波C0上的TS0和TS1跟下行鏈路一樣也只用于映射控制信道，TS0上全部用于映射RACH；TS1上的映射方案與下行鏈路的映射方案相同。

TCH的映射方案如圖所示，其中還包括映射了SACCH和空閑幀I，其復(fù)幀周期為26個(gè)TDMA幀。圖中的F為頻率校正信道FCCH；S為同步信道SCH；B為廣播控制信道BCCH；I為空閑幀，不包括任何信息；T為業(yè)務(wù)信道TCH；D為獨(dú)立專用控制信道SDCCH；A為慢速隨路控制信道SACCH；R為隨機(jī)接入信道RACH。

SDCCH/4的映射關(guān)系如圖所示；假設(shè)一個(gè)BTS有n個(gè)雙工載波，每個(gè)載波可有8個(gè)時(shí)隙TS。載波定義為C0C1C2…Cn。對于下行鏈路，C0上的TS0只用于映射控制信道，其余所有時(shí)隙用映射TCH，其映射關(guān)系如圖所示。

第五十八頁，共183頁。

可見在TS0的下行鏈路上映射了FCCH、SCH、CCCH、BCCH、SDCCH、SACCH和空閑幀I等控制信道。對于上行鏈路，載波C0上的TS0跟下行鏈路一樣也只用于映射控制信道。其映射關(guān)系如圖所示?？梢娫赥S0的上行鏈路上映射了RACH、SDCCH、SACCH和空閑幀I等控制信道。

TCH的映射方案與SDCCH/8的映射方案相同。第五十九頁，共183頁。AGBLK：取值0--7，用于在1幀F(xiàn)SBBBBCCCCFSCCCC

中留0--7組CCCC用于AGCH信道用。

MFRMS：MS收叫PCH的時(shí)間間隔。取值2－9。在51復(fù)幀中（FSBBBBCCCCFSCCCCCCCC）共有9組CCCC，這9個(gè)組都可用于對移動(dòng)臺的尋呼，一個(gè)移動(dòng)臺只占用其中一組（移動(dòng)臺依據(jù)IMSI知道屬于那一組），此時(shí)便稱為尋呼子組。上述參數(shù)用于定義系統(tǒng)發(fā)送（或移動(dòng)臺收聽）尋呼信息到同一個(gè)尋呼子組的周期是2個(gè)51復(fù)幀（18個(gè)尋呼子組）至9個(gè)51復(fù)幀（81個(gè)尋呼子組）。定義為2時(shí)，有18個(gè)移動(dòng)臺同時(shí)收聽；定義為9時(shí)有81個(gè)移動(dòng)臺同時(shí)收聽尋呼?？梢娺@個(gè)數(shù)據(jù)與小區(qū)載波數(shù)有關(guān)。處于空閑模式時(shí)的移動(dòng)臺不必一直收聽，在尋呼子組的空隙處可處于SLEEPING模式，這樣有利于降低損耗。第六十頁，共183頁。第六十一頁，共183頁。MAXRET接入系統(tǒng)的最多次數(shù)，取值是1247四種。ATT決定小區(qū)中的移動(dòng)臺是否使用IMSI識碼的分離/附著，關(guān)機(jī)送分離信息至VLR，開機(jī)送附著至HLR。取NO/YES兩種。

TX決定接入時(shí)間間隔，取值312141620253250

（個(gè)TDMA幀的時(shí)間），如取12時(shí)，則移動(dòng)臺將等待

250毫秒再加上1--11個(gè)TDMA幀的時(shí)間（12之下的一個(gè)隨機(jī)數(shù)），之后再下次接入。第六十二頁，共183頁。五、突發(fā)脈沖序列1、普通突發(fā)脈沖序列（除RACH、SCH、FCCH 外的信號）：2、空閑突發(fā)脈沖序列：3、頻率校正突發(fā)脈沖序列：4、同步突發(fā)脈沖列：5、接入突發(fā)脈沖序列：35712615738.25314238.25339643938.2535712615738.25868.2541363第六十三頁，共183頁。

