ch5 空中信道(重要)培訓(xùn)講學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ch5 空中信道(重要)-第五章空中接口上的信道模擬和數(shù)字信號的發(fā)射GSM采用數(shù)字空中接口的主要原因：抗噪聲能力強，能增加頻率復(fù)用率，減小干擾?？刹捎貌铄e校正技術(shù)，保證傳輸話務(wù)的可靠性。為移動用戶增加了保密性，為系統(tǒng)操作員增加了安全性。可與ISDN兼容，使用標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)式接口，并能為用戶提供范圍更廣的業(yè)務(wù)。調(diào)制技術(shù)信號要在空中發(fā)送需要經(jīng)過調(diào)制，有三種調(diào)制技術(shù)：幅度調(diào)制AM對于模擬信號來說易于實現(xiàn)，但抗噪聲性能差。頻率調(diào)制FM實現(xiàn)起來復(fù)雜一些，但是抗噪聲性能較好。相位調(diào)制(數(shù)字通信)抗噪聲性能最好，但是對于

2、模擬信號來說實現(xiàn)起來過于復(fù)雜，所以也很少使用。數(shù)字信號可以采用以上任何一種調(diào)制方式，其中，相位調(diào)制的抗噪聲性能最好。因為相位調(diào)制對數(shù)字信號而言易于實現(xiàn)，所以GSM空中接口采用了這種調(diào)制方法。相位調(diào)制對于數(shù)字信號而言也稱為相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）。調(diào)制技術(shù)幅度調(diào)制(AM-AmplitudeModulation)頻率調(diào)制(FM-FrequencyModulation)3.相移鍵控(PSK-PhaseShiftKeying)數(shù)字信號的發(fā)射雖然相位調(diào)制抗噪聲性能很好，但是還存在一個問題，當(dāng)信號突然改變相位時，會產(chǎn)生高頻分量，需要較寬的發(fā)射帶寬。GSM系統(tǒng)必須有效的利用有限的頻

3、段，所以在GSM空中接口沒有簡單的采用這種相位調(diào)制技術(shù)，而是采用一種更有效的、改進(jìn)型的相位調(diào)制技術(shù)，稱為高斯最小相移鍵控GMSK（GaussianMinimumShiftKeying）高斯最小相移鍵控GMSK（GaussianMinimumShiftKeying）如果采用二進(jìn)制相移鍵控BPSK（BinaryPhaseShiftKeying），當(dāng)數(shù)字信號從“1”到“0”或從“0”到“1”時，載頻的相位隨之立即變化，采用GMSK后，相位的變化需經(jīng)過一個時間段，這樣減少了高頻分量。采用GMSK時，數(shù)字信號首先經(jīng)過一個高斯濾波器，使之變形，減少信號的銳變。變形后的信號再用于載波的相位調(diào)制，這樣載波的相

4、位就不會即時的變化，而是綬慢的變化。頻譜頻譜功率發(fā)射的信號高斯數(shù)字濾波器相位調(diào)制（Gmsk高斯數(shù)像監(jiān)控）物理和邏輯信道物理信道是指傳輸信息的媒介，在陸地接口中就是指電纜。邏輯信道由物理信道上傳輸?shù)男畔⒔M成。GSM物理信道單個GSMRF載頻可以支持8個移動用戶同時通話。如對面圖所示，每個通話的信道占用載頻的八分之一的時間，這種技術(shù)稱為時分復(fù)用。時間被分成了多個時間段，每個時間段稱為一個“時隙”，時隙按順序排列，并編號為0到7。每這樣的8個時隙序列稱為一個“TDMA幀”。每個移動電話通話都會占用一個時隙，直到通話結(jié)束或發(fā)生切換。根據(jù)信道類型TDMA幀被組建成了多種結(jié)構(gòu)。在后面將會講到空中接口的信息

5、如何在幀與復(fù)幀中發(fā)送，以及相關(guān)的定時。與移動臺之間收發(fā)信號的定時對于系統(tǒng)正常工作非常關(guān)鍵。移動臺和基站都必須在適當(dāng)?shù)臅r間發(fā)射和接收信號，否則就會錯過它應(yīng)該所在的時隙，一個時隙里所傳的信息也稱為一個突發(fā)脈沖序列（Burst）。每個數(shù)據(jù)突發(fā)脈沖序列TDMA幀中對應(yīng)一個分配給它的時隙，能提供一個個GSM物理信道，而一個物理信道可以用于傳送MS和BTS之間的各種邏輯信道。時隙和TDMA幀TIMESLOT(時隙)Burst(突發(fā)脈沖序列)GSM邏輯信道GSM空中接口有兩種邏輯信道：業(yè)務(wù)信道（TrafficChannel）和控制信道（ControlChannel）。業(yè)務(wù)信道TCH（TrafficChann

