GSM 無線接口理論98627

1、第三章 GSM 無線接口理論第一節(jié) 工作頻段的分配一、我國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段我國(guó)陸地蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz與1800MHz頻段:GSM900MHz頻段為：890915(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),935960(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收);DCS1800MHz頻段為：17101785(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),18051880(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收);表格 1 GSM系統(tǒng)頻段分配GSM系統(tǒng)上行頻段下行頻段帶寬雙工間隔雙工信道數(shù)GSM90089091593596022545124GSM900E 88091592596023545174GSM1800171017851805188027595374

2、GSM1900185019101930199026080299二、頻道間隔相鄰兩頻點(diǎn)間隔為為根據(jù)香農(nóng)公式C=2WlogM，W為信道帶寬，M為調(diào)制制度，一般M=2故Cmax=400Kbit/s200kHz，每個(gè)頻點(diǎn)采用時(shí)分多址（TDMA）方式，分為8個(gè)時(shí)隙，既8個(gè)信道（全速率），如GSM采用半速率話音編碼后，每個(gè)頻點(diǎn)可容納16個(gè)半速率信道，可使系統(tǒng)容量擴(kuò)大一倍，但其代價(jià)必然是導(dǎo)致語(yǔ)音質(zhì)量的降低。三、頻道配置絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)（ARFCN）和頻道標(biāo)稱中心頻率（RFCN）的關(guān)系為：GSM900MHz頻段為: fl(n)=890.2MHz + (n-1)0.2MHz (移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收）； fh(n)=fl(

3、n)+45MHz (基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收); n1，124GSM1800MHz頻段為： fl(n)=1710.2MHz + (n-512)？0.2MHz (移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收）； fh(n)=fl(n)+95MHz (基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收）；n512，885其中：fl(n)為上行信道頻率、fh(n)為下行信道頻率,n為絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)（ARFCN）。注：1、在我國(guó)GSM900使用的頻段為：905915MHz 上行頻率950960MHz 下行頻率頻道號(hào)為76124, 共10M帶寬。中國(guó)移動(dòng)公司：905909MH（上行），950954MHz（下行），共4M帶寬，20個(gè)頻道，頻道號(hào)為7695。（目前通過中國(guó)移動(dòng)TA

4、CS網(wǎng)的壓頻，為GSM網(wǎng)留出了更大的空間，因而GSM實(shí)際可用頻點(diǎn)號(hào)要遠(yuǎn)大于該范圍）。中國(guó)聯(lián)通公司：909915MH（上行），954960MHz（下行），共6M帶寬，29個(gè)頻道，頻道號(hào)為96124。2、目前只有中國(guó)移動(dòng)公司擁有GSM1800網(wǎng)絡(luò)，擁有1800網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)分公司大多申請(qǐng)10M的帶寬，頻道號(hào)為512562。四、干擾保護(hù)比載波干擾比（C/I）是指接收到的希望信號(hào)電平與非希望信號(hào)電平的比值，此比值與MS的瞬時(shí)位置有關(guān)。這是由于地形不規(guī)則性基本地散射體的形狀、類型及數(shù)量不同，以及其他一些因素如天線的類型、方向性及高度，站址的標(biāo)高及位置，當(dāng)?shù)氐母蓴_源數(shù)目等造成的。1、 同頻干擾保護(hù)比：C/I9

5、dB。所謂C/I，是指當(dāng)不同小區(qū)使用相同頻率時(shí)，另一小區(qū)對(duì)服務(wù)小區(qū)產(chǎn)生的干擾，它們的比值即C/I，GSM規(guī)范中一般要求C/I 9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I12dB。2、 鄰頻干擾保護(hù)比：C/A-9dB。 C/A是指在頻率復(fù)用模式下，鄰近頻道會(huì)對(duì)服務(wù)小區(qū)使用的頻道進(jìn)行干擾，這兩個(gè)信號(hào)間的比值即C/A。GSM規(guī)范中一般要求C/A-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A-6dB。對(duì)應(yīng)功率比值： Pc/Pi=1/4，載波偏離200KH。3、 載波偏離400kHz的干擾保護(hù)比：C/I-41dB。第二節(jié) 時(shí)分多址技術(shù)（TDMA） 多址技術(shù)就是要使眾多的客戶公用公共信道所采用的一種技術(shù)

6、，實(shí)現(xiàn)多址的方法基本有三種，頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。我國(guó)模擬移動(dòng)通信網(wǎng)TACS就是采取的FDMA技術(shù)。CDMA是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的，它可重復(fù)使用所有小區(qū)的頻譜，它是目前是最有效的頻率復(fù)用技術(shù)。GSM的多址方式為時(shí)分多址TDMA和頻分多址FDMA相結(jié)合并采用跳頻的方式，載波間隔為200K，每個(gè)載波有8個(gè)基本的物理信道。一個(gè)物理信道可以由TDMA的幀號(hào)、時(shí)隙號(hào)和跳頻序列號(hào)具體的說，一個(gè)確定的頻率。來定義。它的一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度為0.577ms,每個(gè)時(shí)隙的間隔包含156.25比特GSM的調(diào)制方式為GMSK，調(diào)制速率為270.833kbit/s。一般情況下

7、，BT=0.3，則B=81.2499KHz，2*81.2499=162.4998200K。一、TDMA信道的概念在GSM中的信道可分為物理信道和邏輯信道。一個(gè)物理信道就是一個(gè)時(shí)隙，通常被定義為給定TDMA幀上的固定位置上的時(shí)隙（TS）。而邏輯信道是根據(jù)BTS與MS之間傳遞的消息種類不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道是通過BTS來映射到不同的物理信道上來傳送，邏輯信道又可分為業(yè)務(wù)信道和控制信道。（一）業(yè)務(wù)信道：業(yè)務(wù)信道用于攜載語(yǔ)音或用戶數(shù)據(jù)，可分為話音業(yè)務(wù)信道和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。1、 話音業(yè)務(wù)信道TCH/FS：全速率語(yǔ)音信道 13Kbit/sTCH/HS: 半速率語(yǔ)音信道 5.6Kbit/s2、

8、 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道TCH/F9.6: 9.6kbit/s 全速率數(shù)據(jù)信道，對(duì)應(yīng)12Kbit/s的接口速率。TCH/F4.8: 4.8kbit/s 全速率數(shù)據(jù)信道，對(duì)應(yīng)6Kbit/s的接口速率。TCH/H4.8: 4.8kbit/s 半速率數(shù)據(jù)信道，對(duì)應(yīng)6Kbit/s的接口速率。TCH/H2.4: =2.4kbit/s 半速率數(shù)據(jù)信道，對(duì)應(yīng)3.6Kbit/s的接口速率。TCH/F2.4: =2.4kbit/s 全速率數(shù)據(jù)信道，對(duì)應(yīng)3.6Kbit/s的接口速率。（二）控制信道：控制信道用于攜載信令或同步數(shù)據(jù)，可分為廣播信道、公共控制信道和專用控制信道。廣播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH

9、信道，它們攜帶的信息目標(biāo)是小區(qū)內(nèi)所有的手機(jī)，所以它們是單向的下行信道。公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，前一個(gè)是單向上行信道，后者是單向下行信道。 專用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH。1、廣播信道： 廣播信道僅用在下行鏈路上，由BTS至MS。它們用在每個(gè)小區(qū)的TS0上作為標(biāo)頻，在一些特殊的情況下，也可用在TS2，4或6上，這些信道包括BCCH、FCCH和SCH。為了通信，MS需要與BTS保持同步，而同步的完成就要依賴FCCH和SCH邏輯信道，它們?nèi)繛橄滦行诺?，為一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳播方式。 頻率校正信道（FCCH）：FCCH信道攜帶用

10、于校正MS頻率的消息，它的作用是調(diào)整本地的晶振使其與BTS的發(fā)送頻率一致，使 MS可以定位并解調(diào)出同一小區(qū)的其它信息。 同步信道（SCH）：在FCCH解碼后，MS接著要譯出SCH信道消息，它給出了MS需要時(shí)間同步的所有消息及該小區(qū)的的標(biāo)示信息如TDMA幀號(hào)（需22比特）和基站識(shí)別碼BSIC號(hào)（需6比特）。 廣播控制信道（BCCH）：MS在空閑模式下為了有效的工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)信息。而這些信息都將在BCCH信道上來廣播。信息基本上包括小區(qū)的所有頻點(diǎn)、鄰小區(qū)的BCCH頻點(diǎn)、LAI（LAC+MNC+MCC）、CCCH和CBCH信道的管理、控制和選擇參數(shù)及小區(qū)的一些選項(xiàng)。所有這些消息被稱為系統(tǒng)消息（S

11、I）在BCCH信道上廣播，在BCCH上系統(tǒng)消息有八種類型TYPE 1、2、2bis 、2ter、3、4、7和8。2、公共控制信道： 公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，這些信道不是供一個(gè)MS專用的，而是面向這個(gè)小區(qū)內(nèi)所有的移動(dòng)臺(tái)的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH來廣播尋呼請(qǐng)求、專用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道來傳送專用信道的請(qǐng)求消息。 尋呼信道（PCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)想與某一MS建立通信時(shí)，它就會(huì)在PCH信道上根據(jù)MS所登記的LAC號(hào)向所有具有該LAC號(hào)的小區(qū)進(jìn)行尋呼，尋呼MS的標(biāo)示為TMSI或IMSI，屬下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。 接入許可信道（AGC

12、H）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到處于空閑模式下MS的信道請(qǐng)求后，就將給之分配一專用信道（SDCCH信道，并伴有第一次功率控制及TA調(diào)整信息），AGCH通過根據(jù)該指派的描述（所分信道的描述，和接入的參數(shù)），向所有的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行廣播，看屬于誰的，下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。 小區(qū)廣播控制信道（CBCH）：它用于廣播短消息和該小區(qū)一些公共的消息（如天氣和交通情況），它通常占用SDCCH/8的第二個(gè)子信道，下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。 隨機(jī)接入信道（RACH）：當(dāng)MS想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，它會(huì)通過RACH信道來廣播它所需的服務(wù)信道，請(qǐng)求消息包括3個(gè)比特的建立的原因（如呼叫請(qǐng)求、響應(yīng)尋呼、位置更新請(qǐng)求、及短消息請(qǐng)求等等）和5個(gè)比特

13、的用來區(qū)別不同MS請(qǐng)求的參考隨機(jī)數(shù)，屬上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播方式。 3、專用控制信道包括：SDCCH、SACCH、FACCH，這些信道被用于某一個(gè)具體的MS上。 獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）：SDCCH是一種雙向的專用信道，它主要用于傳送建立連接的信令消息、位置更新消息、短消息、用戶鑒權(quán)消息、加密命令及應(yīng)答及各種附加業(yè)務(wù)。慢速隨路控制信道（SACCH）：SACCH是一種伴隨著TCH和SDCCH的專用信令信道。在上行鏈路上它主要傳遞無線測(cè)量報(bào)告和第一層報(bào)頭消息（包括TA值和功率控制級(jí)別）；在下行鏈路上它主要傳遞系統(tǒng)消息type5、5bis、5ter、6及第一層報(bào)頭消息。這些消息主要包括通信質(zhì)量、

14、LAI號(hào)、 CELLID、鄰小區(qū)的標(biāo)頻信號(hào)強(qiáng)度等信息、NCC的限制、小區(qū)選項(xiàng)、TA值、功率控制級(jí)別?？焖匐S路控制信道（FACCH）：FACCH信道與一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH在話音傳輸過程中如果突然需要以比慢速隨路控制信道（SACCH）所能處理的高的多的速度傳送信令消息，則需借用20ms的話音突發(fā)脈沖序列來傳送信令，這種情況被稱為偷幀，如在系統(tǒng)執(zhí)行越區(qū)切換時(shí)。由于話音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音，所以這種中斷不會(huì)被用戶察覺的。二、TDMA幀 在TDMA中，每一個(gè)載頻被定義為一個(gè)TDMA幀，相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道,每幀包括 8個(gè)時(shí)隙（TS0TS7），并要有一個(gè)幀號(hào)，這是因?yàn)樵谟?jì)

15、算加密序列的A5算法中是以TDMA幀號(hào) 為一個(gè)輸入?yún)?shù)，當(dāng)有了TDMA幀號(hào)后，移動(dòng)臺(tái)就可以判斷控制信道TS0上傳送的為哪一類邏輯信道了。TDMA的幀號(hào)是以3小時(shí)28分鐘53秒760毫秒（2715648個(gè)TDMA幀）為周期循環(huán)編號(hào)的。每2715648個(gè)TDMA幀為一個(gè)超高幀，每一個(gè)超高幀又由2048個(gè)超幀組成，一個(gè)超幀的持續(xù)時(shí)間為6.12s，而每個(gè)超幀又是由51個(gè)26復(fù)幀或26個(gè)51復(fù)幀組成。這兩種復(fù)幀是為滿足不同速率的信息傳輸而設(shè)定的，區(qū)別是：26幀的復(fù)幀：包含26個(gè)TDMA幀，時(shí)間間隔為120ms，它主要用于TCH（SACCH/T）和FACCH等業(yè)務(wù)信道。51幀的復(fù)幀：包含51個(gè)TDMA幀，

16、時(shí)間間隔為235.38ms,它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。圖表 1 GSM幀結(jié)構(gòu)三、突發(fā)脈沖序列（Burst）TDMA信道上的一個(gè)時(shí)隙中的消息格式被稱為突發(fā)脈沖序列，也就是說每個(gè)突發(fā)脈沖被發(fā)送在TDMA幀的其中一個(gè)時(shí)隙上。因?yàn)樵谔囟ㄍ话l(fā)脈沖上發(fā)送的消息內(nèi)容不同，也就決定了它們格式的不同?？梢苑譃槲宸N突發(fā)脈沖序列：l 普通突發(fā)脈沖序列（normal burst）:用于攜帶TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。l 接入突發(fā)脈沖序列（access burst）：用于攜帶RACH信道的消息。l 頻率校正突發(fā)脈沖序列（frequency

