GSM原理培训资料.ppt

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1、GSM系统优化1GSM系统优化系统优化一. GSM通信系统概述二. GSM通信系统关键技术三. GSM通信系统直放站四. GSM网管操作五. GSM网管指标提取六. GSM网管指标优化GSM系统优化2一. GSM通信系统概述n1. GSM通信系统是一个2G数字蜂窝系统。n2. GSM900MHz频率分配： 上行：890915MHz， 下行：935 960 MHz 载波间隔200 kHz，共分为124对双工载频（1124），每载频共分8个时隙，即为8个信道。总信道数为1248992个信道。载波频率=890/935+0.2载频号（MHZ）。双工间隔45MHz。GSM系统优化3n其中， 中国移动（1

2、94）： 上行：890909MHz 下行：935954MHz 中国联通（95124）： 上行：909915MHz 下行：954960MHz 现中国移动频段下扩5MHz ： 上行：885909MHz 下行：930954MHz 扩频信道号为9991023。一. GSM通信系统概述GSM系统优化4一. GSM通信系统概述 DCS1800MHz频率分配： 上行频率：17101785MHz 下行频率：18051880MHz 共分为374对双工载频(512885)。 其中中国移动（512587）： 上行：17101725MHz 下行：18051820MHz 暂 空（ 588687） ： 上行：172517

3、45MHz 下行：18201840MHz 中国联通（ 688737） ：上行：17451755MHz 下行：18401850MHz 中国电信（ 738885） ：上行：17551785MHz 下行：18501880MHz 采用GMSK调制技术，占有200kHz带宽，调制传输速率270.83 kbps。GSM系统优化5一. GSM通信系统概述n5. 采用LTP - RPE 话音编码，话音速率为13 kbps。 由于GSM系统是一种全数字系统，话音或其它信号都要进行数字化处理，因而第一步要把话音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）。GSM系统话音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物- 混合编

4、码器，（LPC-LTP-RPE编码器），LPC+LTP为声码器，RPE为波形编码器，再通过复用器混合完成模拟话音信号的数字编码，每话音信道的编码速率为13kbits。GSM系统优化6一. GSM通信系统概述n6. 多址技术：TDMA（每载波8个时分信道）混合多址技术。n在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可有8个全速率语音移动客户同时使用，或16个半速率语音移动客户同时使用。GSM900系统的组成7二. GSM通信系统关键技术1. 时分多址（TDMA）技术2. 时分多址帧结构3. 空间分集

5、4. 时间色散和均衡5. 时间提前6. 基站和移动台间的时间调整7. 话音编码-压缩话音数据的比特速率8. 信道编码9. 采用信道编码、交织、跳频等技术。 GSM系统优化8二. GSM通信系统关键技术1.时分多址（TDMA）技术 多址技术就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术。n在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可有8个全速率语音移动客户同时使用，或16个半速率语音移动客户同时使用。GSM900系统的组成9二. GSM通信系统关键技术2. 时分多址帧结构n在TDMA中，每个载

6、频被定义为一个TDMA帧，相当于FDMA系统中的一个频道，每帧包括8个时隙（TS0-7），要有TDMA 帧号，这是因为GSM的特性之一是客户保密性好，是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。计算加密序列的算法是以TDMA帧号为一个输入参数，因此每一帧都必须有一个帧号。有了TDMA帧号，移动台就可判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。 nTDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又可分为2048个超帧，一个超帧持续时间为6.12s，每个超帧又是由复帧组成。 GSM系统优化10二. GSM通信系统关键技术G

7、SM系统优化11二. GSM通信系统关键技术n3. 空间分集n我们知道在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用多副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集。n空间分集合并可以按接受方法分为以下四类：选择性 分集合并，反馈分集合并，最大比率合并，等增益分 集合并GSM900系统的组成12二. GSM通信系统关键技术4. 时间色散 数字传输的引入带来了另一问题是时间色散。这一问题也起源于反射，但与多径衰落不同，其反射

8、信号来自远离接收天线的物体约在几千米远处，下图为时间色散一例。由基站发送“1”、“0”序列，如果反射信号的达到时间刚好滞后直射信号一个比特的时间，那么接收机将在从直射信号中检出“0”的同时，还从反射信号中检出“1”，于是导致符号“1”对符号“0”的干扰GSM900系统的组成13二. GSM通信系统关键技术 GSM规范要求均衡器应能处理时延高达15us左右的反射信号，15us约对应4比特时间，大概能处理4.5公里左右时间色散。 此外，由于近区（相对于接收机）反射，反射信号本身易受到瑞利衰落的影响。然而，与直射信号相比，反射信号具有不相关性衰落图形，困而能被均衡器利用，从而改善性能。因此只要反射信

9、号的时延不超过15us就可以得到很好的信号质量.目前GSM普通采用16us均衡器，GSM系统优化14二. GSM通信系统关键技术n6.基站和移动台间的时间调整n如图所示：由于GSM收发之间是间隔3个时隙。假如某移动台占用了时隙2（TS2），可它在呼叫期间向远离基站方向移动，因此从基站发出的信息，将会越来越迟地到达移动台。与此同时移动台的应答信息，也会越来越迟地到达基站。如果不采取措施，该时延长至使该移动台在TS2发送的信息与基站在TS3接受到的另一个呼叫信息重迭起来。所以，在呼叫进行期间，必须监视呼叫到达基站的时间，并由系统向移动台发送指令，随着移动台离开基站的距离，逐步指示移动台提前发送的时

