移动通信基础知识讲义
一、移动通信基础知识
广东移动作为国内移动通信运营商的领导者，每一个员工都很应该了解移动通信的基础知识和我们的网络情况。
我们这堂课的主要内容便是介绍移动通信的基本原理和深圳移动的网络概况，同时也顺便介绍一些与网络优化相关的概念。
1、无线通信基本原理
所有的通信的目的都是将信息从一端传递到另一端。这里的信息，可以是文字，也可以是话音。从古代的烽火传讯到信件，再到电话、无线电报、再到今天的移动电话，随着通信方式的不断发展，信息传递的效率越来越高。
有线通信是利用线缆传送信息，比如我们家里的座机，是利用电话线传送信号的；而无线通信则是利用无线电——也就是电磁波，传送信息，比如无线电广播、寻呼台等。没有无线通信就没有移动通信，无线通信是移动通信的基础。但无线通信并不等于移动通信，二者的区别我们将在后面介绍。
1.1.1 信号的调制与解调
首先我们来介绍无线通信的基础，电磁波的调制与解调。
现代无线通信源于19世纪赫兹的电磁波辐射实验，这个实验使人们认识到电磁波是可以控制发射的。而之后的马可尼的跨大西洋无线电通信证实了电波携带信息的能力，这成为近代无线电通信的基础，理论基础是麦克斯韦方程组。
让电磁波携带信息是通过对电磁波进行调制来实现的。所谓调制，是指用特定信息（基带信号）去改变原本恒定信号（载波信号）的幅度或者频率，从而将特定信息加载到载波信号上。解调则是调制逆向过程，从调制后的载波信号中还原出基带信号，获得有用信息。基带信号是模拟信号的，叫做模拟调整；基带信号是数字信号的，叫数字调制。所谓模拟信号，指的是连续信号；而数字信号则是指不连续的信号，可以被量化的信号，通常用二进制表示。我们第一代移动电话网因为用的基带信号是模拟信号，所以是模拟移动电话；第二代GSM 网络用的是数字信号，所以是数字移动电话。数字信号与模拟信号相比，最大的优势在于计算机处理。
从调制方式上来说，可以分为幅度调制、频率调制和相位调制三种。收音机接收的AM 频道是幅度调制，FM的频道则是频率调制。由于第二代和第三代移动通信都是数字通信系统，所以我们只向大家介绍数字调制。
数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式，如下图所示。
为什么要将二进制调制方式称为“键控”呢？因为二进制调制的最简单的办法便是通过一个选择开关键控制输出信号。ASK又称为开关键控或通断键控，用开关控制信号的有无；FSK则是用选择键选择不同的频率；PSK是用选择键选择不同的相位。
除了二进制的数字信号调制外，我们还有四进制、八进制、十六进制等数字调制方式。这些高阶调制方式都是由二进制调制方式改进和组合而来。进制越高，传输速率越高，但抗干扰的能力就越差。
数字调制的解调方法较多，也比较复杂，这不是我们课程的重点，就不去详细介绍了。
但我们还要重点介绍三种数字调制方式：GMSK、4PSK和8PSK。
MSK是FSK的一种改进型，能够使FSK的相位保持连续的变化，这样能够传输更高速的数据。高斯滤波最小移频键控（GMSK）是在最小移频键控（MSK）前置一个高斯低通滤波器，高斯低通滤波器必须能满足下列要求：
①带宽窄，且是锐截止的；
②具有较低的过冲脉冲响应；
③能保持输出脉冲的面积不变。
采用高斯滤波最小频移键控（GMSK），比普通的MSK更窄的带宽，但代价是减小了对噪声的抵抗能力。
GSM每个无线信道的带宽是200KHz，为了减小信道间的干扰，采用的调制方式便是GMSK方式。
4PSK又叫QPSK，即四相绝对移相键控，它是利用载波的多种不同相位（或相位差）来表征数字信息的调制方式。由于4种不同的相位可以代表4种不同的数字信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组。下图所示的是四相制信
号的波形图。图中示出了4PSK的π/4及π/2配置的波形图。
同样的信道带宽下，QPSK的传输速率是2PSK的2倍。在WCDMA中，无线信道上使用的便是QPSK的调制方式。
8PSK是八相绝对移相键控，与四相绝对移相键控类似，只是应将3个二进制比特编为一组，共8组，对应8种相位偏移。同样的信道带宽下，8PSK的传输速率是2PSK的3倍。在EDGE中，数据信道上使用的便是8PSK的调制方式。所以EDGE的传输速率是GPRS 的3倍。
1.1.2天线的基本原理
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电磁场可以相互激发，这样变化的电磁场就会脱离场源，由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁辐射。这种变化的电磁场按一定的速度以波的形式向四周传播出去，就称为电磁波。
天线是发射和接收电磁波的装置，是无线通信的一个关键组成部分。无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。所以，没有天线也就没有无线电通信。
天线的原理是什么呢？由电感和电容组成的LC电路可以产生电磁振荡，电磁振荡能够发射电磁波。但在普通振荡电路中，振荡的频率很低，且电场和磁场几乎分别集中于电容器和自感线圈内，不利于电磁波的辐射。要增大振荡电路的辐射，必须提高振荡频率，开放电路。震荡电路的频率与电感和电容的值成反比，因此减小电容和电感值、开放电路是提高振荡频率的主要途径。
天线正是这样一个频率很高的开放性LC振荡电路，最简单的天线实际上就是一个振荡偶极子。我们以最经典的、应用最广泛的天线——对称振子，来说明天线的结构和原理。
两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图1.2 a。这里的波长对应于天线工作的频段。每个天线都有适合自己的工作频段，频段不对，电磁波的辐射效率将大大降低。
