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時隙和信道的關(guān)系

移動通信中一幀（時隙）和信道TCH和BCCH等）的關(guān)系

提問者: 杜志軒提問時間: 2009-03-05

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問題答案 ( 19 )

邏輯信道又分為兩大類，業(yè)務(wù)信道和控制信道。

① 業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，在上行和下行信道上，點對點（BTS對一個MS，或反之）方式傳播。 TCH又分為全速率業(yè)務(wù)信道（TCH/F）和半速率業(yè)務(wù)信道（TCH/H）。TCH/F的總速率為22.8kbit/s；TCH/H的總速率為11.4kbit/s。

② 控制信道：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成廣播、公共及專用三種控制信道，為：

廣播信道（BCH）:

--- 頻率校正信道（FCCH）：攜帶用于校正MS頻率的消息，在下行信道中傳送，點對多點（BTS對多個MS，即對整個服務(wù)小區(qū)，也稱廣播方式）方式傳播。FCCH信道只在下行BCCH載頻的0時隙上傳送。

--- 同步信道（SCH）：攜帶MS的幀同步（TDMA幀號）和BTS的識別碼（BSIC）的信息，在下行信道中傳送，點對多點方式傳播。SCH信道只在下行BCCH載頻的0時隙上傳送。

--- 廣播控制信道（BCCH）：廣播每個BTS的通用信息（小區(qū)特定信息）。在下行信道中傳送，點對多點方式傳播。在每個基站收發(fā)信臺中總有一個收發(fā)信機含有這個信道，以向MS廣播系統(tǒng)信息。BCCH信道在下行BCCH載頻的0時隙上傳送。

公共控制信道（CCCH）:

--- 尋呼信道（PCH）：用于尋呼（搜索）MS。在下行信道中傳送，點對多點方式傳播。PCH信道在下行BCCH載頻的0時隙上傳送。

--- 隨機接入信道（RACH）：MS通過此信道申請分配一個獨立專用控制信道（SDCCH），作為對尋呼的響應(yīng)或MS主叫／登記時的接入。在上行信道中傳送，點對點方式（1個MS對應(yīng)于1個BTS）傳播。RACH信道在上行BCCH載頻的0時隙上傳送。

--- 允許接入信道（AGCH）：用于為MS分配一個獨立專用控制信道（SDCCH）。在下行信道中傳送，點對點方式傳播。RACH信道在下行BCCH載頻的0時隙上傳送。

專用控制信道（DCCH）：

--- 獨立專用控制信道（SDCCH）：用在分配TCH之前的呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令，空閑狀態(tài)下的短消息和小區(qū)廣播也在SDCCH上傳送。在SDCCH信道上傳送的信令消息包括：位置更新、IMSI指示、周期性位置更新、呼叫建立、點對點短消息、傳真業(yè)務(wù)、增值業(yè)務(wù)、錯誤接入。在上行和下行信道中傳送，點對點方式傳播。在愛立信公司的GSM系統(tǒng)中SDCCH信道默認(rèn)在BCCH載頻的時隙2上傳送�？煞譃楠毩Ｓ每刂菩诺溃⊿DCCH/8）和與CCCH相組合的專用控制信道（SDCCH/4）。

--- 小區(qū)廣播信道（CBCH）：用于攜帶小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)信息。它使用與SDCCH同樣的物理信道，屬于下行信道。

--- 慢速隨路控制信道（SACCH）：它與一個TCH或一個SDCCH相關(guān)，是一個用于傳送連續(xù)信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信息，如傳送MS接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號強度的測試報告，這對MS參與切換是必要的；它還用于MS的功率管理和時間調(diào)整。在上行和下行信道中傳送，點對點方式傳播。

--- 快速隨路控制信道（FACCH）：它與一個TCH相關(guān)。工作于借用模式，即在話音傳輸過程中如果突然需要以比SACCH速度高得多的速率傳送信令信息時，則借用20ms的話音（數(shù)據(jù)）來傳送。一般在切換時發(fā)生。由于語音譯碼器會重復(fù)最后20ms的話音，因此這種中斷不會被用戶查覺。

GSM定義的邏輯信道如圖1－6所示。

圖1－6
GSM定義的邏輯信道示意圖

表1－1總結(jié)了CCH信道類型，并對信道及其任務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)說明。