6、el）業(yè)務(wù)信道用于傳送話音和數(shù)據(jù)信息。共有以下幾種業(yè)務(wù)信道：全速率（Fullrate）TCH/FS:話音(有用信息13kbit/s,全部信息22.8kbit/sgross)TCH/EFR:話音(有用信息12.2kbit/s,全部信息22.8kbit/sgross)TCH/F9.6:9.6kbit/s數(shù)據(jù)TCH/F4.8:4.8kbit/s數(shù)據(jù)TCH/F2.4:2.4kbit/s數(shù)據(jù)半速率（Halfrate）TCH/HS:話音（有用信息6.5kbit/s，全部信息11.4kbit/s）TCH/H4.84.8kbit/s數(shù)據(jù)TCH/H2.42.4kbit/s數(shù)據(jù)縮略語：TCHTrafficChan

7、nel業(yè)務(wù)信道TCH/FSFullratespeechchannel全速率業(yè)務(wù)信道TCH/HSHalfratespeechchannel半速率業(yè)務(wù)信道TCH/9.6Datachannel9.6kb/s9.6kb/s數(shù)據(jù)信道TCH/4.8Datachannel4.8kb/s4.8kb/s數(shù)據(jù)信道TCH/2.4Datachannel2.4kb/s2.4kb/s數(shù)據(jù)信道話音信道話音信道有兩種不同的編碼方法：全速率FR（FullRate）增強型全速率EFR（EnhancedFullRate）。在相同空中接口帶寬的條件下，增強型全速率編碼與全速率話音編碼相比，能提供更好的話音質(zhì)量。EFR采用了一種新的話

8、音編碼算法，能提供更好的話音質(zhì)量，但是只有Phase2+的移動臺才支持EFR?？罩薪涌诘男诺繲CHTrafficChannels(業(yè)務(wù)信道)NBNBData(數(shù)據(jù))Speech(話音)TCH/HSTCH/FSTCH/2.4TCH/9.6TCH/4.8TCH/EFRTCHFACCHSACCH縮略語NB=常規(guī)突發(fā)脈沖序列SACCH=慢速隨路控制信道FACCH=快速隨路控制信道（Sacch和facch伴隨tch信道）GSM控制信道GSM控制信道包括：廣播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel);通用控制信道CCCH(CommonControlChannel);專用控制信道D

9、CCH(DedicatedCommonControlChannel).（Ms和BSS之間連接通過信道PCHRACHAGCHSDCCHTCH）BCCH類廣播控制信道僅是下行信道(從基站到移動臺),包括:BCCH廣播控制信道,用來發(fā)送網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的信息。該信道是連續(xù)發(fā)射的,供周圍小區(qū)中的移動臺測量其信號強度。SCH（SynchronizingChannel）同步信道，用來發(fā)送幀同步信息。FCCH（FrequencyControlChannel）頻率控制信道，發(fā)射載波同步信息。(頻率同步)CCCH類通用控制信道類是雙向的，即包括上行和下行兩個方向：RACH（RandomAccessChannel）隨機接

10、入信道是上行信道用于移動臺接入系統(tǒng)。PCH（PagingChannel）尋呼信道和AGCH（AccessGrantedChannel）接入允許信道都是下行的，AGCH用于給MS分配資源，比如SDCCH。PCH用于系統(tǒng)尋呼移動臺。PCH和AGCH從不同時使用。CBCH（CellBroadcastChannel）小區(qū)廣播信道，用于向小區(qū)內(nèi)所有的移動臺廣播信息，如話務(wù)信息等。（很少用）DCCH類專用控制信道在移動臺呼叫建立或用戶身份驗證時，唯一的分配給該移動臺。DCCH包括：SDCCH（StandaloneDedicatedControlChannel）獨立專用控制信道，用于移動臺在呼叫建立或做用戶

11、身份驗證時，向移動臺發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。隨路控制信道（AssociatedControlChannel），包括慢速隨路控制信道SACCH（SlowAssociatedControlChannel）和快速隨路控制信道FACCH（FastAssociatedControlChannel）。SACCH用于無線鏈路功率測量及傳送功率控制消息。FACCH用于傳送“事件”型消息，如切換消息。FACCH和SACCH都工作在上行和下行兩個方向?？s略語NB=常規(guī)突發(fā)脈沖序列FB=頻率校正突發(fā)脈沖序列AB=接入突發(fā)脈沖序列DB=填充突發(fā)脈沖序列SB=同步突發(fā)脈沖序列控制信道組成CCHControlChannel(控制

