【正文】 第四章 GSM操作性能 略 這一章主要是一些網(wǎng)絡(luò)運營商需要掌握的內(nèi)容 ,我們在此不做了解 . THANKS !! 謝謝大家 !! END. 周甲 。 建立呼叫 從基站發(fā)出的呼叫過程也是非常相似的。在 SDCCH信道上雙向交換的信息主要完成振鈴響應(yīng)和身份確認等過程。手機首先要做的是接收 SDCCH中的 SACCH信號?；緦⑼ㄟ^ CCCH(通用控制中 )的 AGCH(允許接入 )信號應(yīng)答手機的呼叫，在BCH物理信道上有一些邏輯信道。 用戶在手機上輸入一個號碼，按了發(fā)送鍵以后，呼叫就開始了。手機發(fā)送一個RACH(隨機接入 )請求信號，然后進入到指定的 SDCCH信道和機站交換信息，最后結(jié)束呼叫。網(wǎng)絡(luò)必須跟蹤每個手機的具體位置，這樣才能將對某一個手機的呼叫轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的小區(qū)中去。手機將重復(fù)該過程，直到找到一個比較好的廣播信道。一旦手機發(fā)現(xiàn)一個BCH信道，它就會根據(jù) FCH和 SCH調(diào)整內(nèi)部時序和頻率，然后檢查這個 BCH信號是否屬于自己的公用陸地移動網(wǎng)（ PLMN）。一個邏輯信道描述了一個物理信道在一個特定的時刻的功能。邏輯信道是映射到物理信道上的。也就是通常所說的無線均衡。通過二者之間的差異，手機可以估算在這一時刻傳輸信道的沖擊響應(yīng)。 中同步字被放在脈沖中央，以減少各個比特的時序偏差，另外其最重要的作用是起均衡作用，以減少比特誤碼。對于普通的脈沖而言，中同步字將包含從 0到 7共 8個不同的基站色碼。由于 FACCH信道短時占用 TCH信道， TCH信道的數(shù)據(jù)有可 能丟失，因此在越區(qū)切換時，有可能造成話音的短時中斷。 中同步字兩邊的倫比特將被置位，指明這時一個下 ACCH信號，而不 是 TCH信號。這時 TCH將暫時為 FACCH代替。 FACCH 3 57bits 1 26bits 1 57bits 3 bits 尾比特 數(shù)據(jù) 控制 比特 中同步字 控制 比特 數(shù)據(jù) 尾比特 Guard period 當手機向基站匯報的 SACCH顯示臨近小區(qū)的信號質(zhì)量比當前小區(qū) 的更好時，就需要做越區(qū)切換。當摘機應(yīng)答信號發(fā)出以后，就開始進行手機用戶身份確認，但此時還不需要進行話音信息交換，由于SDCCH只使用了小區(qū)物理信道很少的一部分信道資源，因此利用率較高，而且它在手機和基站開始交換話音數(shù)據(jù)之前提供了一個有用的保持過渡信道。 SDCCH介于 BCH和 TCH之間，作用就像一個過渡的臺階，在呼叫建立的過程中，從手機發(fā)出 RACH呼叫請求，得到服務(wù)，開始通話之間，將會有相當長的時間，大量的時間將會被消耗在振鈴和等待應(yīng)答上。因此，一個物理信道可以容納 8個以上的 SDCCH信道。 SACCH 上行鏈路（ BTSMS) ? 手機發(fā)射功率控制 ? 手機時間提前值 ? 小區(qū)信道配置 下行鏈路（ MSBTS) ? 接收信號質(zhì)量顯示 ? 接收信號強度顯示 ? 臨近小區(qū) BCH功率測量 ? 受激狀態(tài)監(jiān)測 SDCCH獨立專用控制信道 SDCCH在呼叫建立時使用 SDCCH有時作為 BCH的一個邏輯子信道存在于 BCH信道上，有時也可以有自己獨立的物理信道。 ? SACCH:Slow Associated Control Channel 慢速相關(guān)控制信道 SACCH在上行或下行鏈路中以較慢的速度隨 TCH或SDCCH一起傳輸。 ? FACCH:Fast Associated Control Channel 快速相關(guān)控制信道 FACCH是 BTS用來控制手機傳送數(shù)據(jù)的信道。 RACH并不是唯一的短脈沖，當手機從一個小區(qū)切換到另外一個小區(qū)時，它可能在一個短暫的時間內(nèi)得不到從新的小區(qū)下行的 SACCH信道傳來的新小區(qū)的時序調(diào)整信號，此時，該手機的脈沖就有可能和新小區(qū)中的其他脈沖發(fā)生沖突，因此在得到新的小區(qū)時序調(diào)整信號之前，它總是發(fā)送短的接入脈沖。當手機發(fā)出 RACH呼救請求信號時， RACH信號已經(jīng)晚了，再加上傳輸時延，到達基站時將更晚。