由此我们也可看到，天线的工作频段主要取决于振子的长度。因此，工作频段越高的天线，振子越短，天线的尺寸也就越小。以GSM900为例，工作频段为900MHz左右，波长为0.33米，半波长为0.17米，即17cm，因此GSM900的天线尺寸不可能小于17厘米。如果我们选用450MHz作为移动通信频段，那么天线的尺寸就不能小于33厘米，也就意味着手机的大小不能小于33厘米，那就不方便了！
另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见图1.2 b。
单个半波对称振子可简单地单独立地使用，或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。组成天线阵之后，天线的体积会增大，带来的好处是增益也会增大。
下面我们介绍一下天线的各项特性，主要有增益、波瓣宽度（3dB）、前背比、极化类型等。
我们先来看看天线的信号辐射方向。发射天线的基本功能是把从馈线得到的大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1 a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b与图1.3.1 c给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。
若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈”，把信号进一步集中到在水平面方向上。下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。
也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向。平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用——反射面把功率反射到单侧方向，提
高了增益。抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源。
天线增益并非表征天线的放大特性的。因为天线是无源器件，不可能放大信号。天线的增益是表征天线将辐射功率集中到一个方向上的能力。天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。此处的理想辐射单元是指向所有方向均匀发射功率的辐射单元。增益显然可以从天线方向图看出来，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。增益越高的天线，电磁波辐射越集中。
假定在某个地点需要收到一定强度的信号，用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G = 13 dBi，即20倍的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100 / 20 = 5W。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。
半波对称振子的增益为G = 2.15 dBi；4个半波对称振子，沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 dBi（dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源）。
如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd。半波对称振子的增益为G = 0 dBd（因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值）；垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 –2.15 = 6 dBd。
天线方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。参见图1.3.4 a，在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，增益越高，作用距离越远，抗干扰能力越强。
在天线方向图中，前后瓣最大值之比称为前背比，记为 F / B。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F / B的计算十分简单——F / B = 10 Lg （前向功率密度/后向功率密度）。对天线的前后比F / B 有要求时，其典型值为（18－30）dB，特殊情况下则要求达（35－40）dB。
天线增益的若干近似计算式：
1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：
G（ dBi ）＝10 Lg { 32000 / （ 2θ3dB,E ×2θ3dB,H ）}
式中， 2θ3dB,E 与 2θ3dB,H 分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度； 32000 是统计出来的经验数据。
2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
G（ dB i ）＝ 10 Lg { 4.5 ×（ D / λ0 ）2}
式中， D 为抛物面直径；
λ0 为中心工作波长；
4.5 是统计出来的经验数据。
3）对于直立全向天线，有近似计算式
G（ dBi ）＝ 10 Lg { 2 L / λ0 }
式中， L 为天线长度；
λ0 为中心工作波长；
