GSM 无线接口理论(2)

2019-03-09 14:12

河北移动公司BSS培训教材初稿

突发脉冲序列和频率校正突发脉冲序列除外。 ? 训练序列(training 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其它比特的确定位置,它对于当接收端收到该序列时来近似的估算发送信道的干扰情况能起到很重要的作用。值得注意的是,它在普通突发脉冲序列可分为8种,但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列是固定的而并不随着小区的不同而不同。 ? 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可是发射机在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MS在一个突发脉冲的有用(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MS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:它有2个的58个比特的分组用于消息字

段,具体的说有两个的57比特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,如用来区分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3比特的尾位及8.25比特的保护间隔。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,它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26个比特,其中消息位有16个比特,但为了得到26个比特,它采取了将前5个比特重复到该训练序列的最后和并将后5个比特重复到该训练序列头部的办法.这种训练序列共有八种(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,3个比特)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: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。它包括41比特的训练序列,36比特的信息位,它的保护间隔是68.25比特。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,不值得多增加多种训练序列所引起的复杂性。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(或切换到另一个BTS)后不知道时间提前量的缺陷并提高系统的解调能力而设定的.

3、 频率校正突发脉冲序列:它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信道上来使移动台找到并且解调出同一小区内的同步突发脉冲

作者:韩斌杰

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序列,当MS通过该突发脉冲序列知道该小区的频率后,才能在此标频上读出在同一物理信道上的随后的突发脉冲序列的信息来(如SCH及BCCH).保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列.

4、 同步突发脉冲序列:它用于移动台的时间同步,它的训练序列为64比特,2个39比特的信息字段,它用于SCH信道,属下行方向.因为它是第一个需被移动台解调突发脉冲,因而它的训练序列较长而容易被检测

图示 突发脉冲序列结构图

到.而且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,移动台无法知道基站选择的序列。该突发脉冲的信息位中有19比特描述TDMA的帧号(用于MS与网络的同步和加密过程),有6比特来描述基站识别号BSIC(NCC+BCC),经过信道卷积后就得到了2个39比特. 保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列.

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,其中加密比特改为具有一定比特模型的混合比特.

四、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C0、C1、…、Cn,时隙数为TS0、TS1、..、TS7。 1、控制信道的映射

在某个小区超过一个载频时,则该小区C0上的TS0就映射广播和公共控

作者:韩斌杰

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制信道(FCCH、SCH、BCCH、CCCH),可使用mainBCCH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、系统消息及寻呼消息和指派消息。即使没有寻呼和接入进行,BTS也总在C0上发射空闲突发脉冲。

我们从帧的分级结构知道,51帧的复帧是用于携带SCH和CCCH,因此51帧的复帧共有51个TS0,也就是说将51个连续TDMA帧的8个时隙中的TSO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51帧的复帧。

以上叙述了下行链路C0上的TS0的映射,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C0上的TS1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C0上的TS1也具有同样的结构,这就意味着对一个移动台同时可双向连接,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TSO即用做公共控制信道又用做专用控制信道,即可采用mainBCCHcombined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C0的TS0配置成为mainBCCH,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C0的TS0上。

BCCH+CCCH(下行)51复帧 F S B C F S C C

F S C C F S C C F S C C N BCCH+CCCH(上行)(RACH)51复帧 R R R R R R R R R R

8 SDCCH/8(下行) 2×51复帧 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D0 D1 D2 D3 D4 D5

8 SDCCH/8 (上行) 2×51复帧 A5 A6 A7 N N N A1 A2 A3 N N N

D0 D0 D6 D6 R R R R R R R R D7 D7 A0 A4 A1 A5 A2 A6 A3 A7 N N N N N N D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7 A0 A4 BCCH+CCCH+4SDCCH/4(下行) 2×51复帧 F S B C F S C C F S D0 F S B C F S C C F S D0

