移動通信課件：12次課 第07章 GSM-2

1、7-1數(shù)字移動通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設(shè)計報告Digital Mobile Communication數(shù)字移動通信7-2數(shù)字移動通信第七章GSM移動通信系統(tǒng)7-3這一節(jié)需要學習的內(nèi)容GSM空中接口物理層設(shè)計？GSM空中接口物理層的設(shè)計頻率資源是運營商最寶貴的戰(zhàn)略資源。需要精打細算、加強管理，這一點在GSM空中物理層的設(shè)計上體現(xiàn)得淋漓盡致。研究點信道：空中接口的種種信道設(shè)計，就其本質(zhì)而言，都是為了提高頻譜資源的利用效率（從管理學層面的角度來理解設(shè)計方式）物理信道：空中接口參數(shù)、幀結(jié)構(gòu)邏輯信道：業(yè)務信道，控制信道7-4GSM空中接口物理層的設(shè)計GS

2、M物理信道：TDMA幀分配給MS一個時隙，該時隙就稱為GSM物理信道。突發(fā)脈沖序列都在時隙上傳送，也就是在物理信道上傳送。GSM邏輯信道：當同一個物理信道承載不同的突發(fā)脈沖時，它就成了不同的邏輯信道。例如，當承載TCH脈沖時，它就是業(yè)務信道；當承載BCCH脈沖時，它就是廣播信道；當承載SCH脈沖時，它就是同步信道。7-5物理信道邏輯信道鐵路火車7-6一、物理信道7-7一、物理信道1、空中接口接入方式：TDMA/FDMA多址7-8一、物理信道1、空中接口雙工方式：FDD上行890-915 MHz下行935-960 MHz信道間隔：200kHz有效信道總數(shù)為124對，每個信道分8個時隙，共992個

3、物理信道 。為什么下行頻率比上行頻率高？手機號碼確定以后，專用頻點還是覆蓋頻段？7-9一、物理信道1、空中接口目前我國給聯(lián)通分配6MHz頻段，給移動分配19MHz頻段。上行鏈路：移動890MHz909MHz，聯(lián)通909MHz915MHz。下行鏈路：移動935MHz954MHz，聯(lián)通954MHz960MHz。聯(lián)通信號質(zhì)量不如移動？7-10一、物理信道1、空中接口區(qū)群結(jié)構(gòu)：N=3、4、7調(diào)制方式高斯最小頻移鍵控（GMSK）高斯濾波器：BT=0.3頻譜利用率：1.35bps/Hz7-11一、物理信道1、空中接口基站發(fā)射功率為每載波500W，平均每個時隙為500/8=62.5W。移動臺發(fā)射功率為0.8

4、W，2W，5W，8W和20W五種。小區(qū)覆蓋半徑最大為35km，最小為500m?？刹捎?小區(qū)9扇區(qū)的區(qū)群結(jié)構(gòu)。 7-12一、物理信道2、幀結(jié)構(gòu)每個TDMA幀分07共8個時隙7-13一、物理信道2、幀結(jié)構(gòu)TDMA幀復幀超幀超高幀 每個載頻定義為一個TDMA幀，每個幀包含8個時隙，這就有了幀號。復幀是針對TDMA幀中的一個特定時隙來定義的。兩個復幀結(jié)構(gòu)： 26幀：一般用于TCH，以及跟隨其的SACCH（幀12）和FACCH 51幀：用于BCH和CCCH7-14一、物理信道2、幀結(jié)構(gòu)TDMA幀復幀超幀超高幀 超幀：可以容納51復幀和26復幀的幀，因此為 5126=1326幀，6.12秒。 超高幀：持續(xù)

5、2048個超幀，約3個多小時，每當一個新的超高幀開始，加密和跳頻算法也重新開始。7-15一、物理信道2、幀結(jié)構(gòu)手機在微觀上看，不是全雙工模式，只有一套收發(fā)設(shè)備，所以在特定的時隙只能收或發(fā)。為了避免手機這個問題，規(guī)定上行和下行有3個時隙的偏移量。除非給手機添加一個雙工器，同時發(fā)射和接收，但是成本高。7-16一、物理信道2、幀結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)上行傳輸所用的幀號和下行傳輸所用的幀號相同，但上行幀相對于下行幀，在時間上推后3個時隙。這樣安排，允許移動臺在這3個時隙的時間內(nèi)，進行幀調(diào)整以及對收發(fā)信機的調(diào)諧和轉(zhuǎn)換。一、物理信道刺刀在前，刺刀在后精確的時間控制7-17 在TDMA系統(tǒng)中，精準的控制手機的發(fā)射時