17、correction burst）: 用于攜帶FCCH信道的消息。l 同步突發(fā)脈沖序列（synchronization burst）: 用攜帶SCH信道的消息.l 空閑突發(fā)脈沖序列（dummy burst）:當(dāng)系統(tǒng)沒有任何具體的消息要發(fā)送時(shí)就傳送這種突發(fā)脈沖序列（因?yàn)樵谛^(qū)中標(biāo)頻beacon frequency，一般用于C0TS0信道。需連續(xù)不斷的發(fā)送消息）。 在每種突發(fā)脈沖的格式中，都包括以下內(nèi)容：l 尾比特（tail bits）:它總是0，以幫助均衡器來判斷起始位和終止位以避免失步。l 消息比特（information bits）:用于描述業(yè)務(wù)消息和信令消息，空閑突發(fā)脈沖序列和頻率校正突發(fā)

18、脈沖序列除外。l 訓(xùn)練序列（training sequence）:它是一串已知序列，用于供均衡器產(chǎn)生信道模型（一種消除色散的方法）。訓(xùn)練序列是發(fā)送端和接收端所共知的序列，它可以用來確認(rèn)同一突發(fā)脈沖其它比特的確定位置，它對(duì)于當(dāng)接收端收到該序列時(shí)來近似的估算發(fā)送信道的干擾情況能起到很重要的作用。值得注意的是，它在普通突發(fā)脈沖序列可分為8種，但在接入突發(fā)脈沖和同步突發(fā)脈沖序列是固定的而并不隨著小區(qū)的不同而不同。l 保護(hù)間隔（guard period）:它是一個(gè)空白空間，由于每個(gè)載頻的最多同時(shí)承載8個(gè)用戶，因此必須保證各自的時(shí)隙發(fā)射時(shí)不相互重疊，盡管使用了后面會(huì)講到的定時(shí)提前技術(shù)，但來自不同移動(dòng)臺(tái)的突

19、發(fā)脈沖序列仍會(huì)有小的滑動(dòng)，因而就采用了保護(hù)間隔可使發(fā)射機(jī)在GSM規(guī)范許可的范圍內(nèi)上下波動(dòng)。從另一角度來講,GSM規(guī)范要求MS在一個(gè)突發(fā)脈沖的有用信息(不包括保護(hù)比特的其它比特)應(yīng)保持恒定的傳輸幅度,并要求MS在兩個(gè)突發(fā)脈沖之間傳輸幅度適當(dāng)衰減,因此需要保護(hù)比特.相鄰兩個(gè)突發(fā)脈沖之間的幅度衰減并應(yīng)用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制比特流,將會(huì)減小對(duì)其它RF信道的干擾?，F(xiàn)在讓我們?cè)敿?xì)看一下每個(gè)突發(fā)脈沖序列的內(nèi)容：1. 普通突發(fā)脈沖序列：它有2個(gè)的58個(gè)比特的分組用于消息字段，具體的說有兩個(gè)的57比特用于消息字段來發(fā)送用戶數(shù)據(jù)或話音再加上2個(gè)偷幀標(biāo)志位，它用于表述所傳的是業(yè)務(wù)消息還是信令消息，如用來區(qū)分TCH和FACCH

20、（當(dāng)TCH信道需用做FACCH信道來傳送信令時(shí)，它所使用的8個(gè)半突發(fā)脈沖相應(yīng)的偷幀標(biāo)志須置1，在GPRS for mobile internet一書中有較清晰的圖文解釋，也可對(duì)照TS45.003）。它還包括兩個(gè)3比特的尾位及8.25比特的保護(hù)間隔。它的訓(xùn)練序列放在了兩個(gè)消息字段的中間被稱為中間對(duì)位，它的唯一缺陷是接收機(jī)在能解調(diào)之前需要存儲(chǔ)突發(fā)脈沖的前一部分。訓(xùn)練序列突發(fā)脈沖共有26個(gè)比特,其中消息位有16個(gè)比特,但為了得到26個(gè)比特,它采取了將前5個(gè)比特重復(fù)到該訓(xùn)練序列的最后和并將后5個(gè)比特重復(fù)到該訓(xùn)練序列頭部的辦法.這種訓(xùn)練序列共有八種(該八種序列的相關(guān)聯(lián)性最小),它們分別和不同的基站色碼(

21、BCC,3個(gè)比特)相對(duì)應(yīng),目的是用來區(qū)分使用同一頻點(diǎn)的兩個(gè)小區(qū)。用于MS進(jìn)行鄰小區(qū)測(cè)量時(shí)，存在相同頻率鄰小區(qū)時(shí)的情況。此時(shí)還需要譯碼該BCCH載頻中的SCH信息BSIC，這個(gè)過程需要在空閑幀中進(jìn)行。見GPRS for mobile Internet中的1.5.9。2. 接入突發(fā)脈沖序列:用于隨機(jī)接入(是指用于向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起初始的信道請(qǐng)求并用于切換時(shí)的接入).它是基站在上行方向上解調(diào)所需的第一個(gè)突發(fā)脈沖。它包括41比特的訓(xùn)練序列,36比特的信息位,它的保護(hù)間隔是68.25比特。對(duì)于接入突發(fā)脈沖只規(guī)定了一種固定的訓(xùn)練序列，由于干擾的可能性很小，不值得多增加多種訓(xùn)練序列所引起的復(fù)雜性。它的訓(xùn)練序列和保護(hù)

22、間隔都要比普通脈沖要長(zhǎng)，這是為了適應(yīng)移動(dòng)臺(tái)首次接入(或切換到另一個(gè)BTS)后不知道時(shí)間提前量的缺陷并提高系統(tǒng)的解調(diào)能力而設(shè)定的。3. 頻率校正突發(fā)脈沖序列:它用于移動(dòng)臺(tái)的頻率同步,相當(dāng)于一個(gè)未調(diào)載波,該序列有142固定比特用于頻率同步,它的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單,固定比特全部為0，當(dāng)使用調(diào)制技術(shù)后，其結(jié)果是一個(gè)純正弦波.它應(yīng)用在FCCH信道上來使移動(dòng)臺(tái)找到并且解調(diào)出同一小區(qū)內(nèi)的同步突發(fā)脈沖序列,當(dāng)MS通過該突發(fā)脈沖序列知道該小區(qū)的頻率后,才能在此標(biāo)頻上讀出在同一物理信道上的隨后的突發(fā)脈沖序列的信息來(如SCH及BCCH).保護(hù)間隔和尾比特同普通突發(fā)脈沖序列。圖表 2 GSM Burst類型4. 同步突發(fā)

23、脈沖序列:它用于移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間同步,它的訓(xùn)練序列為64比特,2個(gè)39比特的信息字段,它用于SCH信道,屬下行方向.因?yàn)樗堑谝粋€(gè)需被移動(dòng)臺(tái)解調(diào)的突發(fā)脈沖,因而它的訓(xùn)練序列較長(zhǎng)而容易被檢測(cè)到.而且它的突發(fā)脈沖只有一種，而且只能有一種，因?yàn)槿绻x了幾種序列，移動(dòng)臺(tái)無法知道基站選擇的序列。該突發(fā)脈沖的信息位中有19比特描述TDMA的幀號(hào)(用于MS與網(wǎng)絡(luò)的同步和加密過程),有6比特來描述基站識(shí)別號(hào)BSIC(NCC+BCC),經(jīng)過信道卷積后就得到了2個(gè)39比特. 保護(hù)間隔和尾比特同普通突發(fā)脈沖序列.5. 空閑突發(fā)脈沖序列:此突發(fā)脈沖序列在某些情況下由BTS發(fā)出,不攜帶任何信息,它的格式與普通突發(fā)脈沖序列

