空中接口協(xié)議

PNUA-072-3空中接口協(xié)議V0410中興通訊學(xué)院概述協(xié)議模型和結(jié)構(gòu)第一層標(biāo)準(zhǔn)第二層標(biāo)準(zhǔn)第三層標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容第一章概述RCRSTD-28標(biāo)準(zhǔn)化歷程●協(xié)議的制定者：日本ARIB(theAssociationofRadioIndustriesandBusinesses)和運(yùn)營(yíng)商。（ARIB通常被稱(chēng)為RCR）●制定協(xié)議的目的：為了發(fā)展數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)，規(guī)定通過(guò)無(wú)線電波傳輸設(shè)備的應(yīng)用準(zhǔn)則。STD-28協(xié)議制定了PHS無(wú)繩電話通信系統(tǒng)的無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)。此協(xié)議是基于不同無(wú)線電設(shè)備制造商、運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)之間的參與和會(huì)話，從而達(dá)到有效利用無(wú)線電波頻率，避免用戶(hù)干擾、沖突等目的。

1993年12月，制定V1.0版本，以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為中心。

1996年4月，確定了高速、高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸 中的端對(duì)端傳輸控制規(guī)程－PIAFS。

1997年11月，制定V3.0版本，確定64kb/s非限制數(shù)字信息承載業(yè)務(wù)。

1995年12月，制定V2.0版本，提出32kb/s非限制數(shù)字信息承載業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)及自營(yíng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。RCRSTD-28標(biāo)準(zhǔn)化歷程二. PHS系統(tǒng)概述1、系統(tǒng)組成

可以和PSTN和ISDN連接。

采用干擾檢測(cè)和規(guī)避機(jī)制，降低干擾。 為PS和CS提供唯一的識(shí)別碼。

支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)和非限制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

公共的無(wú)線接口，符合標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)都可以和任何地方的基站進(jìn)行無(wú)線連接。1、系統(tǒng)組成TX:發(fā)送RX:接收橫軸：時(shí)間

CS

PS#15msecCCHCCHR1T3T2T1R3R2R3T1CCHT3T2T1R1R2R3R3T3PS#2PS#3TXTXTXTXRXRXRXRX1、系統(tǒng)組成2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn)

頻率：1.9GHz；中國(guó)：1900MHz～1915MHz。

多址方式：Multi-TDMA

。

雙工方式：TDD

。

每信道多址數(shù)：4（全速率編碼情況）。

載波間隔：300kHz

。

調(diào)制方式：π/4相移QPSK

。

語(yǔ)音編碼方式：32kbpsADPCM

。

空中傳輸速率：384kbps

。

發(fā)射功率：10mW－500mW

。2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn)頻率范圍

STD-28協(xié)議在V2.0版本中頻率范圍1895.15MHz～1917.95MHz，共77個(gè)可用頻點(diǎn)，這些頻點(diǎn)中進(jìn)行了分類(lèi)，公用通訊頻點(diǎn)，私用控制頻點(diǎn)等。在V3.3的協(xié)議規(guī)范中，對(duì)頻點(diǎn)進(jìn)行了擴(kuò)展，1895.15～1919.45共82個(gè)頻點(diǎn)，同時(shí)日本在低端也擴(kuò)展了5個(gè)頻點(diǎn)，1893.65～1894.85MHz。在國(guó)內(nèi)，無(wú)委規(guī)定的無(wú)線接入TDD方式用的頻段為1900MHz～1920MHz，對(duì)于PHS系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)定了其公眾網(wǎng)的兩個(gè)可選控制頻點(diǎn)為26（1902.65MHz）和28（1903.25MHz）頻點(diǎn)2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn)2、PHS制式的射頻標(biāo)準(zhǔn)1：發(fā)射特性

1.1：發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)：

最大發(fā)射功率：對(duì)公用（public）基站,不大于500mW.。對(duì)其他基站，手機(jī)和中繼站，不大于10mW。但當(dāng)公用基站使用頻段在1893.65MHz~1905.95MHz時(shí)，最大發(fā)射功率應(yīng)不大于20mW,使用頻段在1915.85MHz~1918.25MHz時(shí),最大發(fā)射功率應(yīng)不大于2W。

