第二代移動通信系統(tǒng)24.9

1、第二代移動通信系統(tǒng)無線通信技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容介紹 第一代移動通信系統(tǒng)（1G）的用戶容量和通信質(zhì)量受到模擬調(diào)制技術(shù)的限制，無法滿足大城市中移動用戶數(shù)量急劇增加的需要，如何提高蜂窩系統(tǒng)的用戶容量和通信質(zhì)量成為移動通信發(fā)展的主要問題，采用大量數(shù)字技術(shù)的蜂窩移動通信系統(tǒng)在這兩個方面可以提供很大程度的改善。 第二代移動通信系統(tǒng)（2G）的主要特征是完全采用數(shù)字技術(shù)，包括：數(shù)字話音編碼、數(shù)字信號處理、數(shù)字調(diào)制等等。2G系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代初開始投入商用，最典型的系統(tǒng)是歐洲的GSM系統(tǒng)和北美的CDMA IS-95系統(tǒng)。其主要技術(shù)特點是：采用了抗干擾性能良好的數(shù)字調(diào)制技術(shù)。采用了功率控制技術(shù)解決大尺度衰落和遠(yuǎn)近效應(yīng)

2、問題。采用了均衡、分集、信道編碼等技術(shù)解決小尺度多徑衰落問題。采用了數(shù)字話音編碼技術(shù)提供低碼率、高質(zhì)量的話音通信。 本章重點USDC移動通信系統(tǒng)。GSM移動通信系統(tǒng)。CDMA（IS-95）移動通信系統(tǒng)。第1.1節(jié)、概述第二代移動通信系統(tǒng)（2G）是以傳送話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)，典型系統(tǒng)包括：USDC、GSM、CDMA IS-95和PHS等。2G系統(tǒng)除了可以提供話音服務(wù)之外，還可以提供低速率數(shù)據(jù)和短消息服務(wù)。2G系統(tǒng)普遍采用了數(shù)字話音編碼、信道編碼、數(shù)字調(diào)制和先進(jìn)的呼叫處理技術(shù)，同時采用了新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從GSM系統(tǒng)開始，在BTS和MSC之間引入了一個新的設(shè)備：基站控制器（BSC）。B

3、SC設(shè)置在MSC與多個BTS之間，可以分擔(dān)大量原來需要MSC進(jìn)行處理的工作，使MSC的運算量大大降低。這種結(jié)構(gòu)上的更新還使得MSC和BSC之間的數(shù)據(jù)接口完全標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性是第二代移動通信系統(tǒng)的新特征，系統(tǒng)運營商可以使用不同制造商提供的的MSC和BSC設(shè)備。這一改革促進(jìn)了競爭，推動了技術(shù)進(jìn)步，大大降低了設(shè)備價格。它最終使得MSC、BSC和BTS、MS等設(shè)備成為可以直接現(xiàn)貨采購的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，類似于PSTN中的交換機和電話機。第1.1節(jié)、概述2G系統(tǒng)在空中接口中引入了專用控制信道（公共信道信令），話音信息和控制信息可以同時在MS、BTS、BSC和MSC之間傳輸。2G系統(tǒng)還在MSC之間以及MS

4、C與PSTN之間提供了專用的話音信道和信令信道。與主要用于話音通信的1G系統(tǒng)相比，2G系統(tǒng)增加了傳輸尋呼及其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能，如傳真、短消息和數(shù)據(jù)接入等。網(wǎng)絡(luò)的控制功能則被分散于整個系統(tǒng)的不同設(shè)備中，包括做為用戶終端的移動臺在內(nèi)也承擔(dān)了更多的控制功能，2G系統(tǒng)的越區(qū)切換主要由移動臺來控制，稱為移動臺輔助切換（MAHO）。2G系統(tǒng)的移動臺有許多1G系統(tǒng)的用戶終端所不具備的功能，如：接收功率報告、鄰近基站搜索、信道編碼、交織和加密等。2G系統(tǒng)中也包含了數(shù)字無繩電話的標(biāo)準(zhǔn)，典型系統(tǒng)是歐洲的數(shù)字增強無繩電話（DECT）。它允許無繩電話通過自動選擇信號最強的基站來進(jìn)行通信。在DECT中，基站更多地用于控

5、制交換、信令及越區(qū)切換。第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)美國數(shù)字蜂窩（USDC）系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代末期由美國的技術(shù)人員開發(fā)出的2G系統(tǒng)。USDS與AMPS使用相同頻段，同樣使用45MHz間隔的FDD雙工方式和30KHz的FDMA載頻。但是，USDC采用了時分多址（TDMA）技術(shù)，可以在每個AMPS信道上支持3個全速率或6個半速率用戶，因此，USDC系統(tǒng)最高可以提供的用戶容量是AMPS系統(tǒng)的6倍。USDC系統(tǒng)與AMPS共享相同的頻帶、蜂窩頻率復(fù)用方案和基站站點，用戶可以使用一個雙模移動終端接入AMPS和USDC信道。USDC也被稱為數(shù)字AMPS（D-AMPS），采用雙模技術(shù)，AMPS向USDC的演進(jìn)

6、可以逐漸進(jìn)行。這種后向兼容的方式成為北美移動通信系統(tǒng)技術(shù)演進(jìn)的特點，在從2G的CDMA IS-95向3G的CDMA2000的演進(jìn)中仍然采用這種方式。由于另外一個非常具有競爭力的數(shù)字?jǐn)U頻移動通信系統(tǒng)CDMA IS-95投入商用，延緩并最后終止了USDC在美國的使用。第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)1、USDC的無線接口參數(shù)USDC（IS-54）雙工和多址方式TDMA/FDMA/FDD反向信道頻帶824 849MHz前向信道頻帶869 894MHz信道帶寬30KHz調(diào)制/4 DQPSK譜效率1.62 bps/Hz信道編碼7比特CRC和1/2比率、約束長度為6的卷積編碼交織2時隙交織器每信道用戶數(shù)量3（全速

7、率話音編碼器，7.95Kbps/用戶）6（半速率話音編碼器，3.975Kbps/用戶）第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)USDC的無線信道控制信道：USDC的控制信道與AMPS的控制信道基本相同。除了AMPS原有的42個控制信道以外，USDC還指定了42個附加控制信道，稱為輔助控制信道，因此USDC的控制信道是AMPS的兩倍，可以尋呼雙倍的控制信道業(yè)務(wù)。話音信道：USDC的話音信道在每個前向鏈路和反向鏈路中仍然都占30KHz的頻段，每個話音信道采用時分多址（TDMA）方式，提供6個時隙。對于全速率話音，3個用戶以等間隔方式占用6個時隙中的兩個，可以支持3個用戶同時通話；對于半速率話音，6個用戶分別占用一

