GSM移动通信系统解析
gsm通信原理
gsm通信原理GSM通信是一种使用数字技术的无线通信系统，它采用全球标准的移动通信技术，提供了语音和数据传输的能力。
以下是GSM通信原理的详细介绍。
GSM通信系统中，通信被分成了不同的时隙，每个时隙的持续时间为577微秒。
这些时隙构成了一个帧，每个帧包含了8个时隙。
一般来说，GSM系统中的频率被划分成了多个小区域，每个小区域都有自己的频率。
这些小区域被进一步划分为不同的扇区，每个扇区负责一个特定的区域。
在GSM系统中，通信是在两个设备之间建立的。
一个设备是移动台，也就是我们的手机，另一个设备则是基站，它是一个连接移动台和网络的设备。
基站负责接收移动台发送的信号，并将其转发到网络中。
移动台和基站之间的通信是双向的，也就是说，移动台发送的信号会被基站接收并转发到网络，反过来，网络发送的信号也会被基站接收并转发到移动台。
在通信过程中，移动台和基站之间会进行一系列的协商和认证工作，以确保通信的安全性和有效性。
移动台首先与网络进行鉴权和加密，然后与基站进行通信。
当通信建立时，移动台会发送信号到基站，基站会接收并对其进行处理。
接着，基站将信号转发到网络中，网络对信号进行处理和转发。
在GSM通信中，语音信号和数据信号被编码和调制成数字信号，然后通过无线传输到基站和网络中。
在基站和网络之间，信号会进行一系列的处理和转换，以提供更高的通信质量和传输速率。
信号在传输过程中可能会受到干扰和衰减，因此系统采用了一些技术来提高信号的可靠性和鲁棒性。
总的来说，GSM通信采用了数字技术，通过移动台和基站之间的无线通信实现语音和数据的传输。
通过协商、认证和信号处理等步骤，确保了通信的安全性和有效性。
这些特点使GSM成为了全球范围内最常用的移动通信系统之一。
GSM数字移动通信系统PPT课件
一、 GSM系统的主要特征及组成
1．GSM：是Global System for Mobile communication （全球移动通信系统）的简称。它是由欧洲的标准化委员会 设计的。
80年代到90年代初，TACS系统是欧洲最普遍的模拟蜂 窝系统。
1988年CEPT（欧洲邮政与电信大会）颁布了GSM标准， 也称为泛欧数字蜂窝移动通信标准。
第六章 GSM数字移动通信系统
教学重点
1．GSM移动通信系统系统的组成及工作原理；
2．移动通信网络各组成部分的作用；
3．GSM手机的电路组成和工作原理；
4．GSM数字移动通信系统的信道配置，移动通信系统 的运行过程；
5．移动通信系统中采用的的主要技术； 6．CDMA、小灵通数字移动通信系统系统的组成及工 作原理。
(2)永远在线 例如当用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和 接收数据。若没有数据传送时，手机就进入休眠状态，手机 所在的无线信道会让给其他用户使用，但手机与网络之间仍 保持着逻辑连接，一旦用户再次访问，手机立即向网络请求 无线信道，不像普通拨号上网那样断线后还要重新拨号上网。
(3)收费合理 GPRS手机的计费是根据用户传输的数据量而不是上网 时间来计算。只要用户不在网络之间传输数据，即使一直 “在线”，也无需付费。
教学难点
掌握GSM移动通信系统系统的组成、工作原理以及移 动通信网络各组成部分的作用。
学时分配
序号 1 2 3 4 5 6
内容 6.1 GSM移动通信系统 6.2 CDMA移动通信系统 6.3 小灵通个人通信接入系统 6.4 第三代移动通信(简称3G) 习题和小结 本章讲授学时
学时 2.5 1.5 1 1
基站控制器是一个高容量的交换机，负责系统与无线信 道的切换、无线网络资源管理等。
GSM全球移动通信系统概述
