第8章-GSM移動通信系統(tǒng)課件

第8章GSM移動通信系統(tǒng)引言8.1系統(tǒng)概述8.2GSM的無線接口8.3GSM系統(tǒng)的控制與管理8.4通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）本章小結(jié)2023/7/281引言第二代移動通信是以GSM、IS-95CDMA兩大移動通信系統(tǒng)為代表的。GSM移動通信系統(tǒng)是基于TDMA的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，是世界上第一個對數(shù)字調(diào)制、網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)作了規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)。目前GSM移動通信系統(tǒng)已經(jīng)遍及全世界。GPRS是GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信系統(tǒng)（3G）演進的重要一步，所以被稱為2.5G。目前GPRS發(fā)展十分迅速，我國在2002年已經(jīng)全面開通了GPRS網(wǎng)。本章著重討論GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無線接口、網(wǎng)絡(luò)控制和管理等內(nèi)容，并對GPRS系統(tǒng)作簡要介紹。2023/7/282【案例8.1】雙密度載頻基站BTS3012如圖8.1所示，其特點是實現(xiàn)一塊單板集成兩個載頻的收發(fā)信機，集成度更高，體積更小，節(jié)省了機房占地面積，降低運營和維護的成本。支持多種智能射頻技術(shù)，有效提升網(wǎng)絡(luò)性能，采用了ICC干擾抵消合并技術(shù)，提高頻譜效率和單站容量，具有很強的抗干擾性。提供增強的覆蓋解決方案和增強的容量解決方案。下行覆蓋能力：單載頻發(fā)射功率高，采用發(fā)射分集、PBT等技術(shù)，提高了下行覆蓋效果。上行覆蓋能力：單通道接收靈敏度的提升，降低了信號解調(diào)門限，配合四分集接收技術(shù)，保證上下行覆蓋的平衡。BTS3012支持一系列遠程、實時監(jiān)控檢測功能，不需到現(xiàn)場進行實地調(diào)測，大大減輕了運行維護工作量，節(jié)省額外的輔助儀器投資與運維成本。2023/7/2832023/7/284【案例8.2】黑龍江移動GSM網(wǎng)絡(luò)11期擴容工程完成后，全省引進了愛立信、諾基亞、華為、中興、阿爾卡特五家移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯、大慶五個城市以及中俄邊界15公里范圍內(nèi)的市區(qū)和縣城（牡丹江地區(qū)的綏芬河與東寧、佳木斯地區(qū)的撫遠與同江，雙鴨山地區(qū)的饒河、黑河市區(qū)與遜克、大興安嶺地區(qū)的呼瑪）建成GSM900M/1800M雙頻網(wǎng)，組網(wǎng)采用共BSC混合組網(wǎng)方式；其他區(qū)域為GSM900M單頻網(wǎng)。全省無線網(wǎng)絡(luò)共有基站10123個，載波121058個。其中GSM900M基站9700個，載波112370個；GSM1800M基站423個，載波8688個。2023/7/2858.1系統(tǒng)概述8.1.1GSM系統(tǒng)的發(fā)展歷程第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)的出現(xiàn)可以說是移動通信的一次革命。其頻率復用技術(shù)大大提高了頻率利用率，增大了系統(tǒng)容量；網(wǎng)絡(luò)智能化實現(xiàn)了越區(qū)切換和漫游功能，擴大了客戶的服務(wù)范圍。但模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)也存在一些缺陷：（1）各分立系統(tǒng)間沒有公共接口；（2）很難開展數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)；（3）模擬調(diào)制，頻譜利用率低，無法適應(yīng)大容量的需求；（4）終端體積大，安全保密性差，易被竊聽，易做“假機”。2023/7/286早在1982年，歐洲已有幾大模擬蜂窩移動系統(tǒng)在運營，例如北歐多國的NMT和英國的TACS，西歐其他各國也提供移動業(yè)務(wù)。當時這些系統(tǒng)是國內(nèi)系統(tǒng)，不可能在國外使用。為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動電話，需要一種公共的系統(tǒng)。1982年北歐國家向CEPT（歐洲郵電行政大會）提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，建立全歐統(tǒng)一的蜂窩網(wǎng)移動通信系統(tǒng)，以解決歐洲各國由于采用多種不同模擬蜂窩系統(tǒng)造成的互不兼容，無法提供漫游服務(wù)的問題。同年成立歐洲移動通信特別小組，簡稱GSM（GroupSpecialMobile）。在1982-1985年期間，討論焦點是制定模擬蜂窩網(wǎng)還是數(shù)字蜂窩網(wǎng)，直到1985年才決定制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標準。2023/7/2871986年在巴黎，該小組對歐洲各國及各公司經(jīng)大量研究和實驗后所提出的8個數(shù)字蜂窩系統(tǒng)進行了現(xiàn)場試驗。1987年5月GSM成員國就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時分多址（TDMA）、規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測（RPE-LTP）語音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK）調(diào)制方式達成一致意見。1988年提出主要建議，頒布了GSM泛歐數(shù)字蜂窩通信網(wǎng)標準。1990年完成了GSM900的規(guī)范，共產(chǎn)生大約130項的全面建議書，不同建議書經(jīng)分組而成為一套12系列。1991年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，同時將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)”（GlobalSystemforMobilecommunications）。從此移動通信跨入了第二代數(shù)字移動通信的發(fā)展階段。同年，移動通信特別小組還制定了1800MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為DCS1800系統(tǒng)。該系統(tǒng)與GSM900具有同樣的基本功能特性，因而該規(guī)范只占GSM建議的很小一部分，僅將GSM900和DCS1800之間的差別加以描述，絕大部分二者是通用的，二系統(tǒng)均可通稱為GSM系統(tǒng)。2023/7/2881992年大多數(shù)歐洲GSM運營者開始商用業(yè)務(wù)。到1994年5月已有50個GSM網(wǎng)在世界上運營，10月總客戶數(shù)已超過400萬，國際漫游客戶每月呼叫次數(shù)超過500萬，客戶平均增長超過50％。1993年歐洲第一個DCS1800系統(tǒng)投入運營。到1994年已有6個運營者采用了該系統(tǒng)。由于GSM系統(tǒng)規(guī)范、標準的公開化和諸多優(yōu)點，很快就在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，實現(xiàn)了世界范圍內(nèi)移動用戶的聯(lián)網(wǎng)漫游。2008年，移動通信行業(yè)組織3GAmericas宣布，全球GSM手機用戶已達30億，占全球移動無線用戶總數(shù)的88%。GSM移動通信系統(tǒng)在我國的發(fā)展也十分迅速，截止到2008年6月，我國的GSM手機用戶已達5.2億戶。2023/7/2898.1.2系統(tǒng)基本特點1.GSM體制的優(yōu)點1）具有開放的接口和通用的接口標準GSM體制在構(gòu)建過程中，不僅空中接口，而且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個接口都高度標準化。各子系統(tǒng)之間或各子系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間都明確和詳細定義了標準化接口規(guī)范，保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)或子系統(tǒng)能互連互通，而且能夠適應(yīng)未來數(shù)字化發(fā)展的需求，具有不斷自我發(fā)展的能力。2023/7/28102）安全保密性好GSM系統(tǒng)具有模擬移動通信系統(tǒng)無法比擬的保密性和安全性。GSM系統(tǒng)賦予每個用戶各種用途的特征號碼（如IMSI、TMSI、IMEI等），這些號碼連同一些加密算法都存儲在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。另一方面，系統(tǒng)的合法用戶所擁有的SIM卡中也存儲著該用戶的特征號碼、注冊參數(shù)等用戶的全部信息和相應(yīng)的加密算法。