8、個時隙，可以支持6個用戶同時通話（AMPS只支持1個用戶通話，因此USDC的最大通話容量是AMPS的6倍）。在每個USDC的30KHz話音信道上，還可以同時提供3個數(shù)據(jù)信道。第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)USDC業(yè)務(wù)信道的幀結(jié)構(gòu)第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)USDC的話音編碼：USDC采用矢量和激勵線性預(yù)測編碼器（VSELP），屬于碼本激勵線性預(yù)測編碼器（CELP）的一種變形。這類編碼器是以碼本為基礎(chǔ)來確定如何量化差值激勵信號的。IS-54標(biāo)準(zhǔn)選取的是Motorola公司的算法，VSELP編碼器輸出速率為7.95Kbps，每20ms為一個話音幀，每秒為一個用戶產(chǎn)生50個話音幀，每幀包含159話音比特。US

9、DC的信道編碼：話音編碼幀中的159個比特根據(jù)它們在話音識別時的重要性分為兩類：77個第一類比特和82個第二類比特。第一類比特是重要比特，由一個比率為1/2，約束長度K = 6的卷積碼來保護(hù)。除了卷積編碼外，第一類比特中的12個最重要比特用7比特CRC檢錯碼來進(jìn)行分組編碼。這就保證了重要的話音編碼比特在接收器中被檢測到的概率較高。第二類比特是不太重要的比特，沒有對它們進(jìn)行差錯保護(hù)。經(jīng)過信道編碼后，每個話音編碼幀的159比特用260個信道編碼比特來表示，總速率為13Kbps。第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)USDC的交織編碼：在發(fā)送之前，經(jīng)過信道編碼的話音數(shù)據(jù)與鄰近話音幀的數(shù)據(jù)交織到兩個時隙上，每個時隙

10、只包含每個話音幀的一半數(shù)據(jù)。話音數(shù)據(jù)被放到2610交織器中。第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)USDC的調(diào)制：在控制信道上，與AMPS使用相同的調(diào)制方式（10Kbps二進(jìn)制FSK調(diào)制）。在話音信道上，USDC用總比特速率為48.6Kbps的數(shù)字調(diào)制代替了AMPS的模擬FM調(diào)制。為了限制相鄰信道的干擾，還采用了頻譜成形技術(shù)。由于對稱差分相移鍵控調(diào)制（通常叫做/4-DQPSK）在移動無線環(huán)境中有許多優(yōu)點，所以USDC采用了這種調(diào)制方式，信道的符號速率為24.3Kbps（總速率48.6Kbps），符號持續(xù)時間為41.1523 s。USDC的解調(diào)和解碼：解調(diào)和解碼可以在中頻或基帶上完成。在基帶上實現(xiàn)可以采用DS

11、P技術(shù)，這樣不僅可以降低了設(shè)備成本，而且可以大大簡化射頻電路。DSP技術(shù)還可以支持USDC均衡器和雙模式功能的實現(xiàn)。USDC的均衡：如果均方時延擴展超過4.12s，就需要采用均衡技術(shù)來減少誤比特率。IS-54標(biāo)準(zhǔn)中沒有確定具體的均衡實現(xiàn)方式，但是為USDC系統(tǒng)規(guī)定了均衡器。第1.2節(jié)、USDC系統(tǒng)IS-94標(biāo)準(zhǔn)：利用了IS-54提供的系統(tǒng)功能，將蜂窩電話直接連到專用交換機上，將MSC的智能功能前移到基站系統(tǒng)中，這樣就有可能利用放置于建筑物內(nèi)的小型基站來構(gòu)成微小區(qū)，在一個建筑或園區(qū)內(nèi)提供無線PBX業(yè)務(wù)。IS-94規(guī)定了一項技術(shù)，用來提供使用非標(biāo)準(zhǔn)控制信號的專用或封閉式的蜂窩系統(tǒng)。IS-94系統(tǒng)于

12、1994年提出并迅速用于辦公建筑和飯店等場合。IS-136：提供了一組新的性能和業(yè)務(wù)，規(guī)定了短消息功能和專用用戶組特性，使其更適合于無線PBX的應(yīng)用和尋呼應(yīng)用。而且，IS-136規(guī)定了一種“休眠”模式，可以使蜂窩電話大大節(jié)省電池能量。IS-136的用戶終端與IS-54的用戶終端不兼容，IS-136對全部控制信道均采用了48.6Kbps速率（不支持10Kbps FSK），每個移動終端只需要使用48.6Kbps的調(diào)制解調(diào)器，這樣可以降低IS-136用戶終端的成本。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)全球移動通信系統(tǒng)（GSM：Global System for Mobile Communications）是全世界

13、范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的第二代移動通信系統(tǒng)，GSM系列主要包括GSM900、DCS1800和PCS1900三部分，三者之間的主要區(qū)別是無線信道的工作頻段不同，其它技術(shù)完全相同，用戶只需要一個GSM標(biāo)準(zhǔn)的多頻用戶終端，就可以自動選擇三者中最好的服務(wù)。GSM是世界上第一個對數(shù)字調(diào)制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)類型等作出了詳細(xì)規(guī)定的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。在GSM之前，歐洲各國在整個歐洲大陸上采用不同的標(biāo)準(zhǔn)建立了很多互不兼容的第一代移動通信系統(tǒng)，往來于歐洲各國之間的用戶無法用一種標(biāo)準(zhǔn)手機進(jìn)行通信，這在一定程度上影響了歐洲的一體化進(jìn)程。GSM就是為了解決歐洲第一代蜂窩系統(tǒng)五花八門的狀況而發(fā)展起來的，它制訂了一個統(tǒng)一

14、標(biāo)準(zhǔn)，通過ISDN得到大范圍的移動通信業(yè)務(wù)，力求建立一個統(tǒng)一的泛歐第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)GSM的原意是“Group Special Mobile：移動特別小組”，是歐洲電信管理部門（CEPT）下設(shè)的移動通信特別小組委員會的簡稱，這個小組負(fù)責(zé)在900MHz頻段為歐洲制定一個公共的移動通信系統(tǒng)。后來，出于商業(yè)上的原因，GSM改名為現(xiàn)在的“全球移動通信系統(tǒng)”。GSM于1991年開始在歐洲市場投入商用，隨后南美、亞洲和澳洲的幾個國家也相繼采用GSM系統(tǒng)建設(shè)自己的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。我國最早引進(jìn)的第二代移動通信系統(tǒng)就是GSM系統(tǒng)，中國移動和中國聯(lián)通分別建設(shè)了兩個覆蓋全