天线向周围空间辐射电磁波。由互相垂直的电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。垂直极化是最常用的；水平极化也是要被用到的。+45°极化与-45°极化，仅仅在特殊场合下使用。这样，共有四种单极化了，见下图。
把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者，把+45°极化和-45°极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线——双极化天线。
当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波，或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离。
下面介绍一些移动通信常用的天线类型。
无论是GSM还是CDMA，板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。
板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。
从性能价格比出发，人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为1.5m的栅状抛物面天线，在900兆频段，其增益即可达G = 20dBi。它特别适用于点对点的通信，例如它常常被选用为直放站的施主天线。
抛物面采用栅状结构，一是为了减轻天线的重量，二是为了减少风的阻力。
抛物面天线一般都能给出不低于30dB的前后比，这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。
八木定向天线，具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此，它特别适用于点对点的通信，例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。
八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采用6―12单元的八木定向天线，其增益可达10－15dBi。
室内吸顶天线必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构，虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求，按照国家标准，在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR≤2。当然，能达到VSWR≤1.5更好。顺便指出，室内吸顶天线属于低增益天线，一般为G = 2 dBi。
室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。
现今市场上见到的室内壁挂天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构，属于空气介质型微带天线。由于采用了展宽天线频宽的辅助结构，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能较好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为G = 7dBi。
1.1.3 无线多址接入方式
对于无线通信来说，有四种资源可供使用：频率、时间、空间和正交码组。所谓多址接入方式，就是多个用户接入无线通信系统的方式，也即如何在用户间划分这些无线通信资源的方式。因此，根据四种资源，我们可以将用户多址接入方式分为频分多址接入（FDMA）、时分多址接入（TDMA）、码分多址接入（CDMA）和空分多址接入（SDMA）。
不过，现在和将来的新系统中，很少有单独采用以上某一种方式的，基本上都是采用四种接入方式的组合。比如我们的GSM网络，采用的就是FDMA+TDMA方式。
下面对以上四种多址方式做一一的介绍。
FDMA是最常用的多址接入方式，如第一代模拟移动通信系统。不同的用户占用不同的频率。因为FDMA没有进行信道复用，所以信道效率很低。FDMA如下图所示。
在时分多址接入中，一个帧周期内，一个用户只占用一个频率信道中的一个或几个时间片。不同用户占用不同时间片（时隙）。FD/TDMA由于GSM的成功而日益受到重视。这种方式的信道效率明显高于FDMA，特别是非对称业务和断续业务。
在CDMA中，不同用户占用相同的频率和时间，用正交码字来区分。所有用户的能量在时间和频率上是累加在一起的，这与FDMA/CDMA不同。每个用户的信息是利用正交码字从总能量中解码出来的。
目前智能化的SDMA还在研究之中，可望在未来的移动通信系统中得到应用。
1.1.4 蜂窝移动通信系统
自从1949年美国联邦通信委员会正式确认移动通信是一种新的电信业务后，移动通信得到了迅猛的发展。这时，无线容量成了移动通信发展的瓶颈。人们开始研究提高无线容量的技术，一是降低信道的带宽，二是采用多路复用的技术。但直到蜂窝系统的出现，无线网络容量问题才真正得到解决。
在蜂窝模型出来之前，无线通信网络采用广播模型，即把发射机安装在相对很高的位置，通过大功率发射机，使信号覆盖一个很大的区域；蜂窝模型则是通过低功率发射机，每台发射机发射的较弱的信号仅覆盖一个较小的区域。许许多多的小区域像一个个小蜂窝，组成一个大区域。每个蜂窝就是我们所说的“小区”。在相距较远的小区中，无线信道资源可以重复使用，这就解决了无线频率资源有限的问题。
第一代蜂窝移动通信系统是基于模型调制信号的，因此称为模拟网。模拟蜂窝移动通信系统存在着频谱利用率低，容量较小等问题，这些问题推动了第二代数字蜂窝移动通信系统的发展。第二代数字蜂窝移动通信系统也就是我们今天用的GSM网络，也包括联通的CDMA 网络。第三代数字蜂窝移动通信系统是在第二代的基础上，进一步提高数据传输速率，提高网络容量，提供多媒体业务，增加分组交换业务等。
