十章邏輯信道ppt課件

1、第十章 邏輯信道一、概論挪動通訊中，挪動用戶和網(wǎng)絡(luò)之間一切的活動都是經(jīng)過空中接口的信道完成的。GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道。物理信道：在一對頻率中，一個特定的時隙被分配給一個挪動臺用于通訊。這一對時隙就構(gòu)成了一條雙任務(wù)業(yè)的物理信道(相當(dāng)于一條線)。邏輯信道：是被用來在BTS和MS之間傳送不同類型的信息，不同的傳送不同的信息。一條物理信道結(jié)合了頻率和TDM兩方面，被定義為一系列的無線電頻率信道和時隙。邏輯信道是映射到物理信道上傳送的。下行鏈路：從BTS到MS方向的鏈路。上行鏈路：從MS到BTS方向的鏈路。頻率時隙號圖物理信道圖邏輯信道多路復(fù)用二、空中接口的構(gòu)造面向電路的接口GSM系統(tǒng)是面

2、向電路的，主要的目的是提供語音效力?？罩薪涌诘膶訕?gòu)造主要包括三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層。三大特點：功能豐富的物理層：不但有傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)功能，還有多路復(fù)用、突發(fā)的生成、功率控制、時間提早量TA的計算、平衡、編/解碼等其他功能。多種類型的邏輯信道：這些邏輯信道將第一層和第二層銜接起來。在這一層，主要是研討在邏輯上如何控制在控制信道中傳輸?shù)膸?LAPDm協(xié)議)。網(wǎng)絡(luò)層被分為三個子層：管理呼叫控制、補充業(yè)務(wù)、短信息等業(yè)務(wù)。3 Layer: networkCall Management(CM)Call Control(CC)Supplementary Services(SS)Short Mess

3、age Service(SMS)Mobile Mgt(MM)AuthentificationUpgrade LocationIMSI attach/detachIdentificationRadio Resource(RR)Paging, Activation encryption,Dedicated Channels Allocation,Handover, measurement reporting2 Layer: data linkRetransmission mechanismTCHSACCHFACCHSDCCHCCCHBCCHPCHRACHAGCHSCHFCCHRadio link

4、controlProtection and error detectionPhysical and logical channelsBurst construction1 Layer: physical圖邏輯信道和層構(gòu)造三、邏輯控制信道相關(guān)的物理和邏輯信道空中接口提供了大量的不同內(nèi)容和不同優(yōu)先權(quán)的控制功能廣播系統(tǒng)信息(BCH)；通知挪動臺有呼叫進(jìn)入和為它們接入網(wǎng)絡(luò)提供便利(CCCH)；在傳輸前和傳輸過程中對物理參數(shù)的控制(FACCH, SCH和SACCH)；為的信令傳輸提供支持(SDCCH)。圖同時支持話務(wù)信道和輔助控制信道的物理信道表示圖復(fù)幀(Multitrame)就是將一些延續(xù)的TDMA幀

5、上的某一特定時隙延續(xù)地組合在一條物理信道上。某些載波的復(fù)幀中的時隙具有特別的功能。0 1 27 0 1 27 0 1 27 0 1 27TDMA幀復(fù)幀圖支持復(fù)幀的物理信道復(fù)幀、超幀和超超幀的構(gòu)造.復(fù)幀：120 ms的26個幀的復(fù)幀235.4 ms的51個幀的復(fù)幀.超幀(Supertrame)：51個26復(fù)幀的超幀26個51復(fù)幀的超幀.超超幀(Hypertrame)：2048個超幀，2715648個TDMA幀，即3h28min53s760ms。每個TDMA幀都有個幀號FN (Frame Number)。在加密算法A5中，在某一給定的時辰，不同BTS的FN不能有一樣的值。2324253210120

6、 ms multiframe474849321050235.4 msmultiframe5049484743210252423220134superframe123204720462045hyperframe3h 28min 53s 760ms圖空中接口一切幀的構(gòu)造邏輯信道的分類分為公用信道和非公用信道。公用信道 (Dedicated Channel)：提供預(yù)留資源給挪動臺，即分配復(fù)幀中的一對時隙給挪動臺。一個蜂窩小區(qū)中，沒有任何兩臺挪動臺在同一時隙內(nèi)接納和發(fā)送。公用信道是雙工信道。非公用信道 (Common Channel)：單任務(wù)業(yè)的、由許多挪動臺共享的信道。下行鏈路中：數(shù)據(jù)廣播；上行鏈路

