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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,4.2 GSM的無(wú)線接口,GSM的幀構(gòu)造,GSM的信道構(gòu)造,GSM的基帶處理,移動(dòng)終端與網(wǎng)絡(luò)之間的接口為無(wú)線接口，它是保證不同廠家的移動(dòng)臺(tái)與不同廠家的系統(tǒng)設(shè)備之間互通的主要接口。無(wú)線接口自下而上分為三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和第三層。第三層又分為三個(gè)子層：無(wú)線資源治理層RR、移動(dòng)性治理層MM和連接治理層CM。這些功能是在移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間進(jìn)展的，不同的功能對(duì)應(yīng)于不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。其中：,RR完成專用無(wú)線信道連接的建立、操作和釋放等，它是在移動(dòng)臺(tái)與基站子系統(tǒng)間進(jìn)展的；,MM完成位置更新、鑒權(quán)和臨時(shí)移動(dòng)用戶
2、號(hào)碼的安排等工作；,CM完成電路交換的呼叫建立、維持和完畢，并支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)等。,4.2.1 GSM的幀構(gòu)造,GSM系統(tǒng)承受時(shí)分多址、頻分多址和頻分雙工的制式，每個(gè)TDMA信道上的一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列(Burst)，簡(jiǎn)稱突發(fā)序列，它是GSM系統(tǒng)無(wú)線傳輸上的重要概念。突發(fā)脈沖序列占有一個(gè)限定的持續(xù)時(shí)間和無(wú)線頻譜，它們?cè)跁r(shí)間和頻率窗上輸出，而這個(gè)窗被人們稱為隙縫Slot。準(zhǔn)確地說(shuō)，在系統(tǒng)頻段內(nèi)，每200KHz設(shè)置時(shí)隙縫的中心頻率(以FDMA角度觀看)，每隙縫在時(shí)間上循環(huán)地發(fā)生，每次占15/26ms，即近似為0.577ms以TDMA角度觀看。這樣，我們可用時(shí)間/頻率圖把隙縫
3、畫(huà)為一個(gè)小矩形，其長(zhǎng)為15/26ms，寬為200KHz，如圖4-1所示。在給定的小區(qū)內(nèi)，全部隙縫的時(shí)間范圍是同時(shí)存在的。這些隙縫的時(shí)間間隔稱為時(shí)隙Time Slot，而它的持續(xù)時(shí)間被用于作為時(shí)間單元，記為BP，意為突發(fā)脈沖序列周期Burst Period。,使用一個(gè)給定的信道就意味著在特定的時(shí)刻和特定的頻率，也就是說(shuō)在特定的隙縫中傳送突發(fā)脈沖序列。通常，一個(gè)信道的隙縫在時(shí)間上不是鄰接的。信道對(duì)于每個(gè)時(shí)隙具有給定的時(shí)間限界和時(shí)隙號(hào)碼TNTime Slot Number，這些都是信道的要素。一個(gè)信道的時(shí)間限界是循環(huán)重復(fù)的。與時(shí)間限界類似，信道的頻率限界給出了屬于信道的各隙縫的頻率。它把頻率配置給各
4、時(shí)隙，而信道帶有一個(gè)隙縫。對(duì)于固定的頻道，頻率對(duì)每個(gè)隙縫是一樣的。對(duì)于跳頻信道的隙縫，可使用不同的頻率。,1幀,幀F(xiàn)rame通常被表示為接連發(fā)生的i個(gè)時(shí)隙。在GSM系統(tǒng)圖4-1中，目前承受全速率業(yè)務(wù)信道，i取為8。一個(gè)TDMA幀包含8個(gè)時(shí)隙，這其實(shí)就是8個(gè)根本的物理信道，可用來(lái)傳輸掌握數(shù)據(jù)與不同的用戶數(shù)據(jù)，如以下圖4-2所示。,圖4-1 GSM中的頻隙與時(shí)隙,圖4-2 一個(gè)TDMA幀包含8個(gè)時(shí)隙,2復(fù)幀,圖4-3示出了TDMA幀的完整構(gòu)造還包括了時(shí)隙和突發(fā)脈沖序列，必需記住TDMA幀是在無(wú)線鏈路上重復(fù)的物理幀。每一個(gè)TDMA幀含8個(gè)時(shí)隙，共占4.615ms。每個(gè)時(shí)隙含156.25個(gè)碼元，占0.