輸出精度：滿(mǎn)足＋20％，－50％范圍。

3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范1.2：允許占用帶寬

（1）定義：

占用帶寬是指：包含99％發(fā)射能量的頻率范圍，有0.5％的能量在該頻率范圍的上端，0.5%的能量在該頻率范圍的下端。

（2）標(biāo)準(zhǔn)

允許值為288kHz。

3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范1.3：頻率穩(wěn)定度

（1）定義：

頻率穩(wěn)定度是指：在所占用的頻率帶寬內(nèi)，對(duì)給定的頻率可接受的最大頻率偏移。

（2）標(biāo)準(zhǔn)

絕對(duì)精度為：不大于±3X10-6。

3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范2：接收特性

2.1：靈敏度

（1）定義

當(dāng)發(fā)射端采用2556比特二進(jìn)制偽隨機(jī)序列信號(hào)時(shí)，在業(yè)務(wù)時(shí)隙接收端誤碼率為1％時(shí)的接收輸入電平。

（2）標(biāo)準(zhǔn)

不大于16dBuV。3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范2.2：誤碼率特性

（1）定義

當(dāng)發(fā)射端采用511比特周期二進(jìn)制偽隨機(jī)序列調(diào)制信號(hào)時(shí)，在業(yè)務(wù)時(shí)隙接收端誤碼率為1X10-5時(shí)的接收端輸入電平。

（2）標(biāo)準(zhǔn)