通過GSM系統(tǒng)特有的位置登記、鑒權(quán)等方式，能夠保證合法用戶的正常通信，禁止非法用戶的侵入。3）可以支持多種業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)能夠支持電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)形式。其中，電信業(yè)務(wù)是GSM的主要業(yè)務(wù)，包括語音、短信息、可視圖文、傳真和緊急呼叫等。GSM的承載業(yè)務(wù)跟ISDN定義一樣，不需要Modem就能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括300-9600b/s的電路交換異步數(shù)據(jù)、1200-9600b/s的電路交換同步數(shù)據(jù)和300-9600b/s分組交換異步數(shù)據(jù)等。GSM的補充業(yè)務(wù)更是多種多樣，且能夠不斷推陳出新。2023/7/28114）能夠?qū)崿F(xiàn)跨國漫游GSM系統(tǒng)設(shè)置國際移動用戶識別碼（IMSI）是為了實現(xiàn)國際漫游功能。在擁有GSM系統(tǒng)的所有國家范圍內(nèi)，無論用戶是在哪個國家進行的注冊，只要攜帶著自己的SIM卡進入任何一個國家，即使使用的不是自己的手機，也能保證用戶號碼不變。而且，在所有這些GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)達成某些協(xié)議后，用戶的跨國漫游應(yīng)該能夠自動實現(xiàn)。5）具有更大的系統(tǒng)容量、通信質(zhì)量好GSM系統(tǒng)比模擬移動通信系統(tǒng)容量增大了3-5倍，其主要原因是系統(tǒng)對載噪比（載波功率與噪聲功率的比值）的要求大大降低了，另一個原因是半速率語音編碼的實現(xiàn)，使信息速率降低，從而占用帶寬減小。系統(tǒng)抗干擾能力強，因而通信質(zhì)量好，語音效果好。6）頻譜效率提高由于窄帶調(diào)制、信道編碼、交織、均衡和語音編碼等技術(shù)的采用，使得頻率復用的程度大大提高，能更有效地利用無線頻率資源。2023/7/28122.GSM體制的缺點1）系統(tǒng)容量有限GSM系統(tǒng)的頻譜效率約是模擬系統(tǒng)的3倍，但不能從根本上解決目前用戶數(shù)量急增與頻率資源有限之間的矛盾。2）編碼質(zhì)量不夠高GSM系統(tǒng)的編碼速率為13kb/s（即使是實現(xiàn)了半速率6.5kb/s），這種質(zhì)量很難達到有線電話的質(zhì)量水平。3）終端接入速率有限GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合能力較高，能進行數(shù)據(jù)和語音的綜合，但終端接入速率有限（最高僅為9.6kb/s）。4）切換能力較差GSM系統(tǒng)軟切換能力較差，因而容易掉話，影響服務(wù)質(zhì)量。5）漫游能力有限GSM系統(tǒng)還不能實現(xiàn)真正的國際漫游功能。2023/7/28138.1.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖8.2所示。由圖可見，GSM系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）。GSM的各個子系統(tǒng)又是由若干個功能實體構(gòu)成的。所謂功能實體，指的是通信系統(tǒng)內(nèi)的每一個具體設(shè)備，它們各自具有一定的功能，完成一定的工作，如VLR、HLR等。各個子系統(tǒng)之間是通過接口來連接的，如Um接口、A接口等。在圖中，A接口往右是網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)，它包括的功能實體有移動交換中心（MSC）、訪問位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、移動設(shè)備標識寄存器（EIR）和操作維護中心（OMC）；A接口往左至Um接口是基站子系統(tǒng)，它包括的功能實體主要有基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）；Um接口往左是移動臺部分，主要包括移動終端（MT）和用戶識別卡（SIM）。在GSM網(wǎng)中還配有短信息業(yè)務(wù)中心（SMC），即可開放點對點的短信息業(yè)務(wù)，實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，又可開放廣播式公共信息業(yè)務(wù)。2023/7/2814圖8.2GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2023/7/28151．移動臺（MS，MobileStation）移動臺是公用GSM移動通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。移動臺的類型不僅包括手持臺，還包括車載臺和便攜式臺。隨著GSM標準的數(shù)字式手持臺進一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢，手持臺的用戶將占整個用戶的極大部分。移動臺由兩部分組成，移動終端（MT）和用戶識別卡（SIM）。1）移動終端（MT，MobileTerminal）移動終端是移動臺的主體，是完成語音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信號的發(fā)射和接收的主要設(shè)備。它可以通過天線接收來自外界無線信道的信號，然后經(jīng)過一系列的變換和處理，還原成語音信號，供用戶接聽；相反的，它也可以將用戶的語音信號，經(jīng)過一系列相反的變換和處理，轉(zhuǎn)變成適合無線信道傳輸?shù)男盘栃问剑ㄟ^天線發(fā)送出去。移動終端的組成原理框圖如圖8.3所示。2023/7/2816圖8.3移動終端原理框圖2023/7/2817由圖可見，移動終端的組成可分為三大部分：無線部分、處理部分和接口部分。（1）無線部分為高頻系統(tǒng)，包括天線系統(tǒng)、發(fā)送、接收、調(diào)制解調(diào)以及振蕩器等。發(fā)送包括帶通濾波、射頻功率放大等。接收包括高頻濾波、高頻放大、變頻、中頻濾波放大等。在GSM系統(tǒng)中采用GMSK調(diào)制。（2）處理部分可分為兩個子塊：信號基帶和控制。信號基帶子塊對數(shù)字信號進行一系列處理。發(fā)送通道的處理包括：語音編碼、信道編碼、加密、TDMA幀形成等，其中信道編碼包括分組編碼、卷積編碼和交織；接收通道的處理包括均衡、信道分離、解密、信道解碼和語音解碼等。控制子塊對整個移動臺進行控制和管理，包括定時控制、數(shù)字系統(tǒng)控制、無線系統(tǒng)控制以及人機對話控制等。若采用跳頻，還應(yīng)包括對跳頻的控制。（3）接口部分包括語音模擬接口、數(shù)字接口以及人機接口三個子塊。語音模擬接口包括A/D、D/A變換、麥克風和揚聲器等；數(shù)字接口主要是數(shù)字終端適配器；人機接口主要有顯示器和鍵盤等。2023/7/28182）用戶識別卡（SIM，SubscriberIdentityModule）移動臺另外一個重要的組成部分是用戶識別卡（SIM），它是一張符合ISO標準的“智慧”卡，它包含所有與用戶有關(guān)的和某些無線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息。使用GSM標準的移動臺都需要插入SIM卡，只有當處理異常的緊急呼叫時，可以在不使用SIM卡的情況下操作移動臺。SIM卡的應(yīng)用使移動臺并非固定地縛于一個用戶，因此，GSM系統(tǒng)是通過SIM卡來識別移動用戶的，這為將來發(fā)展個人通信打下了基礎(chǔ)。2023/7/28192．基站子系統(tǒng)（BSS，BaseStationSubsystem）基站子系統(tǒng)是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動臺相接，負責無線發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中的MSC相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等。當然，要對基站子系統(tǒng)部分進行操作維護管理，還要建立基站子系統(tǒng)與操作維護中心之間的通信連接?；咀酉到y(tǒng)是由基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分功能實體構(gòu)成。實際上，一個基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個BTS。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備（BIE）采用遠端控制（當BTS與BSC間距離超過15米時）的連接方式與BSC相連接，此時基站系統(tǒng)服務(wù)區(qū)為若干個無線覆蓋區(qū)，如圖8.4所示。2023/7/2820下面對BTS和BSC進行簡單介紹。1）基站收發(fā)信臺（BTS，BaseTransferandReceiveStation）BTS屬于基站子系統(tǒng)的無線部分，完全由BSC控制，服務(wù)于某個小區(qū)的無線收發(fā)信設(shè)備，完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)BTS與移動臺（MS）之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。