12、信道)NBNB/ABBCCH僅為下行DCCHNB/DBACCHSDCCH同步信道BCCHSBFBSACCHFACCHSCHFCCHCCCHABNBCBCH-下行RACH-上行NBPCH/AGCH-下行名詞縮寫B(tài)CCHBroadcastControlChannelCCCHCommonControlChannelDCCHDedicatedControlChannelPCHPagingChannelSDCCHStandaloneDedicatedControlChannelRACHRandomAccessChannelCBCHCellBroadcastChannelAGCHAccessGranted

13、ChannelACCHAssociatedControlChannelGSM邏輯信道控制信道廣播控制信道BCCH（BroadcastControlChannel）BTS在所有時間都發(fā)送廣播控制信道，用來載送BCCH的無線載頻稱為BCCH載頻，當(dāng)移動臺開機但沒有通話時，會周期性的監(jiān)視BCCH中的信息（至少每30秒）廣播控制信道BCCH中傳送的信息有：位置區(qū)識別號LAI（LocationAreaIdentity）(LAI=MCC+MNC+LAC)移動臺應(yīng)監(jiān)視的相鄰小區(qū)本小區(qū)使用的頻率小區(qū)識別號（CI）功率控制指示只否允許不間斷發(fā)射DTX（DiscontinuousTransmission）接入控制

14、（如緊急呼叫、呼叫阻斷）小區(qū)廣播信道描述。(CGI（小區(qū)號）=MCC+MNC+LAC+CIMCC中國是460MNC是00（移動）01（聯(lián)通）)BCCH總是在所有的時刻以恒定功率發(fā)射，使所有可能會用到它的移動臺能測量它的信號強度。當(dāng)BCCH沒有信息發(fā)送時就發(fā)送填充比特，或稱為虛擬突發(fā)脈沖序列。頻率校正信道FCCH（FrequencyControlChannel）該信道在BCCH時隙頻繁發(fā)送，使移動臺能同步到基站的頻率。FCCH只會在BCCH載頻的時隙0發(fā)射，相當(dāng)于時隙0的標(biāo)志，使移動臺能識別到時隙0。同步信道SCH（SynchronizingChannel）SCH傳送的信息使移動臺能同步到TDM

15、A幀結(jié)構(gòu)，以及使移動臺能知道時隙的定時。另外還包括以下信息：幀號基站身份識別碼BSIC（BaseSiteIdentityCode）移動臺將會監(jiān)視相聆小區(qū)中BCCH的信息，并存儲信號最強的6個小區(qū)的信息。這些小區(qū)的SCH的信息也被存了下來，以便移動臺到了一個新小區(qū)時，可以快速的與之同步。廣播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel)CCH控制信道FCCHSCHBCCH同步信道BCCH廣播控制信道-僅為下行GSM邏輯信道控制信道通用控制信道CCCH（CommonControlChannel）通用控制信道用于在BTS和移動臺之間傳送控制信息，完成呼叫建立和呼叫尋呼功能通用控制

16、信道包括：隨機接入信道RACH（RandomAccessChannel）供移動臺接入到系統(tǒng)使用，移動臺在發(fā)起呼叫或?qū)ず粝鄳?yīng)時要接入到系統(tǒng)。尋呼信道PCH（PagingChannel）用來尋呼MS。（可以通過IMSI、TMSI或IMEI來尋呼移動臺）接入允許信道AGCH（AccessGrantControlChannel）BTS在RACH上收到MS的接入消息后，通過AGCH給MS分配專用控制信道，MS再轉(zhuǎn)到專用信道上繼續(xù)呼叫處理。MS的呼叫處理可能是呼叫建立、尋呼相應(yīng)、位置更新或短消息業(yè)務(wù)。小區(qū)廣播信道CBCH（CellBroadcastChannel）該信道用來傳送需要廣播到小區(qū)中所有移動臺的

