GSM原理及其网络优化
进行测量以及在移动环境中使用测试手机沿线进行全程拨打测试，通过所得无线参数以及呼 叫接通情况和测试者对通话质量的评估，为网络规划、网络工程建设以及网络运行部门提供 较为完备的网络覆盖情况，同时也为网络运行情况分析提供较为充分的数据基础。
DT路测的设备要求：场强测试仪(如罗得史瓦茨测试仪)、测试软件、分析处理软件、 测试手机(如TEMS手机等)、电子地图、测试车辆等。 DT路测的路线选取应遵循如下原则：
1)市区主要热点地区、商业中心、党政军等重要通信保障地段； 2)本市主要交通干线、机场、高速公路、国道沿线； 3)本市话务热点地区、重点地区环线路段； 4)交换局间覆盖交接处，行政区域分界点： 5)用户申告较为严重和集中的地区： 6)话务统计显示异常的地区。 DT路测的主要内容：
利用测试车辆、无线测试仪表、测试手机等工具对网络进行全程测试及记录，其内容包 括所测路段的场强分布、越区切换点、越局切换点、呼叫失败点、掉话位置、信号质量、频率干扰情况、无线环境分布等。
遇有下列情况应及时进行针对性DT路测： 1)网络结构或参数的变动后；
2)话务统计显示有小区指标异常时； 3)用户有较严重或集中申告时； 4)本地区遇有重大政治经济活动时。 网络优化不只是无线部分的优化，必须从全网着手进行，因此必须不停地观察和监测整个网络，找出故障并排除故障，提高网络效率，使现有网络资源获得最佳效益。
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第2章GSM无线接口理论
2．1 工作频段的分配
2．1．1 我国GSM网络的工作频段
我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz与1 800MHz频段。
GSM900MHz频段为：890～915MHz(移动台发，基站收)，935～960MHz(基站发，移动台收)；
DCSl800MHz频段为：1710～1785MHz(移动台发，基站收)，1805～1880MHz(基站发， 移动台收)，如表2—1所示。
2。1．2频道间隔
相邻两频点间隔为为200kHz，每个频点采用时分多址(TDMA)方式，分为8个时隙，既8个信道(全速率)，如GSM采用半速率话音编码后，每个频点可容纳16个半速率信道， 可使系统容量扩大一倍，但其代价必然是导致语音质量的降低。 2．1．3频道配置
绝对频点号和频道标称中心频率的关系为： (1)GSM900MHz频段：
f1(n)=890.2MHz+(n-1)×0.2MHz(移动台发，基站收) fh(n)=f1(n)+45MHz(基站发，移动台收)；n∈[1，124] (2)GSMl800MHz频段为：
f1(n)=1710.2MHz+(n-512)×0.2MHz(移动台发，基站收) fh(n)=f1(n)+95MHz(基站发，移动台收)；n∈[512，885]
其中：f1(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率，n为绝对频点号(ARFCN)。 (1)在我国GSM900使用的频段为： 905～915MHz 上行频率 950～960MHz 下行频率
频道号为76～124，共10M带宽。
中国移动公司：905～909MHz(上行)，950～954MHz(下行)，共4M带宽，20个频道，频道号为76～95。 (目前通过中国移动TACS网的压频，为GSM网留出了更大的空间，因而GSM实际可用频点号要远大于该范围)。
中国联通公司：909～915MHz(上行)，954～960MHz(下行)，共6M带宽，29个频道，频道号为96～124。
(2)目前只有中国移动公司拥有GSMl800MHz网络，拥有1800网络的移动分公司大 多申请10M的带宽，频道号为512～562。 2．1．4干扰保护比
载波干扰比(C/I)是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与MS的
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瞬时位置有关。这是由于地形不规则性基本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其他一些因素如天线的类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等造成的。 同频干扰保护比：C/I≥9dB。所谓C/I，是指当不同小区使用相同频率时，另一小区对 服务小区产生的干扰，它们的比值即C/I，GSM规范中一般要求C/I>9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I>12dB。
邻频干扰保护比：C/I≥-9dB。C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使 用的频道进行干扰，这两个信号间的比值即C/A。GSM规范中一般要求C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C／A>-6dB。
载波偏离400kHz的干扰保护比：C/I≥-41dB。 2．2 时分多址技术(TDMA)
多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术，实现多址的方法基本有 三种，频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)。我国模拟移动通信网TACS就是采取的FDMA技术。CDMA是以不同的代码序列实现通信的，它可重复使用所有小区的频谱，它是目前是最有效的频率复用技术。GSM的多址方式为时分多址TDMA和频分多址FDMA相结合并采用跳频的方式，载波间隔为200k，每个载波有8个基本的物理信道。一个物理信道可以由TDMA的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。它的一个时隙的长度为0.577ms，每个时隙的间隔包含156.25bit，GSM的调制方式为GMSK，调制速率为270.833kbit/s。
2．2．1 TDMA信道的概念
在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙，通常被定 义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙(TS)。而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递 的消息种类不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信 道上来传送。
逻辑信道又可分为业务信道和控制信道。 2．2．1．1业务信道
业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。 (1)话音业务信道：
TCH/FS：全速率语音信道13kbit/s： TCH/HS：半速率语音信道5.6kbit/s。 (2)数据业务信道：
TCH/F9.6：9.6kbit/s全速率数据信道： TCH/F4.8：4.8kbit/s全速率数据信道； TCH/H4.8：4.8kbit/s半速率数据信道； TCH/H2.4：≤2.4kbit/s半速率数据信道； TCH/F2.4：≤2.4kbit/s全速率数据信道。 2．2．1．2控制信道
