一、数字移动电话系统的技术特点与组成

1. 一、数字移动电话系统的技术特点与组成 1．技术特点 　　数字移动电话系统主要技术特点： 　　（1）语音数字化将语音的模拟信号转换为数字化信号（语音编码），以二进制数码组的形式表示并传播，接收端将数字语音信号转换为模拟信号（语音解码），受话器发出声音。 　（2）信道编码数字移动电话系统为克服电波干扰与噪声影响带来的错码，在信道信息编码与传送时添加监督码和校验码，增强纠错能力，提高通信的准确性、可靠性与安全性。

2. 　（3）时分多址数字移动电话同一频道上各台手机通话时的数据传送是分时段进行，彼此不会窜扰。时分多址可容纳更多的用户数。　（3）时分多址数字移动电话同一频道上各台手机通话时的数据传送是分时段进行，彼此不会窜扰。时分多址可容纳更多的用户数。 　　数字蜂窝式手机主要优点： ① 采用时分多址技术可容纳更多的移动电话用户。 ② 语音信号数字化，数字信号传输纠错能力强，强抗噪性和抗干扰性，音质高，语音质量高，防止窃听。 ③ 安全性能好，手机的“识别卡”储存用户资料和密码。 ④ 为移动用户提供自动漫游、确定位置和交换地址等服务功能。

3. 2．GSM 系统介绍 　　组成：手机、基站系统、移动业务交换中心、维护中心，如图所示。

4. 　（1）手机沟通用户与蜂窝网络的设备，符合数字蜂窝技术系统规范。用户识别卡（SIM），存储用户的有关信息。　（1）手机沟通用户与蜂窝网络的设备，符合数字蜂窝技术系统规范。用户识别卡（SIM），存储用户的有关信息。 　　（2）基站子系统包括两部分,基站控制器和基站收发信机。手机通过无线信号与基站收发机联络，基站控制器对手机进行越区管理，适时切换到新的工作区域，保持通话的连续性。 　　（3）移动业务交换区其核心是数字移动电话交换机，负责控制网络的话务和所有通话的交换，还起着移动电话网与其他外部网之间的接口作用。

5. （4）用户数据库主要的两个数据库：① 本地用户位置登记器（HLR）② 外来业务用户位置登记器（VLR）。 HLR：存储所有注册手机用户的资料，手机号码、接入的优先等级、用户当前所在位置、注册使用的电信业务和传真业务等服务数据。 VLR：只存储进入覆盖区的手机用户信息，是动态数据库。 　认证中心（AUC）：为本地用户登记器提供一个与用户有关的安全方面的鉴别参数与加密密钥。 设备识别器（EIR）：检查手机设备的识别码（IMEI），防止非法盗用的、有故障的、未经许可的移动通信设备。它与移动业务交换中心连接，移动业务交换中心利用它来检查使用设备识别码的有效性。

6. （5）运行维护中心功能实体，通过它监控数字移动电话网络。（5）运行维护中心功能实体，通过它监控数字移动电话网络。 　　主要功能： ① 报警与备用设备的激活。 ② 系统故障诊断与处理。 ③ 话务量统计和数据的记录。 ④ 各种资料的具体分析和显示。

7. 二、GSM 系统的主要技术指标 GSM 系统制式标准是由欧洲的 16 个国家共同制定。主要技术性能： 1．工作频段 采用双频双工通信方式，基站发射频率为 935 ～ 96 MHz，手机发射频率为 890 ～915 MHz，双工间隔为 45 MHz。 2．载频间隔 　　相邻载波频率之间的间隔，GSM 制的载频间隔为 200 kHz，这样 25 MHz 工作频段提供 124 个载频。GSM 系统各载频序号对应的发射频率和接收频率见教材 P9 表 1.1。

8. 3．多址方式 GSM系统采用时分多址方式。每一频段分成 8 个时分信道，GSM系统 125 各载频可提供 124  8 = 992 个信道。 4．信道速率 　　是指分信道每秒传送的二进制数码位数，单位 bit / s，GSM 系统的信道速率为 270.83 kbit/s。 5．小区半径 　　最小 0.5 km，最大 35 km。

9. 6．数字调制方式 将数字基带信号转换成射频信号的过程。GSM 系统选用高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制方式，调制指数为 0.3。 7．语音编码方式 　　采用规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LTP），数据传输速率为 13 kbit/s。

10. 三、GSM 的信道结构与信令 信道的配置方式如图所示。每个载频上分成 8 个时隙 （TS0 ~ TS7），每个时隙供一个手机使用，可容纳 8 个手机同时通话。 同一信道的上行信号时隙与下行信号错开 3 个编号，减少窜扰。 GSM 系统中规定了业务信道与控制信道两种不同的信道结构。