6、間是非常重要的，一個手機必須在指配給它的時間內(nèi)發(fā)射信號，而在其余時間內(nèi)保持寂靜。就如閱兵一樣，走快了走慢了都不行，前后都是刺刀呢。問題：如果手機使用4號時隙，距離基站幾公里甚至幾十公里的范圍，那么到達基站后會不會干擾到5號、甚至6號時隙？干擾到什么程度？干擾到了怎么辦？一、物理信道刺刀在前，刺刀在后精確的時間控制7-18假設(shè)手機離基站9km，基站至手機有一次延時，手機至基站又有一次延時，來回18km。單程延遲：9000m/(3*10m8/s)=30微秒，雙程延時：60微秒。由于一個比特占用時間為3.7微秒，60us/(3.7us/bit) = 17bit，則造成了17bit的延時。怎么辦？一、

7、物理信道刺刀在前，刺刀在后精確的時間控制7-19為了消除路徑的時延，引入時間提前量TA（Time Advance），指示手機提前發(fā)射。GSM中TA是以bit來計算的，取值范圍為0-63bit，對應覆蓋范圍為0-35km。假設(shè)手機離基站9km，基站至手機有一次延時，手機至基站又有一次延時，來回18km。單程延遲：9000m/(3*10m8/s)=30微秒，雙程延時：60微秒。由于一個比特占用時間為3.7微秒，60us/(3.7us/bit) = 17bit，則造成了17bit的延時。時延不斷變化怎么辦？一、物理信道刺刀在前，刺刀在后精確的時間控制7-20 在呼叫過程中，手機必須不斷測量時延值然后

8、傳送給基站，基站必須監(jiān)測呼叫到達時間，并每隔0.5秒向移動臺發(fā)出一次指令，逐步指示移動臺應提前發(fā)射的時間。 問題： 0.5秒才指示一次時間提前量，假如我坐在高鐵上，會不會因為速度太快而造成對其他時隙的干擾？一、物理信道刺刀在前，刺刀在后精確的時間控制7-21 要延遲1bit，需要移動554m的距離，你在0.5秒能移動554m么？除非你坐的是波音747。否則，最高速率413km/h的磁懸浮也就119m/s。 問題：無線信道是有多徑效應的，TA的測算可能存在誤差（經(jīng)過實地測算，最多可能達到3bit），怎么解決呢？一、物理信道刺刀在前，刺刀在后精確的時間控制7-22 預留保護間隔，這樣萬一有點差錯也

9、可以有個緩沖。好比閱兵式上為刺刀留的10cm。保護間隔多長？后面章節(jié)的突發(fā)脈沖會具體講述。精確的時間控制：時間提前量+時間保護間隔二、邏輯信道TDMA幀分配給MS一個時隙，該時隙稱為GSM物理信道。物理信道只是載體，邏輯信道決定了跑什么內(nèi)容。7-23業(yè)務信道（TCH）控制信道（CCH）二、邏輯信道1、業(yè)務信道（TCH）7-24全速率：22.8kbps全速率：增強型，語音質(zhì)量更好半速率：11.4kbps二、邏輯信道7-252、控制信道（CCH） 凡是有資源的地方就得有控制，要不然大家搶資源就會沒了規(guī)矩，亂了套，最終會降低資源的使用效率。二、邏輯信道7-262、控制信道（CCH）候車廳的大喇叭FC

10、CH FCCH（頻率校正信道）：下發(fā)一個長達142位全0比特，以保證MS校正自己的振蕩器的頻率并鎖定到該BTS的頻率。只有鎖定了該塊載頻，MS才能收聽到跟隨在FCCH之后的同步信息SCH和BCCH 。兩個目的：1、提醒2、鎖頻：保證手機的頻率與BTS一致二、邏輯信道7-272、控制信道（CCH）現(xiàn)在是北京時間八點整SCH SCH（同步信道）：報時。攜帶MS幀同步信息（TDMA幀號）和BTS的識別碼，用作下行鏈路，在BCCH的下行鏈路的0號時隙發(fā)送。前者用于MS和BTS之間同步，后者用來識別基站。二、邏輯信道7-282、控制信道（CCH）我的地盤，我的業(yè)務BCCH BCCH（廣播控制信道）：廣播