17、信息。CBCH用專用控制信道來發(fā)送信息，但被看作是通用信道，因為小區(qū)中所有的移動臺都能收到它發(fā)送的消息。激活的移動臺必須頻繁的監(jiān)視BCCH和CCCH，CCCH和BCCH在相同載頻上發(fā)送。名詞縮寫CCCHCommonControlChannel通用控制信道RACHRandomAccessChannel隨機接入信道PCHPagingChannel尋呼信道AGCHAccessGrantedChannel接入允許信道CBCHCellBroadcastChannel小區(qū)廣播信道CCH控制信道公共控制信道CCCH(CommonControlChannel)PCH/AGCH下行CBCH下行RACH上行CCC

18、H公共控制信道-雙向GSM邏輯信道控制信道專用控制信道DCCH（DedicatedControlChannel）DCCH是RF載頻中的一個時隙，用來傳送8個獨立專用控制信道SDCCH(Stand-aloneDedicatedControlChannels)。一個SDCCH可以供一個MS做呼叫建立、鑒權(quán)、位置更新和點到點的短消息。后面我們將會看到，在BCCH/CCCH時隙中也會有SDCCH，但這種配置只允許有4個SDCCH。隨路控制信道ACCH（AssociatedControlChannel）ACCH可以和SDCCH或TCH用在一起，隨SDCCH或TCH發(fā)送一些相關(guān)信息。慢速隨路控制信道SAC

19、CH（SlowAssociatedControlChannel）在下行方向傳送功率控制和定時信息，在上行方向傳送RSSI和鏈路質(zhì)量報告?？焖匐S路控制信道FACCH（FastAssociatedControlChannel）FACCH在TCH上發(fā)送。FACCH從TCH“偷”一個突發(fā)脈沖序列（Burst），插入自己的信息發(fā)送出去。FACCH用于傳送用戶鑒權(quán)和切換信息。不同的用戶可以在不同的時隙共用同一個無線信道，多個控制信道可以在不同時間共用一個無線信道的一個時隙，這樣可以有效的傳送控制信息而不會降低網(wǎng)絡(luò)容量，所以我們需要把業(yè)務(wù)信道的時隙和控制信令的時隙很好的組織在一起。名詞縮寫：SDCCHSta

20、ndaloneDedicatedControlChannel獨立專用控制信道SACCHSlowAssociatedControlChannel慢速隨路控制信息FACCHFastAssociatedControlChannel快速隨路控制信道CCH控制信道SACCHFACCHACCHSDCCHDCCH專用控制信道-雙向?qū)Ｓ每刂菩诺繥SM邏輯信道信道組前面講到的各種邏輯信道總是組合在一起，成為信道組，共有四種最常見的組合組：全速率業(yè)務(wù)信道組-TCH8/FACCH+SACCH廣播信道組-BCCH+CCCH專用信道組-SDCCH8+SACCH8組合信道組-BCCH+CCCH+SDCCH4+SACCH4

21、半速率信道組(如果采用的話)和全速率信道組相似。半速率業(yè)務(wù)信道組-TCH16/FACCH+SACCH信道組與時隙以上所說的信道組通過一個選定的時隙在空中接口發(fā)送。有的信道組可以在任意時隙發(fā)送,但有的信道必須在特定時隙發(fā)送,以下這張表中是信道組與時隙的對應(yīng)關(guān)系.信道組時隙業(yè)務(wù)(Traffic)任意時隙廣播(Broadcast)0,2,4,6,(必須先用0)*專用(Dedicated)任意時隙組合(Combined)只能用0對面圖示了信道組映射到TDMA幀中的結(jié)構(gòu)。*如果廣播信道組被分配到了時隙2、4或6，那么FCCH和SCH將被填充突發(fā)脈沖序列代替，因為這些信道只能在時隙0出現(xiàn)。注：每個小區(qū)只需

22、要一個BCCH/CCCH時隙（不是RF載頻）時隙和TDMA幀低容量小區(qū)高容量小區(qū)復(fù)幀與定時每個TDMA幀有8個時隙，使8個物理信道共用一個無線載頻。多個邏輯控制信道和業(yè)務(wù)信道可以共用一個物理信道。要理解多個不同的邏輯信道如何共用一個物理信道，須先介紹GSM復(fù)幀結(jié)構(gòu)。26幀業(yè)務(wù)信道復(fù)幀對面圖示了時隙、TDMA幀及26幀復(fù)幀與時間之間的關(guān)系。某些時間是近似值，因為GSM規(guī)范中是用分?jǐn)?shù)來確切規(guī)定時間值的，如：一個時隙的確切時長是15/26ms）。注：在26幀業(yè)務(wù)信道復(fù)幀中，幀12（第13幀）被用作慢速隨路控制信道SACCH，用來在MS和BTS之間傳送鏈路控制信息。小區(qū)給每個業(yè)務(wù)信道分配的時隙都是這種