11. 1．业务信道　 传送数字语音信号和用户数据。如图所示为GSM 系统业务时分信道结构示意图，每个时隙持续时间为 577 s，占有 156.25 bit 数码，8 个时隙为一个循环，8 个时隙为一帧，每帧的持续时间是 4.62 ms。

12. 　复帧：26 帧，20 ms。24 帧用于传送数字语音信号，1 帧 A 是专用控制信令帧，最后一帧 I 是空闲帧，作为复帧尾部的标志。

13. A 帧包括两类信令： 独立专用控制信令（SDCCH）：手机与基站建立联系之前，传送建立联系及信道分配的信令数据。 　　慢速随路控制信令（SACCH）：传送通话中的特定信息，如功率调整、帧调整、信号强度测量数据等。 　快速随路控制信令（FACCH）：越区切换和严重干扰时使用。

14. 2．控制信道 　　用于传送基站与手机之间的信令与同步数据。由 51 帧组成复帧，时长 235.28 ms，每 10 帧 1 组，分 5 组。 　　每组包括：同步频率帧 F（FCCH）、同步帧 S（SCH）、广播控制帧 B（BCCH）、公共控制帧 C（CCCH）等，复帧最后一帧为空闲帧，作为结束标志。构成如图所示。

15. （1）同步频率帧 F 传送校准手机频率的信息。 （2）同步帧 S 向手机传送同步帧信号和基站识别码。 　（3）广播控制帧 B 由基站向手机广播小区特定信息。

16. （4）公共控制帧 C 在专用控制信道分配给手机之前，建立起手机与基站的连接。包括三种信令： ① 寻呼信令　用于寻呼手机，属下行信号。 ② 随机接入信令　作为对寻呼的响应或手机主叫登记的接入，属上行信号。 ③ 允许接入信令　为手机分配一个专用控制信道，属下行信号。

17. 四、数字手机的工作过程 1．开机入网过程 　　（1）开机后自动搜索最强的广播信道对应载频  读取控制信道同步频率帧 F  调谐手机的频率与之同步。 　　（2）读取控制信道的同步帧 S 信息  找出基站识别码  手机的 TDMA 帧与基站发射的帧同步信号同步。 　　（3）读取广播控制帧 B 的小区通用信息。

18. 2．手机登记过程 　　（1）手机通过公共控制帧 C 的随机接入信令发出接入请求。 　　（2）系统接到请求后，通过公共控制帧 C 的允许接入信令为手机分配一个专用控制信道（SDCCH）。 　　（3）手机在 SDCCH 上完成登记  在 SACCH 传输控制指令  返回待机状态  监听B和C的信令，完成通话准备工作。

19. 3．手机被呼过程 　　（1）寻呼主叫呼叫手机，通过基站控制信道发出呼叫信息。 　　（2）寻呼响应手机从基站接收下行控制信号  向基站发出寻呼响应信号  基站接收信息后传送给移动交换中心，确定手机处于哪一个小区。 　　（3）建立阶段移动交换中心通过允许信令为手机指配一个独立专用控制信道，交换必要信息，通过慢速随路控制信令传送交换信息。 　　（4）摘机通话系统向手机发送振铃信号手机响铃后摘机基站识别摘机信号，移动交换中心完成接续工作，通话。

20. 4．手机主叫过程 　　（1）发呼叫信号按键拨号，数码存入手机存储器  按“发送”键后发出呼叫  本机识别码和被呼叫码一同从随机接入信道发出去  基站接收通知移动交换中心。 　　（2）建立阶段移动交换中心对拨号手机的识别码进行验证，确定是否有权通过通信系统对有权的用户通过允许介入信令为手机分配专用控制信道，系统与移动用户之间建立必要交换的信息。 　　（3）通话系统给手机分配一个业务通道，移动交换中心完成被叫呼叫的市话用户或其他移动用户的接续，开始通话。

21. 5．越区切换 　　（1）守候状态下切换手机监听本小区控制帧的同时，还监听周边 6 个小区的无线环境，并保送本小区基站  基站分析是否需要切换、何时切换、切换到哪个基站  择优选取基站进行切换  向原小区基站发送分离请求，向新小区发送接收请求  基站通过公共控制帧 C 的允许接入信令为手机分配一个专用控制信道（SDCCH） 手机在新的 SDCCH 上完成登记，在SACCH 上传输控制指令，返回待机状态。

22. 　　（2）通话状态下越区切换通话期间，手机利用空闲帧测量周边小区的无线环境，并完成对测量结果的分析，在SACCH 上与基站交流信息  需要切换时，手机转到 FACCH 向基站发送越区切换请求  基站上报移动交换中心，在短时间内完成新小区的信道分配。