11、網(wǎng)絡信息，也稱系統(tǒng)信息。當移動臺開機但沒有通話時，會周期性地監(jiān)視BCCH中的信息。除了監(jiān)視移動臺所在小區(qū)的BCCH外，還監(jiān)視相鄰小區(qū)的BCCH信息，并存儲最強的6個，同時保存的還有同步信息，方便切換后快速同步。二、邏輯信道7-292、控制信道（CCH）我的地盤，我的業(yè)務BCCH BCCH（廣播控制信道）：廣播的信息包括：位置區(qū)識別碼，移動臺應監(jiān)視的相鄰小區(qū)列表，小區(qū)識別碼，本小區(qū)使用的頻率列表，接入控制等等。二、邏輯信道7-302、控制信道（CCH）想上車，請先買票RACH/AGCH RACH/AGCH （隨機/允許接入信道）：MS通過RACH信道申請分配一個獨立專用控制信道，可作為對尋呼的響

12、應或者MS主叫/登記時的接入；AGCH用于為MS分配一個獨立專用控制信道。二、邏輯信道7-312、控制信道（CCH）廣播尋人PCH/CBCH PCH/CBCH （尋呼信道/小區(qū)廣播信道）：PCH是在位置區(qū)范圍內(nèi)尋呼MS；CBCH是在小區(qū)范圍內(nèi)傳遞需要廣播到小區(qū)中所有移動臺的信息。二、邏輯信道7-322、控制信道（CCH）列車導乘員SDCCH SDCCH （獨立專用控制信道）：用在分配TCH之前在呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令，如登記和鑒權(quán)，空閑情況下短消息和小區(qū)廣播也在其上發(fā)送。傳送的信令包括：位置更新、開關(guān)機、呼叫建立、短消息等等。二、邏輯信道7-332、控制信道（CCH）列車服務員FACCH/

13、SACCH FACCH/SACCH （快速/慢速輔助控制信道）：SACCH，上行方面?zhèn)鬟fMS接收的當前服務小區(qū)以及相鄰小區(qū)的信號強度的測試報告，以及鏈路質(zhì)量報告，下行方面，傳遞功率控制和定時信息。二、邏輯信道7-342、控制信道（CCH）列車服務員FACCH/SACCH FACCH/SACCH （快速/慢速輔助控制信道）：SACCH速率為383bit/s，要傳遞一個完整的信息，延遲達到480ms，對于切換這種需要快速處理的信息，是不夠用的。這就有了FACCH（借用TCH幀來傳遞信息），不必等到TCH完畢后在SACCH幀上傳遞信息。7-35三、波形設(shè)計TDMA信道上一個時隙中的信息格式稱為突發(fā)脈

14、沖序列，共有4種類型常規(guī)突發(fā)NB：用于業(yè)務信道及除了RACH、SCH、FCCH控制信道上的信息頻率校正突發(fā)FB：用于校正移動臺的載波頻率同步突發(fā)SB：用于傳輸TDMA幀號和基站識別碼接入突發(fā)AB：用于移動用戶向基站提出入網(wǎng)申請7-36三、波形設(shè)計常規(guī)突發(fā)脈沖序列尾比特：幫助識別起始位和中止位保護間隔：防止時隙交疊加密比特：語音信號經(jīng)過A5算法后填充進了加密比特中訓練序列：有信息就要有訓練序列，均衡用Flag：借用標志，借用“1”即為快速輔助控制信道，“0為”TCH信道7-37三、波形設(shè)計頻率校正突發(fā)脈沖序列尾比特：幫助識別起始位和中止位保護間隔：防止時隙交疊固定比特：全07-38三、波形設(shè)計同步突發(fā)脈沖序列尾比特：幫助識別起始位和中止位保護間隔：防止時隙交疊同步序列：作用類似于訓練序列，但更長加密比特：2