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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，这个团体是欧洲电信标准协会（ETSI）的一部分。GSM现在已经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投入使用后逐渐发展成GSM900、DCS1800（也叫做PCN）和PCS1900（美国）。 PCN开始于英国，“Mercury one-to-one”和“Hutchinson (Orange)” 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发展。 2.1. 技术上的差别这部分我们讨论新GSM工程师经常问到的问题。 2.1.1. 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）允许用户在一个很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，使呼叫可以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，移动台最大可以输出1W至8W的功率。根据天线的不同类型，GSM小区半径可以从35公里到60公里。 DCS1800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，这使它可以应对更高的用户密度。DCS1800移动台还拥有更低的输出功率（最高至1W），所以其小区半径必然小于GSM900的小区半径，约为20Km（半径也可以根据天线的类型改变）。 GSM900和DCS1800在所有其他方面都是相同的。因此GSM phase2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控制水平外，这一规范还允许实现微蜂窝系统。 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GSM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），这个信道可以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，无论它们是否在通话当中。这样做的目的是： 使移动台找到GSM网络 使网络知道哪个BTS距离给定的移动台最近 使移动台获得像网络身份标识这样的编码信息（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，因为此时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。 有趣的是，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的。移动台可以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），可以通过这个空闲的频率信道发送一个RACH信号使基站注意到它。 2.3. 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是一种特殊的数字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270.833kbit/sec，正好是RF频率偏移的4倍，这样作可以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。它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量。 0.3GMSK不是相位调制（也就是说不是像QPSK那样由绝对相位状态携带信息）。它是由频率的偏移，或者说是相位的变化携带信息。