24、相同,其中加密比特改為具有一定比特模型的混合比特.四、邏輯信道與物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系我們知道，每個(gè)小區(qū)都有若干個(gè)載頻，每個(gè)載頻都有8個(gè)時(shí)隙，因而我們可以定義載頻數(shù)為C0、C1、Cn，時(shí)隙數(shù)為TS0、TS1、.、TS7。1. 控制信道的映射在某個(gè)小區(qū)超過一個(gè)載頻時(shí)，則該小區(qū)C0上的TS0就映射廣播和公共控制信道（FCCH、SCH、BCCH、CCCH），可使用mainBCCH的組合，該時(shí)隙不間斷的向該小區(qū)的所有用戶發(fā)送同步信息、系統(tǒng)消息及尋呼消息和指派消息。即使沒有尋呼和接入進(jìn)行，BTS也總在C0上的相應(yīng)幀中發(fā)射空閑突發(fā)脈沖。我們從幀的分級(jí)結(jié)構(gòu)知道，51幀的復(fù)幀是用于攜帶SCH和CCCH，因此5

25、1幀的復(fù)幀共有51個(gè)TS0，也就是說將51個(gè)連續(xù)TDMA幀的8個(gè)時(shí)隙中的TSO都取出來以組成一個(gè)51幀的復(fù)幀。該序列在映射完一個(gè)51復(fù)幀后開始重復(fù)下一個(gè)51幀的復(fù)幀。以上敘述了下行鏈路C0上的TS0的映射，對(duì)于上行鏈路CO上映射的TS0是不含有上述信道的，它只含有隨機(jī)接入信道（RACH），用于移動(dòng)臺(tái)的接入。下行鏈路C0上的TS1用于映射專用控制信道，它可使用SDCCH的信道組合形式。它是102個(gè)TDMA幀重復(fù)一次。由于是專用信道，所以上行鏈路C0上的TS1也具有同樣的結(jié)構(gòu)，這就意味著對(duì)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)同時(shí)可雙向連接，但在時(shí)間上會(huì)有一個(gè)偏移（以后我們會(huì)講到出現(xiàn)這種情況的原因）。當(dāng)某個(gè)小區(qū)的容量很小，僅

26、使用一個(gè)載頻時(shí)，則該載頻的TSO即用做公共控制信道又用做專用控制信道，即可采用mainBCCHcombined的信道組合形式。該信道組合每102重復(fù)一次。當(dāng)某小區(qū)業(yè)務(wù)量很高時(shí)，它可把C0的TS0配置成為mainBCCH，并可在TS2、TS4、TS6上擴(kuò)展三個(gè)組合集，使用CCCH的配置形式，該配置形式包括除SCH和FCCH外的TS0的所有組合，因?yàn)檫@兩個(gè)信道只能出現(xiàn)在C0的TS0上。BCCH+CCCH（下行）51復(fù)幀BCCH+CCCH（上行）（RACH）51復(fù)幀8 SDCCH/8（下行） 251復(fù)幀8SDCCH/8 （上行） 251復(fù)幀BCCH+CCCH+4SDCCH/4（下行） 251復(fù)幀BC

27、CH+CCCH+4SDCCH/4（上行） 251復(fù)幀F(xiàn)：頻率校正脈沖序列TDMA幀 S：同步脈沖序列TDMA幀 R：用于RACH的TDMA幀 B：用于BCCH的消息塊（4個(gè)TDMA幀）D：用于SDCCH的消息塊（4個(gè)TDMA幀）C：用于CCCH的消息塊（4個(gè)TDMA幀）A：用于SACCH的消息塊（4個(gè)TDMA幀 ）2. 業(yè)務(wù)信道的映射在每個(gè)小區(qū)攜帶有BCCH信道的載頻的TS0和TS1上按上述映射安排控制邏輯信道，TS2至TS7以及其它載頻的TS0至TS7均可安排業(yè)務(wù)信道。除映射控制信道外的時(shí)隙均映射在業(yè)務(wù)信道TCH上，用于攜帶TCH/F的復(fù)幀是26復(fù)幀的，第26個(gè)幀是空閑時(shí)隙，空閑時(shí)隙之后序列

28、重復(fù)發(fā)送。上行鏈路的結(jié)構(gòu)與下行的是一樣的，一個(gè)接通的GSM移動(dòng)信道業(yè)務(wù)信息在每一幀分配的TS中以突發(fā)脈沖的形式發(fā)送，唯一的不同是有一個(gè)時(shí)間偏移，這個(gè)時(shí)間偏移為3個(gè)時(shí)隙（上行滯后下行3個(gè)timeslot發(fā)送）。TCH信道用于傳送話音和數(shù)據(jù)。SACCH信道用于傳送隨路控制信息。IDLE信道不含任何信息。它有兩個(gè)作用，一方面是針對(duì)全速率TCH信道，在呼叫接續(xù)的狀態(tài)下，為了預(yù)同步它的相鄰小區(qū)，移動(dòng)臺(tái)可利用IDLE時(shí)隙所在的第26個(gè)空閑幀所提供的這一段時(shí)間的間隔，去讀取其鄰小區(qū)的基站識(shí)別碼BSIC；另一方面是針對(duì)半速率TCH信道，在此時(shí)該時(shí)隙用于傳輸另一個(gè)TCH/H業(yè)務(wù)信道的SACCH。全速率TCH的2

29、6復(fù)幀半速率TCH的26復(fù)幀T：TCH的TDMA幀 A：SACCH的TDMA幀 I：空閑TDMA幀五、信道組合種類下面是可使用的邏輯信道的組合形式：1） FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH，稱為mainBCCH2） FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH+SDCCH/4+SACCH，稱為mainBCCHcombined3） SDCCH/8(0,7)+SACCH/8(0,7)，稱為SDCCH4） TCH/F+ SACCH/TF，稱為TCHfull5） TCH/H+FACCH/H+SACCH/TF，稱為TCHHalf6） BCCH+PCH+AGCH+RACH，稱

30、為CCCH7） 同2，但其中SDCCH/4（2）用做CBCH，稱為BCCHSDCCH4CBCH8） 同3，但其中SDCCH/8（2）用做CBCH，稱為SDCCH8CBCH對(duì)于不同容量的基站，控制信息速率隨之不同，因此控制信道和業(yè)務(wù)信道的安排不盡相同。1、 對(duì)于小容量基站，只有一個(gè)TRX的情況，TS0可使用第二種mainBCCHcombined的形式。TS1TS7，可使用TCH/F的信道類型。2、 對(duì)于中等容量的基站，如有四個(gè)TRX的情況（4*8=32），TS0可使用第一種mainBCCH的類型，再用2個(gè)TS作為SDCCH信道類型。剩余29個(gè)用做TCH/F。3、 對(duì)于大容量基站，可將TS0使用m

