第七章---时分多址(TDMA)-数字蜂窝网.ppt

Clique para editar o estilo do ttulo,Clique para editar os estilos do texto mestre,Segundo nvel,Terceiro nvel,Quarto nvel,Quinto nvel,*,第七章 时分多址,(TDMA),数字蜂窝网,1,主要内容,GSM,系统总体,GSM,系统的无线接口,GSM,系统的控制与管理,三种,TDMA,蜂窝系统分析比较,GPRS,通用分组无线业务,2,GSM,系统总体,模拟蜂窝移动通信存在的缺点,各系统间没有公共接口,，,相互之间不能漫游,；,很难开展数据承载业务；,频谱利用率低无法适应大容量的需求；,安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。,GSM,系统的提出,早在1982年，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，例如北欧多国的NMT（北欧移动电话）和英国的TACS（全接入通信系统），西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统，不可能在国外使用。,为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统，1982年北欧国家向CEPT（欧洲邮电行政大,会）提交了一份建议书，要求制定,900MHz频段的公共欧洲电信业务规范,，,建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统，以解决欧洲各国由于采用多种不同模拟蜂窝系统造成的互不兼容、无法提供漫游服务的问题。,同年成立了,一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“,移动特别小组Group,Special Mobile,）简称“GSM”，,来制定有关的标准和建议书。,3,GSM,系统总体,（续）,GSM,的发展,1986年在巴黎，GSM 小组对欧洲各国及各公司经大量研究和实验后所提出的8个建议系统进行了现场实验。,1987年5月GSM成员国就数字系统采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE一LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控GMSK调制方式达成一致意见。,1988,年，欧洲,1,8,个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录（MoU），相互达成履行规范的协议。与此同时还成立了MoU组织，致力于GSM标准的发展。,1990年完成了GSM900的规范，共产生大约130项的全面建议书，不同建议书经分组而成为一套12系列。,1991年在欧洲开通了第一个系统，同时MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，将,GSM更名为“全球移动通信系统”（Globa1 system for Mobile communications）。,从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。同年，移动特别小组还完成了制定1800MHz频段的公共欧洲电信业务的规范，名为DCSI800系统。该系统与 GSM900具有同样的基本功能特性，因而该规范只占GSM建议的很小一部分，仅将GSM900和DCSI800之间的差别加以描述，绝大部分二者是通用的，二系统均可通称为GSM系统,1992年大多数欧洲GSM运营者开始商用业务,，,到1994年5月已有50个GSM网在世界上运营,1993年欧洲第一个DCSI800系统投入运营。到1994年已有6个运营者采用了该系统。,我国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统，并于1993年9月正式开放业务以来,，全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统，使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大,的一种数字蜂窝系统。,4,GSM,系统总体,（续）,GSM,标准所包含的内容,GSM,标准只对功能和接口制定了详细规范，未对硬件做出规定。这样做目的,是尽可能减少对设计者限制，又使各运营者有可能购买不同厂家的设备。