GSM原理及其网络优化
和频率校正突发脉冲序列除外。
(3)训练序列(Trmning Sequence)：它是一串已知序列，用于供均衡器产生信道模型(一种消除色散的方法)。训练序列是发送端和接收端所共知的序列，它可以用来确认同一突发脉冲里其它比特的确定位置，它对于接收端在收到该序列时近似的估算出发送信道的干扰情况能起到很重要的作用。值得注意的是，训练序列在普通突发脉冲序列中可分为8种，但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列中是固定的，而并不随着小区的不同而不同。
(4)保护间隔(Guard Period)：它是一个空白空间，由于每个载频的最多同时承载8个用户，因此必须保证在各自的时隙发射时不相互重叠，尽管使用了后面会讲到的定时提前技术，但来自不同移动台的突发脉冲序列仍会有小的滑动，因而就采用了保护间隔。采用了这种手段后，可允许发射机在GSM规范许可的范围内上下波动。从另一角度来讲，GSM规范要求移动台在一个突发脉冲的有用比特(不包括保护比特的其它比特)应保持恒定的传输幅度，并要求移动台在两个突发脉冲之间传输幅度适当衰减，因此需要保护比特。相邻两个突发脉冲之间的幅度衰减并应用适当的调制比特流，将会减小对其它RF信道的干扰。 现在让我们详细看一下每个突发脉冲序列的内容： 1．普通突发脉冲序列 如图2-2所示，它有2个58bit的分组用于消息字段，具体的说有两个57bit用于消息字 段来发送用户数据或话音再加上2个偷帧标志位，它用于表述所传的是业务消息还是信令消 息，那用来区分TCH和：FACCH。当TCH信道需用做FACCH信道来传送信令时，它所使用的8个半突发脉冲相应的偷帧标志须置1，在TCH以外的信道上没有什么用处但可被认为是训练序列的扩展，总是置为1的。它还包括两个3bit的尾位及8．25bit的保护间隔。它的训练序列放在了两个消息字段的中间被称为中间对位，这样导致的唯一缺陷是接收机在能解调之前需要存储突发脉冲的前一部分。它的突发脉冲共有26bit，其中消息位有16bit，但为了得到26bit，它采取了将前5bit重复到该训练序列的最后并将后5bit重复到该训练序列头部的办法。训练序列共有8种(该八种序列的相关联性最小)，它们分别和不同的基站色码(BCC，3bit)相对应，目的是用来区分使用同一频点的两个小区。
2．接入突发脉冲序列
如图2．3所示，该序列用于随机接入(是指用于向网络发起初始的信道请求并用于切换时的接入)。它是基站在上行方向上解调所需的第一个突发脉冲。接入突发脉冲系列包括41bit 的训练序列、36bit的信息位，它的保护间隔是68.25bit。对于接入突发脉冲只规定了一种固 定的训练序列，由于干扰的可能性很小，因此不值得增加多种训练序列使网络更加复杂. 它 的训练序列和保护间隔都要比普通脉冲要长，这是为了适应移动台首次接入基站(或切换到 另一个BTS)后不知道时间提前量而设定的。
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如图2-4所示，该序列用于移动台的频率同步，相当于一个未调载波。该序列有142固定比特用于频率同步，它的结构十分简单，固定比特全部为0。当使用调制技术后，其结果是一个纯正弦波。它应用在FCCH信道上来帮助移动台找到并且解调出同一小区的同步突发脉冲序列。MS通过该突发脉冲序列知道该小区的频率后，才能在此上读出在同一物理信道上的突发脉冲序列的信息(如SCH及BCCH)。它的保护间隔和尾比特与普通突发脉冲序列相同。
4．同步突发脉冲序列
如图2-5所示，该序列用于移动台的时间同步，它的训练序列为64bit，2个39bit的信息字段，它用于SCH信道，属下行方向。因为同步突发脉冲序列是第一个需要被移动台解调的突发脉冲，因而它的训练序列较长，较容易被检测到。它的突发脉冲只有一种，而且只能有一种，因为如果定义了几种序列，移动台便无法知道基站使用的是哪种序列。该突发脉冲的信息位中有19bit描述TDMA的帧号(用于MS与网络的同步和加密过程)，有6bit描述基站识别号BSIC(NCC+BCC)，经过信道卷积后就得到了2个39bit。它的保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列一样。