5、557ms。多個(gè)TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀Multiframe，其構(gòu)造有兩種，如圖4-3中行c所示，分別含連貫的26個(gè)或51個(gè)TDMA幀。當(dāng)不同的規(guī)律信道復(fù)用到一個(gè)物理信道時(shí)，需要使用這些復(fù)幀。,含26幀的復(fù)合幀其周期為120ms，用于業(yè)務(wù)信道及其隨路掌握信道。其中24個(gè)突發(fā)序列用于業(yè)務(wù)，2個(gè)突發(fā)序列用于信令。,含51幀的復(fù)合幀其周期為3060/13235.385ms，專用于掌握信道。,圖4-3 GSM幀、時(shí)隙和突發(fā)脈沖序列,3超幀,多個(gè)復(fù)幀又構(gòu)成超幀Super frame，它是一個(gè)連貫的5126 TDMA幀，即一個(gè)超幀可以是包括51個(gè)26TDMA復(fù)幀，也可以是包括26個(gè)51TDMA復(fù)幀，如圖4-3中
6、行b所示。超幀的周期均為1326個(gè)TDMA幀，即6.12秒。,4超高幀,多個(gè)超幀構(gòu)成超高幀Hyper frame。它包括2048個(gè)超幀，如圖4-3中行a所示，周期為12533.76秒，即3小時(shí)28分53秒760毫秒，用于加密的話音和數(shù)據(jù)，超高幀每一周期包含2715648個(gè)TDMA幀，這些TDMA幀按序編號(hào)，依次從0至2715647，幀號(hào)在同步信道中傳送。幀號(hào)在跳頻算法中是必需的。,GSM系統(tǒng)上行傳輸所用的幀號(hào)和下行傳輸所用的幀號(hào)一樣，但上行幀相對(duì)于下行幀來(lái)說(shuō)，在時(shí)間上推后3個(gè)時(shí)隙。這樣安排，允許移動(dòng)臺(tái)在這3個(gè)時(shí)隙的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)展幀調(diào)整以及對(duì)收發(fā)信機(jī)的調(diào)諧和轉(zhuǎn)換。,時(shí)分?jǐn)?shù)字系統(tǒng)的無(wú)線載波發(fā)送用間歇
7、方式。突發(fā)開(kāi)頭時(shí)，載波電平從最低值快速升到預(yù)定值并保持一段時(shí)間，此時(shí)發(fā)送突發(fā)中的有用信息，然后又快速降到最低值，完畢一個(gè)突發(fā)的發(fā)送。突發(fā)的開(kāi)頭和完畢階段傳送的是愛(ài)護(hù)局部。,有用局部包括被傳送的數(shù)據(jù)、突發(fā)序列及尾比特碼，對(duì)應(yīng)于放射載波的電平維持期間。愛(ài)護(hù)局部不傳輸信息，它是用來(lái)分隔相鄰?fù)话l(fā)的，對(duì)應(yīng)于載波電平的上升和下降期間。,5突發(fā)脈沖序列BP,在圖4-3中我們可看出，GSM建議中對(duì)不同的規(guī)律信道規(guī)定了五種不同類型的突發(fā)脈沖序列幀構(gòu)造：,1常規(guī)突發(fā)脈沖序列NB,2頻率校正突發(fā)脈沖序列FB,3同步突發(fā)脈沖序列SB,4接入突發(fā)脈沖序列AB,5空閑突發(fā)脈沖序列DB,4.2.2 GSM的信道構(gòu)造,物理信
8、道：承受頻分和時(shí)分復(fù)用的組合，它由用于基站BS和移動(dòng)臺(tái)MS之間連接的時(shí)隙流構(gòu)成。這些時(shí)隙在TDMA幀中的位置，從幀到幀是不變的，參見(jiàn)圖4-1。,規(guī)律信道：是在一個(gè)物理信道中作時(shí)間復(fù)用的。不同規(guī)律信道用于BS和MS間傳送不同類型的信息，例如信令或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而規(guī)律信道是依據(jù)BTS與MS之間傳播的消息種類不同而定義的不同規(guī)律信道。這些規(guī)律信道是通過(guò)BTS映射到不同的物理信道上來(lái)傳送。,而GSM的規(guī)律信道又分為兩類：一類是業(yè)務(wù)信道TCH，用于傳輸話音和數(shù)據(jù)；另一類是掌握信道CCH，用于傳輸各種信令信息，跟蹤整個(gè)通信過(guò)程。規(guī)律信道類型如圖4-4示。,圖4-4 規(guī)律信道類型,1 業(yè)務(wù)信道,業(yè)務(wù)信道又分為話