,GSM,标准,共,有,12,项内容,这些系列规范都是由ETSI组建的不同工作组和专家组编写而成的。,1988年春天完成第一阶段标准的第一个版本，以支撑当时的投标活动。后来修改过几次，1990年以后除了传真方面的规范外，其它很少作改动，1992年底基本冻结。,第二阶段标准到1993年底也基本完成了主要部分，并与1994年底冻结，为了提高系统的性能，从1994年6月又开始考虑第2阶段的有关标准的定义，后并入第二阶段标准，并宣布还会有第三阶段的标准。,实际上由于第三代移动通信系统的提出，已中止第三阶段标准。,5,移动台,移动台,：,是移动客户设备部分，由两部分组成,移动终端(MS),“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。,用户识别模块（,subscriberidentitymodule,），简称,SIM,卡,“身份卡”，类似于IC卡，,是一张符合,ISO(,开放系统互连,),标准的“智能”磁卡，包含与用户有关的无线接口的信息，也包括,鉴权和加密,的信息。,只有插入,SIM,后移动终端才能接入进网，除处理异常的紧急呼叫时，可以在不用,SIM,卡的情况下操作移动台。,SIM,卡的应用使一部移动台可以为不同用户服务，因为,GSM,系统是通过,SIM,卡来识别移动用户的，这为今后发展,个人通信,打下了基础,8,基站子系统,(BSS),基站子系统,(BSS),：是,GSM,系统的基本组成部分，主要功能,通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理。,基站子系统与网络子系统,(NSS),中的移动交换中心,(MSC),相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。,基站子系统主要由基站收发信机,(BTS),和基站控制器,(BSC),构成。,BTS,可以直接与,BSC,相连接，也可以通过基站接口设备,(BIE),采用远端控制的连接方式与,BSC,相连接。此外，基站子系统为了适应无线与有线系统使用不同传输速率进行传输，在,BSC,与,MSC,之间增加了码变换器及相应的复用设备。,BSC,：具有对一个或多个,BTS,进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。,BTS,：完全由,BSC,控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。,9,网络子系统,(NSS),网络子系统：对,GSM,移动用户之间的通信和移动用户与其它通信网用户之间的通信起着管理作用。,其主要功能包括：交换、移动性管理与安全性管理等。,由很多功能实体构成，它们之间的信令传输都符合,CCITT,信令系统,No.7,协议。,MSC：是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。,移动交换中心可以从三种数据库,(,即原籍用户位置寄存器、访问用户位置寄存器和鉴权中心,),获取有关处理用户位置登记和呼叫请求等所需的全部数据。,作为网络的核心，,MSC,还支持位置登记和更新、过区切换和漫游服务等项功能。,HLR：,是,GSM,系统的中央数据库，存储该,HLR,管辖区的所有移动用户的有关数据。,静态数据有移动用户码、访问能力、用户类别和补充业务等。,还暂存移动用户漫游时的有关动态信息数据。,10,网络子系统,(NSS),（续）,VLR：,也,是一个数据库，,存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据。,这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存的，一旦移动用户离开该,VLR,的控制区域，则临时存储的该移动用户的数据就会被消除。因此，,VLR,可看作是一个,动态用户的数据库,。,实际情况下，,VLR,的功能总是在每个,MSC,中综合实现的。,AUC：,鉴权中心存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证无线通信的安全。,GSM,系统采取了特别的通信安全措施，包括对移动用户鉴权，对无线链路上的话音、数据和信令信息进行保密等。,EIR：,存储着移动设备的国际移动设备识别码,(IMEI),，通过核查,白色、黑色和灰色,三种清单，运营部门就可判断出移动设备是属于准许使用的，还是失窃而不准使用的，或是由于技术故障或误操作而危及网络正常运行的,MS,设备，以确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。