GSM全球移动通信系统概述►无线通信系统的基本概念、蜂窝通信►GSM系统组成、网络结构、接口与协议、业务功能►GSM无线传输原理、标准、语音编码、信道编码与调制解调►移动台登记、漫游、切换、呼叫接续过程1 蜂窝无线通信系统的基本概念1.2 蜂窝无线通信系统蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问题的一个重大突破，是一种系统级的概念。
其思想是用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。
每个基站分配整个系统可用信道中的一部分，相邻基站则分配另外一些不同的信道，这样基站之间（以及在它们控制下的移动用户之间）的干扰就最小。
只要基站间的同频干扰在可以接受的范围以内，可用信道就可以尽可能的复用。
1.2.1 频率复用蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的分配及复用。
每一个蜂窝基站分配一组无线信道，这组无线信道作用于一个小区。
给相邻小区的基站分配一个信道组，所包含的信道全部不能在相邻小区内使用。
通过将基站天线的覆盖范围限制在小区边界以内，相同的信道组就可用于覆盖不同的小区，只要距离足够远，相互间的干扰就可以接受。
为整个系统中1.2.2 越区切换当一个移动台正在通话的时候，从一个基站移动到另一个基站，为了使通话不被中断，系统自动地将呼叫转移到新基站的信道上。
这种切换操作不仅要识别一个新基站，而且要求将话音和信令信号分派到新基站的信道上，此过程不需要用户的介入。
在小区内分配空闲信道时，许多切换策略都使切换请求优先于呼叫初始请求。
系统设计者必须要指定一个启动切换的最恰当的信号强度，一旦将某个特定的信号强度指定为基站接收机中可接受的话音质量的最小可用信号（一般在–90 dBm到–100 dBm之间），稍微强一点的信号强度就可作为启动切换的门限，两者之间的信号强度之差值∆的选择必须慎重。
在决定何时切换的时候，很重要的一点是要保证所检测到的信号电平的下降不是因为瞬时的衰减，而是由于移动台正在离开当前服务的基站，所以基站在准备切换之前先对信号监视一段时间。
gsm的工作原理
gsm的工作原理GSM（Global System for Mobile Communications）是一种基于数字技术的移动通信标准。
其工作原理可以分为以下几个方面：1. 频率分配：GSM网络将可用的无线频谱分为不同的频道，每个频道可以同时支持多个用户进行通信。
频谱分配由基站控制器（BSC）进行管理，它根据网络负载和通信需求动态地分配频率资源。
2. 信号传输：GSM系统使用时分多址（TDMA）技术，将每个频道划分为多个时隙，每个时隙可用于传输不同用户的信息。
通过这种方式，多个用户可以在同一个频道上同时进行通信，提高了系统的容量和效率。
3. 基站系统：GSM网络由许多基站组成，每个基站负责覆盖特定范围内的用户。
基站由基站控制器进行管理，它与移动设备进行无线通信，将用户的语音和数据信息转发到目标位置。
4. 用户鉴权：当移动设备尝试接入GSM网络时，网络会对用户进行鉴权，确保其合法性和身份。
这涉及到与用户SIM卡中的密钥进行比对，以验证用户的身份。
5. 话音编码：GSM系统使用全球通用的话音编码标准（GSM-FR），将用户的语音信号进行数字化和编码，以便在网络中传输。
这种编码可以减小语音数据量，提高传输效率。
6. 数据传输：除了语音通信外，GSM系统还支持数据传输，例如短消息服务（SMS）、多媒体消息服务（MMS）和互联网接入。
这些数据会被编码和打包，并通过GSM网络传输到目标设备。
总的来说，GSM的工作原理是通过频率分配、时分多址技术、基站系统、用户鉴权、话音编码和数据传输等关键技术，实现移动设备之间的语音和数据通信。
这种标准化的通信方式使得全球范围内的移动通信变得更加便捷和高效。