不大于25dBuV。

3、收發(fā)信機(jī)規(guī)范所有基站的控制信道使用相同的頻點(diǎn)基站業(yè)務(wù)信道的頻率使用采用動(dòng)態(tài)分配方式，不需要進(jìn)行預(yù)分配?；镜念l率分配在基站內(nèi)部完成，不需要基站控制器參與。每一個(gè)TCH時(shí)隙均可使用申請(qǐng)頻段范圍內(nèi)的所有頻點(diǎn)?；镜目捎妙l段范圍可以通過(guò)網(wǎng)管進(jìn)行參數(shù)下載。只有全網(wǎng)幀同步的網(wǎng)絡(luò)才能獲得最大的頻譜利用率。4、信道分配方式信道動(dòng)態(tài)分配技術(shù)信道就是網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的通道PHS系統(tǒng)的頻率與信道是在通話建立過(guò)程中基站通過(guò)一定的原則自行動(dòng)態(tài)分配的?？刂菩诺赖姆峙淇刂菩诺赖妮d頻是固定的，不同的設(shè)備供應(yīng)商提供的網(wǎng)絡(luò)控制在頻有可能是不同的中國(guó)采用26和28兩個(gè)作為控制載頻。，但是基站控制信道的時(shí)隙是各不相同的，一個(gè)基站可以選用四個(gè)時(shí)隙中的任意一作為控制時(shí)隙。業(yè)務(wù)信道的分配業(yè)務(wù)信道的載頻不是固定的，但是它遵循一定的原則，業(yè)務(wù)時(shí)隙可以選擇除控制時(shí)隙外的其他時(shí)隙4、信道分配方式下行控制信道的周期為100mS（可設(shè)置），每個(gè)點(diǎn)上可重疊覆蓋80個(gè)基站信號(hào)?；究刂菩诺罆r(shí)隙在明天凌晨同步的時(shí)候動(dòng)態(tài)分配。4、信道分配方式基站的TCH時(shí)隙在空閑的時(shí)候不斷的進(jìn)行干擾檢測(cè)。當(dāng)手機(jī)起呼時(shí)，基站挑選干擾最小的頻點(diǎn)分配給手機(jī)。每一個(gè)TCH均可使用頻段范圍內(nèi)的所有頻點(diǎn)，無(wú)需頻率預(yù)分配。4、信道分配方式信道動(dòng)態(tài)分配步驟步驟如下：１.手機(jī)在呼入、呼出和越區(qū)切換時(shí)首先選擇優(yōu)先級(jí)最高的載頻號(hào)F#和時(shí)隙S#。２.對(duì)所選的F#和S#信道進(jìn)行干擾電平測(cè)試３.如果所監(jiān)測(cè)到的干擾電平值低于第一門(mén)限電平２６dBuV，就選用該信道，否則進(jìn)入下一步。４.選擇下一個(gè)優(yōu)先的載頻號(hào)F#和時(shí)隙號(hào)S#。５.重復(fù)上述２到４步，直到找到可用的信道為止。６.如果沒(méi)有可用的信道，則按照上述步驟１到５步，以第二門(mén)限４０dBuV為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)比較，直到找到可用信道為止。4、信道分配方式信道分配舉例4、信道分配方式邏輯控制信道LCCHLCCH的組成BCCH：廣播控制信道PCH：尋呼信道SCCH：信令控制信道LCCH的超幀結(jié)構(gòu)無(wú)線用戶(hù)的尋呼PHS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)話務(wù)量的分布劃分為若干個(gè)尋呼區(qū)。當(dāng)無(wú)線用戶(hù)做被叫時(shí)，IGW首先從HLR獲取手機(jī)當(dāng)前的尋呼區(qū)號(hào)，然后通知該尋呼區(qū)的所有基站通過(guò)PCH下發(fā)尋呼消息?；镜腃SID內(nèi)包含所屬的尋呼區(qū)號(hào)，CSID隨控制信道下發(fā)。手機(jī)在漫游過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)登錄基站CSID中的尋呼區(qū)號(hào)變化時(shí)，主動(dòng)發(fā)起位置登記。PCH被分為8個(gè)組，被叫用戶(hù)的PSNUM最后四位對(duì)8取模，然后被放在對(duì)應(yīng)的那個(gè)PCH上進(jìn)行尋呼。手機(jī)在待機(jī)過(guò)程中僅檢測(cè)自己的PSNUM對(duì)應(yīng)的那個(gè)PCH。PHS手機(jī)切換方式基站內(nèi)部時(shí)隙切換（TCHSWITCH）－－當(dāng)通話過(guò)程受到干擾，導(dǎo)致FER上升時(shí)采取的切換方式。特點(diǎn)：切換速度快（200～300mS），與CSC無(wú)交互信令?；鹃g切換（HandOver）－－通話過(guò)程中，手機(jī)或基站檢測(cè)到信號(hào)電平低于閾值時(shí)采取的切換方式。特點(diǎn)：切換過(guò)程中，手機(jī)首先搜索新的基站，通過(guò)重新呼叫的方式在新的基站上建立話路信道，然后由網(wǎng)絡(luò)通知原基站釋放信道。切換速度慢（>1S），用戶(hù)能明顯感覺(jué)到通話中斷。第二章協(xié)議模型及結(jié)構(gòu)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，設(shè)備或子系統(tǒng)之間必須通過(guò)各種接口按照規(guī)定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)互連。例如，越區(qū)信道切換主要由基站管理和執(zhí)行，但還需通過(guò)無(wú)線接口向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出一系列指令，協(xié)同完成信道的越區(qū)切換。接口代表的是兩個(gè)相鄰實(shí)體之間的連接點(diǎn)，協(xié)議是說(shuō)明連接點(diǎn)上交換信息需要遵守的規(guī)則。一.RCRSTD-28協(xié)議的縱向劃分

RCRSTD-28協(xié)議從縱向，即從其完成功能的高低次序來(lái)說(shuō)，按電信網(wǎng)開(kāi)放系統(tǒng)互連模式OSI（OpenSystemInterconnectionModel），可分成三個(gè)層面：第一層：物理層第二層：鏈路層第三層：網(wǎng)絡(luò)層一.RCRSTD-28協(xié)議的縱向劃分物理層也稱(chēng)傳輸層。物理層主要完成兩種功能：其一，是傳送用戶(hù)的業(yè)務(wù)信息，包括語(yǔ)音和數(shù)據(jù)；其二，是在系統(tǒng)各實(shí)體之間傳送信令信息。一.RCRSTD-28協(xié)議的縱向劃分

鏈路層主要完成數(shù)字無(wú)線鏈路接入的過(guò)程，包括尋址和中繼控制。

網(wǎng)絡(luò)層是協(xié)議的最高層，它主要有三個(gè)功能定義：無(wú)線資源管理（RT）、移動(dòng)性管理（MM）和呼叫控制（CC）。一.RCRSTD-28協(xié)議的縱向劃分二.RCRSTD-28協(xié)議的橫向劃分