前面介绍过，无线通信是移动通信的基础，但并不等于移动通信。一个移动通信系统，除了能够无线通信外，还需要有以下基本功能：一、定位和跟踪；二、保持最佳接入点（蜂窝系统）。
定位和跟踪功能是指由于客户无论是通话，还是待机，都处于不断运动的状态，所以系统需要时刻更新用户的位置信息，才能保证随时满足用户的通信需求。这一点是通过归属位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）的功能来实现的。HLR记录了用户SIM卡开户的所在地，而VLR则记录了用户最近所在的区域。只要是移动通信网络，都需要这样两个功能，无论是第一代、第二代还是第三代。
保持最佳接入点是针对蜂窝系统而言的，指系统需让用户总是选择信号质量最好的小区，以提供最佳的服务。这个功能在通话时是通过切换来实现，而在待机时，则是通过小区的选择和重选来实现。切换、小区选择和重选都需要测试当前小区和周边小区的信号强度或质量，以决定是否改变服务小区。
2、G SM无线通信网络
前面介绍了无线通信的基本原理和蜂窝移动通信系统的结构，下面将向大家介绍一个实际的第二代数字蜂窝移动通信系统的例子，也就是我们公司的GSM移动通信网络。
GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，即全球通用移动通信技术。我们最早的服务品牌“全球通”即由此而来，不过我们目前的四个品牌都是使用的GSM技术。
1.2.1 CME20网络结构
广东移动的GSM网络使用的是瑞典爱立信公司的设备。爱立信公司将他们的这套GSM 网络设备称为CME20系统。实际上，GSM网络结构和功能在GSM的国际规范中都有详细的定义，所以各公司的系统无论叫什么名字，都是大同小异的。
整个CME20的系统模型如下：
CME20系统基本上可分为两部分：交换系统（SS）和基站系统（BSS），CME20通过OSS对整个网络进行集中的管理。
交换系统（SS）包括下列功能单元：
●移动业务交换中心（MSC）
●拜访位置寄存器（VLR）
●归属位置寄存器（HLR）
●鉴权中心（AUC）
●设备识别寄存器（EIR）
●短信息服务中心（SC）
●操作维护中心（OMC）
MSC其实是一个程控交换机，控制多个基站控制器（BSC），它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。
与其它网络的接口通过GMSC，GMSC称为入口移动交换中心（GATE W AY－网关或门道交换局）。
HLR寄存用户的鉴约信息，如增值业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI，ISDN码等。
AUC与HLR相连，是向HLR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥，即三参数组，以保证用户的合法性。
VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的MSC服务区的全部MS的有关信息（IMSI码和位置信息LAI）。VLR还包括当前的MSC中该MS的更为详细的位置信息。在CME20中，VLR与MSC是一个整体。
在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡（SIM），它寄存用户的鉴约信息。没有SIM卡，MS不能接入GSM网络，但是当用于紧急业务时除外。另一部分是用户设备（即话机，也可以使用另一个话机），这样为防失窃，系统配置了EIR，用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使用。现在我们的网络没有使用EIR。
基站系统（BSS）由以下两个部分组成：
1）基站控制器（BSC）
BSC控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，并提供基站至MSC之间的接口。负责无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。
2）无线基站（RBS）
RBS用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无线收发信机构成。
GSM服务区指全球GSM网络覆盖区域；PLMN服务区指某个移动运营商的覆盖区域，比如中国移动在中国的GSM网络覆盖区域；MSC\VLR服务器指一个MSC覆盖的区域；位置区指一个MSC下面若干个BSC组成的区域。
每个位置区有一个唯一的编号LAI，移动台每到一个新的位置区，都需要做位置更新，在MSC中登记新的位置区，注销原来的位置区。这样，有电话呼入时，系统便知道该到哪
个位置区寻呼该被叫用户。
小区是移动网络中最基本的覆盖单位，为用户提供无线信号接入和通信连接。移动台在待机或者通话过程中，总是在不断地选择最好的小区作为服务小区。
1.2.2 GSM无线接入原理
在GSM中，无线路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分的方式传送。所以在GSM中，无线路径上采用的是时分多址（TDMA）方式。每一个载频上有8个时隙，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提供一个移动台通话，最多可有8个移动用户使用同一频点，他们使用不同的时隙。
在GSM系统中，由于无线信道的带宽只有200KHz，且无线信道为变参信道，传输数字信号的误码率高。因此，话音信号在无线信道上传送之前应进行处理，使话音数字信号能够适合无线信道的高误码、窄带宽的要求。本节介绍CME 20系统对话音的处理过程，包括话音编码技术、信道编码技术、交织技术、突发脉冲形成技术、均衡技术、分集接收技术和移动台的构成框图。