7、中：多址接入(slotted Aloha)；Traffic Channel for data (user rate) 9.6 kbit/s, 4.8 kbit/s, 奇數(shù)位的數(shù)據(jù)屬于TCHBit 1=奇數(shù)位的數(shù)據(jù)屬于FACCHBit 0=偶數(shù)位的數(shù)據(jù)屬于TCHBit 1=偶數(shù)位的數(shù)據(jù)屬于FACCH圖正常突發(fā)中偷換標(biāo)志的運用圖一條物理信道上邏輯信道TCH和FACCH復(fù)用表示圖T: TCH A : SACCH F : FACCH i : idle兩個字母意味著每個占用半個突發(fā)，一個字母意味著兩個的半突發(fā)支持同一條信道。 T T T TTFTFTFTFFTFTFTAFTT T T T T T T T

8、 T T T T0 1 2 31225i26個TDMA幀繼續(xù)120 msSDCCH-SACCH的復(fù)用一條SDCCH信道是和配合它的SACCH信道復(fù)用在同一條雙工物理信道上，同時信道上可以有多對SDCCH-SACCH。51個TDMA幀=235.38 ms0 1 21020503040D0D1D2D3D4D5D6D7A0/A4 A1/A5 A2/A6 A3/A70 1 21020503040D0D1D2D3D4D5D6D7A0/A4A1/A5 A2/A6 A3/A7Di = SDCCHi信道Ai = 配合SDCCHi信道的SACCHi偶數(shù)(或奇數(shù))復(fù)幀上的第32個時隙到第47個時隙被用來配合第0,

9、 1, 2, 3(或第4, 5, 6, 7)SDCCH信道。圖SDCCH復(fù)用的構(gòu)造五、信標(biāo)信道概念允許挪動臺總是和最適宜的基站銜接在一同的信道。功能.使得挪動臺可以 檢測到網(wǎng)絡(luò)；獲得必要的無線信道參數(shù)，接入到系統(tǒng)。 .其他術(shù)語 beacon, 信標(biāo)信道.類似一座燈塔 對于航行的船只來說(燈屋)留意：BCCH CBCH (Cell Broadcast CHannel)GSM中信標(biāo)信道的功能.GSM中“信標(biāo)的功能表如今幾個方面無線資源、同步的檢測“系統(tǒng)參數(shù)的廣播.在GSM中，它的實現(xiàn)是經(jīng)過一個載波(在每個蜂窩小區(qū)內(nèi))，它實現(xiàn)了“燈塔的功能(“信標(biāo)頻率=“BCCH頻率)該載波的一個物理信道(在n0時

10、隙上)，支持包括BCCH在內(nèi)的不同邏輯信道(有時為了在別的時隙上實現(xiàn)信標(biāo)信道，別的物理信道也可以被運用)。留意：支持信標(biāo)信道的信標(biāo)頻率是分配給運營商的一切頻率中的一個。在這個頻率上的發(fā)射功率總是恒定的。為了維持恒定的發(fā)射功率，在沒有信息發(fā)送時，還是繼續(xù) 發(fā) 送 填 充 突 發(fā) ( d u m m y bursts)。信標(biāo)頻率同樣也可以用來支持別的信道(公用與非公用)。f 2f 3f 7f 6f 1f 5f 4信標(biāo)信道在頻率f1上圖基站“信標(biāo)的根本知識.一個無線通訊系統(tǒng)需求一個參照“信號它使得挪動臺 檢測到網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)同步(在時間上和頻率上)了解網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)與配置該“信號是在網(wǎng)絡(luò)中廣播的，并且用

11、來進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)控制(原那么上來說，信道上不傳送任何用戶信息)GSM中，基站的信標(biāo)信道對應(yīng)著信標(biāo)頻率：在上，總是有一個功率恒定的調(diào)制信號在不斷地發(fā)射著，這個信號允許挪動臺進(jìn)展功率調(diào)整0時隙：一系列的廣播邏輯信道被建立在上。200 kHz1 carrierf1 TDMA frame= 4.6152 mstime slotf1在一個蜂窩小區(qū)中，為了實現(xiàn)信標(biāo)信道，人們將在0時隙的一個特殊載波(這里是f1)和它支持的物理信道區(qū)別開來。0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7t圖載波和物理信道B T T T T T T TF S

12、BF SF SF SF SB D T D T T T T51-Multi frame (duration: 51 TDMA frames)0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7Average cell case 1 PhyCh = 1 BCH + CCCH 2 PhyCh = 2x(8 SDCCH) 5 PhyCh = 5x(TCH) Small cell case 1 PhyCh = 1 BCH + CCCH + + 4 SDCCH 7 PhyCh = 7x(TCH) BCCH frequency f1f1或“信標(biāo)頻率(或BCCH)支持廣播的邏輯信道 (F, S, B)