5．空闲突发脉冲序列
此突发脉冲序列在某些情况下由BTS发出，不携带任何信息，它的格式与普通突发脉 冲序列相同，只是其中加密比特改为具有一定比特模型的混合比特。 2．2．4逻辑信道与物理信道之间的对应关系
我们知道，每个小区都有若干个载频，每个载频都有8个时隙，因而我们可以定义载频数为CO、C1、?、Cn，时隙数为’rS0、TSl、?、TS7。 2．2．4．1控制信道的映射
在某个小区超过一个载频时，该小区CO上的TS0就映射广播和公共控制信道(FCCH、
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SCH、BCCH、CCCH)，可使用main BCCH的组合。该时隙不间断的向该小区的所有用户 发送同步信息、系统消息、寻呼消息和指配消息。即使没有寻呼消息和接入请求，BTS也总在CO上发射空闲突发脉冲。
我们从帧的分级结构知道，51复帧是用于携带SCH和CCCH，因此51复帧共有51个 TS0，也就是说将51个连续TDMA帧的8个时隙中的TS0都取出来以组成一个51帧的复帧。该序列在映射完一个51复帧后开始重复下一个5l帧的复帧。
以上叙述了下行链路CO上的TS0的映射，而对于上行链路CO上映射的。TS0是不含有上述信道的，它只含有随机接入信道(RACH)，用于移动台的接入。
下行链路CO上的TSl用于映射专用控制信道，它可使用SDCCH的信道组合形式。它 是102个TDMA帧重复一次。由于是专用信道，所以上行链路CO上的TSl也具有同样的 结构，这就意味着对一个移动台可同时双向连接，但在时间上会有一个偏移(以后我们会讲 到出现这种情况的原因)。
当某个小区的容量很小，仅使用一个载频时，则该载频的TS0即用做公共控制信道又用做专用控制信道，即可采用MAIN BCCH COMBINE[)的信道组合形式。该信道组合每102重复一次。
当某小区业务量很高时，它可把CO的TS0配置成为main：BCCH，并可在TS2、TS4、 TS6上扩展三个组合集，使用CCCH的配置形式。该配置形式包括除SCH和FCCH外的TS0的所有组合，因为这两个信道只能出现在CO的TS0上。 控制信道的映射关系如图2—6所示。 2．2．4．2业务信道的映射
小区中携带有BCCH载频的TS0和TSl按上述映射安排控制逻辑信道，TS2至TS7以 及其它载频的TS0至TS7均可安排业务信道。
除映射控制信道外的时隙均映射在业务信道TCH上。用于携带TCH／F的复帧是26复帧的，因此它有26个帧的TSn。第26个TSn是空闲时隙，空闲时隙之后，序列从0开始。
上行链路的结构与下行的是一样的，一个接通的GSM：移动信道业务信息在每一帧分配的TS中以突发脉冲的形式发送，唯一的不同是有一个时间偏移，这个时间偏移为3个时隙。
TCH信道用于传送话音和数据，SACCH信道用于传送随路控制信息，空闲信道不含任 何信息。它有两个作用，一方面是针对全速率TCH信道，在呼叫接续的状态下为了预同步 它的相邻小区，移动台可利用空闲时隙所在的第26个空闲帧所提供的这一段时间的间隔， 去读取其邻小区的基站识别码BSIC；另一方面是针对半速率TCH信道，在此时该时隙用于 传输另一个TCH／H业务信道的SACCH。
全速率TCH的26复帧结构如图2—7。
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2．2．5系统消息介绍
MS为了能得到或提供各种各样的服务通常需要从网络来获得许多消息。这些在无线接 口广播的消息被称做系统消息，可共分为12种类型：typel、2、2bis、2ter、3、4、5、5bis、5ter、6、7、8。
每个系统消息都由如下不同的元素组成： 1)当前网络、位置区和小区的识别消息；
2)小区供切换的测量报告消息和小区选择的进程消息； 3)当前控制信道结构的描述消息； 4)该小区不同的可选项的消息；
5)关于邻小区BCCH步贞点的分配。
系统消息在两种逻辑信道中传送，BCCH或SACCH信道：