BTS主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元（BCF，BaseControlFuntion）三大部分。基帶單元主要用于必要的語音和數(shù)據(jù)速率適配以及信道編碼等。載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機/接收機之間的耦合等?？刂茊卧獎t用于BTS的操作與維護。另外，在BSC與BTS不設(shè)在同一處需采用Abis接口時，傳輸單元是必須增加的，以實現(xiàn)BSC與BTS之間的遠端連接方式。如果BSC與BTS并置在同一處，只需采用BS接口時，傳輸單元是不需要的。2023/7/28212）基站控制器（BSC，BaseStationControl）BSC在基站子系統(tǒng)內(nèi)充當控制器和話務(wù)集中器，它主要負責管理BTS，而且當BSC與MSC之間的信道阻塞時，由它進行指示。BSC同時具有對各種信道的資源管理、小區(qū)配置的數(shù)據(jù)管理、操作維護、觀察測量和統(tǒng)計、功率控制、切換及定位等功能，是一個很強的功能實體。一個BSC通?？刂茙讉€BTS，通過BTS和移動臺的遠端命令，BSC負責所有的移動通信接口管理，主要是無線信道的分配、釋放和管理。當用戶使用移動電話時，它負責為用戶打開一個信號通道，通話結(jié)束時它又把這個信道關(guān)閉，留給其他用戶使用。除此之外，一個BSC還對本控制區(qū)內(nèi)移動臺的越區(qū)切換進行控制。如用戶在使用手機時跨入另一個基站的信號收發(fā)范圍時，控制器又負責在另一個基站之間相互切換，并保持始終與MSC的連接。此外，基站子系統(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（TC）和相應(yīng)的子復用設(shè)備（SM）。碼變換器通常放在BSC和MSC之間，可以增加組織網(wǎng)絡(luò)時的靈活性并可減少傳輸設(shè)備的配置數(shù)量。2023/7/2822圖8.4基站原理框圖2023/7/28233．網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS，NetworkSwitchSubsystem）網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實體構(gòu)成，各功能實體之間和NSS與BSS之間的信令傳輸都符合CCITT信令系統(tǒng)No.7協(xié)議。下面分別討論各功能實體的主要功能。1）移動交換中心（MSC，MobileSwitchingCenter）移動交換中心（MSC）是網(wǎng)絡(luò)的核心，它提供交換功能及面向系統(tǒng)其他功能實體：基站子系統(tǒng)BSS、歸屬位置寄存器HLR、鑒權(quán)中心AUC、移動設(shè)備標識寄存器EIR、操作維護中心OMC和面向固定網(wǎng)（PSTN、ISDN和PDN等）的接口功能，把移動用戶與移動用戶、移動用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來。2023/7/2824MSC可從三種數(shù)據(jù)庫（HLR、VLR、AUC）獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC也根據(jù)其最新獲取的用戶請求信息更新數(shù)據(jù)庫的部分數(shù)據(jù)。MSC可為移動用戶提供一系列業(yè)務(wù)：（1）電信業(yè)務(wù)，例如：電話、緊急呼叫、傳真和短信息服務(wù)等；（2）承載業(yè)務(wù)，例如：3.1kHz電話，同步數(shù)據(jù)0.3～2.4kb/s及分組組合和分解（PAD）等；（3）補充業(yè)務(wù)，例如：呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫限制、呼叫等待、會議電話和計費通知等。2023/7/2825當然，作為網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC還支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等移動性管理工作。同時具有電話號碼存儲編譯、呼叫處理、路由選擇、回波抵消、超負荷控制等功能。對于容量比較大的移動通信網(wǎng)，一個網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可包括若干個MSC、VLR和HLR。當固定網(wǎng)用戶呼叫GSM移動用戶時，無需知道移動用戶所處的位置，此呼叫首先被接入到入口移動交換中心，稱為GMSC，入口交換機負責獲取位置信息，且把呼叫轉(zhuǎn)接到可向該移動用戶提供即時服務(wù)的MSC，稱為被訪MSC（VMSC）。因此，GMSC具有與固定網(wǎng)和其他NSS實體互通的接口。目前，GMSC功能就是在MSC中實現(xiàn)的。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需要，GMSC功能也可以在固定網(wǎng)交換機中綜合實現(xiàn)。2023/7/28262）歸屬位置寄存器（HLR，HomeLocationRegister）歸屬位置寄存器（HLR）是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲著該HLR控制的所有存在的移動用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。一個HLR能夠控制若干個移動交換區(qū)域以及整個移動通信網(wǎng)，所有移動用戶重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在HLR中，這包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。此外，HLR還暫存移動用戶漫游時的相關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。這樣，任何入局呼叫可以立刻按選擇路徑送到被叫的用戶。3）訪問位置寄存器（VLR，VisitorLocationRegister）訪問位置寄存器（VLR）是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶的，存儲著進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動用戶的HLR處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)。一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。因此，VLR可看作為一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。VLR功能總是在每個MSC中綜合實現(xiàn)的。2023/7/28274）鑒權(quán)中心（AUC，AuthenticationCenter）GSM系統(tǒng)采取了特別的安全措施，例如用戶鑒權(quán)、對無線接口上的語音、數(shù)據(jù)和信號信息進行保密等。因此，鑒權(quán)中心（AUC）存儲著鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口的移動用戶通信的安全。AUC屬于HLR的一個功能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。5）移動設(shè)備標識寄存器（EIR，EquipmentIdentityRegister）移動設(shè)備標識寄存器（EIR）存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼（IMEI）。對移動臺身份的核準包括三個組成部分：入網(wǎng)許可證的核準號碼、裝配工廠號和手機專用號。針對不同的核準結(jié)果，移動臺的IMEI會分列于白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格之一。白色清單中收錄了所有的核準號碼，擁有該清單中的號碼的移動臺可以正常使用網(wǎng)絡(luò)；黑色清單中收錄了所有的掛失移動臺和禁止入網(wǎng)移動臺的號碼，擁有這些號碼的移動臺會被暫時禁用（閉鎖）；灰色清單收錄了所有的出現(xiàn)異?；蚬δ懿蝗?，但不足以禁用的移動臺的號碼，擁有這些號碼的移動臺會受到網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視，隨時可能被鑒別出其非法身份。這樣便可以確保入網(wǎng)移動設(shè)備的唯一性和安全性。一旦手機丟失，只要向系統(tǒng)報告該手機的IMEI號碼，EIR就會將其列入黑色清單。2023/7/28286）操作維護中心（OMC，OperationsandMaintenanceCenter）OMC負責對全網(wǎng)進行監(jiān)控與操作。例如，系統(tǒng)的自檢、報警與備用設(shè)備的激活，系統(tǒng)的故障診斷與處理，話務(wù)量的統(tǒng)計和計費數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)的各種參數(shù)的收集、分析與顯示等。2023/7/28298.1.4GSM區(qū)域與號碼1．區(qū)域定義GSM系統(tǒng)屬于小區(qū)制大容量移動通信網(wǎng)，在它的服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置有很多基站，移動通信網(wǎng)在此服務(wù)區(qū)內(nèi)，具有控制、交換功能，以實現(xiàn)位置更新、呼叫接續(xù)、越區(qū)切換及漫游服務(wù)等功能。