15、國的GSM網(wǎng)絡(luò)。隨著GSM用戶數(shù)量的日益增長，900MHz頻段提供的容量已經(jīng)不能滿足需求，又制定了GSM的等效技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：DCS1800，它在1800MHz的頻段上提供與GSM900完全相同的移動通信業(yè)務(wù)。北美（美國、加拿大）國家根據(jù)自己的頻率資源，制定了1900MHz頻段的GSM標(biāo)準(zhǔn)（PCS1900）。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)1、GSM的用戶業(yè)務(wù)GSM的用戶業(yè)務(wù)按照ISDN的原則分為：電信業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。電信業(yè)務(wù)主要是標(biāo)準(zhǔn)的移動電話業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括計算機之間的通信和分組交換業(yè)務(wù)；除此之外，GSM還可以提供一些ISDN補充業(yè)務(wù)。電信業(yè)務(wù)：主要包括電話呼叫和傳真業(yè)務(wù)，電信業(yè)務(wù)還包括短消息

16、業(yè)務(wù)（SMS），允許移動臺傳送一定長度的字母或數(shù)字消息。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以用透明方式或非透明方式傳送，數(shù)據(jù)速率從300bps到9.6Kbps。（這里的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不包括GPRS業(yè)務(wù)）。ISDN補充業(yè)務(wù)：ISDN補充業(yè)務(wù)隨同電信業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一起提供給用戶，以補充這兩類基本通信業(yè)務(wù)的功能。ISDN補充業(yè)務(wù)本質(zhì)上是數(shù)字業(yè)務(wù)，包括呼叫限制、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、呼叫保持、來電顯示、封閉用戶群等等，這些業(yè)務(wù)在第一代模擬通信系統(tǒng)中是無法實現(xiàn)的。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)2、GSM的特點頻譜效率高：由于采用了高效率的數(shù)字調(diào)制、信道編碼、交織、均衡和話音編碼等技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的頻譜效率。系統(tǒng)容量大：由于采用了

17、數(shù)字傳輸技術(shù)并增加了每個信道的傳輸帶寬，同頻載干比（C/I）的門限降低到9dB，同頻復(fù)用模式可以縮小至4/12或3/9甚至更?。ǖ谝淮M系統(tǒng)為7/21）。加上半速率話音技術(shù)的使用和話務(wù)分配的靈活性，使GSM系統(tǒng)的容量（每個小區(qū)的信道數(shù)）比第一代模擬系統(tǒng)提高了3 5倍。話音質(zhì)量高：只要信道質(zhì)量在門限值以上，話音質(zhì)量就能達(dá)到相同的水平。安全性好：通過鑒權(quán)、加密和使用臨時移動臺標(biāo)識碼提高了安全性?；ヂ?lián)性好：實現(xiàn)了與PSTN、ISDN等傳統(tǒng)固定通信系統(tǒng)的互聯(lián)。在SIM卡的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了自動漫游（機卡分離）。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)3、GSM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括四個

18、相關(guān)的子系統(tǒng)。移動臺（MS：Mobile Station）?；咀酉到y(tǒng)（BSS：Base Station Subsystem）網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS：Network and Switching Subsystem）操作支持子系統(tǒng)（OSS：Operation Support Subsystem）。移動臺（MS）：主要包括發(fā)送、接收和天饋線等單元，GSM的移動臺只有插入SIM卡才可以正常使用。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)基站子系統(tǒng)（BSS）：也叫做無線子系統(tǒng)。BSS由基站控制器（BSC）和所屬的基站收發(fā)信臺（BTS）構(gòu)成。BTS就是通常俗稱的基站，包括多套工作于不同頻率的發(fā)信機、收信機和共用的天饋線等設(shè)

19、備。每個BTS的無線信號的覆蓋范圍稱為無線小區(qū)或蜂窩小區(qū)。BTS是連接移動臺（MS）和移動交換中心（MSC）的核心設(shè)備。BTS與MS之間的無線信道接口是Um接口，Um是一個開放型接口，有公開的接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，按照該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的GSM移動終端可以接入到任何廠商的BTS。由于BTS的數(shù)量眾多，為了管理方便，在BTS與MSC之間引入了BSC，一個BSC可以管理若干個BTS。它們之間的接口是Abis接口。Abis接口是一個準(zhǔn)開放的接口，設(shè)備廠家可以在一定的準(zhǔn)則下自行定義，因此，BTS和BSC必須采用同一廠商的設(shè)備。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）：主要包括移動交換中心（MSC）、歸屬位置寄

20、存器（HLR）、拜訪位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備識別寄存器（EIR）。MSC是GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和管理中心，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)信道的交換和移動通信系統(tǒng)的集中控制與管理。MSC與所轄的BSC之間的通信接口稱為A接口，A接口是一個標(biāo)準(zhǔn)的開放接口，不同廠家的MSC和BSC可以完全兼容。HLR：存儲并管理著所有所轄用戶移動臺的身份和狀態(tài)數(shù)據(jù)。AUC：產(chǎn)生鑒權(quán)參數(shù)以認(rèn)證移動用戶合法性。EIR：識別移動臺合法性。VLR：每個MSC還要設(shè)置VLR，作為登錄其轄區(qū)的漫游移動用戶身份的動態(tài)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)移動臺的漫游管理。NSS還包括短消息中心（SMC）和語音信箱（VM）。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)

21、（OSS）：包括操作維護(hù)中心（OMC）和操作維護(hù)終端（OMT），OSS通過分組交換網(wǎng)或計算機局域網(wǎng)與其它子系統(tǒng)連接，管理各個功能單元。 一個大城市的GSM系統(tǒng)，可能包括多個MSC、幾十個BSC和幾千個BTS、為幾百萬個MS提供移動通信服務(wù)。MSC之間、MSC與BSC、BSC與BTS之間一般采用光纖傳輸，當(dāng)直接建立光纖連接有困難時，可以先采用無線（微波、衛(wèi)星）連接作為過渡。移動通信系統(tǒng)的最大特點就是MS與BTS之間采用的是無線信道。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)4、GSM的無線信道GSM系統(tǒng)的無線信道采用頻分雙工（FDD）方式，將分配的整個頻帶分成前向（下行）傳輸鏈路和反向（上行）傳輸鏈路。然后，采用頻

22、分多址+時分多址（TDMA/FDMA）的混合多址方式將多個用戶移動臺同時接入到GSM系統(tǒng)中，即首先將前向鏈路和反向鏈路的有效頻段以FDMA的方式劃分為多個200KHz帶寬的載波信道（載頻），每個載頻用絕對無線頻率信道號（ARFCN，又稱載頻號，一個ARFCN代表著一對前向和反向載頻）來標(biāo)識，然后每個FDMA載頻再采用TDMA方式分成8個時隙（TS）。每個FDMA載頻的8個TDMA時隙可以分別由8個用戶在時間上共享（每個用戶分別占用每個TDMA幀中的一個時隙）。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)GSM900系統(tǒng)使用了兩個25MHz頻段，雙工間隔為45MHz。其中，890 915MHz用于移動臺到基站的反向鏈

