【正文】 第三章 GSM 無線接口理論目錄第三章 GSM 無線接口理論 1第一節(jié) 工作頻段的分配 4一、我國GSM網絡的工作頻段 4二、頻道間隔 4三、頻道配置 4四、干擾保護比 5第二節(jié) 時分多址技術（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應關系 10五、信道組合種類 12六、系統消息 13第三節(jié) 無線路徑的損耗和衰落 14一、無線路徑的損耗和衰落 14二、分集接收 16第四節(jié) 移動臺和基站的時間調整 18第五節(jié) 跳頻技術 18一、跳頻的種類及各自實現的方法 19二、跳頻的優(yōu)點 20三、跳頻序列 20第六節(jié) 語音的傳輸過程 21一、語音編碼 21二、信道編碼 21三、交織技術 23四、加密 24五、調制和解調 24第四章 呼叫處理過程 24第一節(jié) 小區(qū)的選擇與重選 24一、 小區(qū)選擇過程 24二、小區(qū)重選過程 25三、不連續(xù)接收模式DRX和尋呼信道的定義 27第二節(jié) 初始化過程 28一、信道申請 28二、初始信道的分配 30三、初始化報文 31第三節(jié) 鑒權加密過程 32一、 鑒權加密過程的三參數組 32二、 鑒權過程 33三、加密過程 34四、 TMSI重新分配過程 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 附著和分離過程 37四、周期性位置更新過程 38第五節(jié) MS 主叫過程分析 39一、呼叫建立過程 39二、呼叫釋放過程 43第六節(jié) MS被叫過程分析 44一、 查詢過程 44二、尋呼過程 45三、被叫的呼叫建立過程 46第七節(jié) 無線鏈路控制 48一、無線鏈路故障 48二、呼叫重建 49第八節(jié) 切換 50一、 切換過程 50二、 切換準備 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（針對北電） 63第五章 信令協議 68第一節(jié) 信令協議概述 68一、 接口與協議 68二、GSM通信系統內部接口 69三、無線接口信令協議 70四、A接口信令協議 71第二節(jié) 鏈路層信令協議 71一、幀結構 72二、檢錯和糾錯 72三、復用 73四、流量控制 74五、LAPD和LAPDm幀比較 74第三節(jié) 網絡層信令協議 75一、BSS網絡層 76二、NSS網絡層 79第四節(jié) GSM信令網 81一、 信令網絡結構 81二、信令網路組織 82三、信令點編碼方案 82四、信令網尋址方式 84第一節(jié) 工作頻段的分配 一、我國GSM網絡的工作頻段 我國陸地蜂窩數字移動通信 網GSM通信系統采用900MHz與1800MHz頻段: GSM900MHz頻段為：890~915(移動臺發(fā),基站收),935~960(基站發(fā),移動臺收)。 DCS1800MHz頻段為：1710~1785(移動臺發(fā),基站收),1805~1880(基站發(fā),移動臺收)。GSM系統上行頻段下行頻段帶寬雙工間隔雙工信道數GSM900890~915935~96022545124GSM900E 880~915925~96023545174GSM18001710~17851805~188027595374GSM19001850~19101930~199026080299 二、頻道間隔 相鄰兩頻點間隔為為200kHz，每個頻點采用時分多址（TDMA）方式，分為8個時隙，既8個信道（全速率），如GSM采用半速率話音編碼后，每個頻點可容納16個半速率信道，可使系統容量擴大一倍，但其代價必然是導致語音質量的降低。 三、頻道配置絕對頻點號和頻道標稱中心頻率的關系為：GSM900MHz頻段為: fl(n)= + (n1) (移動臺發(fā),基站收）； fh(n)=fl(n)+45MHz (基站發(fā),移動臺收)。 n∈[1，124]GSM1800MHz頻段為： fl(n)= + (n512) (移動臺發(fā),基站收）； fh(n)=fl(n)+95MHz (基站發(fā),移動臺收）；n∈[512，885] 其中：fl(n)為上行信道頻率、fh(n)為下行信道頻率,n為絕對頻點號（ARFCN）。注：在我國GSM900使用的頻段為：905~915MHz 上行頻率950~960MHz 下行頻率頻道號為76~124, 共10M帶寬。中國移動公司：905~909MH（上行），950~954MHz（下行），共4M帶寬，20個頻道，頻道號為76~95。（目前通過中國移動TACS網的壓頻，為GSM網留出了更大的空間，因而GSM實際可用頻點號要遠大于該范圍）中國聯通公司：909~915MH（上行），954~960MHz（下行），共6M帶寬，29個頻道，頻道號為96~124。目前只有中國移動公司擁有GSM1800網絡，擁有1800網絡的移動分公司大多申請10M的帶寬，頻道號為512~562。 四、干擾保護比載波干擾比（C/I）是指接收到的希望信號電平與非希望信號電平的比值，此比值與MS的瞬時位置有關。這是由于地形不規(guī)則性基本地散射體的形狀、類型及數量不同，以及其他一些因素如天線的類型、方向性及高度，站址的標高及位置，當地的干擾源數目等造成的。 同頻干擾保護比：C/I≥9dB。所謂C/I，是指當不同小區(qū)使用相同頻率時，另一小區(qū)對服務小區(qū)產生的干擾，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 鄰頻干擾保護比：C/I≥9dB。 C/A是指在頻率復用模式下，鄰近頻道會對服務小區(qū)使用的頻道進行干擾，這兩個信號間的比值即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的干擾保護比：C/I≥41dB第二節(jié) 時分多址技術（TDMA） 多址技術就是要使眾多的客戶公用公共信道所采用的一種技術，實現多址的方法基本有三種，頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。我國模擬移動通信網TACS就是采取的FDMA技術。CDMA是以不同的代碼序列實現通信的，它可重復使用所有小區(qū)的頻譜，它是目前是最有效的頻率復用技術。