信道名稱	縮寫	功能與任務(wù)	傳輸信道
頻率校正信道(DL)	FCCH	給MS提供BTS頻率基準(zhǔn)	下行
同步信道(DL)	SCH	廣播BTS的PLMN基站識別及同步信息（TDMA幀號）	下行
廣播控制信道(DL)	BCCH	發(fā)射系統(tǒng)信息1～4、7～8	下行
尋呼信道(DL)	PCH	發(fā)送PAG_REQ消息，尋呼移動用戶	下行
隨機接入信道(UL)	RACH	MS向BTS發(fā)送的通信接入請求	上行
允許接入信道(DL)	AGCH	SDCCH信道指配（AGCH攜帶IMM_ASS_CMD消息）	下行
小區(qū)廣播信道(DL)	CBCH	發(fā)送小區(qū)廣播消息	下行
獨立專用控制信道(DL/UL)	SDCCH	在TCH尚未激活時，在MS與BTS之間交換信令消息	上、下行
慢速隨路控制信道(DL/UL)	SACCH	在連接期間傳輸信令數(shù)據(jù)，包括功率控制、測量數(shù)據(jù)、時間提前量及系統(tǒng)消息等	上、下行
快速隨路控制信道(DL/UL)	FACCH	在連接期間傳輸信令數(shù)據(jù)（只在接入TCH或切換等需要時才使用）	借用

（2） TDMA幀
在TDMA多址方式中，每個載頻被定義為一個TDMA幀（相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個頻道），每幀包括8個時隙（TS0～7），每一幀都有一個TDMA幀號（因GSM對信息進(jìn)行加密的計算加密序列的算法是以TDMA幀號一個輸入?yún)?shù)的），因此有了TDMA幀號，MS就可判斷控制信道TS0上傳送的是哪一類邏輯信道信息。

每一個TDMA幀含8個時隙，每幀長4.615ms，每個時隙含156.25個碼元，占0.577ms，因此每個比特的持續(xù)時間為3.6923s。

TDMA幀號是以3.5小時（2715648個TDMA幀）為周期循環(huán)編號的（幀結(jié)構(gòu)見圖1－7所示）。每2715648個TDMA幀為一個超高幀，每一個超高幀又可分為2048個超幀，一個超幀持續(xù)時間為6.12s，每個超幀又是由復(fù)幀組成。復(fù)幀分為兩種類型：

26幀的復(fù)幀---它包括26個TDMA幀，持續(xù)時長120ms,51個這樣的復(fù)幀組成一個超幀。這種復(fù)幀用于攜帶TCH（和SACCH加FACCH）。其中24個突發(fā)序列用于業(yè)務(wù)，2個突發(fā)序列用于信令。

51幀的復(fù)幀---它包括51個TDMA幀，持續(xù)時長3060／13ms（235.385ms）。26個這樣的復(fù)幀組成一個超幀。這種復(fù)幀用于攜帶BCH和CCCH。

超幀---它包含兩種結(jié)構(gòu)，一個是26個復(fù)幀結(jié)構(gòu)（每個復(fù)幀含51個TDMA幀），另一種是51個復(fù)幀結(jié)構(gòu)（每個復(fù)幀含26個TDMA幀）。超幀的周期均為1326個TDMA幀，即6.12s。

超高幀---由2048個超幀組成，含26×51×2048＝2715648個TDMA幀，持續(xù)時間為2h28min53s760ms。每個TDMA幀由幀計數(shù)器FN來定標(biāo)記。這些TDMA幀按序編號，從0～2715647，幀號在同步信道中傳送。

圖1－7
幀結(jié)構(gòu)圖
（3）邏輯信道到物理信道的映射

注：此部分內(nèi)容為GSM系統(tǒng)的一個重點，且因為比較抽象不好理解。

每小區(qū)有若干個載頻，每個載頻都有8個時隙，定義載頻數(shù)為C0，C1，…，Cn，時隙數(shù)為TS0，TS1，···，T87。其中CO的TS0作為控制信道（或包括TS1），TS2～TS7用作話音信道；而C1～Cn載波中的時隙全部用作話音信道。

控制信道的配置是依據(jù)每小區(qū)（BTS）的載頻（TRX）數(shù)而定的，見表1－2所示。在使用6MHz帶寬的情況下，每小區(qū)最多兩個控制信道，當(dāng)某小區(qū)配置一個載頻時，僅需一個控制信道。

表1－2
小區(qū)信令信道配置

頻點數(shù)	信令信道配置數(shù)
1	1X BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4 (TS0)
2～5	1X BCCH + CCCH (TS0) 1X SDCCH/8 + SACCH/8
6～8	1X BCCH + CCCH (TS0) 2X SDCCH/8 + SACCH/8
≥9	2X BCCH + CCCH (TS0,2,4,6) 4X SDCCH/8 + SACCH/8