,OMC,：负责对全网进行监控与操作。例如，系统的自检、报警与备用设备的激活，系统的故障诊断与处理，话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及与网络参数有关的各种参数的收集、分析与显示等。,11,GSM,网络接口,在实际的,GSM,通信网络中，由于网络规模不同、运营环境的不同和设备生产厂家的不同，各组成部分可以有不同的配置方法。,比如，把,MSC,和,VLR,合并在一起，或者把,HLR,、,EIR,和,AUC,合并为一个实体,为了各个厂家所生产的设备可以通用，各组成部分的连接都必须严格符合规定的接口标准及相应的协议。,与,模拟移动通信系统,相比,在模拟移动通信系统中，TACS规范只对Um接口进行了规定，而未对A接口做任何的限制。因此，各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议，对Um接口遵循TACS规范。也就是说，NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备，而MS可用不同厂家的设备。,12,GSM,网络接口,（续）,GSM,系统各部分之间的接口,13,GSM,的区域、号码、地址与识别,GSM,系统的区域,从地理位置范围来看,，,GSM系统分为,GSM服务区,公用陆地移动网（PLMN）业务区,移动交换控制区（MSC区,),位置区（LA区）,基站区,扇,区,14,GSM,系统的区域,GSM,服务区。服务区是指移动台可获得服务的区域，即不同通信网,(,如,PSTN,或,ISDN),用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。,由联网的GSM全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服务，包括完成国际漫游。,一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网,(PLMN),组成。,PLMN,区。一个,PLMN,区可由一个或若干个移动交换中心组成。在该区内具有共同的编号制度和共同的路由计划。,每个国家有一个或多个。,我国有两个：中国移动,GSM通信网络，以网络号“00”表示；中国联通 GSM移动通信网络，网络号用“01”表示。,15,GSM,系统的区域,（续）,MSC,区。指一个移动交换中心所控制的区域。,从地理位置来看，,MSC,包含多个位置区。,位置区。由若干基站区组成。,在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。通常呼叫移动台时，向一个位置区内的所有基站同时发送寻呼信号。,系统中，位置区域以位置区识别码（,LAI,）来区分,MSC,业务区的不同位置区。,基站区。指基站收、发信机有效的无线覆盖区，简称小区,16,GSM,系统的区域,（续）,扇区。当基站收发信天线采用定向天线时，基站区分为若干个扇区。如采用,120,定向天线时，一个小区分为,3,个扇区；若采用,60,定向天线时，一个小区分为,6,个扇区。,各区域总结,17,GSM,系统的号码与识别,GSM网络是十分复杂的，,它包含无线、有线信道，并与其它网络如,PSTN,、,ISDN,、公用数据网或其它,PLMN,网互相连接。,为了将一次呼叫接续传至某个移动用户，需要调用相应的实体。因此，,正确地寻址,就非常重要了。,各种号码就是用于识别不同的移动用户、不同的移动设备以及不同的网络的。,18,国际移动客户识别码,为了在无线路径和整个,GSM,移动通信网上正确地识别某个移动客户，就必须给移动客户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动客户识别码,(IMSI),。,此码在所有位置,(,包括在漫游区,),都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用,IMSI,。,存储在用户识别模块,(SIM),、,HLR,、,VLR,中。,IMSI,的格式,MCC,移动国家号码，由,3,位数字组成，唯一地识别移动客户所属的国家。我国为,460,MNC,移动网（,PLMN,网）号，由,2,位数字组成，用于识别移动客户所归属的移动网。移动,GSM PLMN,网为,00,，联通,GSMPLMN,网为,01,。,MSIN,移动用户识别码，采用等长,11,位数字构成。唯一地识别国内,GSM,移动通信网中移动客户。