23、路（上行），935 960MHz用于基站到移動臺的前向鏈路（下行）。每個25MHz頻段采用FDMA方式分成124個200KHz的載頻，ARFCN為1 124。上行中心頻率：fU (n) = 890.2 + 0.2 (n-1) MHz下行中心頻率：fD (n) = 935.2 + 0.2 (n-1) MHzDCS1800系統(tǒng)使用了兩個75MHz頻段，雙工間隔為95MHz。其中，1710 1785MHz用于反向鏈路，1805 1880MHz用于前向鏈路。每個75MHz頻段被分成374個200KHz的載頻，ARFCN為：512 885。上行中心頻率：fU (n) = 1710.2 + 0.2(n-5

24、12) MHz下行中心頻率：fD (n) = 1805.2 + 0.2(n-512) MHz第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)每個200KHz的FDMA載頻又被分成8個TDMA時隙，時隙號為：TS0 TS7。每個時隙都分配等時長的時間段，時間長度為576.92s，每個時間段內(nèi)有156.25個信道比特，其中，有8.25個比特的保護(hù)時間以及6個比特的開始和停止時間用來防止相鄰時隙間的重疊。8個時隙組成一個TDMA幀，時間長度（TDMA幀長）為4.615ms。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)前向和反向信道的數(shù)據(jù)速率都是270.833Kbps（156.25bit/576.92s），即每個數(shù)據(jù)比特的持續(xù)時間是3.692s（1

25、/270.833Kbps），調(diào)制方式采用BT = 0.3的GMSK調(diào)制。每個用戶的有效信道傳輸速率為33.854Kbps（270.833Kbps/8個用戶）。當(dāng)GSM超負(fù)荷運行時，每個用戶的實際數(shù)據(jù)傳輸速率最大可以達(dá)到24.7Kbps。每個FDMA載頻和一個TDMA時隙的組合構(gòu)成了前向鏈路和反向鏈路中的一個物理信道（比如第50號載頻的第0時隙），每個的物理信道在不同的時間可以映射為不同的邏輯信道，也這就是說，每個具體的幀或時隙可以專門用來處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)或者是控制信道數(shù)據(jù)。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)參數(shù)GSM900DCS1800雙工和多址方式TDMA/FDMA/FDD反向信道頻率（手機基站）

26、890 915 MHz1710 1785 MHz前向信道頻率（基站手機）935 960 MHz1805 1880 MHzTx/Rx雙工頻率間隔45 MHz95 MHz最大ARFCN數(shù)124個374個ARFCN信道間隔200 KHz調(diào)制數(shù)據(jù)速率270.833333 Kbps幀長4.615 ms每幀用戶數(shù)（全速率）8個時隙長576.9s比特長3.692sTx/Rx時隙間隔3個時隙調(diào)制方式0.3 GMSK交織最大延遲40 ms語音編碼比特速率1.4 Kbps第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)5、GSM的邏輯信道GSM系統(tǒng)要求其邏輯信道具有相當(dāng)?shù)膹V泛性，而且它們可以用來連接GSM網(wǎng)絡(luò)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。GSM為

27、特定的邏輯信道提供了明確的時隙分配和幀結(jié)構(gòu)，這些邏輯信道在有效傳輸用戶數(shù)據(jù)的同時，還能在每個載頻和時隙上提供網(wǎng)絡(luò)控制功能。GSM系統(tǒng)的邏輯信道可以分為兩種基本類型：業(yè)務(wù)信道（TCH）和控制信道（CCH）。業(yè)務(wù)信道攜帶數(shù)字化的用戶話音編碼或用戶數(shù)據(jù)，在前向鏈路和反向鏈路上具有相同的功能和傳輸格式。控制信道用于在基站和移動臺之間傳輸信令數(shù)據(jù)和同步指令，某些類型的控制信道分別被定義給前向鏈路或反向鏈路。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)信道（TCH） GSM的TCH可以是全速率也可以是半速率，用于送數(shù)字話音或用戶數(shù)據(jù)。采用全速率時，用戶數(shù)據(jù)包含在每一幀的某個時隙內(nèi)。采用半速率時，用戶數(shù)

28、據(jù)仍然映射到相同的時隙，但是在間隔的TDMA幀發(fā)送，也就是說，兩個半速率信道的用戶共享同一個載頻的相同時隙，但是每隔一幀交替發(fā)送。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng) 在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，很多載頻的第一個時隙（TS0）時隙內(nèi)是不發(fā)送TCH數(shù)據(jù)的，這些載頻的TS0時隙是為廣播控制信道保留的。而且，每隔13個TDMA幀，TCH的數(shù)據(jù)幀就會被一個慢速輔助控制信道（SACCH）數(shù)據(jù)或空閑幀打斷。26個連續(xù)的TDMA幀組成了一個業(yè)務(wù)信道復(fù)幀（F0 F25），其中，第13幀（F12）和第26幀（F25）分別是SACCH數(shù)據(jù)幀或空閑幀。采用全速率TCH時，第26幀包含空閑比特；采用半速率TCH時，第26幀包含SACCH數(shù)據(jù)。

29、第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)全速率TCH全速率話音信道（TCH/FS）：用來傳送數(shù)字化的全速率用戶話音編碼，話音編碼速率為13Kbps，經(jīng)過信道編碼后，全速率話音數(shù)據(jù)的速率為22.8Kbps。全速率9.6Kbps數(shù)據(jù)信道（TCH/F9.6）：用來傳送以9.6Kbps發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)，加上前向糾錯編碼，9.6Kbps的數(shù)據(jù)以22.8Kbps發(fā)送。全速率4.8Kbps數(shù)據(jù)信道（TCH/F4.8）：用來傳送以4.8Kbps發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)，加上前向糾錯編碼，4.8Kbps的數(shù)據(jù)以22.8Kbps發(fā)送。全速率2.4Kbps數(shù)據(jù)信道（TCH/F2.4）：用來傳送以2.4Kbps發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)，加上前向糾錯編碼，2

30、.4Kbps的數(shù)據(jù)以22.8Kbps發(fā)送。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)半速率TCH半速率話音信道（TCH/HS）：用來傳送數(shù)字化的半速率用戶話音編碼，話音以全速率一半的速率進(jìn)行采樣，話音編碼的速率為6.5Kbps，加上信道編碼后，半速率話音數(shù)據(jù)的速率為11.4Kbps。半速率4.8Kbps數(shù)據(jù)信道（TCH/H4.8）：用來傳送以4.8Kbps發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)，加上前向糾錯編碼，4.8Kbps的數(shù)據(jù)以11.4Kbps發(fā)送。半速率2.4Kbps數(shù)據(jù)信道（TCH/H2.4）：用來傳送以2.4Kbps發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)，加上前向糾錯編碼，2.4Kbps的數(shù)據(jù)以11.4Kbps發(fā)送。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)控制信道（