GSM移动通信系统简介
¤ ³ º ´ G1- ¤ ³ º ´ T S2 ¤ ³ º ´ G1-#791 ¤ ³ º ´ G1-#272 ¤ ³ º ´ G1-#295 ¤ ³ º ´ G1-#891 ¤ ³ º ´ G1-#565
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大兴安岭、北安 地区
齐齐哈尔地区 绥化、伊春 地区 大庆地区
佳木斯、鹤岗、 双鸭山地区
哈尔滨地区 牡丹江、鸡西、 七台河地区
TMSCA1
TMSCA2
TMSCB1
TMSCB2
15
吉林移动网络拓扑结构
长春G3 长春G4 长春G5 延吉G1 吉林G2
吉林G1
长春G1
WAP
吉林G3
长春A1 长春A2
长春G2
语音信箱
四平G1
白城G1
通化G1 1258/1259 辽源G1 松原G1 SSP
白山G1
16
GSM移动通信系统实验原理
GSM移动通信系统实验一、实验目的1、了解GSM接续过程中的信令交互，GSM信道编解码原理，FDD/TDMA 技术在GSM系统中的应用。
2、掌握通话时GSM手机发射信号频谱的测量方法，不同GSM逻辑信道上的信道编解码实验方法，上下行突发脉冲序列的时间偏移测量方法，GSM手机入网、手机主呼和被呼实验方法，GSM手机发信载频包络、手机发信机射频功率控制指标的测试方法。
二、实验内容1、GSM频谱分析实验通过实验箱测量手机发射信号的GMSK频谱，并画出频谱图。
2、GSM信道编解码实验广播控制信道（BCCH）、独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）、快速随路控制信道（FACCH）的编码和解码。
3、FDD/TDMA原理实验（1）观察移动台入网时，控制信道的上下行常规突发的时间偏移，画出波形图。
（2）观察移动台与实验箱进行通话时，业务信道的上下行常规突发的时间偏移，画出波形图。
4、GSM手机入网、手机主呼和手机被呼语音通话实验5、GSM移动台发信机技术指标及测试实验（1）手机发信载频包络指标的测试。
（2）手机发信机射频功率控制指标的测试。
（3）画出IF_1M和RX_PWR的波形。
三、实验器材1、GSM移动通信实验系统一台2、GSM手机一部3、200MHz双踪示波器一台四、实验原理1，GSM频谱分析实验快速傅立叶变换的基本原理快速傅立叶变换是快速计算DFT的算法的简称。
对一个有限长序列，其傅立叶表示称为离散傅立叶变换（DFT），而一个周期序列的傅立叶表示称为DFS。
对于周期序列的DFT可以从DFS中切出一个周期即是。
一个长度为N 的有限长序列x （n ）（即在0≤n ≤N-1的区间内x （n ）有非零值，其它区域x （n ）为零）的离散傅立叶变换（DFT ）的表示式为：0≤k ≤N-1（5.1-1）其它其中，j NeWπ2-= ，x （n ）为加权值（即每个分量的系数）在一般情况下， X(k)是一个复量，可表示为 )()()(~k jX k X k X I R += 或)()()(~k j e k X k X θ=（5.1-2）式中，X R （k ）为实部，X I （k ）为虚部[]21)()()(22k X k X k X I R += ， )()()(k X k X a r c t g k R I =θ将式(5.1-1)用矩阵表示X ＝Wx （5.1-3）其中，X ＝[X(0), X(1),X(2), ……….X(n-1)]T x ＝[x(0), x(1),x(2), ……….x(n-1)]T⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=------)1)(1(1).1(0).1()1.(11.10.1)1.(01.00.0N N N N N N NN NNNN NN N W W W W W W W W W W由式（5.1-3）可以看出，计算一个X （k ）值需要N 次复乘法和（N-1）次复加法。