手機的這種狀態(tài)稱做登錄。加密的算法受到了嚴格的控制，由于每一個呼叫的加密算法都不相同，即使有一個呼叫和加密被破譯了，下一個呼叫的破譯仍然是很困難的，因而系統(tǒng)的保密性得到了進一步的加強。基站將決定是否啟用加密模式。 8 Start bits 41 Synchronization bits 36 Encrypted Data bits 3 Stop bits Extended Guard period 88 bits Encryption加密 GSM系統(tǒng)的一個重要特點是它的保密性。 AGCH指示手機進入 SDCCH或 TCH信道中。 RACH使用上行鏈路反向的 BCH的 0時隙。 PCH為下行信道。AGCH ? PCH（ Paging Channel尋呼信道） PCH用來當有呼叫時告警手機。 BCCH占用 BCH的 4幀，每一復(fù)幀重復(fù)出現(xiàn)一次。它攜帶幀號和 BSIC接入數(shù)據(jù)類型，由 64bits組成，每 10幀重復(fù)一次。 ? BCH信道包含以下主要信道： ? FCH頻率校正 ? SCH同步 ? BCCH廣播控制 BCH信道的內(nèi)容： FCH： （ Frequency correction Channel） 頻率校正信道 該信道負載 142bits全 0的序列，在 BCH內(nèi)每 10幀重復(fù)出現(xiàn)一次，使得手機開機以后能夠?qū)⒆陨韮?nèi)部的頻率調(diào)諧到基站的頻率上去。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，它們又可細分為： ? 廣播信道（ BCH） : ? BCH 存在于每個 ARFCN,存在于每個小區(qū)的任何時候 ? BCH在下行信道時隙 0傳送，其他時隙將用來傳送或填充 TCH信道。一個全速率 TCH承載 13KB/S的語音信號，而半速率載波承載 。 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。從 BTS到 MS的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路 。 TCH 業(yè)務(wù)信道 Types of Channel— 信道類型 GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道，一個物理信道就為一個時隙 (TS)， 而邏輯信道是根據(jù) BTS與 MS之間傳遞的信息種類的不同而定義的不同邏輯信道。其中一個傳送 SACCH， 另一個作為閑置保留脈沖。在 120ms時間內(nèi)，語音編碼器將處理 6個 20ms的語音塊，每塊將產(chǎn)生 456bits， 120ms共產(chǎn)生2736bits， 則需要 2736/114=24個 TCH脈沖傳送。 語音數(shù)據(jù)的 456bits劃分為 8塊，每塊 57bits。 Diagonal Interleaving—交織 456 bits from 20ms of speech 456 bits from 20ms of speech 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 TCH 每個 TCH脈沖攜帶兩個 57bit的語音塊 120ms語音信號 =456*6=2736bit（ 20ms=456bit） 2736/114=24脈沖 =24幀 120ms內(nèi)的復(fù)幀有 26幀 空余兩幀一幀傳送 SACCH， 另一幀空閑 交織 交織的目的是為了將 GSM比特擴展到不同的 TCH脈沖中。 Ia比特和次重要的 Ib比特都有卷積到錯碼的保護。 GSM比特分為三個等級： Ia， Ib， 和 II類。 132 50 3 78 Type Ib Type II Type Ia CRC 25 66 3 66 25 4 78 Type Ia Type Ib CRC Type Ia Type Ib tail Type II 378 重新排序 半速率轉(zhuǎn)換碼 Type II 78 456bits from 20ms of speech 260 bits in 456 bits out Error Correction 糾錯 CRC： 循環(huán)冗余校驗碼 (25+66+3+66+25+4)*2+78=456 bits 尾比特：全 0 糾錯 GSM的空間接口的特性，決定了誤碼是不可避免的。 