突發(fā)脈沖序列是指移動(dòng)臺與基站間一個(gè)載頻上8個(gè)時(shí)隙中任一時(shí)隙內(nèi)（即在一幀中）發(fā)送的信息比特流，約為156.25bit。其結(jié)構(gòu)在前面已經(jīng)有初步的介紹。突發(fā)脈沖序列分為五種類型：普通突發(fā)脈沖序列、空閑突發(fā)脈沖序列、頻率校正突發(fā)脈沖序列、同步突發(fā)脈沖序列和接入突發(fā)脈沖序列。普通突發(fā)脈序列用于攜帶TCH及除RACH、SCH和FCCH以外的控制信息。其結(jié)構(gòu)如圖所示。包含用于均衡器識別起始位和停止位的尾比特TB；257個(gè)加密的數(shù)據(jù)或話音；用于表示此突發(fā)脈沖序列是否被FACCH信令借用的2個(gè)比特的借用標(biāo)志；8.25比特的保護(hù)空間，防止每幀中8個(gè)時(shí)隙的突發(fā)脈序列發(fā)射時(shí)不互相重迭。

第六十四頁，共183頁。GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

GSM無線接口理論GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM主要過程及參數(shù)優(yōu)化第六十五頁，共183頁。一、系統(tǒng)的構(gòu)成

GSM基本上可分為兩部分：交換系統(tǒng)（SS）和基站系統(tǒng)（BSS）（一）、交換系統(tǒng)（SS）交換系統(tǒng)包括下列功能單元：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）拜訪位置寄存器（VLR）歸屬位置寄存器（HLR）鑒權(quán)中心（AUC）設(shè)備識別寄存器（EIR）短信息服務(wù)中心（SC）操作維護(hù)中心（OMC）第六十六頁，共183頁。AUCGMSCVLREIROMCMSCBSCBTSMSISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNSSBSS交換系統(tǒng)基站系統(tǒng)基站系統(tǒng)信息傳輸基站系統(tǒng)呼叫連接和信息傳輸HLR第六十七頁，共183頁。

一個(gè)MSC控制多個(gè)基站控制器，它控制移動(dòng)用戶自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的呼叫。移動(dòng)匯接和網(wǎng)絡(luò)入口功能都由MSC來實(shí)現(xiàn)。

HLR寄存用戶的鑒約信息，如補(bǔ)充業(yè)務(wù)、鑒權(quán)參數(shù)，此外還有MS的位置信息和IMSI，ISDN碼等。

VLR是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，它包含了當(dāng)前位于相應(yīng)的MSC服務(wù)區(qū)的全部MS的有關(guān)信息（IMSI碼和位置信息LAI）。VLR還包括當(dāng)前的MSC中該MS的更為詳細(xì)的位置信息。與其它網(wǎng)絡(luò)的接口通過GMSC，GMSC稱為入口移動(dòng)交換中心（GATEWAY－網(wǎng)關(guān)或門道交換局）。第六十八頁，共183頁。AUC與HLR相連，是向HLR提供出于安全原因而使用的鑒權(quán)參數(shù)和密鑰。即三參數(shù)組。

EIR與MSC相連，對接入系統(tǒng)的移動(dòng)臺的設(shè)備進(jìn)行識別。下面講述系統(tǒng)的鑒權(quán)、加密和設(shè)備的識別過程：第六十九頁，共183頁。*鑒權(quán)、加密及設(shè)備識別

1、下列情況需先經(jīng)過鑒權(quán)

1)移動(dòng)臺呼出及呼入。

2)移動(dòng)臺位置登記、位置更新。

3)移動(dòng)臺補(bǔ)充業(yè)務(wù)的登記、使用、刪除。

2、鑒權(quán)過程第七十頁，共183頁。鑒權(quán)過程：1、用戶購機(jī)入網(wǎng)時(shí)，電信部門將IMSI號和用戶鑒權(quán)鍵Ki一起分配給用戶。同時(shí)，該用戶的IMSI和Ki存入AUC。2、在AUC鑒權(quán)中心按下步驟產(chǎn)生一個(gè)用于鑒權(quán)和加密的三參數(shù)組。

