【資料名稱】：GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化_第二章

【資料作者】：JUN

【資料日期】：2011-6-10

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

第2章GSM無(wú)線接口理論

2．1工作頻段的分配

2．1．1我國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段

我國(guó)陸地蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz與1 800MHz頻段。
GSM900MHz頻段為：890～915MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收)，935～960MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)；
DCSl800MHz頻段為：1710～1785MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收)，1805～1880MHz(基站發(fā)，
移動(dòng)臺(tái)收)，如表2—1所示。

2。1．2頻道間隔
相鄰兩頻點(diǎn)間隔為為200kHz，每個(gè)頻點(diǎn)采用時(shí)分多址(TDMA)方式，分為8個(gè)時(shí)隙，既8個(gè)信道(全速率)，如GSM采用半速率話音編碼后，每個(gè)頻點(diǎn)可容納16個(gè)半速率信道，
可使系統(tǒng)容量擴(kuò)大一倍，但其代價(jià)必然是導(dǎo)致語(yǔ)音質(zhì)量的降低。
2．1．3頻道配置
絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為：
(1)GSM900MHz頻段：
f1(n)=890.2MHz+(n-1)×0.2MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收)
fh(n)=f1(n)+45MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)；n∈[1，124]
(2)GSMl800MHz頻段為：
f1(n)=1710.2MHz+(n-512)×0.2MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收)
fh(n)=f1(n)+95MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)；n∈[512，885]
其中：f1(n)為上行信道頻率、fh(n)為下行信道頻率，n為絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)(ARFCN)。
(1)在我國(guó)GSM900使用的頻段為：
905～915MHz上行頻率
950～960MHz下行頻率
頻道號(hào)為76～124，共10M帶寬。
中國(guó)移動(dòng)公司：905～909MHz(上行)，950～954MHz(下行)，共4M帶寬，20個(gè)頻道，頻道號(hào)為76～95。(目前通過(guò)中國(guó)移動(dòng)TACS網(wǎng)的壓頻，為GSM網(wǎng)留出了更大的空間，因而GSM實(shí)際可用頻點(diǎn)號(hào)要遠(yuǎn)大于該范圍)。
中國(guó)聯(lián)通公司：909～915MHz(上行)，954～960MHz(下行)，共6M帶寬，29個(gè)頻道，頻道號(hào)為96～124。
(2)目前只有中國(guó)移動(dòng)公司擁有GSMl800MHz網(wǎng)絡(luò)，擁有1800網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)分公司大
多申請(qǐng)10M的帶寬，頻道號(hào)為512～562。
2．1．4干擾保護(hù)比
載波干擾比(C/I)是指接收到的希望信號(hào)電平與非希望信號(hào)電平的比值，此比值與MS的瞬時(shí)位置有關(guān)。這是由于地形不規(guī)則性基本地散射體的形狀、類型及數(shù)量不同，以及其他一些因素如天線的類型、方向性及高度，站址的標(biāo)高及位置，當(dāng)?shù)氐母蓴_源數(shù)目等造成的。
同頻干擾保護(hù)比：C/I≥9dB。所謂C/I，是指當(dāng)不同小區(qū)使用相同頻率時(shí)，另一小區(qū)對(duì)
服務(wù)小區(qū)產(chǎn)生的干擾，它們的比值即C/I，GSM規(guī)范中一般要求C/I>9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I>12dB。
鄰頻干擾保護(hù)比：C/I≥-9dB。C/A是指在頻率復(fù)用模式下，鄰近頻道會(huì)對(duì)服務(wù)小區(qū)使
用的頻道進(jìn)行干擾，這兩個(gè)信號(hào)間的比值即C/A。GSM規(guī)范中一般要求C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C／A>-6dB。
載波偏離400kHz的干擾保護(hù)比：C/I≥-41dB。
2．2時(shí)分多址技術(shù)(TDMA)
多址技術(shù)就是要使眾多的客戶公用公共信道所采用的一種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多址的方法基本有