,19,临时移动用户识别码,考虑到移动用户识别码的安全性，,GSM,系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码,(TMSI),代替,IMSI,。两者之间可按一定的算法互相转换。,TMSI只在本地有效（即在该MSC/VLR区域内），,如访问位置寄存器,(VLR),可给来访的移动用户分配一个,TMSI(,只限于在该访问服务区使用,),。,IMSI,只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用,TMSI,，以避免通过无线信道发送其,IMSI,，从而防止窃听者检测用户的通信内容，或者非法盗用合法用户的,IMSI,。,TMSI,总长不超过,4,个字节，其格式可由各运营部门决定。,20,国际移动设备识别码,国际移动设备识别码,(IMEI),：区别移动台设备的标志，可用于监控被窃或无效的的移动设备。,IMEI,为一个15位的十进制数数字,，,格式为,TAC:,型号批准码，由欧洲型号标准中心分配。,FAC:,装配厂家号码。,由厂家编码，表示生产厂家及其装配地,SNR:,产品序号，,由厂家分配。,用于区别同一个,TAC,和,FAC,中的每台移动设备。,SP:,备用。,备作将来使用。,21,移动台的号码,移动台的号码类似于,PSTN,中的电话号码，在呼叫接续时所需拨的号码，其编号规则应与各国的编号规则相一致。,移动台的号码有下列两种：,移动台国际,ISDN,号码,(MSISDN),移动台漫游号码,(MSRN),22,移动台国际,ISDN,号码,移动台国际,ISDN,号码,(MSISDN),：为呼叫,GSM,系统中的某个移动用户所需拨的号码。,号码的结构为：,CC,国家码。我国为,86,。,NDC,国内地区码，每个,PLMN,有一个,NDC,，移动,GSM,网为,139,，中国,GSM,网为,130,。,SN,移动用户号码，采用等长,8,位编号计划。,编码格式为,H0H1H2H3ABCD;,H0 H1 H2 H3,为,HLR,即原籍位置寄存器号码,H0 H1 H2,由集团公司分配，,H3,由省公司分配,ABCD,为移动用户号码,当客户号码容量受限时，可扩充国内地区码。移动可启用,138,，,137,，联通可启用,131,，,132,等,23,移动台漫游号码,移动台漫游号码,(MSRN),当移动台漫游到一个新的服务区时，由,VLR,给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的,HLR,，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其它来访的移动台使用。,漫游号码的组成格式与移动台国际,(,或国内,)ISDN,号码相同。,如：移动,GSM网技术体制规定139后第一位为零MSISDN号码为移动客户漫游号码(MSRN)，即 1390MlM2M3ABC。MlM2M3为MSC的号码。MlM2与MSISDN号码中的HlH2相同。,24,位置区识别码,位置区识别码,(LAI),在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别码,LAI,的组成格式,MCC,和,MNC,均与,IMSI,的,MCC,和,MNC,相同。,LAC:,位置区码，用于识别,GSM,移动通信网中的一个位置区，最多不超过两个字节，采用十六进制编码，由各运营部门自定。,在一个GSM PLMN网中 表示为 X1X2X3X4,，,可定义65536个不同的位置区。,25,小区识别码,小区识别码,CGI,在,LAI,后面加上小区的标志号,(CI),，,用来识别一个位置区内的小区,CG,I,的结构是：,3位数字,2位数字,最大16bit,最大16bit MCC,MNC,LAC,CI|-LAI-|-CGI-|CI是一个2字节BCD编码，由各MSC自定。,26,基站识别色码,基站识别色码,(BSIC),移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站,BSIC为6bit编码，其结构是：,NCC国家色码，主要用来区分国界各侧的运营者(国内区别不同的省)，为XY1Y2。X：运营者(,移动,X1，联通0),Y1、Y2：,BCC,：,BTS,色码，用来识别相同载频的不同基站。,由运营设定,。,27,主要业务,GSM,系统定义的所有业务是建立在综合业务数字网,(ISDN),概念基础上的，并考虑移动特点作了必要修改。,GSM,系统可提供的业务分为基本通信业务和补充业务。,补充业务只是对基本业务的扩充，它不能单独向用户提供，这些补充业务也不是专用于,GSM,系统的，大部分补充业务是从固定网所能提供的补充业务中继承过来的。