31、ainBCCH組合方式，TS2、TS4可使用第六種CCCH的組合方式。其于用做SDCCH或TCH/F。六、系統(tǒng)消息 MS為了能得到或提供各種各樣的服務(wù)通常需要從網(wǎng)絡(luò)來獲得許多消息。這些在無線接口廣播的消息被稱做系統(tǒng)消息，可共分為12種類型：type1、2、2bis、2ter、3、4、5、5bis、5ter、6、7、8。每個(gè)系統(tǒng)消息都由不同的元素組成，如以下闡述：l 當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)、位置區(qū)和小區(qū)的識(shí)別消息l 小區(qū)供切換的測(cè)量報(bào)告消息和小區(qū)選擇的進(jìn)程消息l 當(dāng)前控制信道結(jié)構(gòu)的描述消息l 該小區(qū)不同的可選項(xiàng)的消息l 關(guān)于鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)的分配系統(tǒng)消息在兩種邏輯信道中傳送，BCCH或SACCH信道。手機(jī)在

32、不同的模式下通過不同的邏輯信道來收聽系統(tǒng)消息。l 在空閑模式下，用BCCH信道（傳送系統(tǒng)消息1 至4及7、8）l 在通信模式下，用SACCH信道（傳送系統(tǒng)消息5和6）系統(tǒng)消息的主要內(nèi)容如下：l SI type1 小區(qū)信道描述+RACH控制參數(shù) (TC=0,若系統(tǒng)采用跳頻，1.88秒一次)l SI type2 鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述+RACH控制消息+允許的PLMN（TC=1，1.88秒一次）l SI type2bis 擴(kuò)展鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述+RACH控制消息（TC=5，1.88秒一次）l SI type2ter 擴(kuò)展鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述2（TC=4或5，1.88秒一次）l SI type

33、3 小區(qū)識(shí)別（CELLID）+位置區(qū)識(shí)別（LAI）+控制信道描述+小區(qū)選擇+小區(qū)選擇參數(shù)+RACH控制參數(shù)（TC=2且TC=6，1.88秒兩次）l SI type4 位置區(qū)識(shí)別（LAI）+小區(qū)選擇參數(shù)+RACH控制參數(shù)+CBCH信道描述+CBCH移動(dòng)配置（TC=3且TC=7，1.88秒兩次）l SI type5 鄰近小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述l SI type5bis 擴(kuò)展鄰近小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述l SI type5ter 擴(kuò)展鄰近小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述l SI type6 小區(qū)識(shí)別（CELLID）+位置區(qū)識(shí)別（LAI）+小區(qū)選擇l SI type7 小區(qū)重選參數(shù)（TC=7，1.88秒一次）l SI

34、type8 小區(qū)重選參數(shù)（TC=3，1.88秒8個(gè)51復(fù)幀周期一次） 其中TC為循環(huán)序號(hào)，這些消息被循環(huán)在BCCH或SACCH信道中向移動(dòng)臺(tái)廣播。BCCH信道是一個(gè)小容量的信道，每51復(fù)幀（235ms）僅有四幀（一個(gè)消息塊）傳送一個(gè)23字長(zhǎng)Lapdm的消息。注：1、 小區(qū)信道描述中含有該小區(qū)所使用到的所有頻點(diǎn)，包括BCCH頻點(diǎn)和跳頻頻點(diǎn)。2、 RACH控制消息中含有參數(shù)max retrans（最大重傳數(shù)）、TX_integer（傳輸?shù)臅r(shí)隙數(shù)）、cell bar access（小區(qū)是否被禁止接入）、RE（呼叫重建允許比特）、EC（緊急呼叫允許比特）、AC CN（被限制接入的用戶級(jí)別）3、 鄰小區(qū)

35、BCCH頻點(diǎn)描述包括其鄰小區(qū)所使用的BCCH頻點(diǎn)4、 允許的PLMN用來提供小區(qū)內(nèi)BCCH載波上移動(dòng)臺(tái)監(jiān)測(cè)的所允許的NCC。5、 控制信道描述中包括：ATT（移動(dòng)臺(tái)附著分離允許指示）、BS-AG-BLKS-RES（留做接入允許AGCH的塊數(shù)）、CCCH-CONF（公共控制信道結(jié)構(gòu)）、BA-PA-MFRMS（傳輸尋呼消息留給同一尋呼組的51TDMA復(fù)幀數(shù)）、T3212（用做周期性位置更新的時(shí)間）。6、 小區(qū)選擇中包括：PWRC（功率控制指示）、DTX（不連續(xù)發(fā)射指示）、RADIO-LINK-TIMEOUT（無線鏈路超時(shí)值）7、 小區(qū)選擇參數(shù)包括：小區(qū)重選滯后值、MS-TXPWR-MAX-CCH（

36、移動(dòng)臺(tái)接入小區(qū)應(yīng)使用的最大TX功率電平）、RXLEV-ACCESS-MIN（允許接入系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的最小接入電平）。8、 CBCH信道描述中包括：信道類別和TDMA偏差（哪種專用信道的組合）、TN（時(shí)隙號(hào)）、TSC（訓(xùn)練序列碼）、H（跳頻信道指示）、MAIO（移動(dòng)配置指數(shù)偏移量）、HSN（跳頻序列號(hào)）、ARFCN（絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)）。9、 CBCH移動(dòng)配置中包括參與跳頻的頻道順序與小區(qū)信道描述的關(guān)系。10、小區(qū)重選參數(shù)包括CELLRESELIND（小區(qū)重選指示）、CBQ（小區(qū)禁止限制）、CRO（小區(qū)重選偏置量）、TO（臨時(shí)偏置量）、PT（懲罰時(shí)間）。第三節(jié) 無線路徑的損耗和衰落一、無線路徑的損耗和衰落

37、 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)和基站的距離逐漸增加時(shí)，所收到的信號(hào)會(huì)越來越弱，這就是發(fā)生了路徑損耗。路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。下面讓我們具體研究一下?lián)p耗產(chǎn)生的各種原因。1、自由空間信號(hào)強(qiáng)度的傳播衰落 自由空間是指相對(duì)于介電參數(shù)和相對(duì)導(dǎo)磁率均為一的均勻介質(zhì)所存在的空間。它是一個(gè)理想的無限大的空間，是為了減化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象。在自由空間的傳播衰落我們不考慮其它衰落因素，僅考慮由能量的擴(kuò)散而引起的損耗。通過研究我們發(fā)現(xiàn)該衰落符合以下公式的規(guī)律：Pr=Pt(/4d)2 .G1G2其中，Pr為接收機(jī)的接收功率，Pt為發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率（單位為瓦或毫瓦），為波長(zhǎng)（即c/f

38、），d為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離，G1為發(fā)射機(jī)的天線增益，G2為接收機(jī)的天線增益。從公式中我們可以看出，如果將其它參數(shù)保持不變僅使工作頻率f或傳播距離d提高一倍，則其接收功率就為發(fā)射功率的四分之一，即自由空間的傳播損耗就增加了6dB。然而在實(shí)際上電波還要受到諸如平地面的吸收、反射和曲率地面的繞射以及地面上覆蓋物等產(chǎn)生的傳輸損耗的影響。因而采取更為復(fù)雜的模型如愛立信的Okomura模型更接近實(shí)際，Okomura模型如下：Lp(城區(qū))=69.55+26.16logf-13.82loghb+(44.9-6.55loghb)logd-a(hm)Lp(農(nóng)村)= Lp(市區(qū))-2log(f/28)2-5.