三種，頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。我國(guó)模擬移動(dòng)通信網(wǎng)TACS就是采取的FDMA技術(shù)。CDMA是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的，它可重復(fù)使用所有小區(qū)的頻譜，它是目前是最有效的頻率復(fù)用技術(shù)。GSM的多址方式為時(shí)分多址TDMA和頻分多址FDMA相結(jié)合并采用跳頻的方式，載波間隔為200k，每個(gè)載波有8個(gè)基本的物理信道。一個(gè)物理信道可以由TDMA的幀號(hào)、時(shí)隙號(hào)和跳頻序列號(hào)來(lái)定義。它的一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度為0.577ms，每個(gè)時(shí)隙的間隔包含156.25bit，GSM的調(diào)制方式為GMSK，調(diào)制速率為270.833kbit/s。
2．2．1 TDMA信道的概念
在GSM中的信道可分為物理信道和邏輯信道。一個(gè)物理信道就是一個(gè)時(shí)隙，通常被定
義為給定TDMA幀上的固定位置上的時(shí)隙(TS)。而邏輯信道是根據(jù)BTS與MS之間傳遞
的消息種類不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道是通過(guò)BTS來(lái)影射到不同的物理信
道上來(lái)傳送。
邏輯信道又可分為業(yè)務(wù)信道和控制信道。 ，
2．2．1．1業(yè)務(wù)信道
業(yè)務(wù)信道用于攜載語(yǔ)音或用戶數(shù)據(jù)，可分為話音業(yè)務(wù)信道和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。
(1)話音業(yè)務(wù)信道：
TCH/FS：全速率語(yǔ)音信道13kbit/s：
TCH/HS：半速率語(yǔ)音信道5.6kbit/s。
(2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道：
TCH/F9.6：9.6kbit/s全速率數(shù)據(jù)信道：
TCH/F4.8：4.8kbit/s全速率數(shù)據(jù)信道；
TCH/H4.8：4.8kbit/s半速率數(shù)據(jù)信道；
TCH/H2.4：≤2.4kbit/s半速率數(shù)據(jù)信道；
TCH/F2.4：≤2.4kbit/s全速率數(shù)據(jù)信道。
2．2．1．2控制信道
控制信道用于攜帶信令或同步數(shù)據(jù)，可分為廣播信道、公共控制信道和專用控制信道。
廣播信道(BCH)：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它們攜帶的信息目標(biāo)是小區(qū)內(nèi)所有的手機(jī)，所以它們是單向的下行信道。
公共控制信道(CCCH)：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，RACH是單向上行信道，其余均是單向下行信道。
專用控制信道(DCCH)：包括SDCCH、SACCH、FACCH。
1．廣播信道
廣播信道僅用在下行鏈路上，由BTS至MS。信道包括BCCH、FCCH和SCH。為了隨時(shí)都能發(fā)起通信請(qǐng)求，MS需要與BTS保持同步，而同步的完成就要依賴FCCH和SCH邏輯信道，它們?nèi)�部是下行信道，均為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳播方式。
(1)頻率校正信道(FCCH)：FCCH信道攜帶用于校正MS頻率的消息，它的作用是使MS可以定位并解調(diào)出同一小區(qū)的其它信息。
(2)同步信道(SCH)：在FCCH解碼后，MS接著要解出SCH信道消息，解碼所得的信息給出了MS需要同步的所有消息及該小區(qū)的TDMA幀號(hào)(22bit)和基站識(shí)別碼BSIC號(hào)(6bit)。
(3)廣播控制信道(BCCH)：MS在空閑模式下為了有效的工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)信息，而這些信息都將在BCCH信道上來(lái)廣播。信息包括小區(qū)的所有頻點(diǎn)、鄰小區(qū)的BCCH頻點(diǎn)、LAI(LAC+MNC+MCC)、CCCH和CBCH信道的管理、控制和選擇參數(shù)及小區(qū)的一些選項(xiàng)。所有這些消息被稱為系統(tǒng)消息(sI)在BCCH信道上廣播，在BCCH上系統(tǒng)消息有八種類型，分別為：系統(tǒng)消息類型l、系統(tǒng)消息類型2、系統(tǒng)消息類型2bis、系統(tǒng)消息類型2ter、系統(tǒng)消息類型3、系統(tǒng)消息類型4、系統(tǒng)消息類型7、系統(tǒng)消息類型8。
2．公共控制信道
公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，這些信道不是供一個(gè)MS專用的，而是面向這個(gè)小區(qū)內(nèi)所有的移動(dòng)臺(tái)的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH來(lái)廣播尋呼請(qǐng)求、專用信道的指配和短消息。在上行方向上由RACH信道來(lái)傳送專用信道的請(qǐng)求消息。