GSM的多址方式為時分多址TDMA和頻分多址FDMA相結合并采用跳頻的方式，載波間隔為200K，每個載波有8個基本的物理信道。一個物理信道可以由TDMA的幀號、時隙號和跳頻序列號來定義。,。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。一個物理信道就是一個時隙，通常被定義為給定TDMA幀上的固定位置上的時隙（TS）。而邏輯信道是根據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BTS來影射到不同的物理信道上來傳送。 邏輯信道又可分為業(yè)務信道和控制信道.（一） 業(yè)務信道：業(yè)務信道用于攜載語音或用戶數據，可分為話音業(yè)務信道和數據業(yè)務信道。 話音業(yè)務信道TCH/FS：全速率語音信道 13Kbit/sTCH/HS: 半速率語音信道 數據業(yè)務信道TCH/: TCH/: TCH/: TCH/: =TCH/: =（二）控制信道：控制信道用于攜載信令或同步數據，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是小區(qū)內所有的手機，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。它們用在每個小區(qū)的TS0上作為標頻，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，它們全部為下行信道，為點對多點的傳播方式。 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)的的標示信息如TDMA幀號（需22比特）和基站識別碼BSIC號（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絡信息。而這些信息都將在BCCH信道上來廣播。信息基本上包括小區(qū)的所有頻點、鄰小區(qū)的BCCH頻點、LAI（LAC+MNC+MCC）、CCCH和CBCH信道的管理、控制和選擇參數及小區(qū)的一些選項。所有這些消息被稱為系統消息（SI）在BCCH信道上廣播，在BCCH上系統消息有八種類型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MS專用的，而是面向這個小區(qū)內所有的移動臺的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH來廣播尋呼請求、專用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道來傳送專用信道的請求消息。 尋呼信道（PCH）：當網絡想與某一MS建立通信時，它就會在PCH信道上根據MS所登記的LAC號向所有具有該LAC號的小區(qū)進行尋呼，尋呼MS的標示為TMSI或IMSI，屬下行信道，點對多點傳播。 接入許可信道（AGCH）：當網絡收到處于空閑模式下MS的信道請求后，就將給之分配一專用信道，AGCH通過根據該指派的描述（所分信道的描述，和接入的參數），向所有的移動臺進行廣播，看屬于誰的，下行信道，點對點傳播。 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的第二個子信道，下行信道，點對多點傳播。 隨機接入信道（RACH）：當MS想與網絡建立連接時，它會通過RACH信道來廣播它所需的服務信道，請求消息包括3個比特的建立的原因（如呼叫請求、響應尋呼、位置更新請求、及短消息請求等等）和5個比特的用來區(qū)別不同MS請求的參考隨機數，屬上行信道，點對點傳播方式。 專用控制信道包括SDCCH、SACCH、FACCH、TCH，這些信道被用于某一個具體的MS上. 獨立專用控制信道（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、用戶鑒權消息、加密命令及應答及各種附加業(yè)務。`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線測量報告和第一層報頭消息（包括TA值和功率控制級別）；在下行鏈路上它主要傳遞系統消息type5bis 、5ter、6及第一層報頭消息。這些消息主要包括通信質量、LAI號、CELLID、鄰小區(qū)的標頻信號強度等信息、NCC的限制、小區(qū)選項、TA值、功率控制級別?？焖匐S路控制信道（FACCH）：FACCH信道與一個業(yè)務信道TCH相關。FACCH在話音傳輸過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)脈沖序列來傳送信令，這種情況被稱為偷幀，如在系統執(zhí)行越局切換時。由于話音譯碼器會重復最后20ms的話音，所以這種中斷不會被用戶察覺的。 二、TDMA幀在TDMA中，每一個載頻被定義為一個TDMA 幀，相當于FDMA系統中的一個頻道。每幀包括8個時隙（TS0~TS7），并要有一個幀號 ，這是因為在計算加密序列的A5算法中是以TDMA幀號為一個輸入參數，當有了TDMA幀號后，移動臺就可以判斷控制信道TS0上傳送的為哪一類邏輯信道了。TDMA的幀號是以3小時28分鐘53秒760毫秒（2715648個TDMA幀）為周期循環(huán)編號的。每2715648個TDMA幀為一個超高幀，每一個超高幀又由2048個超幀，而每個超幀又是由51個26復幀或26個51復幀組成。這兩種復幀是為滿足不同速率的信息傳輸而設定的，區(qū)別是：26幀的復幀：包含26個TDMA幀，時間間隔為120ms，它主要用于TCH（SACCH/T）和FACCH等業(yè)務信道。51幀的復幀：包含51個TDMA幀，時間間隔為235ms, 它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。圖示 幀結構圖三、突發(fā)脈沖序列（Burst）TDMA信道上的一個時隙中的消息格式被稱為突發(fā)脈沖序列，也就是說每個突發(fā)脈沖被發(fā)送在TDMA幀的其中一個時隙上。因為在特定突發(fā)脈沖上發(fā)送的消息內容不同，也就決定了它們格式的不同?？梢苑譃槲宸N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