话音先要经A/D电路的数字化处理，分成20ms的音段。此后是话音编码，以降低比特率，信道编码以控制差错。经交织处理和加密，然后，这些比特形成8个1/2突发脉冲串（对应每20ms的话音）。最后，它们填充在适当的时隙内，以约270Kbit/s的速率发送。
接收机的工作流程是：接收突发脉冲串，在均衡器中计算评估比特序列的同时，还建立起信道模型。在全部8个1/2突发脉冲串接收齐和解密之后，它们被重新装配成456个比特的消息。该消息序列被解码，以便检测和校正传输期间的差错。解码器使用来自均衡器的、能改善差错校正功能的软信息，即比特正确的概率。最后是对该比特流进行话音解码，把它转换成模拟话音。
GSM的话音编码是先对64Kbit/s的PCM数字话音进行分段，每段20ms，然后再进行混合编码，每20ms的话音编成260个比特，即比特速率为260bit/20ms=13Kbit/s，这样每路话音的比特速率从64Kbit/S降至13Kbit/s。
信道编码的作用是克服无线信道中传输过程的误码。由于在GSM系统中的无线信道为
变参信道，传输时的误码较为严重，采用信道编码能够检出和校正接收比特流中的差错，克服无线信道的高误码缺点。
在CME 20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。
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1∶2，形成378个比特。另外78个不重要比特不予保护。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。
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，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2557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。
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。
在GSM系统中，一个TDMA帧每时隙只能送出2×57个比特，并以不连续的脉冲串形式在无线信道上传送。因此除了2×57个比特的话音数据外，还必须加入其它的一些比特，这些比特包括前后各3个尾比特（TB），用于帮助均衡器知道突发脉冲串的起始位和停止位；26个训练比特，用于均衡器计算信道模型；两个1比特的借用标志，用于表示此突发脉冲序列是否被FACCH信令借用。插入这些比特后，信号的数码率从22.8Kbit/s升至33.8Kbit/s。
1.2.3 呼叫建立过程
在介绍呼叫建立过程之前，先需要介绍GSM系统的编号系统。
1、移动台的国际身份号码（MSISDN）是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结构为：
MSISDN＝CC＋NDC＋SN
CC＝国家码，即在国际长途电话通信网中的号码
NDC＝国内目的地码
SN＝用户号码
如139********－1390222便是NDC，前三位用于识别网号，后四位用于识别归属区，目前开通的134--139实际上是同一个网。
2、国际移动用户识别码（IMSI）是唯一地识别GSM PLMN网中某一用户的信息。
IMSI＝MCC＋MNC＋MSIN
MCC＝移动网的国家号码（与CC不同）
MNC＝移动网号
MSIN＝移动台识别号，最长为15位。
3、移动台漫游号码（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。
MSRN＝CC＋NSC＋SN
CC＝国家号
NDC＝国内目的地号码
SN＝用户号，对应于用户的IMSI号码
4、临时移动用户识别码（TMSI）用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过4个字节。
5、国际移动台设备识别码（IMEI）是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。
IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SP
TAC＝型号论证码
FAC＝最终装配码，用于识别制造厂家。
SNR＝序号
SP＝备用
6、位置区识别码LAI代表MSC业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。
LAI＝MCC＋MNC＋LAC
MCC＝移动国家号，识别一个国家
MNC＝移动网号，识别国内的GSM网
LAC＝位置区号码，识别一个GSM网中的位置区
7、小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小区。
CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CI
8、基站识别码（BSIC）
BSIC＝NCC＋BCC
NCC＝国家色码，用于识别GSM移动网
BCC＝基站色码，用于识别基站
下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用户的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。
1、主叫拨号。北京市话用户A拨打广州GSM用户B的MSISDN号码，PSTN网络的交换机分析MSISDN号码，得知B用户为移动用户，它把呼叫转到GSM网络上距它最近
的一个具有入口功能的移动业务交换中心GMSC。