39、4Lp(開闊地帶)= Lp(市區(qū))-4.78（logf）2+18.33logf-40.94其中，Lp為無線衰耗， f為載波頻率（適用于GSM900M頻段），hb基站天線高度（30 200m），d為基站與移動(dòng)臺(tái)的距離（1 20km）,hm為移動(dòng)臺(tái)的天線至地面的高度（1-10m）。Okomura模型在大量實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，確認(rèn)了市區(qū)移動(dòng)通信場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型，它適用于市區(qū)和郊區(qū)的各種不同條件，是一個(gè)比較全面的模式，此模式被目前移動(dòng)通信場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)廣泛采用，必須指出在使用該模式時(shí)必須結(jié)合本地的地形地物特性做必要的修正。對(duì)非理想地面的條件下的更好近似是平均信號(hào)強(qiáng)度與距離的四次方成反比。

40、2、對(duì)數(shù)正態(tài)衰落 常常在移動(dòng)臺(tái)和基站之間有高大建筑物、樹林和高低起伏的地勢(shì)地貌，這些障礙物的阻擋造成電磁場(chǎng)的陰影，產(chǎn)生了陰影效應(yīng)，致使接收信號(hào)強(qiáng)度下降。經(jīng)過大量的野外測(cè)試表明，這種衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)衰落，它的接收信號(hào)的中值電場(chǎng)與基站和移動(dòng)臺(tái)的距離的四次方成反比。由于這種場(chǎng)強(qiáng)的變化隨著地理位置改變而較慢的變化，故稱為慢衰落。又因?yàn)槠浣邮請(qǐng)鰪?qiáng)中值是受電磁場(chǎng)陰影而變化的所以又稱為陰影衰落。其次，大氣折射條件的變化使多徑信號(hào)相對(duì)時(shí)延變化，造成同一地點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)中值隨時(shí)間的慢變化，但這種變化遠(yuǎn)小于地形因素的影響，這也是產(chǎn)生慢衰落的一種原因，因此由于季節(jié)不同、氣候不同等對(duì)無線信號(hào)的影響也就不同 3、多徑傳播引起的

41、衰落圖表 3 瑞利衰落移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道,發(fā)射的信號(hào)在城市中常常會(huì)受到建筑物或地形的阻擋要經(jīng)過直射、反射、散射等多種傳播路徑才到達(dá)接收端，而且隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，各條傳播路徑上的信號(hào)幅度時(shí)延及相位隨時(shí)隨地發(fā)生的變化，所以接收到的信號(hào)是起伏不穩(wěn)定的這些多徑信號(hào)相互迭加產(chǎn)生的矢量和就會(huì)形成一個(gè)嚴(yán)重的衰落谷點(diǎn)，使矢量和非常接近為零。迭加后的信號(hào)幅度變化符合瑞利分布，因而又被稱為瑞利衰落。瑞利衰落隨時(shí)間而急劇變化，又常常被稱為快衰落。根據(jù)理論推導(dǎo)，衰落最快時(shí)為每秒2V/次（V為移動(dòng)速度，為信號(hào)波長(zhǎng)）嚴(yán)重衰落時(shí)深度達(dá)（2040）dB，這將嚴(yán)重的影響信號(hào)傳播質(zhì)量，從這里可以看出在經(jīng)歷衰落谷點(diǎn)的時(shí)

42、間取決于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度及發(fā)射的工作頻率，作為一種近似，兩谷點(diǎn)之間的的距離可以認(rèn)為是半個(gè)波長(zhǎng)，對(duì)于900MHz頻帶，它約為波長(zhǎng)=V/f=3/9=33cm，一半為17cm左右17cm。根據(jù)該公式還可以看出當(dāng)采用1800MHz時(shí)兩衰落谷點(diǎn)的時(shí)間是900 MHz的一半。瑞利衰落在開闊地帶的對(duì)通信影響要小一些。4、多普勒頻移快速運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)還會(huì)發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象，這是因?yàn)樵谝苿?dòng)臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)接收和發(fā)送信號(hào)將導(dǎo)致信號(hào)頻率將發(fā)生偏移而引起的干擾。多普勒頻移符合下面的公式： fI=f0-fDcosI= f0-（v/）cosIfI為合成后的頻率，f0為工作頻率，fD為最大多普勒頻移，I為多徑信號(hào)合成的傳播方向與

43、移動(dòng)臺(tái)行進(jìn)方向的夾角，v為移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，為波長(zhǎng)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)快速遠(yuǎn)離基站時(shí)為fI=f0-fD，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)快速靠近基站時(shí)為fI=f0+fD。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度過高時(shí)，多普勒頻移的影響必須考慮，而且工作頻率越高，頻移越大。二、分集接收多徑衰落和陰影衰落產(chǎn)生的原因是不同的，隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，瑞利衰落隨著信號(hào)的瞬時(shí)值快速變動(dòng)，而對(duì)數(shù)正態(tài)衰落隨著信號(hào)平均值變動(dòng)，這兩者是構(gòu)成移動(dòng)通信接收信號(hào)不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號(hào)被大大惡化，雖然通過增加發(fā)信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但采用這些方法在移動(dòng)通信中比較昂貴，有時(shí)也顯得不切實(shí)際，而采用分集方法即在若干支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過

44、合并技術(shù)再將各個(gè)支路的信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。 由于衰落具有頻率、時(shí)間和空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括空間分集、時(shí)間分集、頻率分集和極化分集四種。1. 空間分集：若在空間設(shè)立兩副接收天線，獨(dú)立接收同一信號(hào)，由于其傳播環(huán)境及衰落各不相同，具有不相干或相干性很小的特點(diǎn)，采用分集合并技術(shù)并使輸出較強(qiáng)的有用信號(hào)，降低了傳播因素的影響。在移動(dòng)通信中，空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收?qǐng)鰪?qiáng)的相關(guān)性就越小。天線間隔可以是垂直間隔也可以是水平間隔。但是，垂直間隔的分集性能太差，不主張用這種方式。為獲得相同的相關(guān)系數(shù)，基站兩分集天線之間的垂直距離應(yīng)大于水平距離。這種方式在

45、移動(dòng)通信中是最有效的，也是應(yīng)用最普遍的一種分集方式。2. 時(shí)間分集：可采用通過一定的時(shí)延來發(fā)送同一消息，或在系統(tǒng)所能承受的時(shí)延范圍以內(nèi)在不同時(shí)間內(nèi)的各發(fā)送消息的一部分。在GSM中采用的是后面會(huì)講到的交織技術(shù)來實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集的。3. 頻率分集：這種分集技術(shù)在GSM中是通過跳頻來實(shí)現(xiàn)的。4. 極化分集：它是通過采用垂直電子天線、垂直磁性天線和環(huán)狀天線來實(shí)現(xiàn)。第 96 頁(yè)2020/12/18共 96頁(yè)第四節(jié) 移動(dòng)臺(tái)和基站的時(shí)間調(diào)整移動(dòng)臺(tái)收發(fā)信號(hào)要求有3個(gè)時(shí)隙的間隔,由于移動(dòng)臺(tái)是利用同一個(gè)頻率合成器來進(jìn)行發(fā)射和接收的.因而在接收和發(fā)送信號(hào)之間應(yīng)有一定的間隔。從基站的角度上來看，上行鏈路的編排方式可由下行