1）產(chǎn)生一個(gè)不可預(yù)測的隨機(jī)數(shù)RAND。2）以IMSI、Ki和RAND為輸入?yún)?shù)由兩個(gè)不同的算法電路（A8和A3）計(jì)算出密鑰Kc和符號響應(yīng)SRES。3）將RAND、SRES、Kc組成一個(gè)三參數(shù)組送往HLR作為今后為該用戶鑒權(quán)時(shí)使用。3、HLR自動(dòng)存儲1~10組每個(gè)用戶的三參數(shù)組，并在MSC/VLR需要時(shí)傳給它。而在MSC/VLR中也為每個(gè)用戶存儲1~7組這樣的三參數(shù)組。這樣做的目的是減少M(fèi)SC/VLR與HLR、AUC之間信號傳送的頻次。4、在呼叫處理過程中，MSC向需被鑒權(quán)的移動(dòng)臺發(fā)送一組參數(shù)中的RAND

號碼，移動(dòng)臺據(jù)此再加上要身SIM卡內(nèi)存儲的IMSI和Ki作為A3鑒權(quán)運(yùn)算電路的輸入信號，算出鑒權(quán)的符號響應(yīng)SRES并將其送回MSC/VLR。5、MSC將原參數(shù)組中由AUC算出的SRES與移動(dòng)臺返回的SRES比較，若相同，則認(rèn)為合法，允許接入，否則為不合法，拒絕為其服務(wù)。第七十一頁，共183頁。IMSI1IMSI2KiKiRANDKcSRESRANDKcSRESRAND加密算法Ａ8鑒權(quán)算法Ａ3結(jié)果結(jié)果數(shù)據(jù)庫IMSI和鑒權(quán)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)HLR三參數(shù)組的產(chǎn)生過程第七十二頁，共183頁。AUCHLRMSC/VLRMS算法A3RANDKiSERSRAND接入請求SRESAUCSRESMS?=存儲HLR中所有用戶的鑒權(quán)鍵Ki對所有用戶產(chǎn)生一參數(shù)RAND/KC/SRES臨時(shí)存儲所有用戶的三參數(shù)組(每用戶1至10個(gè))依請求發(fā)給VLR存儲所有拜訪用戶的三數(shù)組(每用戶1至7個(gè)三參數(shù)組)存儲所有有關(guān)的用戶信息NOYES系統(tǒng)的鑒權(quán)過程第七十三頁，共183頁。3、系統(tǒng)的加密過程：

1、鑒權(quán)程序中產(chǎn)生的密鑰KC隨RAND和SRES一起送往MSC/VLR。

2、MSC/VLR啟動(dòng)加密進(jìn)程，發(fā)加密模式命令“M”

（一個(gè)數(shù)據(jù)模型）經(jīng)基站發(fā)往移動(dòng)臺。

3、在移動(dòng)臺中對“M”進(jìn)行加密運(yùn)算（A5算法），其輸入?yún)?shù)為KC、M和TDMA當(dāng)前幀號。加密后的信息送基站解密。若解密成功（“M”被還原出來），則從現(xiàn)在開始，雙方交換的信息（話音、數(shù)據(jù)、信令）均需經(jīng)過加密、解密步驟。第七十四頁，共183頁。AUCHLRMSC/VLRBTSMS存儲HLR中所有用戶鑒權(quán)鍵Ki對所有用戶產(chǎn)生三參數(shù)組臨時(shí)存儲所有用戶的三參數(shù)組(每用戶1至10個(gè)并請求發(fā)給VLR)存儲所有拜訪用戶的三數(shù)組(每用戶1至7個(gè)三參數(shù)組)存儲所有與網(wǎng)路有關(guān)的用戶信息監(jiān)時(shí)存儲KC用于與MS通話中的加密鑒權(quán)程序啟動(dòng)加密A5A5A8RANDKiKcKcMMKcTDMA幀號TDMA幀號加密后信息解密后信息與M比較是否加密完成加密不成功系統(tǒng)的加密過程第七十五頁，共183頁。4、移動(dòng)設(shè)備的識別

1、MSC/VLR向移動(dòng)臺要求IMEI號，移動(dòng)臺送該號至MSC。

2、MSC/VLR將IMEI送EIR檢查。

3、EIR中定義有三個(gè)關(guān)于移動(dòng)用戶設(shè)備的消息。

·白名單：記有全部合法移動(dòng)設(shè)備號碼。

·黑名單：記有全部被禁止使用的移動(dòng)設(shè)備的號碼。

·灰名單：記錄有故障的移動(dòng)設(shè)備號或末經(jīng)型號認(rèn)證的移動(dòng)設(shè)備號。

4、EIR收到IMEI后，在以上三個(gè)名單中查找，并將結(jié)果送回MSC，以決定是否允許該移動(dòng)設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)。