橫向劃分就是指以通信過(guò)程來(lái)劃分。通常，一個(gè)通信協(xié)議由呼叫連接階段和通信階段組成。 STD-28協(xié)議中，把通信過(guò)程分為三個(gè)協(xié)議階段：連接通道建立階段服務(wù)通道建立階段通信階段二.RCRSTD-28協(xié)議的橫向劃分

連接通道建立階段：主要是建立無(wú)線電接口握手。

服務(wù)通道建立階段：主要是建立相互握手的基站和手機(jī)之間的呼叫連接。

通信階段：主要是進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。二.RCRSTD-28協(xié)議的橫向劃分第三章第一層標(biāo)準(zhǔn)

定義PS和CS識(shí)別碼

錯(cuò)誤檢測(cè)

公用信道發(fā)送/接收

用戶(hù)信息發(fā)送/接收

提供擾碼功能

定義同步規(guī)則一. 功能二. 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)三. 物理信道類(lèi)型四. 邏輯信道類(lèi)型時(shí)隙邏輯通道功能控制時(shí)隙廣播控制信道（BCCH）下行，單向傳送用于校正PS頻率，CS的識(shí)別碼等公用信息尋呼信道（PCH）下行，用于單向?qū)ず鬚S，可在一個(gè)或數(shù)個(gè)微蜂窩內(nèi)同時(shí)進(jìn)行信號(hào)控制信道（SCCH）上下行，雙向，用于呼叫建立過(guò)程中雙向傳送系統(tǒng)信令，如登記、鑒權(quán)、信道分配等用戶(hù)信息包信道（UPCH）上行，用于PS主叫的建立，請(qǐng)求分配一個(gè)SCCH信道等通信時(shí)隙同步（SYN）上下行，使雙向通信時(shí)隙同步

業(yè)務(wù)信道（TCH）上下行，雙向傳輸用戶(hù)信息慢速結(jié)合控制（SACCH）上下行，占用部分通信時(shí)隙，雙向傳輸與某信道有關(guān)的功率控制、用于微蜂窩切換的小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度信息等快速結(jié)合控制（FACCH）上下行，占用全部通信時(shí)隙，傳輸與某信息信道有關(guān)的指令，如進(jìn)行小區(qū)切換時(shí)，因占用時(shí)間短，不妨礙通話按階段劃分：五. LCCH結(jié)構(gòu)ｎSUB*ｎGROUP=1.2secｎPCHｎSUB100msBCCHP1P2SCP3P4SCP5P6SCP7P8TXRX計(jì)算分組號(hào)碼方法：分組號(hào)=（PS號(hào)碼的最后4位數(shù)）MOD（Npch*Ngroup*1）+1例：某PS號(hào)碼050-312-7980分組號(hào)=7980MOD（4*2*1）+1=2+1=3

這樣，該P(yáng)S對(duì)應(yīng)的組是P3。(尋呼門(mén)限：8000[count/h])超幀結(jié)構(gòu)六.時(shí)隙結(jié)構(gòu)控制時(shí)隙（下行）：控制時(shí)隙（上行）：七.信道編碼格式控制信道：通信信道：英文代碼信號(hào)名稱(chēng)用途R應(yīng)答相鄰時(shí)隙緩沖間隔，可取4位全“0”SS初始碼元幀同步碼字，用于8時(shí)隙幀同步或復(fù)幀同步PR前綴用于時(shí)鐘同步UW用戶(hù)字用戶(hù)代碼，一般由個(gè)人和群地址兩部分組成CI信道類(lèi)別給出各邏輯信道標(biāo)識(shí)符CSID基站標(biāo)識(shí)碼給出主叫或被叫基站標(biāo)識(shí)碼PSID手機(jī)標(biāo)識(shí)碼給出主叫或被叫手機(jī)標(biāo)識(shí)碼I信息要傳輸?shù)男畔⒈忍谻RC循環(huán)冗余校驗(yàn)放檢錯(cuò)編碼產(chǎn)生的監(jiān)督位Guard保護(hù)位防止同步較差情況下相鄰時(shí)隙數(shù)據(jù)重迭，一般全取“0”時(shí)隙中各種信號(hào)的功能第四章第二層標(biāo)準(zhǔn)一. 功能