① 控制信道的映射

對某小區(qū)超過1個載頻時，該小區(qū)C0上的TS0就映射廣播和公共控制信道（BCH和CCCH中的BCCH、 FCCH、SCH、PCH、AGCH、RACH）。從幀的分級結(jié)構(gòu)可知，51幀的復(fù)幀是用于攜帶BCH和CCCH，因此51幀的復(fù)幀中共有51個TS0，所攜帶的控制信道排列的序列如圖3-11下面的序列。此序列在第51個TDMA幀上映射一個空閑幀之后開始重復(fù)下一個51幀的復(fù)幀。而因為控制信道上下行方向性，所以上下行所映射的控制信道各不相同，下行鏈路所映射信道包括：FCCH（頻率校正信道）、SCH（同步信道）、BCCH（廣播控制信道）、CCCH（公共控制信道）、SDCCH（獨立專用控制信道）、SACCH（慢速隨路控制信道）。并且根據(jù)載頻數(shù)的不同，又可分為兩種：

組合式：BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4 (TS0)

載頻大于1

非組合式：BCCH + CCCH (TS0)
SDCCH/8 + SACCH/8

a)非組合式控制信道映射

下行BCCH + CCCH復(fù)幀在C0的TS0上，具體下行BCCH + CCCH鏈路映射方法見圖1－12。

圖1－12
下行BCCH＋CCCH

圖中所示：

F（FCCH）--- MS依此同步頻率，它的突發(fā)脈沖序列為FB。

S（SCH） --- MS依此讀TDMA幀號和BSIC碼，突發(fā)脈沖序列為SB。

B（BCCH）--- MS依此讀有關(guān)此小區(qū)的通用信息，突發(fā)脈沖序列為NB。

I（IDEL）--- 空閑幀，不包括任何信息。突發(fā)脈沖序列為DB。

C（CCCH）--- MS依此接受尋呼和接入，突發(fā)脈沖序列NB。

即使沒有尋呼或接入進(jìn)行，BTS也總在C0上發(fā)射，用空閑突發(fā)脈沖序列代之。非組合BCCH + CCCH的每個復(fù)幀可以有9個尋呼塊。

對上行鏈路C0上的TS0映射的只有隨機接入信道（RACH），用于MS的接入，上行BCCH + CCCH復(fù)幀發(fā)生在C0載頻，但必須是0，2，4，6號時隙，具體上行BCCH + CCCH鏈路映射方法如圖1－13所示，它給出了51個連續(xù)TDMA幀的TS0。

圖1－13
上行BCCH＋CCCH

下行鏈路C0上的TS1用于映射專用控制信道。它是102個TDMA幀復(fù)用一次，三個空閑幀之后從D0開始，下行SDCCH/8 + SDCCH/8鏈路映射方法見圖1－14所示（其中的8就表示其映射了8個SDCCH子信道）。

圖1－14
下行SDCCH/8＋SDCCH/8

Dx（SDCCH）--- 此處MSX是一個正在建立呼叫或更新位置或與GSM交換系統(tǒng)參數(shù)的MS。Dx只在MSX建立呼叫時使用，在MSX轉(zhuǎn)到TCH上開始通話或登記完釋放后，Dx可用于其它MS。

Ax（SACCH）--- 在傳輸建立階段（也可能是切換時）必須交換控制信令，如功率調(diào)整等信息，MSX的此類信令就是在該信道上傳送。

由于是專用控制信道，所以上行鏈路C0上的TSI也具有同樣的結(jié)構(gòu)，即意味著對一個MS同時可雙向連接，但時間上有個偏移，上行SDCCH/8 + SDCCH/8鏈路映射方法如圖1-15所示。Dx、Ax含義與下行鏈路的相同。

圖1－15
上行SDCCH/8＋SDCCH/8

由于C0載頻上承載了BCCH信道的內(nèi)容，因此不能跳頻，而且基站C0載頻必須保證持續(xù)發(fā)射。

b)組合式控制信道映射

當(dāng)基站載頻數(shù)只有1個時，就采用組合式控制信道映射，下行BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4復(fù)幀在載頻C0的TS0上，包含有4個SDCCH子信道或3個SDCCH子信道＋1個CBCH子信道。組合的BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4每個復(fù)幀可以有3個尋呼塊（即為BCCH + CCCH復(fù)幀小區(qū)的最大尋呼能力的1/3）。下行BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4鏈路映射方法如圖1-16所示。

圖1－16
下行BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4

上行BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4鏈路映射方法如圖1-17所示。

圖1－17
上行BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/4

注：小區(qū)尋呼子信道

可根據(jù)CCCH信道的配置類型、BS_AG_BLKS_RES（在51復(fù)幀中有幾個塊用于AGCH）、BS_PA_MFRMS（以多少個51復(fù)幀作為尋呼子信道的一個循環(huán)）來計算出每個小區(qū)尋呼子信道的個數(shù)。