2、GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为广州位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至广州HLR，要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。
3、HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前处于哪个MSC并将该IMSI发至该MSC，向该MSC申请分配一个漫游号码。
4、选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。
5、连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，用此号码选择一条出中继路由至MSC。MSC将负责本次呼叫的建立和计费功能。
6、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSC发出寻呼命令到MS所在位置区内的所有无线基站，再由基站向被叫用户B发呼叫信号。
7、基站寻呼被叫用户B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼消息（含有MS的IMSI）通过无线控制信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。
8、呼叫连接。MS响应信号经BTS、BSC送回MSC，经鉴权、设备识别后认为合法，则令BSC给该MS分配一条TCH，接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。当被叫摘机应答，则系统开始计费。
二、深圳公司网络概况
1、网络规模
广东移动深圳公司经过十几年的建设，网络规模已相当庞大。全网目前有39个MSC，7个GMSC，14个HLR，4千多个基站，4万多个载波，每小时能承受16万爱尔兰的话务。
到今年年底用户数量预期达到1000万，收入超过100亿。
2、交换机房
深圳公司现在有5个自建交换机房，龙岗机房、坂田机房、莲塘机房、高科机房、梅林机房。
3、传输网络
待补充。
4、基站
深圳目前有4000多个基站，遍布深圳全境。当然，其中有很多是室内基站，用于覆盖商城、写字楼等重要场所，主要分布在特区内。
三、客户的网络感知指标
根据课程要求，我们在这里简单列举客户的网络感知指标。主要有以下四种：覆盖率、话音质量、掉话率、拥塞率和呼叫接通率。
1、覆盖率
覆盖率是衡量网络有效覆盖区域的指标。如果覆盖率不够，便可能存在一些覆盖盲区。在这些覆盖盲区，客户的手机无法找到信号。在一些客户认为应该有信号的地方，如果没有信号，会降低客户的满意度。
现在我公司的GSM网络覆盖率已经非常高，户外基本都能覆盖，除了一些深山老林，人迹罕至的地方。我们现在的主要覆盖盲区是室内。一般电梯和地下室，无线信号是无法穿透进入的；还有一些房间，如果外面的信号本来就不强，经过建筑材料的衰耗，到室内也无法使用。在这种情况下，便需要在室内建设分布系统，建设新的室内站或者将室外站的信号引入室内。
通常我们衡量覆盖率的信号强度（RxLevel_sub）标准是-94dBm。
2、话音质量
话音质量指客户感受的话音的清晰度。我们最常用的话音质量指标是RxQuality_Sub。这个指标与无线信道的误码率密切相关。RxQuality_Sub分为0－7共8级，0级质量最好，7级质量最差。
现在我们也开始使用客观语音质量评估指标PESQ，这是3GPP规范指定的衡量语音质量的指标。PESQ算法的基本思路是将经过无线信道传送的话音与标准话音进行对比，模拟人的感知特性，评估话音经过无线网络后的失真程度。这个指标衡量的是包括无线质量、编码方式、切换、有线传输等所有影响客户感知的因素的综合结果。
PESQ指标更能反映客户对话音质量的感受。但因为这种指标的测量对测试设备的要求较高，所以目前还不能在测试中大量使用。
3、掉话
掉话指通话的非正常中断。掉话对客户的满意度的影响无疑是很大的。
省公司考核要求为客户每周感知掉话次数低于1次。道路上的掉话率要求不高于0.6%。
4、拥塞
网络拥塞即打电话的用户太多，网络无法同时提供这么多的资源。用户的感受就是电话打不出去，比如除夕之夜，用户的需求大大超出网络的服务能力，经常会遇到电话打不出去的情况。
省公司考核要求为客户每周感知拥塞次数低于0.04次。
5、寻呼成功率
寻呼成功率是网络找到被叫用户的成功率。寻呼失败既有可能是被叫所在区域话务高，信道资源不足，也有可能是被叫恰巧不在服务区。
省公司考核要求为寻呼成功率高于95%。
四、G SM无线网络优化
GSM无线网络优化主要包括三大块：无线资源优化、无线信号质量优化和无线小区性能指标优化。
无线资源优化主要指各MSC覆盖范围的调整、载波资源的调配，以及其它与无线性能相关的资源的优化。
无线信号质量优化主要指室外道路及室内无线信号质量的优化，主要解决无线信号覆盖、质量和通话掉话等问题，依靠的主要手段是现场测试。
无线小区性能指标优化主要是指通过统计，发现性能指标异常的小区，分析问题的原因并解决，从而改善客户的感受。性能指标优化与信号质量优化是相辅相成、缺一不可的。
五、G SM网络监控
GSM网络监控主要包括环境监控、故障监控和性能监控三部分。
环境监控指对机房和基站的外部环境进行监控，一旦发现可能影响设备正常工作的情况，立即进行处理。环境监控有两种手段，一是在重要场所安装摄像机，远程实时监控，如各个机房；二是通过环境监控设备的告警。在机房和基站内都安装有各种环境检测设备，一旦检测到有漏水、烟火、非法闯入等异常情况时，便会通过监控网络将告警发送到监控中心。
故障监控主要是通过网元故障告警来发现。OSS系统将网元故障告警送到监控中心，由监控中心的值班人员通知相关负责人进行处理。目前监控中心能够对交换机、传输、基站、