10、间，这就是时间的调整。 GSM系统优化15二. GSM通信系统关键技术 时间调整的提前是063个比特之间的任意值。如0个比特就表示不必调整，表明MS和BTS在一起。63个比特是调整的最大量，也就是BTS与BS之间最长距离。 当一个特定连接建立时，BTS不断测量自己脉冲时隙与收到的MS时隙之间的时间偏移量。基于这个测量，它可以向MS提供要求的时间提前量，并在SACCH上以每秒2次的频度通知MS。GSM系统优化16二. GSM通信系统关键技术7. 话音编码 由于GSM系统是一种全数字系统，话音或其它信号都要进行数字化处理，因而第一步要把话音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）。 PCM编码是采

11、用A律波形编码，分为3步： 1、采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8kHz/s。 2、量化。对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信号瞬间值，即为样值指配256（28）个不同电平值中的一个。 3、编码。每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流 语音编码把数字信号比特速率为64kbit通过话音编码器输出比特速率13kbit的语音信号GSM900系统的组成17分段话音编码64K bit/s20ms20ms260 bit260 bit/20ms=13Kbit/s编码前话音编码后话音二. GSM通信系统关键技术GSM系统优化188. 信道编码 作用是克服无线信

12、道中传输过程的误码。 信道编码的纠错 和检错原理可以从下面简单的例子看出：二. GSM通信系统关键技术GSM900系统的组成19二. GSM通信系统关键技术在CME 20系统中，信道编码采用了卷积编码和分组 编码两种编码方式。卷积编码具有纠错的功能；分组编 码具有检错的功能。同时由于编码时要添加比特，而使 话音信号的比特速率升高，所以不能对全部的话音比特 进行编码，而是只对部分重要的比特进行编码。GSM900系统的组成20二. GSM通信系统关键技术GSM中采用分组编码和卷积编码两种编码方式。 把话音编码产生的260比特分成 50个最重要比特 132个重要比特 78个不重要比特 对50个比特先

13、添加3个奇偶检验比特（分组编码）。 再与132比特和4 个尾比特一起卷积编码，比率为1 2,形成378个比特。另外78个不重要比特不予保护。 GSM900系统的组成21二. GSM通信系统关键技术501327850 313247837878末编码比特已编码比特GSM900系统的组成22二. GSM通信系统关键技术信道编码的过程是：50个最重要的比特先加入3个比特 进行分组编码，再与132个重要比特一起加入4个比特进行 第二次分组编码，然后再按1：2的比率进行卷积编码，形 成378个已编码比特，78个不重要比特不进行编码。这样， 260个比特的数字话音信号经信道编码后成为456个比特。 GSM9

14、00系统的组成23二. GSM通信系统关键技术9。交织 在实际应用中，比特差错经常成串发生。这是由于 持续时间较长的衰落谷点会影响到几个边续的比特。而信 道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才是 最有效的。采用交织技术，即是将码流以非连续的方式发 送出去，使成串的比特差错能够被间隔开来，再由信道编 码进行纠错和检错。 在GSM系统中，由于采用了TDMA技术，所以移动台 接收到的信号不是连续的，而是每帧接收到一串数据，信 息量为257bit，所以信道编码后的20ms的话音要分成 857bit，即分成8组，要4个帧才能送完。 GSM900系统的组成24二. GSM通信系统关键技术 为克服

15、比特差错经常成串发生，而信道编码只在检测和 校正不太长的差错串时才最有效，利用交织可把一条消息中 相继比特隔开，将它们以非相继的方式发送，从而使成串的 差错化为较短的差错串。 一次交织在20MS话音内进行 二次交织在相邻的两个20MS话音间进行 GSM900系统的组成25在GSM系统中，信道编码器为每一段20ms的话音提 供456个比特，根据上述的交织原理，把456个比特分成 八组，每组57个比特，在4个TDMA帧发送。发送时按非 连续的方式发码，即对它们作交织处理，其发码规律如 图所示，这个比特的处理过程称为第一次交织。第一次 交织是在20ms的话音中进行的。 设某个用户进行通话，每20ms

16、产生一个456bit的话音 帧，假设现有A、B、C、D四帧，每帧第一次交织后形成 8组，每组57个比特，如果每帧的257个比特是取自同一 话音帧并插入同一突发脉串，那么该突发脉冲串如果丧失 将会导致总共丧失25%的比特，而信道编码难以对付丢失 这么多的比特，所以必须在两个话音帧间再来一次交织。二. GSM通信系统关键技术GSM900系统的组成26第二次交织是在两个20ms的话音之间进行的，其原理 如图所示，第二次交织后，每串突发脉冲串发送相邻两个 20ms各57个比特的信息，每20ms的话音要分成8个TDMA 帧才能送完。 二次交织将增加系统的时延，但却能经得住丧失整个突 发脉串的打击。因为丧失一个脉冲串只影响每个话音帧比特 数的12.5%，而这是能通过信道编码加以校正的。二. GSM通信系统关键技术GSM900系统的组成27跳频 瑞利衰落的衰落图形是与频率相关的，即衰落谷点将 因频率不同而发生在不同的地点。这样如果在呼叫期间， 让载波频率在几个频率点上变化，并假定只在一个频率上 有一衰落谷点，那么仅会损失呼叫的一小部分，而采用复 杂的信号处理过程能重新恢复全部信息内容。这种方法称 为