GSM移动台无线收发信机分析.doc

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1、GSM基础及GSM移动台无线收发信机分析GSM基础在讨论移动电话规范要求之前，我们在本章对GSM（全球移动通信系统）作一个概述。GSM系统是由一个定期会面的专家团体制定的，那个团体是欧洲电信标准协会（ETSI）的一部分。GSM现在差不多真正成为了一个全球的移动通信系统，覆盖范围包括欧洲、亚洲、非洲和南美洲的大部分地区。GSM投入使用后逐渐进展成GSM900、DCS1800（也叫做PCN）和PCS1900（美国）。PCN开始于英国，“Mercuryone-to-one”和“Hutchinson(Oran

2、ge)”提供了最早的两个使用DCS1800的网络，此后它开始向世界上其他地区进展。2.1.技术上的差不这部分我们讨论新GSM工程师经常问到的问题。28/282.1.1.GSM与CT2和DECT有什么不同？GSM900和DCS1800是蜂窝系统，而DECT和CT2是无绳系统。GSM（像AMPS和TACS一样）同意用户在一个专门大的地理范围内进行呼叫和接听电话。系统在寄存器中记录所有移动台的位置，使呼叫能够被传送到正确的基站。DECT和CT2与其他的无绳系统一样没有跟踪能力。它们和传统家庭无绳电话的工作原

3、理完全相同（这种系统中移动台只有在听筒基站的一定范围内才能接收呼叫，在其他的地点不能接收呼叫）。2.1.2.GSM900、DCS1800和PCS1900有什么不同？GSM900是最初的GSM系统。它使用900MHz频段（编号从1到124），是为大区制的蜂窝系统设计的，移动台最大能够输出1W至8W的功率。依照天线的不同类型，GSM小区半径能够从35公里到60公里。28/28DCS1800是与GSM900相配合的版本，它以1.8GHz为频率中心并具有更宽的频带，这使它能够应对更高的用户密度。DCS1800

4、移动台还拥有更低的输出功率（最高至1W），因此其小区半径必定小于GSM900的小区半径，约为20Km（半径也能够依照天线的类型改变）。GSM900和DCS1800在所有其他方面差不多上相同的。因此GSMphase2规范给GSM900分配了额外的带宽和信道，成为现在称作扩展频带GSM（E-GSM）的系统。除了移动台拥有更低的功率操纵水平外，这一规范还同意实现微蜂窝系统。PCS1900（也叫做DCS1900）是在美国设计的，它工作在1.9GHz附近，本质上是1.9GHz的GSM技术。2.2.GSM小区GS

5、M小区中最为可见的部分是它的基站和天线塔。通常在一个公共的天线塔周围划分成几个扇形小区，天线塔有许多定向天线，每一个天线覆盖一个特定的区域。这种许多天线所处的同一个位置有时称为一个小区站点（cell-site），或者叫做基站，或基站收发台（BTS）。所有的BTS都产生一个随时有效的广播信道（BCH），那个信道能够看作是一个灯塔信号。小区中所有的移动台都要接收BCH信号，不管它们是否在通话当中。如此做的目的是：28/28·使移动台找到GSM网络·使网络明白哪个BTS距离给定的移动台最近·使移动台获得像网

6、络身份标识如此的编码信息（例如vodaphone,Mannesmann等）·实现给需要接收电话呼叫的移动台的消息和其他各种信息的寻呼每个小区中BCH使用的频率信道是不同的。信道只能被较远的小区重复使用，因为现在相互干扰的危险性较低。在呼叫当中的移动台使用业务信道（TCH），它是一个在移动台和基站之间交换话音数据的双向信道（称作上行链路和下行链路）。GSM将上行链路和下行链路分开使用不同的频段。有味的是，TCH使用上行链路和下行链路两个信道，而BCH只占用下行链路频段的信道。相应的上行链路信道实际是空闲

7、的。移动台能够使用这一信道作为不定时或随机接入信道（RACH）。当移动台需要引起基站注意的时候（也许它要进行一次呼叫），能够通过那个空闲的频率信道发送一个RACH信号使基站注意到它。28/282.3.GSM调制GSM使用一种称作0.3GMSK(高斯最小频移键控)的数字调制方式。0.3表示高斯滤波器带宽与比特率之比。GMSK是一种专门的数字FM调制方式。给RF载波频率加上或者减去67.708KHz表示1和0。使用两个频率表示1和0的调制技术记作FSK（频移键控）。在GSM中，数据速率选为270.833k

8、bit/sec，正好是RF频率偏移的4倍，如此作能够把调制频谱降到最低并提高信道效率。比特率正好是频率偏移4倍的FSK调制称作MSK（最小频移键控）。在GSM中，使用高斯预调制滤波器进一步减小调制频谱。它能够降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量。28/280.3GMSK不是相位调制（也确实是讲不是像QPSK那样由绝对相位状态携带信息）。它是由频率的偏移，或者讲是相位的变化携带信息。GMSK能够通过I/Q图表示。假如没有高斯滤波器，