31、CCH）GSM系統(tǒng)主要有三種控制信道：廣播信道（BCH）、公共控制信道（CCCH）和專用控制信道（DCCH）。每種控制信道由幾個邏輯信道組成，這些邏輯信道提供GSM系統(tǒng)所需要的各種控制功能。在GSM系統(tǒng)中，BCH和CCCH前向控制信道僅在一定的載頻上發(fā)送，并且以特定的方式分配時隙。BCH和CCCH前向控制信道僅在那些被稱為廣播信道的載頻上的某些TDMA幀上廣播，而且僅分配到TS0時隙，TS1到TS7用于傳送常規(guī)的TCH業(yè)務(wù)。51個連續(xù)的TDMA幀組成一個控制信道復(fù)幀（F0 F50）。GSM定義了34個載頻作為廣播信道。每個廣播信道的第51幀（F50）不包含任何BCH或CCCH前向信道數(shù)據(jù)，被當(dāng)

32、做空閑信道。而反向信道的CCCH則能夠在任何幀的TS0接收移動臺發(fā)來的數(shù)據(jù)。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)廣播信道（BCH）：BCH在每個小區(qū)中指定載頻的前向鏈路上發(fā)送，而且僅在某些TDMA幀的第一時隙（TS0）上發(fā)送數(shù)據(jù)。BCH是一個TDMA信標(biāo)，鄰近的移動臺可以識別并鎖定BCH來接收系統(tǒng)的控制信息。BCH還為小區(qū)內(nèi)所有的移動臺提供同步，并且會被相鄰小區(qū)內(nèi)的移動臺探測到，所以接收功率和移動臺輔助切換（MAHO）的判決可以來自于小區(qū)外的用戶。BCH包括三個相互單獨的信道：廣播控制信道（BCCH）、頻率校正信道（FCCH）和同步信道（SCH）。BCCH是一個前向控制信道，用于廣播小

33、區(qū)和網(wǎng)絡(luò)識別、小區(qū)運行特征（當(dāng)前控制信道結(jié)構(gòu)、信道利用率和阻塞）等消息。FCCH是一個特定的數(shù)據(jù)突發(fā)序列，允許用戶移動臺將內(nèi)部頻率基準(zhǔn)（本振）的頻率和基站的精確頻率進(jìn)行同步。當(dāng)移動臺與基站進(jìn)行幀同步時，SCH用來識別所服務(wù)的基站。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)公共控制信道（CCCH）：CCCH是最普遍使用的控制信道，用于尋呼指定用戶、給指定用戶分配信令信道、接收移動臺的業(yè)務(wù)要求。前向控制信道載頻中所有沒有被BCH或空閑幀使用的TDMA幀中的TS0都會被CCCH占用。CCCH也包括三個相互單獨的信道：尋呼信道（PCH）、隨機接入信道（RACH）、接入認(rèn)可信道（AGCH）。尋呼信道（PCH）是一個前向鏈路

34、信道，從基站向小區(qū)內(nèi)所有的移動臺提供尋呼信號，通知指定的移動臺接收來自MSC的呼叫。隨機接入信道（RACH）是一個反向鏈路信道，用來讓用戶回應(yīng)從PCH接收到的尋呼，也可以用來讓移動臺發(fā)出一個呼叫請求。接入認(rèn)可信道（AGCH）是一個前向鏈路信道，它載有讓移動臺在特定的物理信道（載頻和時隙）中運行的數(shù)據(jù)。AGCH是用戶在脫離控制信道之前基站發(fā)送的最后的CCCH消息。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)專用控制信道（DCCH）：DCCH是雙向信道（與TCH一樣），在前向和反向鏈路中具有相同的格式和功能，存在于除了BCH載頻的TS0之外的任何載頻和時隙上。DCCH有三種類型：獨立專用控制信道（SDCCH），慢速隨路

35、控制信道（SACCH）和快速隨路控制信道（FACCH）。獨立專用控制信道（SDCCH）載有信令數(shù)據(jù)，用于提供用戶所要求的信令服務(wù)，這些數(shù)據(jù)在移動臺與基站相互連接之后，基站分配TCH之前，提供服務(wù)。慢速隨路控制信道（SACCH）總是與TCH或SDCCH相關(guān)聯(lián)，并映射在相同的物理信道上。每個載頻都載有當(dāng)前正在使用它的所有用戶的SACCH數(shù)據(jù)。快速隨路控制信道（FACCH）載有緊急控制信息（例如切換要求），F(xiàn)ACCH以“偷幀”的方式從分配給它的TCH上接入到時隙中。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)6、GSM的幀結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)中的每一個移動臺都是在分配給它的時隙內(nèi)傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)，GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這些數(shù)據(jù)突發(fā)序列必

36、須是以下五種規(guī)定格式中的一種。正常突發(fā)：用于在前向和反向鏈路上傳輸TCH和DCCH。FCCH突發(fā)：在特定幀的TS0上，F(xiàn)CCH突發(fā)序列用來廣播前向鏈路上的頻率控制消息。SCH突發(fā)：在特定幀的TS0上，SCH突發(fā)序列用來廣播前向鏈路上的時間同步控制消息。RACH突發(fā)：被所有移動臺用來接收來自基站的服務(wù)。偽突發(fā)：用作前向鏈路使用時隙的填充信息。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)每個TDMA幀包括8個時隙，幀長為4.615ms，包括8156.25 = 1250bit，幀速率為216.66幀/每秒。在GSM系統(tǒng)中，有兩種復(fù)幀和超幀的方式。26個TDMA幀組成業(yè)務(wù)信道復(fù)幀，復(fù)幀長度為120ms

37、。51個業(yè)務(wù)信道復(fù)幀組成超幀，超幀長度為6.12s。51個TDMA幀組成控制信道復(fù)幀，復(fù)幀長度為235.365ms。26個控制信道復(fù)幀組成超幀，幀長度為6.12s。每一個超幀都是包含2651 = 1326個TDMA幀，長度為6.12s。一個巨幀包含2048個超幀（2715648個TDMA幀），一個完整的巨幀發(fā)射一次需要3小時28分54秒（12533.76s）突發(fā)序列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對GSM系統(tǒng)是很重要的，加密算法是在精確的幀數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而且只有使用巨幀提供的大幀數(shù)才能保證充分的保密性。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)正常突發(fā)序列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)7、GSM的呼叫過程移動臺發(fā)起呼叫 空閑的移