當(dāng)一個51復(fù)幀中CCCH為3時尋呼子信道數(shù)為：（3－BS_AG_BLKS_RES）×BS_PA_MFRMS

當(dāng)一個51復(fù)幀中CCCH為9時尋呼子信道數(shù)為：（9－BS_AG_BLKS_RES）×BS_PA_MFRMS

在配置CCCH信道等各類參數(shù)時，需要注意以下原則：

（1）
當(dāng)參數(shù)BS_PA_MFRMS越大，小區(qū)的尋呼子信道也就越多，相應(yīng)的屬于每個尋呼子信道的用戶數(shù)也就越小，但系統(tǒng)總體容量并未增加，因為它是以犧牲尋呼消息在無相信道上的平均時延為代價的。當(dāng)通過話務(wù)統(tǒng)計報告發(fā)現(xiàn)重發(fā)等待的比率較大時，應(yīng)適當(dāng)提高BS_PA_MFRMS來劃分更多的尋呼子信道。反之則降低該參數(shù)，以減少時延。

（2）
應(yīng)注意同一位置區(qū)的所有小區(qū)的尋呼子信道容量應(yīng)盡量一樣，因為同一位置區(qū)的任何一個尋呼消息必須同時在該位置區(qū)的所有小區(qū)發(fā)送。

（3）
當(dāng)尋呼信道周期越長，在該服務(wù)區(qū)的MS就越省電，如市區(qū)可定義為2即MS在102幀內(nèi)收聽一次尋呼消息；郊區(qū)可定義為4或6，當(dāng)該參數(shù)為6時將比2時省電18％。在MS完成對系統(tǒng)消息的測量后，就進(jìn)入休息狀態(tài)，僅在指定的尋呼塊內(nèi)收聽尋呼消息，并同時測量鄰小區(qū)的BCCH的接收電平，至少在30s左右的時間內(nèi)又將會去收聽系統(tǒng)消息，來判斷小區(qū)重選的進(jìn)程。

（4）
公共控制信道CCCH主要包括AGCH和PCH信道，它的主要作用是用來發(fā)送立即指配消息和尋呼消息。CCCH可以由一個物理信道來承擔(dān)，也可以由多個物理信道來共同承擔(dān)，且CCCH和SDCCH可以共用一個物理信道。小區(qū)中的CCCH信道采用那種組合方式由參數(shù)CCCH_CONF決定。

（5）
當(dāng)一個位置區(qū)的尋呼業(yè)務(wù)量特別大時，為了防止僅用一個物理時隙發(fā)送尋呼消息不夠用，允許在攜帶有BCCH信道的載頻上可以多配置幾個CCCH信道，但要求必須在時隙0、2、4、6上使用。

（6）
當(dāng)CCCH_CONF確定以后，參數(shù)BS_AG_BLKS_RES實際上就是分配AGCH和PCH在CCCH上所占用的比例。建議在保證AGCH信道上不過載的情況下，應(yīng)盡可能縮小該參數(shù)以縮短MS響應(yīng)尋呼的時間。

② 業(yè)務(wù)信道的映射

除映射控制信道以外的時隙均映射業(yè)務(wù)信道（TCH），映射方法如圖1－18所示。圖中僅給出了下行C0上的TS2映射構(gòu)成。

圖1－18
TCH的復(fù)用

T（TCH）
--- 編碼話音或數(shù)據(jù)，用于通話。突發(fā)脈沖序列為NB。

A（SACCH）--- 控制信道。用于MS接受命令改變輸出功率、了解應(yīng)監(jiān)視那些BTS的BCCH、向系統(tǒng)報告從周圍BTS接收到的信號強度等。突發(fā)脈沖序列為NB。

I（IDEL） --- 空閑幀。它不包含任何信息，主要用于配合測量。

上行鏈路的結(jié)構(gòu)與下行的一樣的，唯一不同的是有一個時間的偏移，也就是說上下行的TS2是在不同時間出現(xiàn)，時間偏移約為3個時隙。

用于攜帶TCH的復(fù)幀是26幀的，因此有26個TS2，第26 TS2 時隙是空閑時隙，空閑時隙之后序列從頭開始（即以空閑時隙I做為重復(fù)序列的開始或結(jié)尾。

攜帶TCH的復(fù)幀相對攜帶控制信道的復(fù)幀要加一個滑動，因為攜帶TCH的復(fù)幀是26個TDMA幀重復(fù)一次，而攜帶控制信道的復(fù)幀要每51個TDMA幀重復(fù)一次，所以空閑幀在51復(fù)幀所有不同的控制信道上均有一個滑動。

③ 總結(jié)

終上所述，可以在采用2個以上載頻的基站，在C0上的全部TS可以為：

l
TS0：邏輯控制信道，重復(fù)周期51個TS

l
TS1：邏輯控制信道，重復(fù)周期102個TS（這點可見圖1－14）

l
TS2～TS7：邏輯業(yè)務(wù)信道，重復(fù)周期26個TS

其它的所有載波的TS0～TS7時隙全部都是業(yè)務(wù)信道（TCH）。

回答者：杜志軒回答時間：2009-03-05 23:02