,着重讨论基本通信业务的分类及定义,28,主要业务,（续）,GSM,系统能提供,6,类,10,种电信业务,29,主要业务,（续）,电话业务,电话业务是,GSM,系统提供的最主要的业务。,GSM,移动通信网与固定网连接，可提供移动用户与固定网电话用户之间的实时双向会话，也可提供任两个移动用户之间的实时双向会话。,其中包括各种特服呼叫、各类查询业务和申告业务，以及提供人工、自动无线电寻呼业务。,紧急呼叫业务,来源于电话业务，它允许数字移动客户在紧急情况下，进行紧急呼叫操作，即拨,119,或,110,或,120,等时，依据客户所处基站位置，就近接入火警中心,(119),、匪警中心,(110),、急救中心,(120),等。当客户按紧急呼叫键,(SOS,键,),时，应向客户提示如何拨叫紧急中心。,紧急呼叫业务优先于其它业务，在移动台没有插入客户识别卡,(SIM),或移动客户处于锁定状态时，也可按,SOS,键或拨,112(,欧洲统一使用的紧急呼叫服务中心号码，目前我国使用的移动台均符合欧洲标准,),，即可接通紧急呼叫服务中心,(,目前我国,GSM,移动通信网是用送辅导音方式，提示客户拨不同紧急呼叫服务中心号码呼叫不同紧急服务中心，因我国各紧急呼叫服务中心尚未联网,),。,30,主要业务,（续）,短消息业务,包括移动台之间的点对点短消息业务,以及小区广播式短消息业务。,点对点短消息业务是由短消息业务中心完成存储和前转功能的。短消息业务中心是与,GSM,系统相分离的独立实体，不仅可服务于,GSM,用户，也可服务于具备接收短消息业务功能的固定网用户。点对点消息的发送或接收应在呼叫状态或空闲状态下进行，由控制信道传送短消息业务，其消息量限制为,160,个字符。,小区广播式短消息业务是,GSM,移动通信网以有规则的间隔向移动台广播具有通用意义的短消息，例如道路交通信息等。移动台连续不断地监视广播消息，并能在显示器上显示广播消息。此短消息也是在控制信道上传送的，移动台只有在空闲状态下才可接收广播消息，其消息量限制为,93,个字符。,31,主要业务,（续）,可视图文接入,可视图文接入是一种通过网络完成文本、图形信息检索和电子函件功能的业务。,智能用户电报传送,智能用户电报传送能够提供智能用户电报终端间的文本通信业务。此类终端具有文本信息的编辑、存储处理等能力,传真,GSM,的传真业务是指语言和三类传真交替传送的业务。自动三类传真是指能使用户经,PLMN,以传真编码信息文件的形式自动交换各种函件的业务。,32,主要内容,GSM,系统总体,GSM,系统的无线接口,GSM,系统的控制与管理,三种,TDMA,蜂窝系统分析比较,GPRS,通用分组无线业务,33,GSM,系统的无线接口,GSM,数字蜂窝网的无线接口即,Um,接口，是系统的最重要接口，也就是通常所称的空中接口。,GSM,系统的无线传输特征,信道类型及其组合,话音和信道编码,跳频和间断传输技术,34,GSM,系统的无线传输特征,GSM,等三种数字蜂窝网的主要参数,35,TDMA/FDMA,接入方式,TDMA/FDMA,接入方式,GSM,在,25MHz,的频段中，先,频分,成,124,个 载频（载频间隔,200kHz,），每个载频再,时分,成,8,个时隙。,若干个小区,(3,个，,4,个或,7,个,),构成一个区群，区群内不能使用相同频道，同频道距离保持相等；每个小区含有多个载频，每个载频上含有,8,个时隙。,36,工作频率,工作频率,上行,(,移动台发、基站收,)890,915 MHz,下行,(,基站发、移动台收,)935,960 MHz,收、发频率间隔为,45 MHz,。,移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于,补偿上、下行功率不平衡的问题。,我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段,。,随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向1.8GHz频段的DCSI800过渡，即1800MHz频段：17101785（移动台发、基站收）18051880（基站发、移动台收）,37,频道序号,频道序号,采用等间隔频道配置方法,由于载频间隔是,0.2 MHz,，因此,GSM,系统整个工作频段分为,124,对载频，其频道序号用,n,表示，则上、下两频段中序号为,n,的载频可用下式计,下频段,f,l(,n,)=(890+0.2,n,)MHz ,上频段,f,h(,n,)=(935+0.2,n,)MHz,频道序号,n,为,1,124,。