GSM原理培训资料.ppt

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1、GSM系统优化,1,GSM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,1.GSM通信系统是一个2G数字蜂窝系统。2.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,3,其中，中国移动（194）：上行：89

2、0909MHz 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：17251745MHz 下行：18201840

3、MHz 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,5.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-混合编码器，（LPC-LTP-RPE编码器），LPC+

4、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,6.多址技术：TDMA（每载波8个时分信道）混合多址技术。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4.时间色散和均衡5.时间提前6.基站和移动台间

5、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,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。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.时分多址帧结构在TDMA中，每个载频被定义为一个TDMA帧，相当于FDMA系统中的一个频道，每

6、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。TDMA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,GSM系统优化,11,二.GSM通信系统关键技术,3.空间分集

7、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。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

8、。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。因此只要反射信号的时延不超过15us就可以得到很好的信号质量.目前GSM

9、普通采用16us均衡器，,GSM系统优化,14,二.GSM通信系统关键技术,6.基站和移动台间的时间调整如图所示：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间，这就是时间的调整。,GSM系统优化,15,二.GSM

10、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编码是采用A律波形编码，分为3步：1、采样。在某瞬间测量模拟信

11、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,17,二.GSM通信系统关键技术,GSM系统优化,18,8.信道编码 作用是克服无线信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

12、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12,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

13、,二.GSM通信系统关键技术,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。,GSM900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

14、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

15、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

16、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

17、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 为跳频。在呼叫期间，载波频率在几个频率上变化，以克服瑞 利衰落。因瑞利衰落谷点只是对某一个频点有效，对另一 个频点无效。,二.GSM通信系统关键技术,GSM900系统的组成,28,另外，跳频与不连续发射可以降低干扰，但当大负荷时，所有的发信机都同时打开，碰撞的机会很大，跳频的作用 体现不出来。若按照4/12分组方案，邻频碰撞也无妨，但 若采用多频复用技术，邻频的距离小于12，彼此干扰变大，若采用跳频技术，且负荷不大

18、时，可以减小碰撞机会。,二.GSM通信系统关键技术,GSM900系统的组成,29,三.GSM通信系统直放站,直放站实际上是一个同频双向放大的中继站。其传输方式是透明的，功能是转发基站和移动台之间的信号，以解决盲区（高楼、会议大厅、地铁车站、高速公路等）信号的覆盖。直放站组成由反向天线（施主天线对基站方向）、直放机、前向天线（覆盖天线对盲区）组成。直放机组成由滤波器、低噪声放大器、线性功率放大器等组成。,四、GSM网管操作,网管平台,30,时隙,四、GSM网管操作,网管平台,31,半速率及全速率用户,数据信道占用数,OMU操作链路,BCF架子链路,小区链路,小区链路,1、小区状态查询 命令(ZE

19、EI:SEG=?;）如(ZEEI:SEG=301;)主要用来查询小区的传输状态、信道占用情况，小区的频点等,四、GSM网管操作,32,载波时隙占用语音或者数据,载波8个时隙配置信道类型,载波在2M传输的位置,载波时隙上行干扰等级,1、载频状态查询 命令(ZERO:SEG=?;）如(ZERO:SEG=301;)主要用来查询载频的干扰情况、具体信道占用情况、信道配置情况,四、GSM网管操作,33,小区功率下降,小区功控间隔,1、载频状态查询 命令(ZEUO:SEG=?;）如(ZEUO:SEG=301;)主要用来查询小区的功率设置情况，功控的调整门限等,四、GSM网管操作,网管平台,34,基站传输误

20、码 命令(ZYMO:ET=?;）如(ZYMO:ET=709;)主要用来检查基站传输的误码比率，LOCAL END（近端，BSC发端）指标是BTS端的传输误码，REMOTE（远端,基站发端）指的是BTS至传输网管传输误码。正常EFS占比为100%，低于100%为有误码。误码秒比（ES）:在规定测量时间内出现的ES数差错块与总的可用时间之比称为误码秒比严重误码秒比（SES）:当某1s内包含有不少于30%的差错块或者至少出现1个缺陷时就认为该秒为严重误码秒（SES）。严重误块秒一般是由于脉冲干扰产生的突发误块，所以SES往往反映出设备抗干扰的能力。DM:即以64kb/s电路的误码率超过某门限值的劣化

21、分(DM),四、GSM网管操作,网管平台,35,Pcm传输故障，挂在该传输下的设备均会退服,主载波BCCH丢失，即小区退服,告警时间,告警严重等级,告警清除指示,1、基站传输查询 命令(ZEOH:yyyy-mmdd-HH24:BCF=?;）如(ZEOH:2015-08-03:BCF=301;)主要用来查询基站的历史告警，根据告警提示等信息判断及定位基站故障,四、GSM网管操作,网管平台,36,日常优化工作常见告警及指令,五、GSM网管指标提取,网管平台,37,无线子系统操作维护中心,五、GSM网管指标提取,网管平台,38,五、GSM网管指标提取,网管平台,39,五、GSM网管指标提取,网管平台

22、,40,表角本编写常用格式,五、GSM网管指标提取,41,select to_char(period_start_time,yyyymmdd)period,o.name bsc_name,b.cell_id,round(decode(sum(AVE_BUSY_GPRS_CH_DEN),0,0,sum(AVE_BUSY_GPRS_CH_DL)/sum(AVE_BUSY_GPRS_CH_DEN),2)gprs_traf_fmcc,SUM(a.aver_tbfs_per_tsl_dl_SUM)dl_tbf,SUM(a.aver_tbfs_per_tsl_dl_den)dl_tbf_per_den,S

23、UM(a.aver_tbfs_per_tsl_ul_SUM)ul_tbf,SUM(a.aver_tbfs_per_tsl_ul_den)ul_tbf_per_den,SUM(a.DL_TBF_ESTABLISHMENT_FAILED)DL_tbf_failed,SUM(a.NO_RADIO_RES_AVA_DL_TBF)dl_tbf_blk,SUM(a.req_1_TSL_DL+a.req_2_TSL_DL+a.req_3_TSL_DL+a.req_4_TSL_DL+a.req_5_8_TSL_DL)dl_tbf_den,SUM(a.NO_RADIO_RES_AVA_UL_TBF+a.NO_R

24、ADIO_RES_AVA_DL_TBF)pcu_blk,from p_nbsc_packet_control_unit a,objects o,c_bts b where o.object_class=3 and o.name IN(BSC115)and o.int_id=a.int_id and a.bts_int_id=b.int_id and b.conf_name=and to_char(period_start_time,yyyymmdd)=&SDATE and to_char(period_start_time,yyyymmdd)=&EDATE group by to_char(p

25、eriod_start_time,yyyymmdd),o.name,b.cell_id,六、GSM网管指标优化,六、GSM网管指标优化-路测优化思路,六、GSM网管指标优化KPI优化思路,六、GSM网管指标优化-优化案例,优化前,优化后,用户反映上网慢问题，现场测试占用宏路1800的6扇区信号，手机上网页较慢，剧新反应经常没发应，联系后台查询现网及KPI指标发现：1、小区总TCH信道39个，但占用GPRS信道只有5个2、每TBF用户数达到8个，上下行EGPRS均出现拥塞。判断由于GPRS信道配置不足的可能性较大,通过调整GPRS信道数后，GPRS信道数达到15个，现场测试上网正常，提取修改后的KPI指标观察，每TBF用户数、GPRS拥塞率均恢复正常。,46,