【正文】 第三章 GSM 無(wú)線接口理論目錄第三章 GSM 無(wú)線接口理論 1第一節(jié) 工作頻段的分配 4一、我國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段 4二、頻道間隔 4三、頻道配置 4四、干擾保護(hù)比 5第二節(jié) 時(shí)分多址技術(shù)（TDMA） 5一、TDMA信道的概念 5二、TDMA幀 7三、突發(fā)脈沖序列（Burst） 8四、邏輯信道與物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 10五、信道組合種類 12六、系統(tǒng)消息 13第三節(jié) 無(wú)線路徑的損耗和衰落 14一、無(wú)線路徑的損耗和衰落 14二、分集接收 16第四節(jié) 移動(dòng)臺(tái)和基站的時(shí)間調(diào)整 18第五節(jié) 跳頻技術(shù) 18一、跳頻的種類及各自實(shí)現(xiàn)的方法 19二、跳頻的優(yōu)點(diǎn) 20三、跳頻序列 20第六節(jié) 語(yǔ)音的傳輸過(guò)程 21一、語(yǔ)音編碼 21二、信道編碼 21三、交織技術(shù) 23四、加密 24五、調(diào)制和解調(diào) 24第四章 呼叫處理過(guò)程 24第一節(jié) 小區(qū)的選擇與重選 24一、 小區(qū)選擇過(guò)程 24二、小區(qū)重選過(guò)程 25三、不連續(xù)接收模式DRX和尋呼信道的定義 27第二節(jié) 初始化過(guò)程 28一、信道申請(qǐng) 28二、初始信道的分配 30三、初始化報(bào)文 31第三節(jié) 鑒權(quán)加密過(guò)程 32一、 鑒權(quán)加密過(guò)程的三參數(shù)組 32二、 鑒權(quán)過(guò)程 33三、加密過(guò)程 34四、 TMSI重新分配過(guò)程 34第四節(jié) 位置更新 35一、 位置區(qū)的概念 35二、正常位置更新流程（越位置區(qū)的位置更新） 36三、IMSI 附著和分離過(guò)程 37四、周期性位置更新過(guò)程 38第五節(jié) MS 主叫過(guò)程分析 39一、呼叫建立過(guò)程 39二、呼叫釋放過(guò)程 43第六節(jié) MS被叫過(guò)程分析 44一、 查詢過(guò)程 44二、尋呼過(guò)程 45三、被叫的呼叫建立過(guò)程 46第七節(jié) 無(wú)線鏈路控制 48一、無(wú)線鏈路故障 48二、呼叫重建 49第八節(jié) 切換 50一、 切換過(guò)程 50二、 切換準(zhǔn)備 51三、 觸發(fā)切換的原因 53四、 切換的種類 54五、 切換流程分析 55第九節(jié) 功率控制 60一、功率控制 60二、不連續(xù)發(fā)射（DTX） 62第九節(jié) 掉話分析（針對(duì)北電） 63第五章 信令協(xié)議 68第一節(jié) 信令協(xié)議概述 68一、 接口與協(xié)議 68二、GSM通信系統(tǒng)內(nèi)部接口 69三、無(wú)線接口信令協(xié)議 70四、A接口信令協(xié)議 71第二節(jié) 鏈路層信令協(xié)議 71一、幀結(jié)構(gòu) 72二、檢錯(cuò)和糾錯(cuò) 72三、復(fù)用 73四、流量控制 74五、LAPD和LAPDm幀比較 74第三節(jié) 網(wǎng)絡(luò)層信令協(xié)議 75一、BSS網(wǎng)絡(luò)層 76二、NSS網(wǎng)絡(luò)層 79第四節(jié) GSM信令網(wǎng) 81一、 信令網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 81二、信令網(wǎng)路組織 82三、信令點(diǎn)編碼方案 82四、信令網(wǎng)尋址方式 84第一節(jié) 工作頻段的分配 一、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1800MHz頻段: GSM900MHz頻段為：890~915(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),935~960(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收)。 DCS1800MHz頻段為：1710~1785(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),1805~1880(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收)。GSM系統(tǒng)上行頻段下行頻段帶寬雙工間隔雙工信道數(shù)GSM900890~915935~96022545124GSM900E 880~915925~96023545174GSM18001710~17851805~188027595374GSM19001850~19101930~199026080299 二、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。 三、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：GSM900MHz頻段為: fl(n)= + (n1) (移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收）； fh(n)=fl(n)+45MHz (基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收)。 n∈[1，124]GSM1800MHz頻段為： fl(n)= + (n512) (移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收）； fh(n)=fl(n)+95MHz (基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收）；n∈[512，885] 其中：fl(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）。注：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：905~909MH（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：909~915MH（上行），954~960MHz（下行），共6M帶寬，29個(gè)頻道，頻道號(hào)為96~124。目前只有中國(guó)移動(dòng)公司擁有GSM1800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。 四、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/I12dB 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/A9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A6dB 載波偏離400kHz的干擾保護(hù)比：C/I≥41dB第二節(jié) 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。