根據(jù)重要性不同，輸出的比特分 為 182bits和 78bits兩類。 LTP通過 除去話音的元音部分，使得殘余數(shù)據(jù)的編 碼更加有利?；痉峙浔砜梢杂?BCH信道傳送，也可以由下行的 SACCH信道傳送。 跳頻過程中也必須監(jiān)測臨近小區(qū)的 BCH信道。小區(qū)信道分配表可以由下行的 BCH信道或 SACCH信道傳給手機。 跳頻序列是由小區(qū)信道分配表（ CA table） 和手機信道分配表（ MA table） 來定義的。當手機在某個時隙接收到信號以后，首先將頻率 改變 45MHZ去發(fā)送信號，然后再把頻率改回 45MHZ發(fā)送信號 ,然后再將頻 率改變 45MHZ+Nkhz,來對臨近小區(qū)廣播信道的電平進行監(jiān)測。然后準備在下一幀同 一時隙 2準備接收信息。 上下行相差 3個時隙。 Time Advance T B Synch seq 41 bits Encrypted Bits 36 T B Guard period RACH Burst 63 bits Timing ADV GP BSS 計算 RACH的接入時延（以 bits為單位） 告知 MS時延時間（以 bits為單位） 最大時延不能超過 63bits 幀和復(fù)幀 1bit= 1個時隙 ==*= 1幀 =8個時隙 =8*= 復(fù)幀：一種為 26幀的復(fù)幀： 26*=120ms 一種為 51幀的復(fù)幀： 51*= 超幀：由 51個或者 26個復(fù)幀組成 巨幀：多個超幀組成 上行和下行 上行和下行間隔 8個時隙 上行和下行使用相同的時隙號 上行和下行使用相同的信道號（ ARFCN) 上行和下行使用的頻段不同（ GSM900中相隔 45MHZ） 上行 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 2 45MHZ ARFCN ARFCN 下行 時隙 時隙 幀 假設(shè)用戶被分配在時隙 2，正處于通話模式，和機站交換信息。 手機處于空閑模式時，可以接收和解調(diào)來自基站的 BCH信號。 如果沒有時序調(diào)整，那么從小區(qū)邊緣發(fā)送過來的信號將會因為傳輸時延和從基站附近發(fā)射的信號相沖突，通過時序調(diào)整，手機發(fā)出的信號可以在正確的時間到達基站。 功率的變化和路徑衰落成比例 功率變化的步進為 2dbm ? 所有手機用戶都是以 2dbm為一等級來調(diào)整發(fā)射功率的， GSM900移動臺的最大輸出功率是 8W，（ 規(guī)范中允許的最大功率是 20W,但不存在這樣的手機）， DCS1800移動臺最大輸出功率為 1W， 故其小區(qū)范圍也小一些。它比 FDMA系統(tǒng)移動臺完成更多的功能，需要復(fù)雜的數(shù)字信號處理。 TDMA系統(tǒng)通常比 FDMA系統(tǒng)需要更多的開銷 。 傳輸開銷大。 傳輸速率高，自適應(yīng)均衡。如前所述， TDMA系統(tǒng)形成頻率時間矩陣，在每一頻率上產(chǎn)生多個時隙，這個矩陣中的每一點都是一個信道 突發(fā)脈沖序列傳輸。 AFRCN和時隙之間沒有太大的空隙，因此要求手機和基站在恰當?shù)臅r隙和準確的頻點上發(fā)送 TDMA脈沖信號。每個信道間隔200KHZ， 被稱為絕對信道號 AFRCN。每個用戶使用時間稱為一個時隙，為， 8個時隙稱為一幀，為 8*=。 在 GSM中，無線路徑上是采用時分多址（ TDMA） 方式。在 GSM規(guī)范中，相位的峰值誤差不得超過 20‘。 精確的相位軌跡需要嚴格的控制。在使用高斯濾波器時，相位的方向變換將會變緩，但可以通過更高的峰值速度來進行相位補償。同樣的，連續(xù)的 0也將引起相應(yīng)的相位變化，只是方向相反而已。如果載波的頻率被作為一個靜止的參考相位，我們就會看到一個 I/Q平面上穩(wěn)定地增長相位，它每秒種將旋轉(zhuǎn) 67， 708次，在每一個比特周期，相位將變化 90。有時把GMSK畫在 I/Q平面圖上是非常有用的。 ，信息并不是象 QPSK那樣，由絕對的相位來表示。比特率為頻偏 4倍的 FSK， 稱為MSK最小頻移鍵控，通過高斯預(yù)調(diào)制濾波器，可以進一步壓縮調(diào)制頻譜。 890 900 910 920 930 940 950 960 頻譜45 M Hz上行信道 ( 手機到基站 )下行信道 ( 基站到手機 )