13、，同樣也支持其他類型的信息。BCCH頻道在時隙0上。圖信標(biāo)頻率廣播信道(BCH)的種類FCCH (Frequency Correction Channel)SCH (Synchronization Channel)BCCH (Broadcast Control Channel)嚴(yán)厲來說，F(xiàn)CCH不能算一條邏輯信道，只是一條物理“信標(biāo) 但是，它經(jīng)常被看作是一條邏輯信道。.FCCH頻率校正信道，使得挪動臺可以將任務(wù)頻率鎖定到基站的任務(wù)頻率由約50 ms發(fā)射一次的一種特殊突發(fā)組成突發(fā)由148 bits 的“0組成發(fā)送在載波f0上: 產(chǎn)生一個頻率為f0+1625/24 kHz的正弦信號僅僅出如今信標(biāo)信

14、道0時隙上FCCH突發(fā)發(fā)送在51個幀的復(fù)幀的第0、10、20、30和40幀上在235.8 ms中發(fā)射5次，大約每秒鐘20次檢測到FCCH突發(fā)意味著挪動臺正好在監(jiān)聽信標(biāo)信道(就象SCH突發(fā)一樣)1010203040FFFFF圖FCCH在51個幀的復(fù)幀中的位置.SCH同步信道，提供一切必要的同步信息給挪動臺帶有64 bits的訓(xùn)練序列(長的)兩種不同的同步方式微同步：協(xié)助確定TA值邏輯同步：網(wǎng)絡(luò)的本地邏輯時鐘，幀號 FN (Frame Number)編碼后的數(shù)據(jù)編碼后的數(shù)據(jù)擴(kuò)展的訓(xùn)練序列3 bits39 bits64 bits39 bits3 bits時隙: 156.25 bits (577 s)

15、 8.25 bits (30.46 s) 圖同步突發(fā)的構(gòu)造由編碼在78 bits上的控制維護(hù)數(shù)據(jù)和一個訓(xùn)練序列組成。1010203040FFFFFSSSSS圖SCH在51個幀的復(fù)幀中的位置在51個幀的復(fù)幀中出如今第1、11、21、31、41幀中 (每隔10TDMA幀：FN0+1+k10)微同步使挪動臺可以在時間上得到準(zhǔn)確校正留意：這里運用的64bits的訓(xùn)練序列在一切的GSM網(wǎng)絡(luò)中是獨一的，與EDGE中運用的有些不同在SCH突發(fā)出現(xiàn)之前，同步的準(zhǔn)確度是10s級在收到SCH突發(fā)后，同步的準(zhǔn)確到s級圖檢測到一個SCH突發(fā)傳輸?shù)膮?shù)用RFN (Reduced Frame Number)表示FN (即

16、邏輯同步)RFN, 是FN的緊湊方式，允許確定FN ( 0 F N 它不能正確解調(diào)其他時隙(有BC-, P-, T-CH信道的)。鎖定在一個BS上的挪動臺(給定了BCC的)不能再鎖定到另一個BS上(即使它們運用同樣的頻率)。圖1在同一BCCH頻率上BSIC的運用 (2)BSIC中的NCC部分在邏輯上允許區(qū)分運用一樣頻率的兩個互相接壤國家的GSM運營商即使有雙重“沖突：(1)BCCH頻率 (2) BSIC的BCC部分。 f1BSIC=0, 2f1BSIC=0, 3圖BSIC在兩個相鄰PLMN的運用.BCCHBCCH (Broadcast Control Channel) :廣播控制信道，廣播蜂窩

17、小區(qū)的其他邏輯特性參數(shù)(或者系統(tǒng)信息) 782bps的速率(根本設(shè)置)傳輸方式 系統(tǒng)信息被組合成23bytes (184bits)為單位該184bits被編碼成456bits，并且被分割成57bits的8個 half blocks該8個half blocks被交錯在4個正常突發(fā)中廣播的系統(tǒng)信息選擇蜂窩小區(qū)的參數(shù) (要求的最低信號電平，允許的最大發(fā)射功率)位置區(qū)域代碼LAI (協(xié)助決議切換)給出隨機(jī)接入規(guī)那么的RACH參數(shù)對如何配置公共控制信道的詳細(xì)描畫對如何組織CBCH (Cell Broadcast CHannel)信道的詳細(xì)描畫相鄰蜂窩小區(qū)的信標(biāo)信道頻率分配給BS的載波表CI (Cell