gsm系统工作原理
gsm系统工作原理
GSM系统是一种无线通信技术，全名为Global System for Mobile Communications，即全球移动通信系统。
它是基于数字技术的，主要用于移动电话和数据传输。
GSM系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 首先，移动电话用户在手机上拨打或接听电话时，手机会将用户的声音等信息转化为数字信号。
2. 然后，手机会将这些数字信号发送给附近的基站。
基站是一种设备，通常位于一个区域内，负责接收和发送移动电话的信号。
3. 基站接收到手机发送的信号后，会将信号转发给移动电话交换机(MSC)。
MSC是一个中央控制设备，负责管理整个GSM 网络，包括基站和其他网络设备。
4. MSC根据目标用户的位置信息将信号转发给目标用户所在的基站。
5. 目标基站接收到信号后，将信号转发给目标用户的手机。
6. 目标手机接收到信号后，将信号转化为声音或其他形式的信息，供用户使用。
通过以上几个步骤，整个GSM系统可以实现移动电话用户之间的通信。
除了用于电话通话，GSM系统还可以支持其他功能，如短信发送和数据传输等。
总的来说，GSM系统的工作原理就是将用户的语音或其他信息转化为数字信号，并通过网络传输到目标用户。
这种数字化的方式可以提高通信质量和容量，并且支持更多的功能。
GSM网络技术简介
GSM⽹络技术简介GSM⽹络技术简介⼀、前⾔1、GSM系统是指全球移动通信系统。
即：Global System for Mobile Communications。
2、GSM移动通信系统的基本组成分为三⼤部分：⽹络管理系统（NMS）、⽹络交换系统（NSS）、基站系统（BSS）。
3、GSM系统构成简图：4、交换系统组成及功能主要组成：MSC——移动业务交换中⼼HLR——归属位置寄存器VLR——拜访位置寄存器SMS——短信息服务器AC——鉴权中⼼EIR——设备信息寄存器主要功能：移动业务的交换；提供⽤户与⽬的地间的话⾳、数据等业务的交换；对⽤户位置进⾏管理；对⽤户的移动特性进⾏管理；记录通话过程并计费。
5、基站系统组成：BTS（基站）、BSC（基站控制器）、TC（编码/解码器）功能：提供⽆线覆盖，为移动台提供所需信号；提供并管理业务信道，完成对⽤户移动特性的管理。
6、⽹络管理系统⽹络监控、操作；收集⽹络告警和个单元⼯作状态，即时反映⽹络运⾏状况，对⽹络指标进⾏分析并提供各种报告，对⽹络进⾏远端操作。
7、移动台与基站连接所⽤的⽆线电波通道被成为⽆线信道。
不同的⽆线信道以频率、时隙的不同来区分。
GSM900频段是指890MHz~915MHz（上⾏）频带；下⾏频带指的是935~960MHz。
8、⽆线信道分为公共信道（信令信道）和业务信道两⼤类。
公共信道向移动台提供系统基本信息，提供移动台与⽹络的信令交换通道并完成对业务信息的分配；业务信道提供移动台与基站间传送话⾳或数据业务。
⼆、位置管理作为移动通信的⽹络，必须保证对⽤户移动特性的管理。
GSM移动通信⽹络对⽤户位置的管理主要由HLR、VLR和SIM间⽤户数据的相互交换来完成。
三、建⽴通话当⽤户需要通话或传送数据业务时，移动台通过公共信道向⽹络发送申请信息，⽹络将对其进⾏鉴权过程，之后检查其业务是否合法（业务范围是否合法；拨叫号码是否合法等），检查⽆误后为⽤户分配⼀业务信道并完成其交换过程，移动台将根据⽹络指令锁定所分配的业务信道。
GSM系统详述
基站的功率等级
功率级 GSM900基站的最大功 率
1
320W
2
160W
3
80W
4
40W
5
20W
6