9、音業(yè)務(wù)信道和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，如圖4-5所示。,1話音業(yè)務(wù)信道按速率的不同，可分為全速率話音業(yè)務(wù)信道TCH/FS和半速率話音業(yè)務(wù)信道TCH/HS。,2數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道按速率的不同，也分為全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道和半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。,圖4-5 TCH信道示意圖,2 掌握信道 掌握信道又分為播送信息信道、公共掌握信道和專用掌握信道。,1播送信息BCH：是“一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的單方向掌握信道，用于基站向全部移動(dòng)臺(tái)播送公用信息。傳輸?shù)膬?nèi)容是移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)和呼叫建立所需要的各種信息，它又分為以下信道：,頻率校正信道FCCH：傳輸供移動(dòng)臺(tái)校正其工作頻率的信息，使手機(jī)工作在適宜的頻率；,同步信道SCH：傳輸供移動(dòng)臺(tái)進(jìn)展同步和對(duì)基
10、站進(jìn)展識(shí)別的信息；,播送掌握信道BCCH：傳輸通用信息，用于移動(dòng)臺(tái)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度和識(shí)別小區(qū)標(biāo)志等。BCCH安排頻率表示一項(xiàng)重要的網(wǎng)優(yōu)參數(shù)。,2公共掌握信道CCCH：是“一點(diǎn)對(duì)多 點(diǎn)”的雙向掌握信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段，傳輸鏈路連接所需要的掌握信令與信息，它又分為以下信道：,尋呼信道PCH：傳輸基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的信息；,隨機(jī)接入信道RACH：移動(dòng)臺(tái)申請(qǐng)入網(wǎng)時(shí)，向基站發(fā)送入網(wǎng)懇求信息；,準(zhǔn)許接入信道AGCH：基站在呼叫接續(xù)開(kāi)頭時(shí)，向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送安排專用掌握信道的信令。,3專用掌握信道DCCH：是一種“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的雙向掌握信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段和在通信進(jìn)展當(dāng)中，在移動(dòng)臺(tái)和基站之間傳輸必需的掌握信息
11、。其中又分為：,獨(dú)立專用掌握信道SDCCH：傳輸移動(dòng)臺(tái)和基站連接和信道安排的信令。,慢速幫助掌握信道SACCH：在移動(dòng)臺(tái)和基站之間，周期地傳輸一些特定的信息，如功率調(diào)整、幀調(diào)整和測(cè)量數(shù)據(jù)等信息；SACCH是,安排在業(yè)務(wù)信道和有關(guān)的掌握信道中，以復(fù)接方式傳輸信息。安排在業(yè)務(wù)信道時(shí)，以SACCH/T表示，安排在掌握信道時(shí)，以SACCH/C表示，SACCH/C常與SDCCH聯(lián)合使用。,快速幫助掌握信道FACCH：傳送與SDCCH一樣的信息。使用時(shí)要中斷業(yè)務(wù)信息4幀，把FACCH插入。不過(guò)，只有在沒(méi)有安排SDCCH的狀況下，才使用這種掌握信道。這種掌握信道的傳輸速率較快，每次占用4幀時(shí)間，約18.5ms。,4.2.3 GSM的基帶處理,話音信號(hào)在發(fā)送端無(wú)線接口的基帶處理過(guò)程如以下圖4-6所示，接收端的處理過(guò)程相反。,圖4-6 語(yǔ)音在MS中的處理過(guò)程,語(yǔ)音編碼,信道編碼,信道編碼過(guò)程,交錯(cuò),456 比特交錯(cuò)、三個(gè)語(yǔ)音幀、,突發(fā)脈沖的構(gòu)造、快間交錯(cuò),突發(fā)脈沖的形成,加密,調(diào)制和解調(diào),跳頻,GSM 系統(tǒng)跳頻示意圖,
4.2GSM的無(wú)線接口解析
