淺談數(shù)字移動(dòng)通信之GSM的產(chǎn)生與發(fā)展

中國(guó)通信建設(shè)第二工程局有限公司 李全忠

淺談數(shù)字移動(dòng)通信之GSM的產(chǎn)生與發(fā)展

中國(guó)通信建設(shè)第二工程局有限公司 李全忠

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)通信的要求越來越高。我國(guó)的數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)是以GSM為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，GSM為我國(guó)的通信事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，目前仍然是我國(guó)數(shù)字移動(dòng)通信使用的最廣泛的技術(shù)。下面對(duì)GSM的產(chǎn)生與發(fā)展進(jìn)行介紹。

數(shù)字移動(dòng)通信 GSM 產(chǎn)生 發(fā)展

一、GSM的產(chǎn)生

GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)源于歐洲。早在1982年，歐洲已經(jīng)有幾個(gè)模擬蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)，例如英國(guó)的TACS（全接入通信系統(tǒng)）和北歐很多國(guó)家的NMT（北歐移動(dòng)電話），西歐其它各國(guó)也提供移動(dòng)業(yè)務(wù)。但是，這些系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)只能在國(guó)內(nèi)使用，無法跨出國(guó)門。為了使全歐洲統(tǒng)一使用的移動(dòng)電話更方便，需要有一種公共的系統(tǒng)，1982年，北歐國(guó)家向CEPT（歐洲郵電行政大會(huì)）提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)規(guī)范。一個(gè)在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì)下的“移動(dòng)特別小組(GroupSpecial-Mobile)”，簡(jiǎn)稱“GSM”，對(duì)相關(guān)的建議書和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。

二、GSM體制的缺陷

1. 語(yǔ)音編碼。GSM于20世紀(jì)80年代末在西歐實(shí)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)有6個(gè)選擇方案可選，德國(guó)的Philips提供的RPE-LPC（規(guī)則脈沖激勵(lì)-線性預(yù)測(cè)編碼）最終確定為使用方案。其編碼速率為13kpbs，而且能夠得到MOS3.5分話音質(zhì)量。

到了80年代后半期，美國(guó)的低速率語(yǔ)音編碼技術(shù)獲得了很大的進(jìn)步，尤其是碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼技術(shù)的發(fā)展，使話音編碼器在更低的速率下得到更好的話音質(zhì)量成為可能，盡管有較大的計(jì)算量，但能夠在新一代數(shù)字信號(hào)處理器單片上實(shí)現(xiàn)，而且具有較好的模擬損傷、容忍背景噪聲和抗誤碼、對(duì)各種范圍發(fā)話人都適應(yīng)的功能。其工作頻率有8kpbs，2400bps，4800bps，甚至有800bps的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)。新的CELP語(yǔ)音編解碼技術(shù)被日本和美國(guó)使用，具有更低的話音速率，所以，在頻譜利用率、系統(tǒng)用戶容量上比GSM都高。

2. 信號(hào)帶寬。因?yàn)橐苿?dòng)業(yè)務(wù)信道相干帶寬比較窄，一般認(rèn)為比50kHz低，所以，信道相干帶寬被GSM傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過，為了確保接受信號(hào)誤碼率保持在適合的范圍內(nèi)，一定要對(duì)自適應(yīng)均衡器進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)。同頻道干擾發(fā)生的概率由于每載波信號(hào)帶寬比較寬而升高，這樣為了抵抗同頻道干擾，系統(tǒng)一定要采用跳頻技術(shù)。

3. 頻譜頻率。調(diào)制解調(diào)方式、小區(qū)頻率再用計(jì)劃、語(yǔ)音編碼速率、傳輸中附加開銷等都與頻譜頻率有關(guān)。GSM采用GMSK調(diào)制，射頻帶寬達(dá)到了相當(dāng)于25kHz/ch的200kHz。只是數(shù)字解調(diào)，可以達(dá)到10dB左右的解調(diào)門限，能夠采用3小區(qū)制的方案進(jìn)行小區(qū)頻率再用，這樣能夠得到比TACS高2.5倍的用戶容量。在語(yǔ)音編碼速率上沒有足夠的優(yōu)勢(shì)，其每話路編碼速率達(dá)到了13kbps，如果再將傳輸附加開銷，8路用戶數(shù)字話總傳輸速率達(dá)到了270.83kbps。