38、動臺將鎖定到適當(dāng)基站的BCH上，并通過接收FCCH、SCH和BCCH等信息與鄰近基站取得同步。移動臺撥號時，用它鎖定的基站的上行載頻發(fā)射RACH，基站以CCCH上的AGCH信息來響應(yīng)，隨后，CCCH為移動臺指定一個新的信道進(jìn)行SDCCH連接。移動臺轉(zhuǎn)換到SDCCH，首先等待傳給它的SACCH幀，該SACCH告知移動臺定時提前量和發(fā)射功率。處理完定時提前量和功率等級后，移動臺就開始發(fā)送正常TCH所要求的突發(fā)序列。 當(dāng)MSC連接到被叫用戶并且將話音路徑接入到服務(wù)基站時，SDCCH檢查確認(rèn)用戶的合法性及有效性?；就ㄟ^SDCCH告知移動臺重新轉(zhuǎn)換到一個為TCH安排的載頻和時隙上，移動臺轉(zhuǎn)換到TCH，

39、開始通話。呼叫建立后，SDCCH將被清空，通話過程中的控制信息通過SACCH或FACCH傳輸。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)移動臺接受呼叫 當(dāng)其他用戶向GSM系統(tǒng)中的移動臺發(fā)出呼叫時，其過程與上述過程類似。MSC接收到用戶的呼叫以后，控制相關(guān)的服務(wù)基站在適當(dāng)?shù)腂CH幀內(nèi)的TS0時隙中廣播一個PCH消息。 鎖定于這一載頻上的被叫移動臺檢測到對它的尋呼，并回復(fù)一個RACH消息以確認(rèn)接收到尋呼。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)基站連接后，基站采用CCCH上的AGCH將移動臺分配到一個新的載頻和時隙上，以便連接SDCCH和SACCH。一旦被呼叫的移動臺在SDCCH上建立了定時提前量和功率等級并獲準(zhǔn)確認(rèn)后，基站就通過SDCCH重新

40、分配TCH的載頻和時隙，最后控制移動臺和基站轉(zhuǎn)向TCH的載頻和時隙，建立話音連接。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)8、GSM的通信過程第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)話音編碼（信源編碼）GSM的話音編碼器采用的是：規(guī)則脈沖激勵-長期預(yù)測-線性預(yù)測編碼（RPE-LTP-LPC）。每個20ms的話音塊提供260個比特的編碼數(shù)據(jù)，話音編碼的比特率為13Kbps（260bit/20ms）。GSM的標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了半速率話音編碼器，比特率為6.5Kbps。GSM的話音編碼器利用了實際通話過程的一個重要特性：即在整個通話過程中，每個人的實際講話時間不到總時間的40%，其余的時間處于靜默狀態(tài)?；谶@一特性，GSM的話編碼器中加入

41、了一個語音激活檢測器，話音以非連續(xù)傳輸模式（DTX）來發(fā)送。在靜默期間話音信道不被激活，這樣設(shè)計可以延長移動臺的電池壽命，并且可以減少瞬時無線接口。當(dāng)然用戶并不會感覺到，在接收端通過補償噪聲子系統(tǒng)引入了一個背景噪聲來補償由于DTX而產(chǎn)生的不舒適靜音。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)信道編碼 GSM系統(tǒng)中話音信道、數(shù)據(jù)信道和控制信道的編碼是不同的，全速率和半速率信道的編碼也不同。全速率信道的數(shù)據(jù)速率為22.8Kbps，半速率信道的數(shù)據(jù)速率為11.4Kbps。全速率話音的信道編碼如下：第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)交織為了提高抗衰落特性，GSM系統(tǒng)對信道編碼后的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行了兩次交織，第一次是內(nèi)部交織，第二次是子塊

42、之間的時隙交織。以話音數(shù)據(jù)為例：內(nèi)部交織將每個信道編碼數(shù)據(jù)塊中的456個編碼比特交織為8個57比特的子塊（8列57行的交織矩陣）。時隙交織再將內(nèi)部交織后的8個子塊分布到特定時隙號的8個連續(xù)的TCH時隙中，交織后每個TCH時隙中載有來自兩個不同的信道編碼數(shù)據(jù)塊的2個57比特的子塊。交織后，需要8次突發(fā)才能傳輸一個完整的話音數(shù)據(jù)塊（456個比特），因此交織會帶來數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)第一次交織（比特交織）第二次交織（時隙交織）第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)加密和鑒權(quán) GSM采用了兩種加密算法分別用于防止未被認(rèn)可的移動臺接入網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)無線傳輸?shù)乃矫苄?，這兩種算法分別稱作A3和A5。其中，A3

43、算法通過識別用戶SIM中的口令字和MSC中的密鑰來確認(rèn)每個移動臺的合法性（鑒權(quán)），而A5算法為每個時隙發(fā)送的114個編碼數(shù)據(jù)比特提供擾碼（加密），以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。加密的方法是通過加密技術(shù)改變8個交織塊的內(nèi)容，由于加密算法在呼叫過程中是變化的，所以更加增強了安全性。突發(fā)序列格式化 在突發(fā)序列格式化單元中，114個比特的數(shù)據(jù)流加入訓(xùn)練序列、頭比特、尾比特和保護(hù)比特組成156.25個比特的突發(fā)，這些突發(fā)按照信道類型組合到不同的TDMA幀和時隙中，形成TDMA突發(fā)脈沖。突發(fā)序列格式化便于信息的接收、同步、均衡和信息分類處理，經(jīng)過格式化后的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制器。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)調(diào)制 GSM系統(tǒng)采

44、用的調(diào)制方式是GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控），高斯脈沖成形濾波器的3dB帶寬和比特周期的乘積：BT = 0.3。在GSM系統(tǒng)中，首先通過使射頻載波的頻率偏移67.708KHz來表示二進(jìn)制中的“1”和“0”。GSM的信道速率為270.833Kbps，MSK調(diào)制信號再通過高斯濾波器來平滑其快速的頻率變化，避免調(diào)制信號的頻譜擴展到相鄰信道。發(fā)射機 發(fā)射機將已調(diào)制的中頻載波變頻為系統(tǒng)要求的射頻載波，然后進(jìn)行功率放大，最后送到天線系統(tǒng)發(fā)射出去。接收機 接收機首先將接收到的微弱的射頻載波進(jìn)行低噪聲放大，然后變頻為中頻載波，最后送到解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)解調(diào)、解密、解交織、信道解碼、話音解

45、碼 接收信號的恢復(fù)過程是信號發(fā)射的逆過程。相應(yīng)載頻中指定時隙的信號在突發(fā)序列格式化提供的同步數(shù)據(jù)的協(xié)助下進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)據(jù)依次被解密、解交織、信道解碼和話音解碼，最終恢復(fù)話音信號。跳頻 如果特定小區(qū)內(nèi)的用戶遇到嚴(yán)重的多徑衰落或干擾時，可以采用跳頻技術(shù)來抵消多徑衰落或其它干擾的影響。跳頻是一幀一幀進(jìn)行的，發(fā)生跳頻的最大速率為216.7跳/秒（1/4.615ms）。均衡 均衡是通過在發(fā)送端的每個時隙的中間段所發(fā)送的訓(xùn)練序列來實現(xiàn)的，接收端根據(jù)接收到的訓(xùn)練序列來調(diào)整均衡器的參數(shù)，使其更適應(yīng)傳輸信道的特性，從而降低后面緊接著傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的誤碼率。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)9、GSM的編號計劃MSIS