23、格式，也就是說最開始是12個突發(fā)脈沖序列（Burst）的業(yè)務(wù)信息，接下來是1個Burst的SACCH，然后是12個Burst的業(yè)務(wù)信息和一個空閑的Burst。一個26幀業(yè)務(wù)信道復(fù)幀持續(xù)的時長是120ms（共有25個TDMA幀）。當(dāng)采用半速率時，26幀業(yè)務(wù)復(fù)幀中每個用來傳業(yè)務(wù)的幀可以傳兩路MS用戶通話（空中接口中MS的數(shù)據(jù)速率是原來的一半）。盡管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率減半了，但SACCH信息沒有少，所以要把原來空閑的幀25也用作SACCH。（下行cgirltnei上行pctarxlevqndneirxlev）26幀業(yè)務(wù)信道復(fù)幀空閑幀時隙復(fù)幀復(fù)幀與定時51幀控制信道復(fù)幀用于控制信道的51幀復(fù)幀結(jié)構(gòu)比用于業(yè)務(wù)

24、信道的26幀復(fù)幀要復(fù)雜得多。根據(jù)控制信道類型及網(wǎng)絡(luò)提供者的要求，51幀的控制信道復(fù)幀有幾種不同的形式。51幀控制信道復(fù)幀時間復(fù)幀幀時隙復(fù)幀與定時51幀控制信道復(fù)幀-BCCH/CCCH對面圖示的是BCCH/CCCH51幀復(fù)幀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)用在BCCH載頻（小區(qū)中BCCH所在的載頻）每個TDMA幀的時隙0中，圖中垂直方向每一格表示一次時隙的重復(fù)（經(jīng)過了一個TDMA幀），最底下一格是最先一次發(fā)送的時隙，編號為0。圖中可見，在上行方向（MS到BSS），所有的時隙0都分配給了RACH，很顯然，因為RACH是BCCH/CCCH信道組中唯一工作在上行方向的控制信道。在下行方向（BSS到MS），從51幀結(jié)構(gòu)的

25、幀0開始，幀0的時隙0用于發(fā)送頻率突發(fā)脈沖序列（FrequencyBurst，圖中用“F”表示），幀1的時隙0用于發(fā)送同步突發(fā)同步脈沖序列（SynchronizingBurst圖中用“S”表示），接下來4幀，即幀2到幀5的時隙0用作了BCCH（圖中用“B表示），發(fā)送BCCH數(shù)據(jù)。再接下來4幀。幀6到幀9的時隙0用作了CCCH（圖中用“C”表示），也就是PCH（移動臺尋呼信道）或AGCH（接入允許信道），幀10和幀11的時隙0再次重復(fù)頻率和同步突發(fā)脈沖序列（F和S），另外再加4個CCCH突發(fā)脈沖序列，如此反復(fù)，最后一幀的時隙0（第51幀，即幀50）是空閑的。BCCH/CCCH復(fù)幀空閑上行下行復(fù)幀

26、與定時51幀控制信道復(fù)幀-DCCH/8（SDCCH和SACCH）對面圖示是有8個SDCCH的51幀復(fù)幀結(jié)構(gòu)，要完成整個序列需要用到2個51幀復(fù)幀，邏輯上可把它看作是102幀的復(fù)幀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以在任意時隙上發(fā)送。圖中陰影部分的SACCH是與SDCCH對應(yīng)的，每個SDCCH就和業(yè)務(wù)信道一樣對應(yīng)一個SACCH。如：D0對應(yīng)A0D1對應(yīng)A1D2對應(yīng)A2D3對應(yīng)A3D4對應(yīng)A4D5對應(yīng)A5D6對應(yīng)A6D7對應(yīng)A7注：下行和上行信道是錯開的，以便使移動臺有足夠的時間處理接收到的消息和作出響應(yīng)。DCCH/8復(fù)幀上行下行復(fù)幀與定時51幀控制信道復(fù)幀-組合結(jié)構(gòu)如對面圖所示，各種類型的控制信道都在一個時隙上，能有效使用小區(qū)的MS數(shù)相應(yīng)減少了，這種結(jié)構(gòu)中只有3組CCCH和4組SDCCH相應(yīng)，所以同時能進(jìn)行的尋呼和呼叫建立也就少了。這種類型的控制信道一般用于農(nóng)村地區(qū)話務(wù)密度低的地方。KEYR=TACH(Random)B=BCCH