其相應(yīng)的區(qū)域定義如圖8.5所示，具體說明如下：1）基站區(qū)基站區(qū)是指基站收發(fā)信機有效的無線覆蓋區(qū)，簡稱小區(qū)。2）扇區(qū)當基站收發(fā)信天線采用定向天線時，基站區(qū)分為若干個扇區(qū)。如采用120°定向天線時，一個小區(qū)分為3個扇區(qū)；若采用60°定向天線時，一個小區(qū)分為6個扇區(qū)。3）位置區(qū)位置區(qū)一般由若干個小區(qū)（或基站區(qū)）組成，移動臺在位置區(qū)內(nèi)移動無需進行位置更新。通常呼叫移動臺時，向一個位置區(qū)內(nèi)的所有基站同時發(fā)尋呼信號。2023/7/28304）MSC區(qū)MSC區(qū)系指一個移動交換中心所控制的區(qū)域，通常它連接一個或若干個BSC，每個BSC控制多個BTS。從地理位置來看，MSC包含多個位置區(qū)。5）公用陸地移動通信網(wǎng)一個公用陸地移動通信網(wǎng)（PLMN）可由一個或若干個MSC組成。在該區(qū)內(nèi)具有共同的編號制度和共同的路由計劃。PLMN與各種固定通信網(wǎng)之間的接口是MSC，由MSC完成呼叫接續(xù)。6）GSM服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)是指移動臺可獲得服務(wù)的區(qū)域，即不同通信網(wǎng)（如PSTN或ISDN）用戶無需知道移動臺的實際位置而可與之通信的區(qū)域。一個服務(wù)區(qū)可以由一個或若干個PLMN組成。從地域而言，可以是一個國家或是一個國家的一部分，也可以是若干個國家。2023/7/2831圖8.5GSM的區(qū)域定義2023/7/28322．GSM系統(tǒng)的編號GSM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很復雜，為了將一個呼叫正確的連接到某一個移動用戶處，需要調(diào)用相應(yīng)的功能實體。因此要正確尋址，編號計劃就非常重要。各種號碼的定義及用途如下：1）國際移動用戶識別碼（IMSI，InternationalMobileSubscriberIdentity）為了在無線鏈路和整個GSM移動通信網(wǎng)中正確的識別某個移動用戶，就必須給移動用戶分配一個特定的識別碼。這個識別碼稱為國際移動用戶識別碼，用于GSM移動通信網(wǎng)所有信令中，存儲在SIM卡、HLR和VLR中。為了滿足各國的不同要求，IMSI的長度是可變的，最長為15位，使用數(shù)字0-9，其號碼結(jié)構(gòu)如圖8.6所示。2023/7/2833圖8.6國際移動用戶識別碼的結(jié)構(gòu)2023/7/2834IMSI號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：（1）MCC（MobileCountryCode）是移動臺國家碼，由3位數(shù)字組成，用以識別移動用戶所屬的國家，中國的MCC為460。（2）MNC（MobileNetworkCode）是移動臺網(wǎng)絡(luò)號，由1位或2位數(shù)字組成，用以識別移動用戶所歸屬的移動網(wǎng)。中國移動的GSM公用陸地移動通信網(wǎng)的網(wǎng)號為00，中國聯(lián)通的GSM公用陸地移動通信網(wǎng)的網(wǎng)號為01。（3）MSIN（MobileSubscriberIdentificationNumber）是移動用戶識別碼，用以識別國內(nèi)GSM移動網(wǎng)中的移動用戶。MCC和MNC兩部分碼在世界上是唯一的，用來確定用戶的PLMN。當MSC和VLR在一起時，MSIN應(yīng)為VLR地址+MSC區(qū)內(nèi)統(tǒng)一編號。由MNC和MSIN兩部分組成國內(nèi)移動用戶識別碼（NMSI）。2023/7/28352）移動臺ISDN號碼（MSISDN，MobileStationISDNNumber）MSISDN號碼也是移動用戶身份號碼，是指主叫用戶為呼叫GSM系統(tǒng)中的某個移動用戶所需撥的號碼，作用相當于固定網(wǎng)中的PSTN號碼。其號碼結(jié)構(gòu)如圖8.7所示。MSISDN號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：（1）CC（CountryCode）是國家碼，表示用戶移動臺注冊的那個國家，中國為86。（2）NDC（NationalDestinationCode）是國內(nèi)目的地址碼，即網(wǎng)絡(luò)的接入號。中國移動GSM網(wǎng)為139、138、159等；中國聯(lián)通GSM網(wǎng)為130、131、156等。（3）SN（SubscriberNumber）是用戶號碼，由8位數(shù)字組成。SN號碼的結(jié)構(gòu)是H1H2H3H4ABCD，其中H1H2H3H4為每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號碼，ABCD為移動用戶碼。當用戶數(shù)量過多，號碼不夠用時，可對SN加以擴充。由NDC和SN兩部分組成國內(nèi)ISDN號碼，其長度不超過13位數(shù)。國際ISDN號碼長度不超過15位數(shù)字。2023/7/2836圖8.7移動臺國際ISDN號碼結(jié)構(gòu)2023/7/28373）移動臺漫游號（MSRN，MobileStationRoamingNumber）移動臺漫游號碼是當移動臺由所屬的MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)漫游至另一個MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)時，為了將對它的呼叫順利發(fā)送給它而由其所屬MSC/VLR分配的一個臨時號碼。具體來講，為了將呼叫接至處于漫游狀態(tài)的移動臺處，必須要給入口MSC（即GMSC，GatewayMSC）一個用于選擇路由的臨時號碼。為此，移動臺所屬的HLR會請求該移動臺所屬的MSC/VLR給該移動臺分配一個號碼，并將此號碼發(fā)送給HLR，而HLR收到后再把此號碼轉(zhuǎn)送給GMSC。這樣，GMSC就可以根據(jù)此號碼選擇路由，將呼叫接至被叫用戶目前正在訪問的MSC/VLR交換局了。一旦移動臺離開該業(yè)務(wù)區(qū)，此漫游號碼即被收回，并可分配給其他來訪用戶使用。MSRN只是臨時性用戶數(shù)據(jù)，但在HLR和VLR中都會有所保存。根據(jù)各國不同的要求，MSRN也具有可變的長度。2023/7/28384）臨時移動用戶識別碼（TMSI，TemporaryMobileStationIdentity）臨時移動用戶識別碼，顧名思義是指一種臨時身份，是由某個MSC/VLR分配并且僅用于在該業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)對移動臺的識別。因此，從屬于不同VLR的幾個移動用戶可以使用相同的TMSI。TMSI可以理解成為了保證IMSI的保密性而設(shè)置的一個替代性的密碼，兩者之間按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。但TMSI有很大的自由度而且只占4個字節(jié)，比IMSI要短，這樣可以減小無線信道上呼叫信息的長度。IMSI只在起始入網(wǎng)登記時使用，在后續(xù)的呼叫中使用TMSI，以避免通過無線信道發(fā)送其IMSI，從而防止竊聽者檢測用戶的通信內(nèi)容，或者非法盜用合法用戶的IMSI。2023/7/28395）國際移動設(shè)備識別碼（IMEI，InternationalMobileEquipmentIdentity）國際移動設(shè)備識別碼是唯一的用來標識一個移動臺設(shè)備的編碼，即GSM網(wǎng)絡(luò)中的所有終端設(shè)備都可用IMEI這種統(tǒng)一的格式來標識。IMEI編碼最多由15位十進制數(shù)字組成。IMEI號碼的結(jié)構(gòu)如圖8.8所示。IMEI號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：（1）TAC（TypeApprovalCode）是型號批準碼，6位數(shù)字，由歐洲型號認證中心統(tǒng)一分配，在設(shè)備通過驗收時提供給生產(chǎn)廠家。（2）FAC（FactoryAssemblyCode）是生產(chǎn)廠家裝配碼，2位數(shù)字，用以識別生產(chǎn)廠家及設(shè)備裝配地。（3）SNR（SerialNumber）是產(chǎn)品序號，6位數(shù)字，由生產(chǎn)廠家分配，用于區(qū)別同一個TAC和FAC中的每臺移動設(shè)備。（4）SP（Spare）是備用號碼，1位數(shù)字，以備將來之用。2023/7/2840圖8.8國際移動設(shè)備識別碼的結(jié)構(gòu)圖8.9位置區(qū)識別碼的結(jié)構(gòu)2023/7/2841LAI號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：（1）MCC是移動臺國家碼，與IMSI中的MCC相同。（2）MNC是移動臺網(wǎng)絡(luò)號，與IMSI中的MNC相同。（3）LAC（LocationAreaCode）是位置區(qū)號碼，具有可變長度，最大時為一個雙字節(jié)（16位二進制數(shù)）BCD編碼，表示為X1X2X3X4。由此可見，在一個GSMPLMN網(wǎng)中可以定義216個（即65536個）不同的位置區(qū)。LAI是臨時性用戶數(shù)據(jù)，存儲于VLR中。當移動臺的位置發(fā)生變更時，可能該編碼也要發(fā)生相應(yīng)的變化。