46、DN：GSM移動臺的電話號碼采用的是等位長的統(tǒng)一編碼MSISDN（移動用戶國際ISDN號），例如：86IMSI：為了保證接入的安全性，GSM系統(tǒng)在Um和MAP接口上傳送的用于識別用戶并進(jìn)行接續(xù)操作的并不是MSISDN，而是保存在HLR、VLR和用戶SIM卡中的IMSI（國際移動用戶識別碼）。TMSI：為了避免IMSI在空中被竊取，在用戶進(jìn)行位置更新登記時，由MSC/VLR臨時分配給該用戶一個有時效性的TMSI（臨時移動用戶標(biāo)識碼）來替代IMSI。MSRN：當(dāng)漫游用戶被呼叫時，該用戶所在的MSC/VLR還要為其分配一個MSRN（移動用戶漫游號碼）。IMEI：每個移動臺出

47、廠時有一個唯一的IMEI（國際移動設(shè)備識別碼）。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)GSM系統(tǒng)本身也有一套號碼。以這些基本代碼為單元，可以組織和定義一系列GSM系統(tǒng)中有關(guān)設(shè)施或服務(wù)區(qū)的識別碼。MCC（移動臺國家代碼），我國為460。MNC（移動通信網(wǎng)代碼），中國移動為00，聯(lián)通為01。NDC（國內(nèi)目的地碼），中國移動134 139，中國聯(lián)通130 132。NC（標(biāo)識某個GSM中HLR的網(wǎng)絡(luò)代碼），NC = NDC + H0H1H2H3，H0H1H2H3是HLR識別號。LAI（位置區(qū)識別碼）。BSIC（基站識別碼）。等等。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)10、通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）GSM系統(tǒng)話音業(yè)務(wù)的覆蓋范圍和服

48、務(wù)質(zhì)量得到了用戶的廣泛認(rèn)可，但是GSM系統(tǒng)提供的9.6Kbps電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶要求。通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）是一種經(jīng)濟有效的分組數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到115Kbps，具有支持移動上網(wǎng)的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)按照比特收取用戶通信費用，而且對GSM系統(tǒng)的改動較少，可以基本滿足大部分用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的初期需求。在傳統(tǒng)的GSM系統(tǒng)中疊加GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以有效保護(hù)電信運營商的投資，更容易與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)兼容，同時GPRS網(wǎng)絡(luò)基于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的核心網(wǎng)絡(luò)也為今后3G系統(tǒng)的建設(shè)打下了基礎(chǔ)。GPRS技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用，有時我們也把疊加了GPRS技術(shù)的GSM系統(tǒng)（GS

49、M/GPRS）稱做從2G向3G演進(jìn)的2.5G的技術(shù)。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)GPRS的基本思路是在支持話音和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的GSM上疊加一個支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，并且可以與外部的分組網(wǎng)絡(luò)（如Internet）互聯(lián)。在GSM/GPRS系統(tǒng)中，話音和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)仍然由GSM的MSC/VLR支持，分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則由GPRS網(wǎng)絡(luò)提供，HLR和AUC由兩者共用。GPRS網(wǎng)絡(luò)的核心單元是SGSN（服務(wù)型GPRS支持節(jié)點）和GGSN（網(wǎng)關(guān)型GPRS支持節(jié)點）。SGSN是為MS提供移動性管理和路由選擇等服務(wù)的節(jié)點，負(fù)責(zé)處理用戶注冊、加密、移動、會話管理和基于位置的具體事務(wù)，實現(xiàn)GPRS與

50、GSM的互通，把GPRS連接到無線環(huán)境。GGSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)接入外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，用于實現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互連。第1.3節(jié)、GSM系統(tǒng)GPRS采用分組交換的形式承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不需利用電路交換資源。它能提供的數(shù)據(jù)速率取決于所采用的編碼方案，四種標(biāo)準(zhǔn)的編碼數(shù)據(jù)速率分別是：每信道9.05、1.4、15.6和21.4Kbps。由于用戶可以動態(tài)共享一個載頻中的全部業(yè)務(wù)信道（8個時隙），理論上每個用戶的最大數(shù)據(jù)吞吐量可以達(dá)到171Kbps（821.4Kbps）。由于信道編碼和多時隙分配需要一些開銷，實際的最高吞吐量為115Kbps?？紤]到2G系統(tǒng)的多樣性和保護(hù)2G系統(tǒng)的巨大投資，I

51、TU最終放棄了對3G系統(tǒng)空中接口和核心網(wǎng)絡(luò)的一致性要求，致力于采用2G系統(tǒng)向3G系統(tǒng)的演進(jìn)方式，GPRS技術(shù)就是從GSM向3G的WCDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)平滑過渡的重要步驟。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）還提出的一種可以將GSM的數(shù)據(jù)傳輸速率擴展到384Kbps的技術(shù)，叫做增強型數(shù)據(jù)速率的GSM演進(jìn)（EDGE）。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)CDMA（IS-95）系統(tǒng)是美國在USDC之后提出的另外一種第二代數(shù)字蜂窩移動通信標(biāo)準(zhǔn)，使用800MHz和1900MHz頻段，主要在北美和韓國等國家使用。我國現(xiàn)在由中國電信運營（由原中國聯(lián)通引進(jìn)）的窄帶CDMA系統(tǒng)就是CDMA（IS-95）系統(tǒng)。

52、CDMA技術(shù)是最早在第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究開發(fā)出的一種軍用通信技術(shù)，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信和保密通信。二十世紀(jì)90年代由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。1995年，第一個CDMA商用系統(tǒng)（被稱為IS-95A）由美國高通公司研制成功并開始商業(yè)運行，之后，CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢在實踐中得到了檢驗，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。全球許多國家和地區(qū)，包括中國大陸、中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò)。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)1、CDMA的特點CDMA（IS-95）系統(tǒng)的最大改變是無線接口采用了碼分多址（CDMA）技術(shù)，由

