GSM网络原理及其网络优化--韩杰斌

第3章 GSM 无线接口理论............................................................................................................... 3 第1节 工作频段的分配 ................................................................................................................. 3 一、我国GSM网络的工作频段 ................................................................................................ 3 二、频道间隔 ............................................................................................................................... 3 三、频道配置 ............................................................................................................................... 3 四、干扰保护比 ........................................................................................................................... 4 第2节 时分多址技术（TDMA） ................................................................................................. 4 一、TDMA信道的概念 .............................................................................................................. 4 二、TDMA帧 .............................................................................................................................. 6 三、突发脉冲序列（Burst） ...................................................................................................... 7 四、逻辑信道与物理信道之间的对应关系 ............................................................................... 9 五、信道组合种类 ..................................................................................................................... 11 六、系统消息 ............................................................................................................................. 11 第3节 无线路径的损耗和衰落 ................................................................................................... 13 一、无线路径的损耗和衰落 ..................................................................................................... 13 二、分集接收 ............................................................................................................................. 14 第4节 移动台和基站的时间调整................................................................................................ 16 第5节 跳频技术.......................................................................................................................... 16 一、跳频的种类及各自实现的方法 ......................................................................................... 17 二、跳频的优点 ......................................................................................................................... 18 三、跳频序列 ............................................................................................................................. 18 第6节 语音的传输过程 ............................................................................................................... 19 一、语音编码 ............................................................................................................................. 19 二、信道编码 ............................................................................................................................. 19 三、交织技术 ............................................................................................................................. 20 四、加密 ..................................................................................................................................... 21 五、调制和解调 ......................................................................................................................... 22 第四章 呼叫处理过程.................................................................................................................... 22 第1节 小区的选择与重选 ........................................................................................................... 22 一、 小区选择过程 ................................................................................................................... 22 二、小区重选过程 ..................................................................................................................... 23 三、不连续接收模式DRX和寻呼信道的定义....................................................................... 25 第2节 初始化过程 ....................................................................................................................... 26 一、信道申请 ............................................................................................................................. 26 二、初始信道的分配 ................................................................................................................. 28 三、初始化报文 ......................................................................................................................... 29 第3节 鉴权加密过程 ................................................................................................................... 30 一、 鉴权加密过程的三参数组 ............................................................................................... 30 二、 鉴权过程 ........................................................................................................................... 31 三、加密过程 ............................................................................................................................. 32 四、 TMSI重新分配过程......................................................................................................... 32 第4节 位置更新 ........................................................................................................................... 33 一、 位置区的概念 ................................................................................................................... 33 二、正常位置更新流程（越位置区的位置更新） ................................................................. 34 三、IMSI 附着和分离过程 ....................................................................................................... 35

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四、周期性位置更新过程 ......................................................................................................... 36 第5节 MS 主叫过程分析 ........................................................................................................... 37 一、呼叫建立过程 ..................................................................................................................... 37 二、呼叫释放过程 ..................................................................................................................... 41 第6节 MS被叫过程分析 ............................................................................................................ 42 一、 查询过程 ........................................................................................................................... 42 二、寻呼过程 ............................................................................................................................. 43 三、被叫的呼叫建立过程 ......................................................................................................... 44 第7节 无线链路控制 ................................................................................................................... 46 一、无线链路故障 ..................................................................................................................... 46 二、呼叫重建 ............................................................................................................................. 47 第8节 切换 ................................................................................................................................... 48 一、 切换过程 ........................................................................................................................... 48 2、 切换准备 ........................................................................................................................... 49 3、 触发切换的原因 ............................................................................................................... 51 4、 切换的种类 ....................................................................................................................... 52 5、 切换流程分析 ................................................................................................................... 53 第9节 功率控制............................................................................................................................ 58 一、功率控制 ............................................................................................................................. 58 二、不连续发射（DTX）......................................................................................................... 60 第10节掉话分析（针对北电） 61