2023/7/28427）基站識別色碼（BSIC，BaseStationIdentityColor）基站識別色碼用于移動臺識別使用相同載波的不同基站，尤其是用于區(qū)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。BSIC為一個6bit編碼，其號碼結(jié)構(gòu)如圖8.10所示。BSIC號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：（1）NCC（NationalColorCode）是國家色碼，主要用來區(qū)別相鄰國家邊界各側(cè)的不同運營者。（2）BCC（BaseColorCode）是基站色碼，用以識別相同載波的不同基站。2023/7/2843圖8.10基站識別色碼的結(jié)構(gòu)2023/7/28448.1.5GSM承擔業(yè)務(wù)1．主要承擔業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)定義的所有業(yè)務(wù)是建立在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)概念基礎(chǔ)上的，并考慮移動特點做了必要修改。GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)可以分為基本電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)三大類。簡單來講，電信業(yè)務(wù)主要提供移動臺與其他應(yīng)用的通信；承載業(yè)務(wù)主要提供在確定用戶界面間傳遞消息的能力；而補充業(yè)務(wù)則集中體現(xiàn)了全部使用方便和完善的服務(wù)。下面分別加以介紹。1）電信業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)是指端到端的業(yè)務(wù)，它包括開放系統(tǒng)互連OSI的1~7層的協(xié)議。GSM系統(tǒng)可以提供的電信業(yè)務(wù)大致可分為兩類：語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。語音業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的基本業(yè)務(wù)，允許用戶在世界范圍內(nèi)任何地點與固定電話用戶、移動電話用戶以及專用網(wǎng)用戶進行雙向通話聯(lián)系。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是指語音業(yè)務(wù)之外的業(yè)務(wù)，它提供了固定用戶和ISDN用戶所能享用的業(yè)務(wù)中大部分的業(yè)務(wù)，包括文字、圖像、傳真、Internet訪問等服務(wù)。具體來講，GSM系統(tǒng)能提供6類11種電信業(yè)務(wù)，如表8-1所示。表中，E1為必需項，第一階段以前提供；E2為必需項，第二階段以前提供；E3為必需項，第三階段以前提供；A為附加項；FS為待研究。2023/7/28452023/7/2846（1）電話業(yè)務(wù)電話業(yè)務(wù)是GSM移動通信網(wǎng)提供的最重要的業(yè)務(wù)。GSM系統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)可以給用戶提供實時雙向的通信，這里的通信既可以是GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的移動用戶之間的通信，也可以是GSM用戶與其他網(wǎng)絡(luò)（如PSTN、ISDN等）中用戶的通信。該業(yè)務(wù)的內(nèi)容主要為通話，另外還包括各種特服呼叫、各類查詢業(yè)務(wù)和申告業(yè)務(wù)，以及提供人工、自動無線電尋呼業(yè)務(wù)。GSM系統(tǒng)為移動用戶電話配置了兩項功能，分別是移動呼出功能（MOC）和移動呼入功能（MTC）。只要移動用戶所在的GSM網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間有中繼連接，移動用戶就可以在世界范圍內(nèi)與另一處的固定用戶或移動用戶通話。（2）緊急呼叫業(yè)務(wù)緊急呼叫業(yè)務(wù)是由電話業(yè)務(wù)派生出來的。它允許移動用戶在緊急情況下，進行緊急呼叫操作，即在GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，無論移動用戶身處何方，只要他撥打了110、119或120等特定號碼時，網(wǎng)絡(luò)就會依據(jù)用戶所處的位置，就近接入一個緊急服務(wù)處。如果用戶不清楚具體的號碼，還可以按移動臺上的緊急呼叫鍵（SOS鍵），靠系統(tǒng)的提示來撥打相應(yīng)的緊急呼叫服務(wù)中心。緊急呼叫業(yè)務(wù)的優(yōu)先級別高于其他業(yè)務(wù)，在移動臺沒有插入SIM卡或移動用戶處于鎖定狀態(tài)時，也可以按鍵后接通緊急呼叫服務(wù)中心。2023/7/2847（3）語音信箱業(yè)務(wù)從電話業(yè)務(wù)中派生出來的另一項業(yè)務(wù)是語音信箱業(yè)務(wù)。當固定網(wǎng)或移動網(wǎng)用戶撥打GSM網(wǎng)絡(luò)用戶而由于某些原因（如無線覆蓋不充分或者無線信道被全部占用等）暫時無法接通時，如果這個電話很重要，那么主叫用戶就可以把自己的聲音信息存儲到被叫用戶的語音信箱里，一旦條件允許，被叫用戶就能夠獲得移動臺的提示，及時地提取這些信息了。（4）短信息業(yè)務(wù)短信息業(yè)務(wù)包括移動臺之間點對點短信息業(yè)務(wù)以及小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù)。點對點短信息業(yè)務(wù)是由短信息業(yè)務(wù)中心（SMC）完成存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能的。短信息業(yè)務(wù)中心是與GSM系統(tǒng)相分離的獨立實體，不僅可以服務(wù)于GSM用戶，也可服務(wù)于具備接收短信息業(yè)務(wù)功能的固定網(wǎng)用戶。點對點信息的發(fā)送或接收應(yīng)在呼叫狀態(tài)或空閑狀態(tài)下進行，由控制信道傳送短信息業(yè)務(wù)，其消息量限制為160個英文字符或70個漢字信息。小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù)是指GSM移動通信網(wǎng)以有規(guī)則的間隔向移動臺廣播具有通用意義的短信息，例如道路交通信息、天氣信息等。此短信息是在控制信道上傳送的，移動臺只有在空閑狀態(tài)下才可接收廣播消息，其消息量限制為93個字符。2023/7/2848（5）可視圖文接入業(yè)務(wù)可視圖文接入是一種通過網(wǎng)絡(luò)完成文本、圖形信息檢索和電子郵件功能的業(yè)務(wù)。（6）智能用戶電報傳送業(yè)務(wù)智能用戶電報傳送能夠提供智能用戶電報終端間的文本通信業(yè)務(wù)。此類終端具有文本信息的編輯、存儲處理等功能。（7）傳真業(yè)務(wù)交替的語音和三類傳真是指語音與三類傳真交替?zhèn)魉偷臉I(yè)務(wù)，采用人工方式。自動三類傳真采用自動方式，這種業(yè)務(wù)能使用戶經(jīng)GSM網(wǎng)以傳真編碼信息文件的形式自動交換各種函件的業(yè)務(wù)，但不能轉(zhuǎn)回到語音上去。2023/7/28492）承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)主要是指GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸具有流量、誤碼率和傳輸模式等技術(shù)參數(shù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它僅包括OSI的1~3層協(xié)議。與電信業(yè)務(wù)相似，GSM系統(tǒng)的承載業(yè)務(wù)不僅使移動用戶之間能夠完成數(shù)據(jù)通信，更重要的是能為移動用戶與PSTN或ISDN用戶之間提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)，還能使GSM移動通信網(wǎng)與其他公用數(shù)據(jù)網(wǎng)互通，例如PSPDN和CSPDN。按照數(shù)據(jù)傳輸方式不同，承載業(yè)務(wù)可分為兩大類：透明業(yè)務(wù)和不透明業(yè)務(wù)。透明業(yè)務(wù)是指數(shù)據(jù)按原始形式發(fā)送，到達接收端時有固定的時延，并在接收端盡可能忠實地再生出數(shù)據(jù)流；不透明業(yè)務(wù)采用了額外的協(xié)議——無線鏈接協(xié)議（RLP，RadioLinkProtocol），用來檢測傳輸中的差錯，當發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯時，該系統(tǒng)將重發(fā)該數(shù)據(jù)。由于透明業(yè)務(wù)未采取針對差錯的任何措施，因而精確度較差，但傳輸速率快，適用于對速率要求高但對精確度要求較低的情況。不透明業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸由RLP控制，因而傳輸速率較慢，而且傳輸時延會隨著鏈路條件的不同而不同，但不透明業(yè)務(wù)的精確度較高，能保證數(shù)據(jù)準確可靠的傳輸。