例如,n,=1,f,l(1)=890.2 MHz,f,h(1)=935.2 MHz,，其它序号的载频依次类推。,每个载频有,8,个时隙，因此,GSM,系统总共有,1248=992,个物理信道，有的书籍中简称,GSM,系统有,1000,个物理信道。,38,调制方式,调制方式,GSM,的调制方式是高斯型最小移频键控,(GMSK),方式。,矩形脉冲在调制器之前先通过一个高斯滤波器。这一调制方案由于改善了频谱特性，从而能满足,CCIR,提出的邻信道功率电平小于,60 dBW,的要求。,高斯滤波器的归一化带宽,BT=0.3,。基于,200 kHz,的载频间隔及,270.833 kb/s,的信道传输速率，其频谱利用率为,1.35 b/s/Hz,。,39,载频复用与区群结构,载频复用与区群结构,GSM,系统中，基站发射功率为每载波,500 W,，每时隙平均为,500/8=62.5 W,。移动台发射功率分为,0.8 W,2 W,5 W,8 W,和,20 W,五种，可供用户选择。小区覆盖半径最大为,35 km,，最小为,500 m,，前者适用于农村、郊区，后者适用于市区。,由于系统采取了多种抗干扰措施,(,如自适应均衡、跳频和纠错编码等,),，同频道射频防护比可降到,C/I=9 dB,，因此在业务密集区，可采用,3,小区,9,扇区的区群结构。,40,信道类型及其组合,GSM,系统的信道类型,物理信道,时隙,帧结构是基础,逻辑信道,业务信道,控制信道,GSM,系统信道的组合,建立逻辑信道与物理信道的映射关系,41,帧的格式,GSM,系统各种帧及时隙的格式,42,帧的格式,（续）,帧结构的层次,43,帧的格式,（续）,时隙,：最小单位,每个时隙含,156.25,个码元，占,120/26/8 0.577 ms,。,TDMA,帧,由,0,7,共,8,个时隙组成，帧长度为,120/264.615 ms,。,复帧,由若干个,TDMA,帧构成复帧，,是组合逻辑信道的基础,由,26,帧组成的复帧，复帧长,120 ms,，主要用于业务信息的传输，也称作业务复帧,由,51,帧组成的复帧，复帧长,235.385 ms,，专用于传输控制信息，也称作控制复帧,超帧,由,51,个业务复帧或,26,个控制复帧均可组成一个超帧，超帧的周期为,1326,个,TDMA,帧，超帧长,5126 4.615 10,-3,6.12 s,。,超高帧,由,2048,个超帧组成超高帧，超高帧的周期为,20481326=2715648,个,TDMA,帧，即,12 533.76,秒，即,3,小时,28,分,53,秒,760,毫秒。,44,帧的格式,（续）,帧的编号,(FN),以超高帧为周期，从,0,到,2715647,上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号相同，但上行帧相对于下行帧来说，在时间上推后,3,个时隙,允许移动台在这,3,个时隙的时间内，进行帧调整以及对收发信机的调谐和转换。,为什么要有帧号？,45,逻辑信道,逻辑信道的分类,46,业务信道,业务信道,TCH,主要传输数字,话音或数据,，其次还有少量的随路控制信令。,随路控制信令：慢速辅助控制信道或快速辅助控制信道,业务信道有全速率业务信道,(TCH/F),和半速率业务信道,(TCH/H),之分。,半速率业务信道所用时隙是全速率业务信道所用时隙的一半。,目前使用的是全速率业务信道，将来采用低比特率话音编码器后可使用半速率业务信道，从而在信道传输速率不变的情况下，时隙数目可加倍。,47,业务信道,（续）,话音业务信道,载有编码话音的业务信道分为全速率话音业务信道,(TCH/FS),和半速率话音业务信道,(TCH/HS),，两者的总速率分别为,22.8 kb/s,和,11.4kb/s,。,数据业务信道,在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配和信道编码，用户可使用下列各种不同的数据业务：,9.6 kb/s,全速率数据业务信道,(TCH/F9.6),4.8 kb/s,全速率数据业务信道,(TCH/F4.8),4.8 kb/s,半速率数据业务信道,(TCH/H4.8),2.4 kb/s,全速率数据业务信道,(TCH/F2.4),2.4 kb/s,半速率数据业务信道,(TCH/H2.4),48,控制信道,控制信道,(CCH),用于传送信令和同步信号,主要有三种：,广播信道,(BCH),公共控制信道,(CCCH),专用控制信道,(DCCH),49,广播信道,(BCH),广播信道是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息（下行）。