(1)尋呼信道(PCH)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)想與某一MS建立通信時(shí)，它就會(huì)根據(jù)MS所登記的LAC號(hào)向所有具有該LAC號(hào)的小區(qū)的PCH信道上進(jìn)行尋呼，尋呼MS的標(biāo)識(shí)為T(mén)MSI或IMSI。
尋呼信道屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播方式。
(2)接入許可信道(AGCH)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到處于空閑模式下的MS發(fā)出的信道請(qǐng)求后，就根據(jù)該請(qǐng)求需要分配一專用信道，AGCH通過(guò)根據(jù)該指配的描述(所分信道的描述，和接入的參數(shù))，向所有的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行廣播。接入許可信道屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播方式。
(3)小區(qū)廣播控制信道(CBCH)：它用于廣播短消息和該小區(qū)一些公共的消息(如天氣和交通情況)，它通常占用SDCCH/8的第三個(gè)子信道，屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。
(4)隨機(jī)接入信道(RACH)：當(dāng)MS想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，它會(huì)通過(guò)RACH信道來(lái)發(fā)起接入請(qǐng)求，在PHASEl標(biāo)準(zhǔn)中，請(qǐng)求消息包括3bit的建立原因(如呼叫請(qǐng)求、響應(yīng)尋呼、位置更新請(qǐng)求及短消息請(qǐng)求等等)和5bit的參考隨機(jī)數(shù)。屬于上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播方式。
3．專用控制信道
包括SDCCH、SACCH、FACCH、TCH，這些信道被用于某一個(gè)具體的MS上。
(1)獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)：SDCCH是一種雙向的專用信道，它主要用于傳送建立連接的信令消息、位置更新消息、短消息、鑒權(quán)消息、加密命令及處理各種附加業(yè)務(wù)。
(2)慢速隨路控制信道(SACCH)：SACCH是一伴隨著TCH和SDCCH的專用信令信道。在上行鏈路上它主要傳遞無(wú)線測(cè)量報(bào)告和第一層報(bào)頭消息(包括’FA值和功率控制級(jí)別)；在下行鏈路上它主要傳遞系統(tǒng)消息type5、5bis、5ter、6及第一層報(bào)頭消息。這些消息主要包括通信質(zhì)量、LAI號(hào)、CELLID、鄰小區(qū)的BCCH頻點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度、NCC的限制、小區(qū)選項(xiàng)、TA值、功率控制級(jí)別等。
(3)快速隨路控制信道(FACCH)：FACCH信道與業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH用于在話音傳輸過(guò)程中給系統(tǒng)提供比慢速隨路控制信道(SACCH)又高的多的速度來(lái)傳送信令消息。它是通過(guò)借用20ms的話音突發(fā)脈沖序列來(lái)傳送信令，這種情況被稱為偷幀，如在系統(tǒng)執(zhí)行越局切換時(shí)。由于話音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音，所以這種中斷不會(huì)被用戶察覺(jué)的。
2．2．2 TDMA幀
在GSM中，每一個(gè)載頻被定義為一個(gè)TDMA幀。每幀包括8個(gè)時(shí)隙(TS0～TS7)，并都有一個(gè)幀號(hào)，這是因?yàn)樵谟?jì)算加密序列的A5算法中是以TDMA幀號(hào)為一個(gè)輸入?yún)��?shù)。當(dāng)有了TDMA幀號(hào)后，移動(dòng)臺(tái)就可以判斷控制信道TS0上傳送的為哪一類邏輯信道了。
TDMA的幀號(hào)是以3h 28min 53s 760ms(271564.8個(gè)TDMA幀)為周期循環(huán)編號(hào)的。每
2715648個(gè)TDMA幀為一個(gè)超高幀；每一個(gè)超高幀又由2048個(gè)超幀組成，一個(gè)超幀的持續(xù)
時(shí)間為6.12s；而每個(gè)超幀又是由51個(gè)26復(fù)幀或26個(gè)51復(fù)幀組成。這兩種復(fù)幀是為滿足
不同速率的信息傳輸而設(shè)定的，區(qū)別是：
(1)26幀的復(fù)幀：包含26個(gè)TDMA幀，時(shí)間間隔為120ms，它主要用于TCH(SACCH／T)和FACCH等業(yè)務(wù)信道。
(2)51幀的復(fù)幀：包含51個(gè)TDMA幀，時(shí)間間隔為235ms，它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。