2023/7/2850針對多種用戶應(yīng)用的需要，GSM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有各種不同種類的承載業(yè)務(wù)，而要支持各種承載業(yè)務(wù)也就需要經(jīng)過不同類型的接入接口和終端網(wǎng)絡(luò)。為了使GSM系統(tǒng)與傳統(tǒng)接口相匹配，必須要求移動通信設(shè)備具有終端適配功能（TAF，TerminalAdaptationFunction）。為此，可以在移動臺與普通數(shù)據(jù)終端（在傳真機或PC）之間插入TAF功能單元，這通常是由MS提供的。TAF可以作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配件配給用戶，不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配置的TAF是不同的，也有多用途的TAF供用戶使用時選用其中相應(yīng)的功能。為了完成數(shù)據(jù)的連通，使GSM信號在傳統(tǒng)電話網(wǎng)中傳輸，還要有內(nèi)置互通功能（IWF，InterWorkingFunction），相應(yīng)的IWF功能單元通常設(shè)置在MSC中。通過GSM網(wǎng)絡(luò)進行的端到端數(shù)據(jù)通信可以分為三層。最高層是端到端應(yīng)用層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的輸入/輸出；中間層是TAF-IWF轉(zhuǎn)換層，負責調(diào)整傳輸速率和傳輸方式，以便可以使用普通數(shù)據(jù)終端接入GSM網(wǎng)絡(luò)，并且使GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸適合其他網(wǎng)絡(luò)的要求；最低層是GSM傳輸層，按照GSM傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)流。在移動交換中心配置了IWF的條件下，把數(shù)據(jù)終端通過TAF連接到移動臺上，移動用戶就可以利用GSM網(wǎng)絡(luò)來進行數(shù)據(jù)通信了。GSM網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)端到端的數(shù)據(jù)通信分層示意圖如圖8.11所示。

2023/7/2851圖8.11GSM網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)端到端的數(shù)據(jù)通信2023/7/28522．業(yè)務(wù)接入方式一般來說，通信網(wǎng)的用戶業(yè)務(wù)是通過移動臺接入的，GSM系統(tǒng)也不例外。為了使多種業(yè)務(wù)類型的用戶（分為標準ISDN和非標準ISDN終端用戶）按照統(tǒng)一的標準方式接入到GSM系統(tǒng)中，在各類用戶數(shù)據(jù)進入GSM無線信道之前,移動臺首先將用戶數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成與數(shù)字無線信道結(jié)構(gòu)特性相兼容的形式，然后再送入無線信道。為此，在移動臺內(nèi)部，設(shè)置了MT單元，它的作用是為不同業(yè)務(wù)類型的用戶提供一組標準的接口，并將接口上的數(shù)據(jù)流移植到無線接口Um。具體來講，MT的功能包括語音編譯碼、信息差錯控制、用戶數(shù)據(jù)流量控制、終端能力、無線傳輸端接、無線信道管理、移動管理（如越區(qū)切換控制）以及對多終端的支持等。GSM的業(yè)務(wù)接入方式如圖8.12所示。對于ISDN終端（TE1），64k/s的數(shù)據(jù)流直接通過標準的ISDN接口S進入MT1。對于非ISDN終端TE2，設(shè)計了兩種接入方式：一種是對用戶數(shù)據(jù)不加處理，經(jīng)標準的ISDN接口S直接進入MT2；另一種是先將用戶數(shù)據(jù)接至R接口，經(jīng)適配器（TA）的速率適配后，再經(jīng)由標準的ISDN接口S，以64k/s的速率和ISDN進行多種類型業(yè)務(wù)的接入，這種接入方式具有較高的靈活性。2023/7/2853圖8.12GSM業(yè)務(wù)接入方式2023/7/28548.2GSM的無線接口移動終端與網(wǎng)絡(luò)之間的接口為無線接口，它是保證不同廠家的移動臺與不同廠家的系統(tǒng)設(shè)備之間互通的主要接口。無線接口自下而上分為三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層又分為三個子層：無線資源管理層（RRM）、移動性管理層（MM）和連接管理層（CM）。這些功能是在移動臺和網(wǎng)絡(luò)實體間進行的，不同的功能對應(yīng)于不同的網(wǎng)絡(luò)實體。其中：（1）RRM完成專用無線信道連接的建立、操作和釋放等，它是在移動臺與基站子系統(tǒng)間進行的；（2）MM完成位置更新、鑒權(quán)和臨時移動用戶號碼的分配等工作；（3）CM完成電路交換的呼叫建立、維持和結(jié)束，并支持補充業(yè)務(wù)和短信息業(yè)務(wù)等。MM層和CM層是移動臺直接與MSC之間的通信，A接口不作任何處理。2023/7/28558.2.1無線傳輸特征1.TDMA/FDMA多址接入方式GSM系統(tǒng)中，由若干個小區(qū)（3個、4個或7個等）構(gòu)成一個區(qū)群，區(qū)群內(nèi)不能使用相同的頻道，同頻道距離保持相等。每個小區(qū)含有多個載頻，每個載頻上含有8個時隙，即每個載頻有8個物理信道。因此，GSM系統(tǒng)是時分多址/頻分多址的接入方式如圖8.13所示。有關(guān)物理信道及幀的格式后面將作詳細討論。2023/7/2856圖8.13TDMA/FDMA多址接入方式2023/7/28572．頻率和頻道序號移動臺采用較低頻段發(fā)射，傳播損耗較低，有利于補償上、下行功率不平衡的問題。我國陸地公用數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz和1800MHz。900MHz頻段：上行鏈路（移動臺發(fā)、基站收）890～915MHz下行鏈路（基站發(fā)、移動臺收）935～960MHz1800MHz頻段：上行鏈路（移動臺發(fā)、基站收）1710～1785MHz下行鏈路（基站發(fā)、移動臺收）1805～1880MHz相鄰兩個頻道間隔為200kHz，收、發(fā)頻率間隔分別為45MHz和95MHz。由于載頻間隔是200kHz，因此GSM系統(tǒng)對整個900MHz工作頻段分為124對載頻，其頻道序號用n表示，則上、下兩頻段中序號為n的載頻可用下式計算：2023/7/2858下頻段MHz（8-1）上頻段MHz（8-2）式中，n=1～124。例如，n=3，=890.6MHz，=935.6MHz，其他序號的載頻依次類推。對于GSM系統(tǒng)，每個載頻有8個信道，因此GSM系統(tǒng)總共有124×8=992個物理信道。有的書籍中簡稱GSM系統(tǒng)有1000個物理信道。2023/7/28593．調(diào)制方式GSM的調(diào)制方式是高斯型最小移頻鍵控（GMSK）方式，矩形脈沖在調(diào)制器之前先通過一個高斯濾波器。這一調(diào)制方案由于改善了頻譜特性，從而能滿足CCIR提出的鄰信道功率電平小于-60dBW的要求。高斯濾波器的歸一化帶寬Bt=0.3，基于200kHz的載頻間隔及270.833kb/s的信道傳輸速率，其頻譜利用率為（1.35b/s）/Hz。4．載頻復用與區(qū)群結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)中，基站發(fā)射功率為500W每載波，每時隙平均為500/8=62.5W。移動臺發(fā)射功率分為0.8W、2W、5W、8W和20W五種，可供用戶選擇。小區(qū)覆蓋半徑最大為35km，最小為500m，前者適用于農(nóng)村地區(qū)，后者適用于市區(qū)。2023/7/28608.2.2GSM的幀結(jié)構(gòu)1．時分多址（TDMA）幀結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)時分多址幀結(jié)構(gòu)如圖8.14所示。一個TDMA幀含有8個時隙（TS），持續(xù)時間為4.615ms（120/26ms）。每個TDMA幀都要有TDMA幀號。這是因為GSM系統(tǒng)的保密特性是通過在發(fā)送信息前對信息進行加密實現(xiàn)的，而計算加密序列的算法是以TDMA幀號為一個輸入?yún)?shù)，因此每一幀都必須要有一個幀號。有了TDMA幀號，移動臺就可以判斷控制信道（TS0）對應(yīng)的是哪一類邏輯信道了。2023/7/2861圖8.14GSM系統(tǒng)的時分多址幀結(jié)構(gòu)2023/7/2862TDMA幀號是以2715648個TDMA基本幀的持續(xù)時間為周期循環(huán)編號的，因此幀號的范圍是從0~2715647，記為FN（FrameNumber）。每2715648個TDMA幀為一個超高幀（HyperFrame）。超高幀是持續(xù)時間最長的TDMA幀結(jié)構(gòu)，可以用作加密和跳頻的最小周期，其持續(xù)時間為3小時28分53秒760毫秒（或12533.76s）。每一個超高幀又可分為2048個超幀（SupperFrame），一個超幀的持續(xù)時間為6.12s，是最小的公共復用時幀結(jié)構(gòu)。每個超幀又是由復幀（MultiFrame）組成的。為了滿足不同速率的信息傳輸?shù)男枰?