46、鏈路的編排方式延遲3個(gè)突發(fā)脈沖獲得。這3個(gè)突發(fā)脈沖的延時(shí)對(duì)于整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)是個(gè)常數(shù)。典型的移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)時(shí)隙間接收，在頻率上平移45MHz，經(jīng)過一段時(shí)間（3個(gè)突發(fā)脈沖減去傳播的校正時(shí)間后發(fā)送，然后可能再次平移監(jiān)視其它信道，并使接收頻率移動(dòng)到能重新開始整個(gè)周期。在通信過程中，如移動(dòng)臺(tái)在呼叫期間向遠(yuǎn)離基站的方向上移動(dòng)，因而從基站發(fā)出的消息將越來越遲的到達(dá)移動(dòng)臺(tái)。與此同時(shí)，移動(dòng)臺(tái)的應(yīng)答信息也會(huì)越來越遲的到達(dá)基站.如不采取措施，該時(shí)延長(zhǎng)至當(dāng)基站收到該移動(dòng)臺(tái)在本時(shí)隙上發(fā)送的消息會(huì)與基站在其下一個(gè)時(shí)隙收到的另一個(gè)呼叫信息重疊起來，而引起干擾。因此，在呼叫進(jìn)行期間由移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送的SACCH上的測(cè)量報(bào)告的報(bào)

47、頭上攜帶著由移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的時(shí)延值，而基站必須監(jiān)視呼叫到達(dá)的時(shí)間，并BTS在下行的SACCH的系統(tǒng)報(bào)告上每次兩秒的頻次向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出指令，隨著移動(dòng)臺(tái)離開基站的距離，逐步指示移動(dòng)臺(tái)提前發(fā)送的時(shí)間，這就是時(shí)間的調(diào)整。在GSM中被稱為時(shí)間提前量TA。時(shí)間提前量值可以由0至233us，該值會(huì)影響到小區(qū)的無線覆蓋，在給定光速下，GSM小區(qū)的無線覆蓋半徑最大可達(dá)到35km，這個(gè)限制值是由于GSM定時(shí)提前的編碼是在063之間?；咀畲蟾采w半徑算法如下：3.7us633108m/s2=35km其中，3.7us:每個(gè)比特的時(shí)長(zhǎng)；63：時(shí)間調(diào)整的最大比特?cái)?shù)；3108m/s:光速。但在某些情況下，客觀需要基站能覆蓋更遠(yuǎn)的

48、地方，比如在沿海地區(qū)，如需用來覆蓋較大范圍的一些海域或島嶼。這種覆蓋在GSM 中是能實(shí)現(xiàn)的，代價(jià)是需減少每載頻所容納的信道數(shù)，辦法是僅使用TN為偶數(shù)的信道（因?yàn)門N0必須用做BCCH），空出奇數(shù)的TN，來獲得較大的保持時(shí)間。這在北電中被稱為擴(kuò)展小區(qū)技術(shù),這一技術(shù)有專門的接收處理.這樣定時(shí)提前的編碼將會(huì)增大一個(gè)突發(fā)脈沖的時(shí)長(zhǎng)。即基站的最大覆蓋半徑為：3.7us(63+156.25)3108m/s2=120kmTS0TS1TS2TS3圖示：擴(kuò)展小區(qū)的TDMA幀 第五節(jié) 跳頻技術(shù)跳頻可分為快速跳頻和慢速跳頻,在GSM中采用的是慢速跳頻,其特點(diǎn)是按照固定的間隔改變一個(gè)信道使用的頻率.根據(jù)GSM的建議，

49、基站無線信道的跳頻是以每一個(gè)物理信道為基礎(chǔ)的，因此對(duì)于移動(dòng)臺(tái)來說，只需要在每個(gè)幀的相應(yīng)時(shí)隙跳變一次，其跳頻速率為217跳/秒，它在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)用固定的頻率發(fā)送和接收，然后在該時(shí)隙后需跳到下一個(gè)TDMA幀，由于監(jiān)視其它基站需要時(shí)間，故允許跳頻的時(shí)間約為1ms，收發(fā)頻率為雙工頻率。但對(duì)基站系統(tǒng)來說，每個(gè)基站中的TRX（收發(fā)信機(jī)）要同時(shí)與多個(gè)移動(dòng)臺(tái)通信，因此，對(duì)于每個(gè)TRX來說，能根據(jù)通信使用的物理信道，在其每個(gè)時(shí)隙上按照不同的跳頻方案來進(jìn)行跳變。一、跳頻的種類及各自實(shí)現(xiàn)的方法GSM中的跳頻可分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種。在北電系統(tǒng)中采用的是射頻跳頻。基帶跳頻是通過腔體合成器來實(shí)現(xiàn)的，而射頻跳頻是通過混

50、合合成器來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)采用基帶跳頻時(shí)，它的原理是在幀單元和載頻單元之間加入了一個(gè)以時(shí)隙為基礎(chǔ)的交換單元，通過把某個(gè)時(shí)隙的信號(hào)切換到相應(yīng)地?zé)o線頻率上來實(shí)現(xiàn)跳頻，這種做法的特點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，而且費(fèi)用也低。但由于采用的腔體合成器它要求其每個(gè)發(fā)信機(jī)的頻率都是固定發(fā)射的，當(dāng)發(fā)信機(jī)要改動(dòng)其頻率時(shí)，只能人工調(diào)諧到新的頻率上，其話音信號(hào)隨著時(shí)間的變化使用不同頻率發(fā)射機(jī)發(fā)射，收發(fā)信機(jī)在跳頻總線上不停的掃描觀察，當(dāng)總線發(fā)現(xiàn)有要求使用某一頻率時(shí)，總線就自動(dòng)指向擁有該頻率的發(fā)信機(jī)上來發(fā)送信號(hào)。采用基帶跳頻的小區(qū)的載頻數(shù)與該小區(qū)使用的頻點(diǎn)數(shù)是一樣的。當(dāng)采用射頻跳頻時(shí)，它是在通過對(duì)其每個(gè)TRX的頻率合成器進(jìn)行控制，使其在每個(gè)

51、時(shí)隙的基礎(chǔ)上按照不同的方案進(jìn)行跳頻。它采用的混合合成器對(duì)頻帶的要求十分寬松，每個(gè)發(fā)信機(jī)都可使用一組相同的頻率，采用不同的MAIO加以區(qū)分。但它必須有一個(gè)固定發(fā)射攜帶有BCCH的頻率的發(fā)信機(jī)，其他的發(fā)信機(jī)可隨著跳頻序列的序列值的改變而改變。兩者的區(qū)別是：1、基帶跳頻采用的腔體合成器最多可配置8個(gè)發(fā)信機(jī)，而且衰耗小，此時(shí)衰耗僅為3.5dB;而射頻跳頻采用的混合合成器的容量較小,最多可配置4個(gè)發(fā)信機(jī),而且衰耗大,當(dāng)為H2D時(shí),衰耗為4.5dB當(dāng)為H4D時(shí),衰耗為8dB.顯然,當(dāng)基站配置較大時(shí),采用混合合成器的基站的覆蓋要小.2、腔體合成器對(duì)頻段的要求不如混合合成器靈活,混合合成器所帶的發(fā)信機(jī)可以使用