第七十六頁，共183頁。EIRMSC/VLRMS存儲所有不同GSM國家分配了移動(dòng)設(shè)備識別碼存儲所有被列入灰/黑名單的設(shè)備存儲本設(shè)備識別IMEI接入/禁止信息繼續(xù)/停止呼叫建立程序檢查IMEI發(fā)送IMEIIMEI請求呼叫建立移動(dòng)用戶設(shè)備的識別過程第七十七頁，共183頁。

在用戶的移動(dòng)臺包括兩部分，一部分是用戶識別卡SIM），它寄存用戶的鑒約信息，沒有SIM卡，MS不能接入GSM網(wǎng)絡(luò)，但是當(dāng)用于緊急業(yè)務(wù)時(shí)除外。另一部分是用戶設(shè)備（即話機(jī)，也可以使用另一個(gè)話機(jī)），這樣為防失竊，系統(tǒng)配置了EIR，用來檢驗(yàn)設(shè)備的合法性，可以禁止末經(jīng)批準(zhǔn)的話機(jī)設(shè)備使用。用戶權(quán)與用戶設(shè)備是分開的，用戶設(shè)備只是一臺有權(quán)收發(fā)信機(jī)，用戶可以買卡租機(jī)，這也是一種新的業(yè)務(wù)。三種名單：白名單合法設(shè)備黑名單非法設(shè)備灰名單故障設(shè)備第七十八頁，共183頁。

圖2

入口MSC的網(wǎng)絡(luò)位置MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)GMSC第七十九頁，共183頁。

GSM服務(wù)區(qū)PLMN服務(wù)區(qū)MSC\VLR服務(wù)區(qū)位置區(qū)小區(qū)圖3CME20的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第八十頁，共183頁。GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)和其它PSTN、ISDN或PLMN網(wǎng)間的鏈路，將位于國際或國內(nèi)匯接交換機(jī)的級別上。

GSM/PLMN網(wǎng)的全部入局呼叫將選路入口至一個(gè)或多個(gè)入口MSC。MSC作為GSM/PLMN的入局匯接交換機(jī)，它具有為移動(dòng)終端的呼電詢問呼叫路由的功能。它能使系統(tǒng)為呼叫選路至它們的最終的目的地——被叫移動(dòng)臺。在GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)中，全部至移動(dòng)終端的呼叫，都要選路至某一個(gè)具有入口功能的MSC，該MSC稱為GMSC。

GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)的區(qū)是由一個(gè)或幾個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)構(gòu)成，能夠提供GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)與其它通信網(wǎng)絡(luò)間的鏈路，具有為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能的MSC稱為入口MSC，簡稱GMSC。MSC服務(wù)區(qū)表示由該MSC所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，凡在該區(qū)的移動(dòng)臺均在該區(qū)的拜訪位置寄存器（VLR）登記。因此，MSC總與VLR構(gòu)成同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，寫作MSC/VLR。第八十一頁，共183頁。

每個(gè)MSC/VLR服務(wù)區(qū)又被分成若干個(gè)位置區(qū)，位置區(qū)是MSC/VLR服務(wù)區(qū)的一個(gè)部分，在一個(gè)位置區(qū)內(nèi)，移動(dòng)臺可以自由地移動(dòng)，不需做位置更新。一個(gè)位置區(qū)是廣播尋呼消息以便找到某移動(dòng)用戶的尋呼區(qū)域。一個(gè)位置區(qū)只能屬于某一個(gè)MSC/VLR。利用位置區(qū)識別碼（LAI），系統(tǒng)能夠區(qū)別不同的位置區(qū)。一個(gè)位置區(qū)又劃分為若干個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)具有專用的識別碼（CGI），它表示網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)基本的無線覆蓋區(qū)域。利用基站識別碼（BSIC），移動(dòng)臺本身能區(qū)分使用同樣載頻的各個(gè)小區(qū)。第八十二頁，共183頁。GSM網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)可以全球范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)漫游的“全球通”系統(tǒng)，所以GSM業(yè)務(wù)區(qū)的范圍可以覆蓋全球，它的業(yè)務(wù)區(qū)由全球的全部成員國的GSM/PLMN業(yè)務(wù)區(qū)構(gòu)成。一個(gè)國家可以有一個(gè)或多個(gè)的GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)可由多個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)構(gòu)成，每個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)又被分成若個(gè)位置區(qū)，每個(gè)位置區(qū)又劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)是一個(gè)特定的BTS覆蓋的區(qū)域。