1)在空闲模式下，网络通过BCCH信道传送系统消息1～4及7、8； 2)在通信模式下，网络通过SACCH信道传送系统消息5和6。 各种系统消息分别包含的主要内容如下：
(1)系统消息类型1：小区信道描述+RACH控制参数。
(2)系统消息类型2：邻小区BCCH频点描述+RACH控制消息+允许的PLMN。 (3)系统消息类型2bis：扩展邻小区BCCH频点描述+RACH控制消息。 (4)系统消息类型2ter：扩展邻小区BCCH频点描述2。
(5)系统消息类型3：小区识别(CELLID)+位置区识别(LAI)+控制信道描述+小区选择+小区选择参数+RACH控制参数。
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(6)系统消息类型4：位置区识别(LAI)+小区选择参数+RACH控制参数+CBCH信道描述+CBCH移动配置。
(7)系统消息类型5：邻近小区BCCH频点描述。
(8)系统消息类型5bis：扩展邻近小区BCCH频点描述。 (9)系统消息类型5ter：扩展邻近小区BCCH频点描述。
(10)系统消息类型6：小区识别(CELLID)+位置区识别(LAI)+小区选择。 (11)系统消息类型7：小区重选参数。 (12)系统消息类型8：小区重选参数。
BCCH信道是一个小容量的信道，每51复帧(235ms)仅有四帧(一个消息块)传送一个23字长Lapdm的消息。
各种信息单元包含的主要内容如下：
1)小区信道描述中含有该小区所使用到的所有频点，包括BCCH频点和跳频频点。 2)RACH控制消息中含有参数MAX RETRANS(最大重传数)、TX INTEGER(传输的时隙数)、CELLBARACCESS(小区是否被禁止接入)、RE(呼叫重建允许比特)、EC(紧急呼叫允许比特)、AC(被限制接入的用户级别)。
3)邻小区BCCH频点描述包括其邻小区所使用的BCCH频点。
4)允许的PLMN用来提供小区内BCCH载波上移动台监测所允许的NCC。
5)控制信道描述中包括：ATT(移动台附着分离允许指示)、BS AG BLKS RES(留做接入允许AGCH的块数)、CCCH CONF(公共控制信道结构)、BA PA MFRMs(传输寻呼消息留给同一寻呼组的51TDMA复帧数)、T3212(用做周期性位置更新的时间)。
6)小区选择中包括：PWRC(功率控制指示)、DTX(不连续发射指示)、RADIO LINK TIMEOUT(无线链路超时值)
7)小区选择参数包括：小区重选滞后值、MS TXPWR MAX CCH(移动台接入小区应使用的最大TX功率电平)、RXLEV ACCESS MIN(允许接入系统的移动台的最小接入电平)。 8)CBCH信道描述中包括：信道类别和TDMA偏差(哪种专用信道的组合)、TN(时隙号)、TSC(训练序列码)、H(跳频信道指示)、MAIO(移动配置指数偏移量)、HSN(跳频序列号)、ARFCN(绝对频点号)。
9)CBCH移动配置中包括参与跳频的频道顺序与小区信道描述的关系。
10)小区重选参数包括PI(小区重选指示)、CBQ(小区禁止限制)、CRO(小区重 选偏置量)、’TO(临时偏置量)、PT(惩罚时间)。
2．3 移动环境中的电波传播 2．3．1 陆地移动通信环境的特点 1．移动台的天线比较低
由于传播路径总是受到地形及人为环境的影响，移动台的天线又总是处在各种地形环境 和复杂的人为建筑物、树林中，这使得移动台接收到的信号为大量的散射、反射信号的迭加。 2．移动台的移动性 移动台总是在移动，而且即使移动台不移动，周围环境也一直在变化，如人、车的移动、 风吹动树叶等这使得基站与移动台之间的传播路径不断发生变化。此外，移动台相对于基站 的移动方向、移动速度的不同，都会导致信号电平的变化。 3．信号电平随机变化
信号电平随时间和位置的变化而变化，只能用随机过程的概率分布来描述。 4．在城市环境中存在着波导效应
由于街道两旁高大的建筑物导致的波导效应，使得沿传播方向的街道上信号增强，垂直
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