GSM移动通信网络的基本构成 一. 数字蜂窝陆地移动通信系统概论
1. 移动通信系统的发展历程
1.1. 大区制移动电话系统
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单站覆盖整个区域 高功率发信设备
优点：组网简单，投资少、见效快，覆盖区域大。 缺点：容量不足、服务质量差、频谱利用率低
1.2. 蜂窝移动通信系统
? 接近正六边形的小区联网
? 小区覆盖变小，具有以下特点：
1.频谱利用率提高 2.组网灵活
3.系统发信功率降低 4.设备增多，结构复杂
2. 数字移动通信系统与模拟移动通信系统的不同之处
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数字调制对载干比（C/I）的要求低得多 时分多址更能提供设计上的灵活性 数字系统中需增加信道编码 需采用自适应均衡技术 需采用回波控制技术 实施保密相当简单
3. 数字移动通信系统分析比较
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世界上最具代表性和比较成熟的制式有：
? 欧洲的 GSM
? 美国的 ADC（也常称 D-AMPS） ? 日本的 JDC（现改称为 PDC）
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GSM的主要目标是与ISDN兼用；优点是各种接口规定明确，网路适合未来数字化要求；缺点是数模不兼容。
美国数字系统D-AMPS的目标是扩大容量和数模兼容；优点是充分利用现有模拟系统；缺点是不能与ISDN兼容，接口
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实现较困难。
日本PDC的情况类似美国，但数模不兼容。
4. GSM数字移动通信系统的发展历程
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1982年：设立“移动通信特别小组”，即GSM。 1986年：进行现场试验 1987年：作出技术选择
1988年：十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录 1989年：GSM标准生效
1991年：GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。从此，移动通信跨入了第二代。
二. GSM的基本特点
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可与各种公用通信网互连互通，明确了接口规范。 能提供穿越国界的自动漫游功能 支持多种业务
具有很好的网络安全性
组网结构灵活方便，频率复用率高，话务承担能力强。 抗干扰能力强，通信质量高。
用户终端更小、更轻便、功能更强。
三. GSM中使用的基本技术
1. 数字信号调制和解调
将需要远距离传输的低频信号加载到高频振荡的射频信号上，使这些射频信号的幅度、频率或相位受这些低频信号的控制，这个处理过程称为调制。相反的过程称为解调。这里的低频信号称为调制信号，射频信号称为载波。
2. 时分多址技术
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多址技术 实现方法：
? 频分多址（FDMA） ? 时分多址（TDMA）
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? 码分多址（CDMA）
? TDMA系统具有如下特性：
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每载频多路
突发脉冲序列传输
时间色散，需自适应均衡 传输开销大 对新技术开放 共用设备的成本低 移动台较复杂
3. 时间色散和均衡
? 起源于反射，但与多径衰落不同，其反射信号来自远离接收天线的物体。
? GSM系统中1比特对应约 1.1公里。
? 采用自适应均衡技术来缓解这一问题的严重性。
? GSM规范要求均衡器应能处理时延高达15μs左右（约对应4比特的时间）的反射信号。
4. 频率复用
? 频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖，这些区域必须隔开足够的距离，以致所产生的同频及邻频干扰可以忽略不计。
? 频率复用方式就是指将可用频道分成若干组。
5.话音编码
? 即将话音模拟信号转换成数字信号。
? PCM编码分为三步：采样、量化、编码。
? GSM采用：线性预测编码—长期预测编码—规则脉冲激励编码器（LPC—LTP—RPE编码器）。
? GSM每话音信道的编码速率为13kbit/s。
6.信道编码
? 采用数字传输时，所传信号的质量常常用“接收比特中有多少是错误的”来表示。
? 为了能检出和校正接收比特流中的差错，在原信息上加入了一些多余的比特帮助检错。 ? 为此加大了传输的开销。
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7.交织技术
? 比特差错成串发生，而信道编码仅能检测和校正单个差错和不太长的差错串。
? 把相继比特分散开发送
? 这样，在传输过程中，即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个的（或长度很短），这时再用信道编码的纠错功能纠正差错，恢复原消息。
8.衰落和抗衰落
8.1. 阴影衰落
? 阴影效应
? 当移动台通过不同障碍物形成的电磁场阴影时，接收场强中值就会发生变化。
? 可以通过调整基站位置，增加发射功率、天线高度的方法减少阴影衰落的不良影响。
8.2. 多径衰落
? 多径效应
? 信号经直射和多次反射、散射 ? 形成合成场强 ? 形成随机驻波场 ? 多径衰落也称快衰落 ? 随信号瞬时值变动
8.3. 分集技术
分集技术就是在几个支路上接收同一个信号，然后通过合并技术将几个支路信号合并输出。 8.3.1. 空间分集
空间分集就是使两副独立的接收天线间保持一定的间隔距离，从而能各自接收同一个信号，最后再把接收到的信号矢量合并到一起。
8.3.2. 频率分集
? 跳频相当于频率分集，是指载波频率在很宽频带范围内按某种序列进行跳变。
? 加强安全性、抗干扰性，提高通信质量。 ? 基带跳频 ? 射频跳频
? 两种跳频方式的比较
9. 干扰和抗干扰
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9.1. 互调干扰
? 互调干扰的产生原因
? 主要考虑三阶互调干扰，它的两种形式为
2ωa -ωb、ωa +ωb -ωc
? 无三阶互调信道组
9.2. 同信道干扰
? 信道复用
? 信道复用产生同信道干扰 ? 同信道复用保护距离
9.3. 邻信道干扰
邻信道干扰是指相邻或邻近信道之间的干扰。主要考虑发射机调制边带扩展和边带噪声的干扰。
四. 系统的结构与功能
1. 交换子系统(网络子系统NSS)
1.1. MSC（移动业务交换中心）
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MSC是网络的核心 提供交换功能
提供到固定网的接口
提供与其他MSC互连的接口
MSC从三种数据库取得所需数据
1.2. HLR（归属位置寄存器）
? 与电信业务有关的用户信息都由归属位置寄存器HLR掌管。 ? 每个用户当前位置的信息都存贮在HLR中。
1.3. VLR（拜访位置寄存器）
? VLR存贮进入其覆盖区的移动用户的全部有关信息。
1.4. AUC（鉴权中心）
? HLR从功能上分出一个子功能实体——鉴权中心，其功能只限于管
理与安全性有关的用户数据，对用户进行鉴权。
1.5. EIR（设备识别寄存器）
? 对移动台IMEI号码进行核查，防止非法移动台进入网络。
2. 基站子系统（BSS）
? BSS包含GSM网络中无线通信部分的所有地面基站基础设施 ? 与移动台连接
? 把无线信道连接到PCM信道上
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GSM移动通信网络的基本构成