GSM業(yè)務(wù)區(qū)：由全球所有的成員國的GSM/PLMN業(yè)務(wù)區(qū)所構(gòu)成的覆蓋區(qū)域。移動(dòng)臺可以在整個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)漫游。GSM/PLMN業(yè)務(wù)區(qū)：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商所運(yùn)營的GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域。一個(gè)國家范圍內(nèi)可以一個(gè)或多個(gè)GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)。

MSC業(yè)務(wù)區(qū)：表示網(wǎng)絡(luò)中由一個(gè)MSC所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，凡在該區(qū)的移動(dòng)臺均在該區(qū)的拜位置寄存器（VLR）登記。所以，MSC總與VLR構(gòu)成同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，寫作MSC/VLR。第八十三頁，共183頁。

位置區(qū)（LA）：位置區(qū)是MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)的一部分。每一個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)分成幾個(gè)位置區(qū)，在一個(gè)位置區(qū)內(nèi)，移動(dòng)臺可以自由地移動(dòng)，不需做位置更新。所以，一個(gè)位置區(qū)是廣播尋呼消息以便找到某移動(dòng)用戶的尋呼區(qū)域。一個(gè)位置區(qū)只能屬于一個(gè)MSC/VLR。利用位置區(qū)識別碼（LAI），系統(tǒng)能夠區(qū)別不同的位置區(qū)。

LA區(qū)域的劃分要充分慮MS進(jìn)行位置更新的頻率和小區(qū)BCCH載波上PCH的數(shù)據(jù)量這兩個(gè)方面的因素，盡量使MS移動(dòng)較為頻繁的地區(qū)劃在同一LA區(qū)域內(nèi)。小區(qū)（Cell）：它表示網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)BTS的無線覆蓋區(qū)域，一個(gè)位置區(qū)可劃分為若干個(gè)小區(qū)，一個(gè)小區(qū)是具有一個(gè)全球識別碼（CGI）的。同時(shí)，利用基站識別碼（BSIC），移動(dòng)臺本身能區(qū)分使用同樣的載頻的各個(gè)小區(qū)。第八十四頁，共183頁。GSM系統(tǒng)編號系統(tǒng)

1、移動(dòng)臺的國際身份號碼ISDN（MSISDN）是在公用交換電話網(wǎng)編號計(jì)劃中唯一地識別移動(dòng)電話的鑒約號碼。CCITT建議結(jié)構(gòu)為：

MSISDN＝CC＋NDC＋SNCC＝國家碼即在國際長途電話通信網(wǎng)中的號碼(86)NDC＝國內(nèi)目的地碼

SN＝用戶號碼如1392223456－139222便是NDC，前三位用于識別網(wǎng)號，后三位用于識別歸屬區(qū)，目前開通的135--138實(shí)際上是同一個(gè)網(wǎng)。第八十五頁，共183頁。2、國際移動(dòng)用戶識別碼（IMSI）是唯一地識別GSMPLMN網(wǎng)中某一用戶的信息。

IMSI＝MCC＋MNC＋MSIN(460-00)MCC＝移動(dòng)網(wǎng)的國家號碼（與CC不同）

MNC＝移動(dòng)網(wǎng)號

MSIN＝移動(dòng)臺識別號，最長為15位。

3、移動(dòng)臺漫游號碼（MSRN）用于一次呼叫的路由選擇。

MSRN＝CC＋NDC＋SNCC＝國家號

NDC＝國內(nèi)目的地號碼(用于識別MSC/VLR）

SN＝用戶號，對應(yīng)于用戶的IMSI號碼第八十六頁，共183頁。4、臨時(shí)移動(dòng)用戶識別碼（TMSI）用于保護(hù)IMSI碼，