,。一、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.（一） 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。 話音業(yè)務(wù)信道TCH/FS：全速率語(yǔ)音信道 13Kbit/sTCH/HS: 半速率語(yǔ)音信道 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道TCH/: TCH/: TCH/: TCH/: =TCH/: =（二）控制信道：控制信道用于攜載信令或同步數(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，前一個(gè)是單向上行信道，后者是單向下行信道。 專用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH廣播信道： 廣播信道僅用在下行鏈路上，由BTS至MS。它們用在每個(gè)小區(qū)的TS0上作為標(biāo)頻，在一些特殊的情況下，也可用在TS2，4或6上，這些信道包括BCCH、FCCH和SCH。為了通信，MS需要于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)繛橄滦行诺?，為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳播方式。 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。 同步信道（SCH）：在FCCH解碼后，MS接著要解出SCH信道消息，它給出了MS需要同步的所有消息及該小區(qū)的的標(biāo)示信息如TDMA幀號(hào)（需22比特）和基站識(shí)別碼BSIC號(hào)（需6比特）。 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。信息基本上包括小區(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TYPE 2bis 、2ter、7和8。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、專用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道來(lái)傳送專用信道的請(qǐng)求消息。 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)在PCH信道上根據(jù)MS所登記的LAC號(hào)向所有具有該LAC號(hào)的小區(qū)進(jìn)行尋呼，尋呼MS的標(biāo)示為T(mén)MSI或IMSI，屬下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。 接入許可信道（AGCH）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到處于空閑模式下MS的信道請(qǐng)求后，就將給之分配一專用信道，AGCH通過(guò)根據(jù)該指派的描述（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，看屬于誰(shuí)的，下行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播。 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的第二個(gè)子信道，下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。 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)廣播它所需的服務(wù)信道，請(qǐng)求消息包括3個(gè)比特的建立的原因（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5個(gè)比特的用來(lái)區(qū)別不同MS請(qǐng)求的參考隨機(jī)數(shù)，屬上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播方式。 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. 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、用戶鑒權(quán)消息、加密命令及應(yīng)答及各種附加業(yè)務(wù)。`慢速隨路控制信道（SACCH）：SACCH是一種伴隨著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TA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type5bis 、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)的標(biāo)頻信號(hào)強(qiáng)度等信息、NCC的限制、小區(qū)選項(xiàng)、TA值、功率控制級(jí)別?？焖匐S路控制信道（FACCH）：FACCH信道與一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH在話音傳輸過(guò)程中如果突然需要以比慢速隨路控制信道（SACCH）所能處理的高的多的速度傳送信令消息，則需借用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。 二、TDMA幀在TDMA中，每一個(gè)載頻被定義為一個(gè)TDMA 幀，相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道。每幀包括8個(gè)時(shí)隙（TS0~TS7），并要有一個(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3小時(shí)28分鐘53秒760毫秒（2715648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，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：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。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。圖示 幀結(jié)構(gòu)圖三、突發(fā)脈沖序列（Burst）TDMA信道上的一個(gè)時(shí)隙中的消息格式被稱為突發(fā)脈沖序列，也就是說(shuō)每個(gè)突發(fā)脈沖被發(fā)送在TDMA幀的其中一個(gè)時(shí)隙上。因?yàn)樵谔囟ㄍ话l(fā)脈沖上發(fā)送的消息內(nèi)容不同，也就決定了它們格式的不同。可以分為五種突發(fā)脈沖序列：l 普通突發(fā)脈沖序列（normal burst）:用于攜帶TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。l 接入突發(fā)脈沖序列（access burst）：用于攜帶RACH信道的消息。l 頻率校正突發(fā)脈沖序列（frequency correction