D1 D1 F F S S D2 D2 D3 D3 F F S S A0 A2 A1 A3 N N BCCH+CCCH+4SDCCH/4(上行) 2×51复帧 DR R AAR R R R R R R R R R R R R R R R R R R 3 2 3 DR R AAR R R R R R R R R R R R R R R R R R R 3 0 1 R R R R D0 R R R R D0 DR R D1 2 DR R D1 2 F:频率校正脉冲序列TDMA帧 S:同步脉冲序列TDMA帧 作者:韩斌杰

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R:用于RACH的TDMA帧 B:用于BCCH的消息块(4个TDMA帧) D:用于SDCCH的消息块(4个TDMA帧) C:用于CCCH的消息块(4个TDMA帧) A:用于SACCH的消息块(4个TDMA帧 )

表 控制信道的映射

2、 业务信道的映射

在每个小区携带有BCCH信道的载频的TS0和TS1上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。IDLE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IDLE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 T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T N T:TCH的TDMA帧 A:SACCH的TDMA帧 N:空闲TDMA帧

五、信道组合种类

下面是可使用的逻辑信道的组合形式:

1)FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH 称为mainBCCH

2)FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH+SDCCH/4+SACCH 称为 mainBCCHcombined

3)SDCCH/8(0,…7)+SACCH/8(0,…7) 称为 SDCCH 4)TCH/F+ SACCH/TF ,称为tchfull

5)TCH/H+FACCH/H+SACCH/TF,称为TCHhalf 6)BCCH+PCH+AGCH+RACH 称为CCCH

7)同2,但其中SDCCH/4(2),用做CBCH 称为 bcchsdcch4CBCH 8)同3,但其中SDCCH/8(2)用做CBCH,称为sdcch8CBCH

对于不同容量的基站,控制信息速率随之不同,因此控制信道和业务信道的安排不尽相同。

1、 对于小容量基站,只有一个TRX的情况,TS0可使用第二种

mainBCCHcombined的形式。TS1~TS7,可使用TCH/F的信道类型。 2、 对于中等容量的基站,如有四个TRX的情况,TS0可使用第一种

mainBCCH的类型,再用2个TS作为SDCCH信道类型。剩余29个用做TCH/F。

作者:韩斌杰

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3、 对于大容量基站,可将TS0使用mainBCCH组合方式,TS2、TS4可

使用第六种CCCH的组合方式。其于用做SDCCH或TCH/F。

六、系统消息

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:type1、2、2bis、2ter、3、4、5、5bis、5ter、6、7、8。

每个系统消息都由不同的元素组成,如以下阐述: ? 当前网络、位置区和小区的识别消息

? 小区供切换的测量报告消息和小区选择的进程消息 ? 当前控制信道结构的描述消息 ? 该小区不同的可选项的消息 ? 关于邻小区BCCH频点的分配

系统消息在两种逻辑信道中传送,BCCH或SACCH信道。手机在不同的模式下通过不同的逻辑信道来收听系统消息

? 在空闲模式下,用BCCH信道(传送系统消息1 至4及7、8) ? 在通信模式下,用SACCH信道(传送系统消息5和6) 系统消息的主要内容如下:

? SI type1 小区信道描述+RACH控制参数 (TC=0,若系统采用跳频,1.88

秒一次)

? SI type2 邻小区BCCH频点描述+RACH控制消息+允许的PLMN

(TC=1,1.88秒一次)

? SI type2bis 扩展邻小区BCCH频点描述+RACH控制消息(TC=5,

1.88秒一次)

? SI type2ter 扩展邻小区BCCH频点描述2(TC=4或5,1.88秒一次) ? SI type3 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(TC=2且TC=6,1.88秒两次)

? SI type4 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(TC=3且TC=7,1.88秒两次) ? SI type5 邻近小区BCCH频点描述

? SI type5bis 扩展邻近小区BCCH频点描述 ? SI type5ter 扩展邻近小区BCCH频点描述

? SI type6 小区识别(CELLID)+位置区识别(LAI)+小区选择 ? SI type7 小区重选参数(TC=7,1.88秒一次) ? SI type8 小区重选参数(TC=3,1.88秒一次)

其中TC为循环序号,这些消息被循环在BCCH或SACCH信道中向移动台广播。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。

注:

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

作者:韩斌杰

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