另外，GSM的系統(tǒng)容量由于系統(tǒng)中沒有利用話音激活概率，從而不能給通信容量帶來可能的增長(zhǎng)效果，而沒有后來發(fā)展的其它體制優(yōu)越。

三、GSM的發(fā)展

1. 標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)。GSM有比較完整的發(fā)展計(jì)劃，發(fā)展目標(biāo)也已經(jīng)確定，就是經(jīng)過三個(gè)發(fā)展階段（PhaseⅠ，PhaseⅡ，PhaseⅢ），最終使移動(dòng)通信微蜂房（PCN）和常規(guī)蜂房（GSM900）結(jié)合起來，最終使得步行用戶及高速運(yùn)動(dòng)用戶的移動(dòng)通信需求得到滿足，而且要實(shí)現(xiàn)短信息服務(wù)、輔助業(yè)務(wù)、話音通信，最終進(jìn)入ISDN。

2. 尋求與L M S S結(jié)合。G S M標(biāo)準(zhǔn)原來已經(jīng)對(duì)微蜂房（DCS1800）和常規(guī)蜂房（GSM-900）的統(tǒng)一進(jìn)行了考慮，同時(shí)，歐洲還在對(duì)陸地移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)與GSM的結(jié)合問題進(jìn)行研究。讓LMSS與GSM形成綜合系統(tǒng)，互相補(bǔ)充，互相兼容，擬議中的綜合可以有以下不同級(jí)別：

系統(tǒng)結(jié)合：LMSS覆蓋被認(rèn)為是GSM系統(tǒng)的一個(gè)（或幾個(gè)）蜂房小區(qū)，地面蜂房小區(qū)與衛(wèi)星之間可以進(jìn)行區(qū)間轉(zhuǎn)接。LMSS與GSM結(jié)合的最高級(jí)別是系統(tǒng)結(jié)合。為了達(dá)到最高級(jí)別的結(jié)合的目的，要研究調(diào)整GSM幀的合成實(shí)時(shí)時(shí)延和LMSS固有傳輸延時(shí)、兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的區(qū)間轉(zhuǎn)接規(guī)程定義、轉(zhuǎn)接規(guī)程的制定以及由此而造成的修改GSM移動(dòng)終端，并論證衛(wèi)星資源管理、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、衛(wèi)星接入技術(shù)等。

設(shè)備結(jié)合：有共同的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，規(guī)約、比特率、連續(xù)參數(shù)等也盡量接近，雙模終端也形成了，交換中心和蜂房網(wǎng)基地站與固定地球站也能最大限度的重復(fù)使用。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)合：LMSS和GSM的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施相同，GSM與衛(wèi)星系統(tǒng)都有自己的系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)固定了用戶連續(xù)請(qǐng)求。

地理性結(jié)合：LMSS與GSM網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，使得其在大的地理范圍內(nèi)能夠進(jìn)行互補(bǔ)，這樣就為分離的兩群用戶提供了不同的業(yè)務(wù)。

部分或全部業(yè)務(wù)結(jié)合：依然有相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，通過變換規(guī)約，所選的衛(wèi)星或地面鏈路就能被承擔(dān)業(yè)務(wù)的本地終端獨(dú)立使用。

3. GSM的規(guī)模。輕工業(yè)和信息化部科技司司長(zhǎng)聞庫(kù)表示，今年一季度我國(guó)新增電話用戶2480萬(wàn)戶，電話用戶總數(shù)達(dá)到10.9億，其中移動(dòng)電話用戶達(dá)到了7.8億。目前，我國(guó)移動(dòng)電話用戶占電話用戶總數(shù)的85%，其中3G移動(dòng)電話用戶為483萬(wàn)，剩下的都是2G即GSM用戶。

由于發(fā)展中國(guó)家、不發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技等因素的限制，這些國(guó)家目前采用的都是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，即GSM技術(shù)，而這些國(guó)家正處在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)階段，相信世界GSM的用戶規(guī)模將越來越大。

四、結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)數(shù)字移動(dòng)通信使用的主要技術(shù)還是GSM，了解GSM的產(chǎn)生，GSM體制存在的缺陷，GSM的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的數(shù)字移動(dòng)通信發(fā)展有很好的作用，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GSM將越來越完善，繼續(xù)發(fā)揮其作用。

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