GSM移动通信系统原理详解

"GSM基本原理介绍" GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）是一种广泛使用的数字移动通信标准，起源于欧洲，并在全球范围内得到了广泛应用。它的发展始于20世纪80年代，旨在建立第二代（2G）移动通信系统，以替代早期的模拟通信技术。GSM标准的制定和实施，推动了移动通信行业的飞速发展，尤其是在语音通信和数据传输方面。 1.1 GSM系统的发展和主要参数 GSM的诞生可以追溯到1982年，当时欧洲邮电行政大会CEPT成立了GSM小组，目标是开发一个统一的数字移动通信系统。经过一系列的研究、实验和现场测试，1987年确定采用窄带时分多址（TDMA）、RPE-LTP话音编码和GMSK调制方式。1989年，GSM谅解备忘录签署，标志着标准的正式确立。1991年，GSM网络开始在欧洲运营，标志着移动通信进入了2G时代。 1.2 频带的划分及使用 GSM系统有两个主要频段：GSM900MHz和DCS1800MHz。GSM900MHz频段用于发射频率在935-960MHz之间的基站和890-915MHz之间的移动台，而DCS1800MHz频段则使用1805-1880MHz的基站和1710-1785MHz的移动台。这两个频段的双工间隔分别为45MHz和95MHz，射频载频间隔为200kHz。GSM系统采用TDMA调制方式，每个载频上可同时服务多个用户，传输速率为270.833kbps，全速率话音编译码比特率为139.8kbit/s，使用RPE-LTP编码算法以提供错误保护。 2. 系统构成与服务区域划分 GSM系统由多个子系统组成，包括网络基础设施（如基站系统BSS、移动交换中心MSC、拜访位置寄存器VLR等），以及用户设备（如SIM卡和移动电话）。服务区域通常被划分为多个小区，每个小区由基站覆盖，通过GSM网络提供连续的通信服务。 3. 空中接口与呼叫流程 GSM系统的空中接口定义了移动设备与基站之间的通信规范，包括逻辑信道（如BCCH、SDCCH、TCH等）和突发脉冲结构。逻辑信道与物理信道的映射确保了有效利用无线资源。呼叫流程涉及鉴权、连接建立、通话过程和通话结束等多个步骤，涉及多个网络节点的交互。 4. 系统管理与服务 GSM系统提供了强大的安全性和移动性管理功能，包括鉴权以验证用户身份，加密以保护通信内容，以及移动性管理以支持用户在不同小区间的无缝漫游。此外，GSM系统还支持多种业务，如语音通话、短信服务（SMS）、数据传输等。 GSM的基本原理涉及了系统的演进历史、频谱分配、网络架构、空中接口规范以及系统管理和服务等多个方面，这些构成了GSM成为全球广泛采用的移动通信标准的基础。随着技术的进步，GSM系统已经发展出GPRS、EDGE等增强型数据服务，尽管现在已被更高级的3G和4G标准取代，但GSM在很多地区仍然扮演着重要角色。