GSM原理基础培训(初级)

GSM原理基础培训（初级）2004.1内容提要•概述•GSM原理及技术•无线物理层•系统消息•空闲模式•话务分析•基站勘查•LAPDm•Um接口信令•Abis接口•空中接口测试•网络优化流程移动通信的发展由大区向蜂窝的发展：*容量大幅度提高*功率大大降低*连续覆盖面广*技术难度提高移动通信的发展由模拟向数字的发展：第一代蜂窝系统：*AMPS（美国）*TACS（英国）*NMT（北欧）*NAMTS（日本）第二代蜂窝系统：*GSM/DCS1800（欧洲）*IS-95CDMA（美国）第三代蜂窝系统：*WCDMA（欧洲）*cdma2000（美国）*TD-SCDMA（中国）常用缩写•ETSI:EuropeanTelecommunicationStandardInstitute•GSM:GlobalSystemforMobile•SMG:SpecialMobileGroup•TC:TechnicalCommittee•(E)TR:(ETSI)TechnicalReport•(G)TS:(GSM)TechnicalSpecificationGSM业务TELECOMMUNICATIONSERVICESBEARERSERVICETELESERVICEBasicBearerServiceBasicBearerservice+supplementaryservicesBasicTeleserviceBasicTeleservice+supplementaryserviceTelecommunicationService:电信业务Bearerservice:承载业务Teleservice:用户终端业务BasicService:基本业务Supplementaryservice:补充业务GSM业务TEGSMPLMNPossibletransitnetworkTerminatingnetworkTeleservicesBearerservicesTE承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。•双向异步数据电路（300～9600bps）•双向同步数据电路（1200～9600bps）•GPRS业务承载业务用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功能，使之能与其他用户通信。用户终端业务•电话业务•紧急呼叫业务•短消息业务•移动被叫点对点短消息业务•移动主叫点对点短消息业务•广播型短消息业务基本电信业务•用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务•补充业务不能独立存在补充业务•呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）•主叫号码识别•呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）•呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫）•呼入呼出限制•其它补充业务内容提要•概述•GSM原理及技术•无线物理层•系统消息•空闲模式•话务分析•基站勘查•LAPDm•Um接口信令•Abis接口•空中接口测试•网络优化流程蜂窝通信原理移动通信特点电波传播环境十分恶劣多普勒频移产生附加调频噪声移动台受干扰和噪声骚扰移动设备要求有很大的动态范围频谱拥挤建网技术复杂蜂窝通信原理大区制一个基站覆盖整个城市通信质量差频率利用率低系统容量小蜂窝通信原理PSTN另一有线网另一有线网MSCMSCBSCBSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSC7小区频率重复再用37516324356175243612774251314基站扇区化cellsitecellsitecellsite全向小区（OMNICELLSITE）3扇区/小区（120ºSECTOR/CELLS）6扇区/小区（60ºSECTOR/CELLS）=1ANTENNA=3ANTENNA=6ANTENNAGSM常用频率复用模式43标准复用模式（GSM体制推荐）紧密复用模式3313（NORTEL）26（MOTOROLA）多重复用MAP（ERICSSON）GSM900无线频谱分配45MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率960890935915手机发射频率手机接收频率双工模式：FDD，频分双工GSM1800无线频谱分配95MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率1880171018051785手机发射频率手机接收频率双工模式：FDD，频分双工GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）GSM绝对频道号绝对频道号：ARFCN（AbsoluteRadioFrequentChannelNumber）GSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2N（MHz）（1N124）下行：Fu=Fl+45（MHz）DCS1800频段上行：Fl=1710.2+0.2（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）GSM网络结构PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBSCAUmMSCMSCVLRVLRHLRAUCBCEGHDNSSBSSNSSCELL系统设备(网元)CELL：小区BTS：BaseTransceiverStation，基站收发信机BSC：BaseStationController，基站控制器MSC：MobileSwitchCenter，移动交换机VLR：VisitorLocationRegister,拜访位置寄存器HLR：HomeLocationRegister，归属位置寄存器AUC：AuthenticationCenter，鉴权中心OMC：OperationandMaintainCenter，操作维护中心MS：MobileStation，移动台PSTN：PublicSwitchTranmissionNetwork，公共交换传输网PLMN：PublicLandMobileNetwork，公共陆地移动网系统接口A接口：MSC与BSC间的接口Abis接口：BSC与BTS间的接口Um接口：BTS与MS间的接口B接口：MSC与VLR间的接口（内部接口）C接口：MSC与HLR间的接口D接口：HLR与VLR间的接口E接口：MSC与MSC间的接口G接口：VLR与VLR间的接口H接口：HLR与AUC间的接口（内部接口）位置区(LocationArea)MSCVLRLA1LA2LA3LA4LA5LA6cell11cell12cell7cell8cell9cell4cell6cell5cell3cell2cell1GSM各区域间的关系GSM业务区PLMN业务区MSC业务区位置区LAC小区CellBTS/CELL/SECTORBTSBTS定向站全向站小区小区小区小区0度，扇区1240度，扇区3120度，扇区2国际移动用户识别码(IMSI)移动国家号码(MCC):中国为460.移动网号(MNC):移动为00，联通：01.移动用户识别码(MSIN):H1H2H3IMSIMCCMNCMSIN国内移动用户识别码国际移动用户识别码临时移动用户识别码(TMSI)提高IMSI使用的安全性本地MSC分配的4字节编码TMSILAI与CI位置区识别码(LocationAreaIdentity)小区全球识别码(CellGlobalIdentity)MCCMNCLACL1L2L3L4MCCMNCLACCI小区识别码(CI)：二字节编码BSIC基站识别码：BSIC(BaseStationIdentityCode)NCCBCC网络色码（NCC）：3bits基站色码（BCC）：3bitsBSIC：43（54），NCC=5，BCC=4发射功率与接收电平接收电平实际就是接收功率接收电平（W）=发射功率（W）/路径损耗（衰减）P(dBm)=10lgP(mW)，1mW=0dBm，1W=1000mW=30dBmA(dB)=10lgA，10=10dB，2=3dB，0.1=-10dB接收电平(dBm)=发射功率(dBm)-路径损耗(dB)例如接收电平：-75dBm(3.2x10-8mW)发射功率：43dBm(20W，20000mW)路径损耗：118dB(6.3x1011)接收灵敏度：当接收电平低于接收灵敏度时，接收信号将不能被正确解调。发射功率与接收电平MS的接收灵敏度GSM900：-104dBmGSM1800：-102dBmMS的最大发射功率GSM900：2W(33dBm)GSM1800：1W(30dBm)BTS的接收灵敏度：-104dBmBTS的最大发射功率：2W~40W传播损耗•自由空间传播损耗•慢衰落–由地形起伏、建筑物及障碍物的遮蔽等引起慢衰落（阴影衰落）•快衰落－均衡–由各种反射物和散射体产生的直射波、反射波和散射波的相互叠加，以及多普勒（Doppler）频移等产生的快衰落（多径衰落）距离信号强度多径衰落干扰保护比载波干扰比（C/I）是指有用信号与干扰信号的电平的比值。干扰保护比：同频C/I：12/9dB邻频C/A：-6/-9dBCH120CH105CH97CH105BSIC33BSIC36BSIC32BSIC35BSIC31CH104同邻频干扰示意同频干扰邻频干扰同频干扰原因分析降低干扰•降低干扰的手段–频率规划–合理的切换–功率控制–DTX–跳频（干扰平均）切换(Handover)移动台辅助切换(MobileAssistanceHandOver,MAHO)：移动台提供测量报告，由网络判决并发出切换命令硬切换：先断后连切换目的：援救切换：当移动台离开管理它的小区的无线覆盖时。减小干扰：当移动台与另一小区联系，可以大大改进总的干扰电平时业务量切换：当一个小区拥塞，而邻近小区较空闲时目的功率控制20mW•静态–6级，每级2dB–例如，BTS具有最大发射40W功率的能力，通过静态功率控制，使其只最大只发射4W。•动态–15级，每级2dB，快速变化200mW2WMS动态功率控制•通过MS动态功率控制，使BTS接收到的MS信号强度始终保持在设定的值，不论MS与基站的距离是远还是近•减少MS电池消耗•减少上行的总体干扰•降低BTS接收机饱和的危险BTS动态功率控制•通过BTS动态功率控制，使MS接收到的BTS信号强度始终保持在设定的值，不论MS与基站的距离是远还是近•减少下行的总体干扰•降低MS接收机饱和的危险移动台跳频工作过程f0f1f2f3f4f5f6f7f0f1f2f3f4f5f6f7tt0123456跳频图案：（5、4、7、0、6、3、1）跳频参数MobileAllocation(MA)MobileAllocationIndicationOffset(MAIO)HoppingSequenceNumber(HSN)HSN=0CyclicHSN=1-63PseudoRandomHoppingARFCN=AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber跳频•干扰平均：与不跳频相比，即使频点上始终存在强干扰，由于只是间断性地工作于该频点，可以最大限度地发挥交织和译码的作用。可以认为，这个强干扰被许多移动台所分担，好象干扰被平均到若干移动台上。对于网内产生的同邻频干扰，在跳频时这些干扰被平均分布到若干频点，对于接收方而言，只有发生频率碰撞时才会受到干扰。如果每个移动台的跳频行为是不相关的，可以取得最佳的平均效果f1f2f3f4MStoBTSinterferencelevelwithoutFH0.10C/I=10dB0.14C/I=8.5dB0.25C/I=6dB0.28C/I=5.5dBMStoBTSaverageinterfer-encelevelwithFH0.19C/I=7.2dBBTStoMSinterferen