控制信道用于携带信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。 广播信道(BCH)：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。
公共控制信道(CCCH)：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，RACH是单向上行信道，其余均是单向下行信道。
专用控制信道(DCCH)：包括SDCCH、SACCH、FACCH。 1．广播信道
广播信道仅用在下行链路上，由BTS至MS。信道包括BCCH、FCCH和SCH。为了
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随时都能发起通信请求，MS需要与BTS保持同步，而同步的完成就要依赖FCCH和SCH逻辑信道，它们全部是下行信道，均为点对多点的传播方式。
(1)频率校正信道(FCCH)：FCCH信道携带用于校正MS频率的消息，它的作用是使MS可以定位并解调出同一小区的其它信息。
(2)同步信道(SCH)：在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，解码所得的信息给出了MS需要同步的所有消息及该小区的TDMA帧号(22bit)和基站识别码BSIC号(6bit)。 (3)广播控制信道(BCCH)：MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息，而这些信息都将在BCCH信道上来广播。信息包括小区的所有频点、邻小区的BCCH频点、LAI(LAC+MNC+MCC)、CCCH和CBCH信道的管理、控制和选择参数及小区的一些选项。所有这些消息被称为系统消息(sI)在BCCH信道上广播，在BCCH上系统消息有八种类型，分别为：系统消息类型l、系统消息类型2、系统消息类型2bis、系统消息类型2ter、系统消息类型3、系统消息类型4、系统消息类型7、系统消息类型8。 2．公共控制信道
公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，这些信道不是供一个MS专用的，而是面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH来广播寻呼请求、专用信道的指配和短消息。在上行方向上由RACH信道来传送专用信道的请求消息。
(1)寻呼信道(PCH)：当网络想与某一MS建立通信时，它就会根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAC号的小区的PCH信道上进行寻呼，寻呼MS的标识为TMSI或IMSI。 寻呼信道属于下行信道，点对多点传播方式。
(2)接入许可信道(AGCH)：当网络收到处于空闲模式下的MS发出的信道请求后，就根据该请求需要分配一专用信道，AGCH通过根据该指配的描述(所分信道的描述，和接入的参数)，向所有的移动台进行广播。接入许可信道属于下行信道，点对多点传播方式。 (3)小区广播控制信道(CBCH)：它用于广播短消息和该小区一些公共的消息(如天气和交通情况)，它通常占用SDCCH/8的第三个子信道，属于下行信道，点对多点传播。
(4)随机接入信道(RACH)：当MS想与网络建立连接时，它会通过RACH信道来发起接入请求，在PHASEl标准中，请求消息包括3bit的建立原因(如呼叫请求、响应寻呼、位置更新请求及短消息请求等等)和5bit的参考随机数。属于上行信道，点对点传播方式。 3．专用控制信道
包括SDCCH、SACCH、FACCH、TCH，这些信道被用于某一个具体的MS上。
(1)独立专用控制信道(SDCCH)：SDCCH是一种双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、鉴权消息、加密命令及处理各种附加业务。 (2)慢速随路控制信道(SACCH)：SACCH是一伴随着TCH和SDCCH的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息(包括’FA值和功率控制级别)；在下行链路上它主要传递系统消息type5、5bis、5ter、6及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、LAI号、CELLID、邻小区的BCCH频点信号强度、NCC的限制、小区选项、TA值、功率控制级别等。
(3)快速随路控制信道(FACCH)：FACCH信道与业务信道TCH相关。FACCH用于在话音传输过程中给系统提供比慢速随路控制信道(SACCH)又高的多的速度来传送信令消息。它是通过借用20ms的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种中断不会被用户察觉的。 2．2．2 TDMA帧
在GSM中，每一个载频被定义为一个TDMA帧。每帧包括8个时隙(TS0～TS7)，并都有一个帧号，这是因为在计算加密序列的A5算法中是以TDMA帧号为一个输入参数。
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当有了TDMA帧号后，移动台就可以判断控制信道TS0上传送的为哪一类逻辑信道了。 TDMA的帧号是以3h 28min 53s 760ms(271564.8个TDMA帧)为周期循环编号的。每 2715648个TDMA帧为一个超高帧；每一个超高帧又由2048个超帧组成，一个超帧的持续 时间为6.12s；而每个超帧又是由51个26复帧或26个51复帧组成。这两种复帧是为满足 不同速率的信息传输而设定的，区别是：
(1)26帧的复帧：包含26个TDMA帧，时间间隔为120ms，它主要用于TCH(SACCH／T)和FACCH等业务信道。 (2)51帧的复帧：包含51个TDMA帧，时间间隔为235ms，它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。
TDMA帧结构如图2-1所示。
2．2．3突发脉冲序列(Burst)
TDMA信道上的一个时隙中的消息格式被称为突发脉冲序列，也就是说每个突发脉冲被发送在TDMA帧的其中一个时隙上。因为在特定突发脉冲上发送的消息内容不同，也就决定了它们格式的不同。
可以分为五种突发脉冲序列：
(1)普通突发脉冲序列(Normal Burst)：用于携带TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。
(2)接入突发脉冲序列(Access Burst)：用于携带RACH信道的消息。
(3)频率校正突发脉冲序列(Frequency Correction Burst)：用于携带FCCH信道的消息。 (4)同步突发脉冲序列(Synchronization Burst)：用于携带SCH信道的消息。
(5)空闲突发脉冲序列(Dummy Burst)：当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列(因为网络需要在BCCH：信道上连续不断的发送消息)。 每种突发脉冲都包括以下内容：
(1)尾比特(Tail Bits)：它总是0，以帮助均衡器来判断起始位和终止位以避免失步。 (2)消息比特(Infomation：BRs)：用于描述业务消息和信令消息，空闲突发脉冲序列
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