,传输的内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息。,频率校正信道,(FCCH),：传输供移动台校正其工作频率的信息；,同步信道,(SCH),：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息，因为基站识别码是在同步信道上传输的；,广播控制信道,(BCCH),：传输系统公用控制信息，例如公共控制信道,(CCCH),号码以及是否与独立专用控制信道,(SDCCH),相组合等信息。,50,公用控制信道,(CCCH),CCCH,是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。,公用：为系统内移动台所共用,寻呼信道,(PCH),：下行信道，传输基站寻呼移动台的信息,随机接入信道,(RACH),：上行信道，用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道,(SDCCH),准许接入信道,(AGCH),：下行信道，用于基站对移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。,51,专用控制信道,(DCCH),DCCH,是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。,专用：,基站分给特定移动台,独立专用控制信道,(SDCCH),：用于在分配业务信道之前传送有关信令。例如，登记、鉴权等信令均在此信道上传输，经鉴权确认后，再分配业务信道,(TCH),；,慢速辅助控制信道,(SACCH),：在移动台和基站之间，需要周期性地传输一些信息。例如,移动台要不断地报告正在服务的基站和邻近基站的信号强度，以实现“移动台辅助切换功能”。此外，基站对移动台的功率调整、时间调整命令也在此信道上传输，因此,SACCH,是双向的点对点控制信道。,SACCH,可与一个业务信道或一个独立专用控制信道联用。,SACCH,安排在业务信道时，以,SACCH/T,表示；安排在控制信道时，以,SACCH/C,表示。,快速辅助控制信道,(FACCH),：传送与,SDCCH,相同的信息，只有在没有分配,SDCCH,的情况下，才使用这种控制信道。使用时要中断业务信息，把,FACCH,插入业务信道，每次占用的时间很短，约,18.5 ms,。,52,总结,GSM,通信系统为什么设置多种控制信道？,增强系统的控制功能,保证话音通信质量,与模拟蜂窝系统的比较,模拟蜂窝系统：,“中断,-,猝发”的控制方式,要在通信进行过程中进行控制信令的传输，必须中断话音信息的传输，一般为,100 ms,左右。如果这种中断过于频繁，会使话音产生可以听到的“喀喇”声，势必明显地降低话音质量。因此，模拟蜂窝系统必须限制在通话过程中传输控制信息的容量。,GSM,系统,专用控制信道传输控制信令,除去,FACCH,外，不会在通信过程中中断话音信号，因而能保证话音的传输质量。其中，,FACCH,虽然也采取“中断,-,猝发”的控制方式，但使用机会较少，而且占用的时间较短,(,约,18.5 ms),，其影响程度明显减小。,GSM,系统还采用信息处理技术，以估计并补偿这种因为插入,FACCH,而被删除的话音。,53,时隙的格式,在,GSM,系统中，每帧含,8,个时隙，时隙的宽度为,0.577 ms,，其中包含,156.25 bit,。,TDMA,信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列,根据所传信息的不同，时隙所含的具体内容及其组成的格式也不相同。,常规突发,(NB,Normal Burst),脉冲序列,频率校正突发,(FB,Frequency Correction Burst),脉冲序列,同步突发,(SB,，,Synchronisation Burst),脉冲序列,接入突发,(AB,Access Burst),脉冲序列,虚设时隙,空闲突发脉冲序列,时隙结构的设计需要考虑的问题？,54,常规突发,(NB,Normal Burst),脉冲序列,也称普通突发脉冲序列，携带业务信道及控制信道（,随机接入信道、同步信道和频率校正信道除外,）的信息,信息位,占,116 bit,，分成两段，各,58 bit,。其中，,57,位为数据,(,加密比特,),，另用,1,位（标志位）表示此数据的性质是业务信号或控制信号。,训练序列,26,位训练序列，用作自适应均衡器的训练序列，以消除多径效应产生的码间干扰,将训练序列放在两段信息的中间位置，是考虑到信道会快速发生变化，这样作可以使前后两部分信息比特和训练序列所受信道变化的影响不会有太大的差别。