52、一組頻率,頻點(diǎn)的間隔要求為200K;腔體合成器的發(fā)信機(jī)僅能使用固定的頻率發(fā)射,而且所用頻點(diǎn)的間隔要求大于600K.3、基帶跳頻的每個(gè)發(fā)信機(jī)TX只能對(duì)應(yīng)一個(gè)頻點(diǎn)，而射頻跳頻的每個(gè)發(fā)信機(jī)TX能夠發(fā)送所有參與跳頻的頻點(diǎn)。當(dāng)使用基帶跳頻時(shí)攜帶BCCH頻點(diǎn)的TX若出現(xiàn)故障，則易導(dǎo)致整個(gè)小區(qū)的癱瘓，而在射頻跳頻時(shí)則不會(huì)出現(xiàn)這類情況，因?yàn)槊總€(gè)TX都能發(fā)送BCCH頻點(diǎn)，攜帶BCCH信道的載頻優(yōu)先級(jí)最高，當(dāng)該載頻出現(xiàn)問題時(shí)，攜帶BCCH信道的TDMA幀，能夠自動(dòng)通過另一個(gè)載頻發(fā)射出去。二、跳頻的優(yōu)點(diǎn)GSM采用跳頻有兩個(gè)原因,是因?yàn)樗善鸬筋l率分集和干擾源分集的作用。1、 跳頻可起到頻率分集的作用。跳頻是要保證同

53、一個(gè)信息按幾個(gè)頻率發(fā)送，從而可提高了傳輸特性。不同頻率的信號(hào)所收到的衰落不同，而且隨著頻率差別增大時(shí)，衰落更加獨(dú)立。對(duì)于相距足夠遠(yuǎn)的頻率，它們可看做是完全獨(dú)立的，通過跳頻，包括信息一部分的所有突發(fā)脈沖不會(huì)被瑞利衰落以同一方式破壞。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)以高速移動(dòng)時(shí)，在同一信道上接收兩個(gè)相鄰?fù)话l(fā)脈沖期間（相隔8個(gè)時(shí)隙，即4.615ms）,移動(dòng)臺(tái)位置的差別對(duì)于驅(qū)除信號(hào)瑞利變化的相關(guān)性以足夠了,在這種情況下,跳頻基本起不到什么作用.然而對(duì)于擁有大量手持機(jī)的用戶的系統(tǒng)是很重要的,因?yàn)槭殖謾C(jī)的用戶通常運(yùn)動(dòng)速度較慢,或處于靜止?fàn)顟B(tài),在此時(shí)跳頻優(yōu)越性就顯示出來了,它所能提供的增益大概是在6.5dB左右.2、 跳頻可起到干

54、擾源分集作用在業(yè)務(wù)量密集的地方，網(wǎng)絡(luò)的容量將受到由于頻率復(fù)用產(chǎn)生的干擾限制。相對(duì)干擾比C/I值（載波電平/干擾電平）可能在呼叫之間變化很大。載波電平隨著移動(dòng)臺(tái)相對(duì)于基站的位置及移動(dòng)臺(tái)與基站之間障礙的數(shù)量而變化，干擾電平的變化依賴于此頻率是否被附近蜂房的另一呼叫使用，它還隨著干擾源距離、電平的變化而變化。由于系統(tǒng)的目標(biāo)是盡可能滿足更多用戶的需求，當(dāng)不選用跳頻時(shí)，如一頻點(diǎn)出現(xiàn)干擾時(shí)，當(dāng)用戶占用該頻點(diǎn)時(shí)就會(huì)造成通話質(zhì)量使用戶難以忍受，而當(dāng)使用跳頻時(shí)，該干擾情況就會(huì)被該小區(qū)的許多呼叫所共享，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能將得到提高。經(jīng)分析使用跳頻的網(wǎng)絡(luò)可比不采用跳頻的網(wǎng)絡(luò)高出3dB的增益。三、跳頻序列在小區(qū)參數(shù)的定義

55、中定義了兩個(gè)頻率組，一個(gè)稱為小區(qū)分配表（CELL ALLOCATION）用來定義該小區(qū)所用到的所有頻點(diǎn)，另一個(gè)被稱為移動(dòng)分配表（MOBILE ALLOCATION）用來定義參與跳頻的所有頻點(diǎn)。在此值得注意的是，攜帶有BCCH的載頻，不能用于跳頻，因?yàn)樗鼣y帶有FCCH、SCH及BCCH信道，需要不停的向該小區(qū)的所有手機(jī)廣播同步消息及系統(tǒng)消息。在GSM規(guī)范中有兩個(gè)參數(shù)用來定義跳頻序列，分別是MAIO（移動(dòng)分配指針偏移）和HSN（跳頻序列號(hào)）。MAIO因需描述跳頻重復(fù)功能的起點(diǎn)，所以偏移的可能值與參與跳頻的頻率數(shù)一樣多。MA的頻點(diǎn)數(shù)應(yīng)在1到64之間，產(chǎn)生跳頻序列要經(jīng)過一個(gè)十分復(fù)雜的算法過程時(shí)，參與計(jì)

56、算的參數(shù)有FN（當(dāng)前的幀號(hào)及獲得的描述幀號(hào)的T1、T2、T3值）、MAIO、HSN。HSN值有64個(gè)不同的值，通常一個(gè)小區(qū)的信道應(yīng)有相同的HSN值，不同的MAIO值，因?yàn)檫@是要避免同一小區(qū)信道之間的干擾，當(dāng)同一小區(qū)出現(xiàn)相同的MAIO后將導(dǎo)致嚴(yán)重的指派失敗率。兩個(gè)擁有相同HSN不同MAIO的信道，不會(huì)在同一突發(fā)脈沖使用相同的頻率。相反，當(dāng)兩個(gè)使用同一跳頻組，MAIO也相同的但HSN不同的信道，它只會(huì)對(duì)突發(fā)脈沖的1/n干擾。MS可以由系統(tǒng)廣播消息中提供的小區(qū)參數(shù)來根據(jù)算法導(dǎo)出跳頻序列和小區(qū)的跳頻序列號(hào)。在使用同一跳頻組的相鄰小區(qū)中，應(yīng)注意使用不同的HSN，該做法可獲得干擾源分集增益。但注意應(yīng)盡量避

57、開使用HSN=0的情況（它是循環(huán)跳頻），因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致低質(zhì)量的干擾源分集。第六節(jié) 語(yǔ)音的傳輸過程一、語(yǔ)音編碼由于GSM系統(tǒng)是一種全數(shù)字系統(tǒng)，話音和其它信號(hào)都要進(jìn)行數(shù)字化處理，因此移動(dòng)臺(tái)首先要將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，以及其反變換，移動(dòng)臺(tái)再把這模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成13Kbit/s的數(shù)字信號(hào)，用于無線傳輸。下面我們主要講一下TCH全速率信道的編碼過程。目前GSM采用的編碼方案是13 Kbit/s的RPE-LTP（規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)），其目的是在不增加誤碼的情況下，以較小的速率優(yōu)化頻譜占用，同時(shí)到達(dá)與固定電話盡量相接近的語(yǔ)音質(zhì)量。它首先將語(yǔ)音分成20ms為單位的語(yǔ)音塊，再將每個(gè)塊用8 KHZ抽樣，因而每個(gè)塊就得到了160個(gè)樣本。每個(gè)樣本在經(jīng)過A率13比特（率14比特）的量化