采用LAPDC協(xié)議，在通信信道上，建立多幀應(yīng)答操作模式（Multi-frameacknowledgedoperationmode），通過(guò)原語(yǔ)調(diào)用，為第三層實(shí)體提供可靠的信令傳送通道實(shí)現(xiàn)空中信令接口STD28協(xié)議第一、三層之間的隨路信令傳遞二.物理時(shí)隙和第二層幀的關(guān)系SACCH信道：FACCH信道：SACCH一、二、三層幀結(jié)構(gòu)關(guān)系FACCH一、二、三層幀結(jié)構(gòu)關(guān)系第五章第三層標(biāo)準(zhǔn)一. 功能定義第三層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在無(wú)線接口上建立、保持、切換和釋放網(wǎng)絡(luò)鏈接，以及PS區(qū)域登記和鑒權(quán)等進(jìn)程。無(wú)線資源管理子層RT(Radiofrequencytransmissionmanagement)

負(fù)責(zé)無(wú)線資源管理，包括無(wú)線區(qū)域選擇、無(wú)線鏈路建立和保持、切換及終止無(wú)線連接。移動(dòng)性管理子層MM(Mobilitymanagement)

負(fù)責(zé)PS的移動(dòng)管理，包括PS的位置更新和鑒權(quán)。呼叫控制子層CC(Callcontrol)

負(fù)責(zé)呼叫控制功能，包括呼叫建立、保持及釋放。網(wǎng)絡(luò)層的基本概念是編址。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議就是把一個(gè)標(biāo)記附加在每個(gè)消息上，用于區(qū)別不同的信息流。這個(gè)標(biāo)志可以通過(guò)編址的方式對(duì)應(yīng)于某個(gè)源點(diǎn)、某個(gè)宿點(diǎn)，連接參考或路由參考。從PS的角度看，消息的源點(diǎn)和宿點(diǎn)取決于應(yīng)用協(xié)議。如表6所示。應(yīng)用協(xié)議功能源點(diǎn)和宿點(diǎn)無(wú)線資源（RR）無(wú)線資源管理好分配PSCS移動(dòng)管理（MM）位置管理，安全性管理PSHLR呼叫控制（CC）呼叫控制管理PSLE一. 功能定義一. 功能定義RT（Radiofrequencytransmissionmanagement）：無(wú)線資源管理子層功能：處理與無(wú)線信道管理相關(guān)的一些業(yè)務(wù)，如無(wú)線信道的設(shè)置、分配、切換、性能監(jiān)測(cè)等。無(wú)線資源管理子層的作用是在一次呼叫過(guò)程中，在PS與CSC之間建立穩(wěn)定的連接，并始終設(shè)法維持這種連接直到呼叫結(jié)束后將其清除。一. 功能定義MM（Mobilitymanagement）：移動(dòng)性管理子層功能：移動(dòng)管理協(xié)議主要支持用戶(hù)的移動(dòng)性。如跟蹤漫游移動(dòng)臺(tái)的位置、對(duì)位置信息的登記、處理移動(dòng)用戶(hù)通信過(guò)程中連接的切換等。在PS和CS之間建立、保持及釋放一個(gè)連接，管理由手機(jī)啟動(dòng)的位置更新（數(shù)據(jù)庫(kù)更新），以及加密、識(shí)別和用戶(hù)鑒權(quán)等事務(wù)。一. 功能定義CC（Callcontrol）：呼叫控制子層功能：呼叫控制支持以交換信息為目的的通信。它具有手機(jī)主呼（或被呼）的呼叫建立（或拆除）電路交換連接所必須的功能。CC協(xié)議實(shí)體中包括所有呼叫建立，呼叫釋放以及補(bǔ)充業(yè)務(wù)處理所要求的信息都包含在此協(xié)議實(shí)體中。同時(shí)提供幾個(gè)電信業(yè)務(wù)以及在不同業(yè)務(wù)之間轉(zhuǎn)換是可能的。控制過(guò)程包括適當(dāng)?shù)臋z查手段