10W
7
5W
8
2.5W
DCS1800基站的最大 功率 20W 10W 5W 2.5W
移动站
使用GSM 业务的终端。 移动站(MS) 由以下几个功能组成：
◆移动终端(MT) ► 提供MS 所有业务时要应用的功能。 ► 相当于ISDN 接入网的网络终端。 ► 无线空中接口(Um) 的末端。
ND C
SN
移动台国内有效 ISDN号码
移动台国ISD N号码
MSISDN（续）
国家代码由ITU-T管理。如中国为86，美国 为1。
组成：操作与维护中心(OMC) ► 对无线子系统和网络子系统的不同的控 制能力。
主要接口包 括A接口、 Abis接口和 Um接口
网络子系统 内部接口：
B、C、D、 E、F、G接 口
GSM与其 它公用电信 网接口一般 为7号信令
GSM 网络接口
各接口协议分层模型
GSM 的号码(1)
1. IMSI---国际移动用户识别码
GSM 蜂窝网络
把服务区分割成小区：
使用数个载波频点。
相邻小区使用的频率不同。
小区覆盖半径从数百米到35km，取决于用户密度、 地理条件和发射机功率等。
六角形小区覆盖是理想化的(小区重叠和形状取决 于地理条件)。
若用户从一个小区运动到另一个小区将发生呼叫 连接的越区切换。
GSM 系统构成图示1
控被窃或无效的这一类移动设备， IMEI=TAC+FAC+SNR+SP（15位数）。 ► TAC-型号批准码，6位，由欧洲型号批准中心 分配，前2位为国家码。 ► FAC-工厂装配码，2位，表示生产厂或最后装 配地，由厂家编码。 ► SNR-序列号码，6位，独立地、唯一地识别每 个TAC和FAC移动设备，所以同一个牌子的、同 一型号的SNR是不可能一样的。 ► SP-备用码，1位，通常是0。
GSM移动通信原理新
GSM移动通信原理新GSM是一种全球移动通信系统，是一种数字无线通信技术。
它建立在TDMA（时分多址）原理上，采用数字信号传输，可以同时支持语音和数据通信。
GSM移动通信原理是通过将通信信道分为不同的时间片，并在每个时间片中传输数据来实现多用户同时使用同一频率资源的功能。
GSM通信系统的基本原理是将用户通信数据分帧传输，每个帧由多个时隙组成。
每个时隙是一个153.6kbps的时间片，可用于传输用户语音、数据和控制信息。
在每个时隙中，用户数据通过调制器进行数字到模拟的转换，然后经过发送天线传输到接收方。
GSM系统使用了一种称为频分多址（FDMA）的技术，即将通信频段分成多个窄带信道。
在FDMA中，每个信道被分配给一个用户，用户可以利用整个信道传送数据。
同时，GSM系统还采用了时分多址（TDMA）技术，将每个信道进一步划分成多个时隙，不同用户可以在不同的时隙中传输数据。
这种时分多址的技术允许多个用户同时使用同一频带传输数据，提高了频谱利用率。
在GSM系统中，通信信号在发送方经过低通滤波器进行模拟信号抽样，并在数字处理器中对信号进行采样和编码。
编码后的信号通过射频模块进行调制，并通过发送天线发送到空中。
接收方的接收天线收到信号后，通过射频模块进行解调，并将数字信号传送给数字处理器进行解码和恢复。
最后，解码后的信号经过高通滤波器进行模拟还原，得到原始的通信数据。
GSM系统还包括了一套相应的信令和控制原理。
每个GSM系统都有一个信令控制器，用于管理和控制网络中的所有设备和用户。
信令控制器与用户终端和基站之间进行通信，并负责控制用户的连接状态、身份验证、呼叫转移等功能。
总之，GSM移动通信原理是通过频分多址和时分多址的技术，将通信信道分为不同的窄带信道和时间片，实现多用户同时使用同一频率资源的功能。
同时，GSM系统还包括了相应的信令和控制原理，用于管理和控制网络中的设备和用户。
通过这些原理和技术，GSM系统能够提供可靠的语音和数据通信服务，成为全球范围内最为广泛使用的移动通信技术之一。