18、Identity) (BSIC)其他必要的參數(shù) (例如：DTX的運用，功率控制等)BCCH1010203040FFFFFSSSSS圖 BCCH在51幀的復(fù)幀中的位置 在幀中的位置 普通來說是在時隙0其他能夠性，時隙2、4、6。挪動臺開機(jī)后.首先按照某個順序搜索能夠存在的GSM頻率(可以在SIM卡中指定)900MHz，1800MHz (DCS)，1900MHz (PCS)，850MHz (AMPS) .接著根據(jù)收到的功率強(qiáng)度將頻率進(jìn)展排隊.然后在信號最強(qiáng)的頻率上，搜索一個“時隙信號(TDMA, 4.6154)FCCH突發(fā)(檢測解調(diào)后最適宜的頻率)。.假設(shè)檢測到了FCCH突發(fā)，挪動臺將鎖定這個頻率

19、(在頻率上同步) .繼續(xù)尋覓SCH突發(fā)，找到后： 在時間上進(jìn)展同步獲得一個網(wǎng)絡(luò)時間(FN)然后對BSIC進(jìn)展解碼 (并且知道蜂窩小區(qū)中運用的26 bits的訓(xùn)練序列).對BCCH進(jìn)展解碼，以便獲得系統(tǒng)信息和確定運營商 (“home或“visited).挪動臺通話時挪動臺繼續(xù)監(jiān)測，要了解網(wǎng)絡(luò)其他地方發(fā)生的事 (但是不全部解碼) 為切換做預(yù)備 (MAHO, Mobile Assisted HO)通話中的挪動臺在“monitoring期間，掃描相鄰蜂窩小區(qū)信標(biāo)信道的TDMA幀(當(dāng)前的BS的BCCH中指出了有關(guān)頻率)，丈量來自它的功率。挪動臺對不同的相鄰信道進(jìn)展功率丈量，然后將丈量結(jié)果經(jīng)過配合TCH信

20、道的控制信道SACCH信道送回當(dāng)前的BS。當(dāng)前的BS相鄰的BS 圖對信標(biāo)信道的掃描圖 利用空閑時隙檢測丈量丈量并解碼當(dāng)前BTS當(dāng)前BTSi相鄰BTSi0000六、公共控制信道CCCH (Common Control Channel)包括隨機(jī)接入信道RACH (Random Access Channel)、準(zhǔn)許接入信道AGCH (Access Grant Channel)、尋呼信道PCH (Paging Channel)、小區(qū)廣播信道CBCH (Cell Broadcast Channel)。RACH信道是一切挪動臺共享的，并且允許它們向網(wǎng)絡(luò)懇求一個特別效力的控制信道。.接入突發(fā)構(gòu)造：擴(kuò)展尾比特

21、(extended tail bits)，8bits，(0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0) 維護(hù)時間，68.25bits，252s237.8km (GSM中，挪動臺和基站間的最大間隔只能是35km)訓(xùn)練(同步)序列，41bits，允許基站發(fā)現(xiàn)來自挪動臺未完全同步的信號編碼后的數(shù)據(jù)，36bits，8(有用信息)+6 (CRC BSIC)+4(卷積編碼的尾比特)2(編碼率1/2的卷積碼)尾比特，3bits。01273 bits8 bits41 bits36 bitsslot: 156.25 bits (577s)68.25 bits (252s)TDMA frame圖接入突發(fā)構(gòu)造表示圖

22、.隨機(jī)接入?yún)?shù)一個隨機(jī)數(shù)，最多5bits，是驗證挪動臺的事務(wù)(transaction)號碼。該參數(shù)只發(fā)送三次。要求的效力類別，再加上挪動臺標(biāo)上的懇求發(fā)送時間FN(本地時間)。AGCH信道是網(wǎng)絡(luò)用來發(fā)送分配公用信道資源的下行公共信道。信道上傳輸?shù)男畔ⅲ哼\用的信令信道的全部信息：載波號、時隙號、跳頻的相關(guān)資料(運用了跳頻的話)時間提早量TA的參數(shù)PCH信道是網(wǎng)絡(luò)和挪動臺聯(lián)絡(luò)時，在一切小區(qū)中廣播包含挪動臺代碼音訊的信道。在一個音訊中，允許運用TMSI一次廣播四個挪動臺。CBCH信道是用來廣播某些特殊短音訊(如天氣預(yù)告)的信道。CCCH信道的復(fù)用設(shè)置PCH+AGCH必需和BCCH信道復(fù)用在一個51個幀的復(fù)幀中，根據(jù)基站負(fù)荷不同又有PCH+AGCH，只占用信標(biāo)信道的0時隙的一部分資源PCH+AGCH，占用信標(biāo)信道0時隙上除了預(yù)留給FCCH和SCH外的全部資源PCH+AGCH，能夠占用信標(biāo)信道的4個時隙(0, 2, 4, 6)圖 CCCH占用最多資源的配置-假設(shè)是復(fù)幀是和0時隙有關(guān)的，那么空格對應(yīng)的是FCCH信道和SCH信道-假設(shè)是復(fù)幀是和2, 4, 6時隙有關(guān)的，那