，復幀又分成兩種類型：（1）業(yè)務(wù)復幀，它包括26個TDMA幀，持續(xù)時間為120ms。每個超幀含有這種復幀的數(shù)目為51個。它由24個業(yè)務(wù)信道（TCH）、一個控制信道（SACCH）和一個空閑信道組成。其中空閑的一幀無數(shù)據(jù)，是在將來采用半碼率傳輸時為兼容而設(shè)置的。2023/7/2863（2）控制復幀，它包括51個TDMA幀，持續(xù)時間為235.385ms（3060/13ms）。每個超幀含這種復幀的數(shù)目為26個。這種復幀可用于BCCH、CCCH（AGCH、PCH和RACH）以及SDCCH等信道。實際應(yīng)用中，控制復幀與業(yè)務(wù)復幀中的控制信道能夠相互“滑動”，使移動用戶在呼叫期間能夠收到全部的控制信息。GSM系統(tǒng)上行傳輸所用的幀號和下行傳輸所用的幀號相同。但上行幀相對于下行幀來說，在時間上推后3個時隙，如圖8.15所示。這樣安排允許移動臺在這3個時隙的時間內(nèi)，進行幀調(diào)整以及對BTS的調(diào)諧和轉(zhuǎn)換。2023/7/2864圖8.15上行幀號和下行幀號所對應(yīng)的時間關(guān)系2023/7/28652．TDMA時隙（TS，TimeSlot）和突發(fā)（Burst）在TDMA系統(tǒng)中，典型的時隙結(jié)構(gòu)（或稱突發(fā)結(jié)構(gòu)）通常包括五種組成序列：信息、同步、控制、訓練和保護。其原因是：信息序列是通信真正要傳輸?shù)挠杏貌糠?；為了便于接收端的同步，在每個時隙中要加入同步序列；為了便于控制信息和信令信息的傳輸，在每個時隙中要專門劃分出控制序列；為了便于接收端利用均衡來克服多徑引起的碼間干擾，在時隙中要插入自適應(yīng)均衡器所需的訓練序列；上行鏈路的每個時隙中要留出一定的保護間隔（即不傳輸任何信號），即每個時隙中傳輸信息的時間要小于時隙長度，這樣可以克服因移動臺與基站間距離的隨機變化而引起移動臺發(fā)出的信號到達基站接收機時刻的隨機變化，從而保證不同移動臺發(fā)出的信號，在基站處都能落在規(guī)定的時隙內(nèi)，而不會出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。其中，同步序列和訓練序列可以分開傳輸，也可以合二為一，兩種典型的時隙結(jié)構(gòu)如圖8.16所示。2023/7/2866圖8.16典型的時隙結(jié)構(gòu)2023/7/2867在GSM系統(tǒng)中，一個TDMA幀占4.615ms，共包括8個時隙。因而，每時隙持續(xù)時間為577μs（15/26ms）。由于調(diào)制速率為270.833kb/s，因此每時隙間隔（包括保護時間）有156.25bit。TDMA幀中的一個時隙稱為一個突發(fā)，一個時隙中的物理內(nèi)容，即在此隙內(nèi)被發(fā)送的無線載波所攜帶的信息比特串，稱為一個突發(fā)脈沖序列。GSM系統(tǒng)的無線載波發(fā)送采用間隙方式。突發(fā)開始時，載波電平從最低值迅速升到預(yù)定值并維持一段時間，此時發(fā)送突發(fā)中的有用信息，然后又迅速降到最低值，結(jié)束一個突發(fā)的發(fā)送。這里說的有用信息包括加密比特、訓練序列及拖尾比特等。此外，為了分隔相鄰的突發(fā)，突發(fā)中還有保護部分。保護部分不傳輸任何信息，它只對應(yīng)于載波電平上升和下降的階段。對于不同的邏輯信道，有不同的突發(fā)脈沖序列。根據(jù)功能不同，突發(fā)脈沖序列可以分為以下四種類型，如圖8.17所示。2023/7/2868圖8.17突發(fā)結(jié)構(gòu)2023/7/28691）普通突發(fā)脈沖序列（NB，NormalBurst）NB用于攜帶業(yè)務(wù)信道（TCH）和除RACH、SCH及FCCH之外的控制信道的信息，它含116個加密比特和8.25周期的保護時間（約30.46μs）。對NB中各比特的簡要說明如下：（1）拖尾比特（TB）。固定為000，幫助移動臺中的均衡器判斷幀的起始位和終止位。（2）加密比特。是57bit經(jīng)過加密的用戶語音或數(shù)據(jù)。（3）1比特借用標志。表示此突發(fā)脈沖序列是否被快速輔助控制信道（FACCH）的信令借用。也就是說該比特用來判斷其前面所傳的數(shù)據(jù)是業(yè)務(wù)信道的信息還是控制信道的信息。如果傳的是FACCH的信令，則往往是越區(qū)切換命令。（4）訓練序列比特。它是一串已知定義的比特，為接收端進行均衡訓練時所用。對于NB，規(guī)定了8種訓練序列，用訓練序列碼（TSC）來標記。例如，當TSC=2時，訓練序列固定為01000011101110100100001110。（5）保護間隔（GP）。共8.25個比特（相當于大約30μs），是一個空白空間，防止同一載頻8個用戶間的突發(fā)脈沖信號的重疊。2023/7/28702）頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB，F(xiàn)requencycorrectionBurst）FB用于移動臺與基站的頻率同步。它相當于一個帶頻率偏移的未調(diào)制載波，它的重復發(fā)送就構(gòu)成了頻率校正信道（FCCH）。圖中，起始和結(jié)束的尾比特各占3bit，保護期8.25bit，它們均與普通突發(fā)脈沖序列相同，其余的142bit均置“0”，相應(yīng)發(fā)送的射頻是一個與載頻有固定偏移的純正弦波，以便于調(diào)整移動臺的載頻。3）同步突發(fā)脈沖序列（SB，SynchronizationBurst）SB用于移動臺的時間同步，其中包括一個易被檢測的較長的訓練序列并攜帶有TDMA幀號（FN）和基站識別碼（BSIC）信息。它與頻率校正突發(fā)（FB）一起廣播，它的重復發(fā)送就構(gòu)成了同步信道（SCH）。2023/7/28714）接入突發(fā)脈沖序列（AB，AccessBurst）AB用于隨機接入。其特點是有一個較長的保護間隔，占68.25bit，合252μs。這是為了適應(yīng)移動臺首次接入BTS（或切換到另一個BTS）后不知道時間提前量而設(shè)置的。當移動臺離BTS較遠時，第一個接入突發(fā)脈沖序列到達BTS的時間就會晚一些。又由于這個接入突發(fā)脈沖序列中沒有時間調(diào)整，為了不與下一時隙中的突發(fā)脈沖序列重疊，此接入突發(fā)脈沖序列必須短一些，從而留有很長的保護間隔。這樣長的保護間隔最大允許35km距離內(nèi)的隨機接入。而對于小區(qū)半徑大于35km這一例外情況，就要作某些可能的測量了。除了上述四種突發(fā)結(jié)構(gòu)之外，當無信息可發(fā)送時，由于系統(tǒng)的需要，在相應(yīng)的時隙內(nèi)還應(yīng)有突發(fā)發(fā)送，這就是空閑突發(fā)?？臻e突發(fā)不攜帶任何信息，其格式與普通突發(fā)相同，只是其中的加密比特要用具有一定比特模型的混合比特來代替。2023/7/28728.2.3GSM的信道類型1．物理信道和邏輯信道GSM系統(tǒng)的信道分類較復雜，前面說過，每個時隙其實就是基本的物理信道（physicalchannel），而物理信道又支撐著邏輯信道（logicalchannel）。1）物理信道采用頻分和時分復用的組合，它由用于基站和移動臺之間連接的時隙流構(gòu)成。這些時隙在TDMA幀中的位置，從幀到幀是不變的。2）邏輯信道邏輯信道與物理信道相對應(yīng)。不同邏輯信道用于基站和移動臺間傳送不同類型的信息，如信令或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而邏輯信道是根據(jù)BTS與移動臺之間傳播的消息種類不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道是通過BTS映射到不同的物理信道上來傳送。從BTS到移動臺方向的信道稱為下行信道或稱信道的下行鏈路；反之，稱為上行信道或信道的上行鏈路。2023/7/28732．信道分類GSM系統(tǒng)在900MHz頻段內(nèi)共有124個頻點。因此，GSM系統(tǒng)在900MHz頻段內(nèi)共有992個物理信道。根據(jù)信息種類的不同，邏輯信道又分為兩類：一類是業(yè)務(wù)信道（TCH），用于傳送語音和數(shù)據(jù)；另一類是控制信道（CCH），用于傳輸各種信令信息，跟蹤整個通信過程。而這兩類信道又有具體的劃分，如圖8.18所示。1）業(yè)務(wù)信道（TCH，TrafficChannel）業(yè)務(wù)信道主要用于傳輸客戶編碼及加密后的語音和數(shù)據(jù)，其次還傳輸少量的隨路控制信令。業(yè)務(wù)信道采用的是點對點的傳輸方式，即一個BTS對一個MS（下行信道），或是一個MS對一個BTS（上行信道）。2023/7/2874圖8.18邏輯信道的分類2023/7/2875根據(jù)傳輸速率不同，業(yè)務(wù)信道有全速率業(yè)務(wù)信道（TCH/F）和半速率業(yè)務(wù)信道（TCH/H）之分。半速率業(yè)務(wù)信道所用時隙是全速率業(yè)務(wù)信道所用時隙的一半。目前使用的是全速率業(yè)務(wù)信道，將來采用低比特率語音編碼器后可使用半速率業(yè)務(wù)信道，從而可以在信道傳輸速率不變的情況下，使時隙的數(shù)目加倍。根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)不同，業(yè)務(wù)信道可分為語音業(yè)務(wù)信道和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道兩種。（1）語音業(yè)務(wù)信道載有編碼語音的業(yè)務(wù)信道分為全速率語音業(yè)務(wù)信道（TCH/FS）和半速率語音業(yè)務(wù)信道（TCH/HS），兩者的總速率分別為22.8kb/s和11.4kb/s。