第五章 信令协议............................................................................................................................... 66 第1节 信令协议概述................................................................................................................... 66 一、 接口与协议 ....................................................................................................................... 66 二、GSM通信系统内部接口 ................................................................................................... 67 三、无线接口信令协议 ............................................................................................................. 68 四、A接口信令协议 ................................................................................................................. 69 第2节 链路层信令协议................................................................................................................ 69 一、帧结构 ................................................................................................................................. 70 二、检错和纠错 ......................................................................................................................... 70 三、复用 ..................................................................................................................................... 71 四、流量控制 ............................................................................................................................. 72 五、LAPD和LAPDm帧比较 .................................................................................................. 72 第3节 网络层信令协议................................................................................................................ 73 一、BSS网络层 ......................................................................................................................... 74 二、NSS网络层......................................................................................................................... 77 第4节 GSM信令网 ...................................................................................................................... 79 一、 信令网络结构 ................................................................................................................... 79 二、信令网路组织 ..................................................................................................................... 80 三、信令点编码方案 ................................................................................................................. 80 四、信令网寻址方式 ................................................................................................................. 82

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第三章 GSM 无线接口理论

第一节 工作频段的分配

一、我国GSM网络的工作频段

我国陆地蜂窝数字移动通信 网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段: GSM900MHz频段为：890~915(移动台发,基站收),935~960(基站发,移动台收);

DCS1800MHz频段为：1710~1785(移动台发,基站收),1805~1880(基站发,移动台收); GSM系统 上行频段 下行频段 带宽 双工间隔 双工信道数 GSM900 890~915 935~960 45 124 2×25 GSM900E 880~915 925~960 45 174 2×35 GSM1800 1710~1785 1805~1880 95 374 2×75 GSM1900 1850~1910 1930~1990 80 299 2×60 二、频道间隔

相邻两频点间隔为为200kHz，每个频点采用时分多址（TDMA）方式，分为8个时隙，既8个信道（全速率），如GSM采用半速率话音编码后，每个频点可容纳16个半速率信道，可使系统容量扩大一倍，但其代价必然是导致语音质量的降低。

三、频道配置

绝对频点号和频道标称中心频率的关系为： GSM900MHz频段为:

fl(n)=890.2MHz + (n-1)×0.2MHz (移动台发,基站收）；

fh(n)=fl(n)+45MHz (基站发,移动台收); n∈[1，124] GSM1800MHz频段为：

fl(n)=1710.2MHz + (n-512) ×0.2MHz (移动台发,基站收）； fh(n)=fl(n)+95MHz (基站发,移动台收）；n∈[512，885]

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其中：fl(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率,n为绝对频点号（ARFCN）。 注：

1、在我国GSM900使用的频段为： 905~915MHz 上行频率 950~960MHz 下行频率 频道号为76~124, 共10M带宽。

中国移动公司：905~909MH（上行），950~954MHz（下行），共4M带宽，20个频道，频道号为76~95。

（目前通过中国移动TACS网的压频，为GSM网留出了更大的空间，因而GSM实际可用频点号要远大于该范围）

中国联通公司：909~915MH（上行），954~960MHz（下行），共6M带宽，29个频道，频道号为96~124。

2、目前只有中国移动公司拥有GSM1800网络，拥有1800网络的移动分公司大多申请10M的带宽，频道号

为512~562。

四、干扰保护比

载波干扰比（C/I）是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与MS的瞬时位置有关。这是由于地形不规则性基本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其他一些因素如天线的类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等造成的。

1、同频干扰保护比：C/I≥9dB。所谓C/I，是指当不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区

产生的干扰，它们的比值即C/I，GSM规范中一般要求C/I >9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I>12dB

2、邻频干扰保护比：C/I≥-9dB。 C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道进

行干扰，这两个信号间的比值即C/A。GSM规范中一般要求C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A>-6dB

3、载波偏离400kHz的干扰保护比：C/I≥-41dB

第二节 时分多址技术（TDMA）

多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术，实现多址的方法基本有三种，频分 多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）。我国模拟移动通信网TACS就是采取的 FDMA技术。CDMA是以不同的代码序列实现通信的，它可重复使用所有小区的频谱，它是目前是最 有效的频率复用技术。GSM的多址方式为时分多址TDMA和频分多址FDMA相结合并采用跳频的方式， 载波间隔为200K，每个载波有8个基本的物理信道。一个物理信道可以由TDMA的帧号、时隙号和跳频 序列号来定义。它的一个时隙的长度为0.577ms,每个时隙的间隔包含156.25比特GSM的调制方式为 GMSK，调制速率为270.833kbit/s。

一、TDMA信道的概念

在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙，通常被定义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙（TS）。而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信道上来传送。

逻辑信道又可分为业务信道和控制信道.

（一） 业务信道：业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。

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