53、于CDMA技術(shù)比TDMA技術(shù)成熟晚，CDMA（IS-95）系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用不及GSM系統(tǒng)。但CDMA與TDMA相比具有許多獨特的優(yōu)點，因此成為了第三代移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。CDMA（IS-95）系統(tǒng)是由美國通信工業(yè)協(xié)會頒布的基于CDMA技術(shù)的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。同USDC（IS-54）系統(tǒng)一樣，CDMA（IS-95）系統(tǒng)與美國的第一代模擬蜂窩系統(tǒng)（AMPS）采用完全相同的頻帶，可以采用雙模方式工作與AMPS系統(tǒng)或CDMA（IS-95）系統(tǒng)。CDMA（IS-95）是一種采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）技術(shù)的系統(tǒng)，它允許同一個小區(qū)和鄰近小區(qū)內(nèi)的所有移動臺都使用相同頻率的無線信道

54、，完全取消了對頻率規(guī)劃的嚴(yán)格要求。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)CDMA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點如下：系統(tǒng)容量大：CDMA的容量不再受限于帶寬，只受限于干擾、噪聲和PN碼長度，具有軟容量限制。系統(tǒng)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于FDMA和TDMA系統(tǒng)。通信質(zhì)量好：CDMA系統(tǒng)采用了確定聲碼器速率的自適應(yīng)閾值技術(shù)、強有力的誤碼糾錯技術(shù)和RAKE接收機，可以提供FDMA和TDMA系統(tǒng)不能比擬的通信質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)還支持軟切換技術(shù)（先連接，再斷開），可以克服硬切換（先斷開，再連接）容易掉話的缺點。頻率規(guī)劃靈活：按不同的PN序列碼來區(qū)分用戶，相同的CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，頻率規(guī)劃簡單靈活

55、，容易實現(xiàn)系統(tǒng)擴展。適用于多媒體通信系統(tǒng)：CDMA系統(tǒng)可以方便地使用多CDMA信道和多CDMA幀的方式，用于傳送不同速率要求的多媒體業(yè)務(wù)，信息處理方式比TDMA和FDMA靈活、簡便，有利于多媒體通信系統(tǒng)的應(yīng)用。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)CDMA（IS-95）的前向鏈路和反向鏈路采用了不同的調(diào)制和擴頻技術(shù)。在前向鏈路上，基站通過采用不同的擴頻序列同時發(fā)送小區(qū)內(nèi)全部用戶的數(shù)據(jù)，同時還要發(fā)送一個導(dǎo)頻碼，使得所有移動臺在估計信道條件時可以使用相干載波檢測。在反向鏈路上，所有移動臺以異步方式響應(yīng)，并且采用了嚴(yán)格的功率控制技術(shù)，在理想的情況下，每個小區(qū)內(nèi)的所有移動臺發(fā)送到基站天線處的信號具有相同

56、的信號電平。CDMA（IS-95）系統(tǒng)在基站和用戶端都采用了RAKE接收機來改善多徑衰落的影響。RAKE接收機利用了信道中的多徑時延，將不同延時的多徑信號合并起來，從而改善鏈路質(zhì)量。CDMA（IS-95）系統(tǒng)還利用RAKE接收機在軟切換期間提供分集接收，在兩個小區(qū)之間移動的用戶可以與這兩個小區(qū)同時保持聯(lián)系，移動臺可以將來自兩個基站的信號合并起來，方法與合并多徑信號相同。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)2、IS-95的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA（IS-95）系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與GSM系統(tǒng)類似，由移動臺（MS）、基站系統(tǒng)（BS）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（NS）和操作系統(tǒng)（OS）組成，主要的接口也是Um接口、Abis接口和

57、A接口。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)3、IS-95的無線信道CDMA（IS-95）系統(tǒng)工作在800MHz頻段，反向（上行）鏈路的頻段是824 849MHz，前向（下行）鏈路的頻段是869 894MHz，采用FDD雙工方式，一對前向信道和反向信道的雙工頻率間隔是45MHz。為了有利于與AMPS兼容，每個CDMA（IS-95）信道占用41個AMPS載頻，即每個CDMA信道的帶寬為1.23MHz（4130KHz = 1.23MHz）。我國CDMA（IS-95）的反向鏈路825835MHz，前向鏈路870800MHz，系統(tǒng)帶寬10MHz，載頻號：37、78、119、160、201、242、28

58、3。 上行中心頻率：fU (n) = 825 + n0.03 MHz 下行中心頻率：fD (n) = 870 + n0.03 MHzCDMA（IS-95）系統(tǒng)中的用戶通過擴頻技術(shù)擴展到碼片速率1.2288Mcps的信道上，總擴頻因子為128。前向鏈路和反向鏈路的擴頻過程不同。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)4、IS-95的前向CDMA信道在前向鏈路中，用戶數(shù)據(jù)首先用1/2比率的卷積碼進(jìn)行編碼，然后進(jìn)行交織，最后通過64個正交擴頻序列（沃爾什函數(shù)）之一來擴頻。給定小區(qū)中的每個移動臺都分配有一個不同的、在邏輯上正交的擴頻序列，以保證不同移動臺的信號至少能夠在沒有受到多徑干擾的情況下可以完全分開

59、。為了減小不同小區(qū)中使用相同擴頻序列的移動臺之間的干擾，并提供所要求的寬帶頻譜特性（并不是所有沃爾什函數(shù)都產(chǎn)生寬帶功率譜），特定小區(qū)內(nèi)的所有信號用一個碼片長度為215的偽隨機序列來進(jìn)行擾頻。由于同一小區(qū)內(nèi)所有的前向信道用戶信號同步地進(jìn)行擾頻，所以它們之間仍然保持正交性。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)CDMA（IS-95）系統(tǒng)的前向CDMA信道包括：1個導(dǎo)頻信道、l個同步信道、7個尋呼信道和63個前向業(yè)務(wù)信道。導(dǎo)頻信道允許移動臺獲得前向CDMA信道的定時，為相干解調(diào)提供一個參考相位，還為每個移動臺提供不同基站之間信號強度的比較，以確定何時切換。導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率要高于業(yè)務(wù)信道的發(fā)射功率。同

60、步信道向移動臺廣播同步消息，工作速率：1.2Kbps。尋呼信道從基站向移動臺發(fā)送控制信息，速率：9.6、4.8和2.4Kbps。前向業(yè)務(wù)信道支持話音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，速率：9.6、4.8、2.4和1.2Kbps。CDMA（IS-95）系統(tǒng)前向業(yè)務(wù)信道上的用戶數(shù)據(jù)首先被分成20ms的幀，接著進(jìn)行卷積編碼，然后根據(jù)實際的用戶數(shù)據(jù)速率進(jìn)行格式化和交織，最后用一個沃爾什碼和一個速率為1.2288Mcps的PN序列來擴展信號。第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)第1.4節(jié)、CDMA IS-95系統(tǒng)卷積編碼和符號重復(fù)：用戶話音數(shù)據(jù)用一個約束長度為9的1/2比率的卷積編碼器進(jìn)行編碼。為了保證19.2Kbps的基帶