對于全速率語音編碼，話音幀長度為20ms，每幀含有260bit的語音信息，提供凈速率為13kb/s。2023/7/2876（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道在全速率或半速率信道上，通過不同的速率適配和信道編碼，用戶可以選用下列各種不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：9.6kb/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F9.6）4.8kb/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F4.8）4.8kb/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/H4.8）≤2.4kb/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F2.4）≤2.4kb/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/H2.4）此外，在業(yè)務(wù)信道中還可以設(shè)置慢速輔助控制信道或快速輔助控制信道。2）控制信道（CCH，ControlChannel）控制信道主要用于傳輸信令和同步信號。按照信息種類的不同，控制信道又可分為三類：廣播信道（BCH）、公共控制信道（CCCH）和專用控制信道（DCCH）。2023/7/2877（1）廣播信道（BCH，BroadcastChannel）廣播信道是一種“一點對多點”的單方向控制信道，用于傳輸基站向移動臺提供的公用廣播信息。這些公用信息主要是移動臺入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關(guān)信息。其中又分為：①頻率校正信道（FCCH，F(xiàn)requencyCorrectingChannel）。負責傳輸供移動臺校正其工作頻率的信息。移動臺的工作必須要在特定的頻率上進行。②同步信道（SCH，SynchronousChannel）。傳輸供移動臺進行幀同步的信息（即TDMA幀號）和對基站的收發(fā)信臺進行識別的信息（即BTS的識別碼BSIC）。③廣播控制信道（BCCH，BroadcastControlChannel）。傳輸系統(tǒng)公用控制信息，例如公共控制信道號碼以及是否與獨立專用控制信道相組合等。（2）公共控制信道（CCCH，CommonControlChannel）①尋呼信道（PCH，PagingChannel）。用于傳輸基站尋呼（搜索）移動臺的信息。屬于下行信道、一點對多點傳輸方式。②隨機接入信道（RACH，RandomAccessChannel）。用于移動臺向基站隨時提出的入網(wǎng)申請，即請求分配一個獨立專用控制信道，或者用于傳輸移動臺對基站對它的尋呼做出的響應(yīng)信息。屬于上行信道、點對點傳輸方式。③準許接入信道（AGCH，AccessGrantChannel）。用于基站對移動臺的入網(wǎng)申請做出應(yīng)答，即分配給移動臺一個獨立專用控制信道。屬于下行信道、點對點傳輸方式。2023/7/2878（3）專用控制信道（DCCH，DedicatedControlChannel）專用控制信道是一種“點對點”的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段以及在通信進行過程中，在移動臺和基站之間傳輸必要的控制信息。又分為：①獨立專用控制信道（SDCCH，Stand-aloneDedicatedControlChannel）。用于在分配業(yè)務(wù)信道之前的呼叫建立過程中傳輸有關(guān)信令。例如，傳輸?shù)怯?、鑒權(quán)等信令。②慢速輔助（隨路）控制信道（SACCH，SlowAssociatedControlChannel）。用于移動臺和基站之間連續(xù)地、周期性地傳輸一些控制信息。例如，移動臺對為其正在服務(wù)的基站的信號強度的測試報告。這對實現(xiàn)移動臺輔助參與切換功能是必要的。另外，基站對移動臺的功率管理、時間調(diào)整等命令也在此信道上傳輸。SACCH可與一個業(yè)務(wù)信道或一個獨立專用控制信道聯(lián)用。SACCH安排在業(yè)務(wù)信道時，以SACCH/T表示；安排在控制信道時，以SACCH/C表示。③快速輔助（隨路）控制信道（FACCH，F(xiàn)astAssociatedControlChannel）。用于傳輸與SACCH相同的信息，但只有在沒有分配SACCH的情況下，才使用這種控制信道。它與一條業(yè)務(wù)信道聯(lián)合使用，工作于借用模式，即中斷原來業(yè)務(wù)信道上傳輸?shù)恼Z音或數(shù)據(jù)信息，把FACCH插入。這一般是在切換時發(fā)生，因而FACCH常用于傳輸諸如“越區(qū)切換”等緊急性指令。這種傳輸每次占用時間很短，約18.5ms。由于語音譯碼器會重復最后20ms的話音，因此這種中斷不會被用戶覺察到。2023/7/28793．信道組合1）業(yè)務(wù)信道的組合方式業(yè)務(wù)信道有全速率和半速率之分，下面只考慮全速率情況。業(yè)務(wù)信道的復幀含26個TDMA幀，其組成的格式和物理信道（一個時隙）的映射關(guān)系如圖8.19所示。圖中給出了時隙2（即TS2）構(gòu)成一個業(yè)務(wù)信道的復幀，共占26個TDMA幀，其中24幀T（即TCH），用于傳輸業(yè)務(wù)信息；1幀A，代表隨路的慢速輔助控制信道（SACCH），傳輸慢速輔助信道的信息（例如功率調(diào)整的信令）；還有1幀I為空閑幀（半速率傳輸業(yè)務(wù)信息時，此幀也用于傳輸SACCH的信息）。上行鏈路與下行鏈路的業(yè)務(wù)信道具有相同的組合方式，唯一的差別是有一個時間偏移，即相對于下行幀，上行幀在時間上推后3個時隙。2023/7/2880圖8.19業(yè)務(wù)信道的組合方式2023/7/28812）控制信道的組合方式控制信道的復幀含51幀，其組合方式類型較多，而且上行傳輸和下行傳輸?shù)慕M合方式也不相同。（1）BCH和CCCH在TS0上的復用。廣播信道（BCH）和公用控制信道（CCCH）在主載頻（C0）的TS0上的復用（下行鏈路）如圖8.20所示。其中：F（FCCH）：用于移動臺校正頻率；S（SCH）：移動臺據(jù)此讀TDMA幀號和基站識別碼BSIC；B（BCCH）：移動臺據(jù)此讀有關(guān)小區(qū)的通用信息；I（IDEL）：空閑幀。由圖可見，控制復幀共有51個TS0。值得指出的是，此序列是以51個幀為循環(huán)周期的，因此，雖然每幀只用了TS0，但從長度上講，序列長度仍為51個TDMA幀。如果沒有尋呼或接入信息，F(xiàn)、S及B總在發(fā)射，以便使移動臺能夠測試該基站的信號強度，此時C（即CCCH）用空位突發(fā)脈沖序列代替。2023/7/2882圖8.20BCH和CCCH在TS0上的復用圖8.21TS0上的RACH復用2023/7/2883（2）SDCCH和SACCH在TS1上的復用。主載頻C0上的TS1可用于獨立專用控制信道和慢速輔助控制信道。下行鏈路C0上的TS1的映射如圖8.22所示。下行鏈路占用102個TS1，從時間長度上講是102個TDMA幀。由于在呼叫建立及入網(wǎng)登記時所需比特率較低，因而可在這些TS（TS1）上放置8個SDCCH（共有64個TS），圖中用D0，D1，…，D7表示，每個Dx占8個TS。Dx只在移動臺建立呼叫時使用，在移動臺轉(zhuǎn)到TCH上開始通話或登記完畢后，可將Dx用于其他移動臺。慢速輔助控制信道（SACCH）占32個TS，用A0，A1，…，A7表示，每個Ax占4個TS。Ax是傳輸必需的控制信令，例如功率調(diào)整命令。圖中，I表示空閑幀，占6個TS。由于是專用控制信道，因此上行鏈路C0上的TS1組成的結(jié)構(gòu)與上述下行鏈路的結(jié)構(gòu)是相同的，但在時間上有一個偏移。2023/7/2884圖8.22SDCCH和SACCH（下行）在TS1上的復用圖8.23TS0上控制信道綜合復用2023/7/28858.2.4語音和信道編碼數(shù)字化語音信號在無線傳輸時主要面臨三個問題：一是選擇低速率的編碼方式，以適應(yīng)有限帶寬的要求；二是選擇有效的方法減少誤碼率，即信道編碼問題；三是選用有效的調(diào)制方法，減小雜波輻射，降低干擾。圖8.24是GSM系統(tǒng)的語音編碼和信道編碼的組成框圖。其中，語音編碼主要由規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼(RPE-LTP編譯碼器)組成，而信道編碼歸入無線子系統(tǒng)，主要包括糾錯編碼和交織技術(shù)。RPE-LTP編碼器是將波形編碼和聲碼器兩種技術(shù)綜合運用的編碼器，從而以較低速率獲得較高的話音質(zhì)量。2023/7/2886圖8.24GSM系統(tǒng)的語音和信道編碼組成框圖2023/7/2887模擬語音信號數(shù)字化后送入RPE-LTP編碼器，此編碼器每20ms取樣一次，輸出260bit，這樣編碼速率為13kb/s。然后，進行前向糾錯編碼，糾錯的辦法是在20ms的語音編碼幀中，把語音比特分為兩類：第一類是對差錯敏感的（這類比特發(fā)生誤碼將明顯影響語音質(zhì)量），占182bit；第二類是對差錯不敏感的，占78bit。第一類比特加上3個奇偶校驗比特和4個尾比特后共189bit，進行信道編碼，亦稱為前向糾錯編碼。GSM系統(tǒng)中采用碼率為1/2和約束長度為5的卷積編碼，即輸入1個比特，輸入2個比特，前后5個碼元均有約束關(guān)系，共輸出378bit，它和不加差錯保護的78bit合在一起共456bit。通過卷積編碼后速率為456bit/20ms=22.8kb/s，其中包括原始語音速率13kb