,55,常规突发,(NB,Normal Burst),脉冲序列,（续）,尾比特,TB(0,，,0,，,0),：,置于起始时间和结束时间，也称功率上升时间和拖尾时间，各占,3 bit(,约,11 s),。,在无线信道上进行突发传输时，起始时载波电平必须从最低值迅速上升到额定值；突发脉冲序列结束时，载波电平又必须从额定值迅速下降到最低值,(,例如,70 dB),。,有效的传输时间是载波电平维持在额定值的中间一段，在时隙的前后各设置,3 bit,，允许载波功率在此时间内上升和下降到规定的数值。,保护时间,GP,占用,8.25 bit(,约,30 s),为了防止不同移动台按时隙突发的信号因传播时延不同而在基站发生前后交叠。,56,频率校正突发,(FB,Frequency Correction Burst),脉冲序列,频率校正突发脉冲序列,用于构成频率校正信道（,FCCH,），携带频率校正信息，用于校正移动台的载波频率。,起始和结束的尾比特各占,3 bit,，保护时间,8.25 bit,，同普通突发脉冲序列,固定比特：全传送固定的频率校正序列，,142 bit,，均置成“,0”,，相应发送的射频是一个与载频有固定偏移,(,频偏,),的纯正弦波，以便于调整移动台的载频。,57,同步突发,(SB,，,Synchronisation Burst),脉冲序列,用于构成同步信道，携带系统的时间同步信息。,64 bit,的位同步信号（扩展的训练序列）,两段各,39 bit,的数据，用于传输,TDMA,帧号和基站识别码,(BSIC),GSM,系统中每一帧都有一个帧号，帧号是以,3.5,小时左右为周期循环的。,GSM,的特性之一是用户信息具有保密性，它是通过在发送信息前进行加密实现的，其中加密序列的算法是以,TDMA,帧号为一个输入参数，因此在同步突发脉冲序列中携带,TDMA,帧号，为移动台在相应帧中发送加密数据是必需的。,基站识别码,(BSIC),用于移动台进行信号强度测量时区分使用同一个载频的基站。,58,接入突发,(AB,Access Burst),脉冲序列,用于构成随机接入信道,(RACH),，携带随机接入信息。,用于上行传输方向，移动用户向基站提出入网申请。,41 bit,的训练序列（同步序列），起始比特为,8,位,(0,0,1,1,1,0,1,0),而结束的尾比特为,3,位,(0,0,0),当移动台在,RACH,信道上首次接入时，基站接收机开始接收的状况往往带有一定的偶然性，为了提高解调成功率，,AB,序列的训练序列及始端的尾比特都选择得比较长。,保护期为,68.25 bit,，称为扩展的保护期，约,250 s,。,在使用,AB,序列时，由于移动台和基站之间的传播时间是不知道的，尤其是当移动台远离基站时，导致传播时延较大。为了弥补这一不利影响，保证基站接收机准确接收信息，,AB,序列中防护段选得较长，称为扩展的保护期，约,250 s,，这样，即使移动台距离基站,35 km,时，也不会发生使有用信息落入到下一个时隙的情况。,59,虚设时隙,空闲突发脉冲序列,不发送实际信息的时隙，用于填空。,格式同普通突发脉冲序列，不同的一点是将加密比特换成固定比特。,适用场景：在广播控制信道载波的,TS0,中，永远有控制信道信息。当其余,7,个时隙有空闲时，必须以空闲突发脉冲序列来填充。,60,信道的组合方式,逻辑信道组合是以复帧为基础的,不同的逻辑信道复用到一个物理信道时，以复帧为单位进行传输,何谓“组合”？,实际上是将各种逻辑信道装载到物理信道上去。,也就是说，逻辑信道与物理信道之间存在着映射关系。,说明：,只有一些特定的逻辑信道才能组合在一起，在一个物理信道上承载,这些逻辑信道必须根据某种规则复用在一个物理信道上，这种规则是建立在,TDMA,帧结构上的。,61,业务信道的组合方式,业务信道有全速率和半速率之分，这里只考虑全速率的情况。,业务信道的复帧含,26,个,TDMA,帧，其组成的格式和物理信道,(,一个时隙,),的映射关系为,时隙,2(,即,TS2),构成一个业务信道的复帧，共占,26,个,TDMA,帧,24,个,T,帧,(,即,TCH),用于传输业务信息。,1,个,A,帧，代表随路的慢速辅助控制信道,(SACCH),传输慢速辅助信道的信息,(,例如功率调整的信令,),1,个,I,帧，为空闲帧。,(,半速率传输业务信息时，此帧也用于传输,SACCH,的信息。,),62,业务信道的组合方式,（续）,上行链路的业务信道组合方式与下行链路的业务信道组合方式相同，唯一的差别是有一个时间偏移，即相对于下行帧，上行帧在时间上推后,3,个时隙。,一般情况下，每一基站有,n,个载频,(,双工,),，分别用,C,0,C,1,C,n,表示。其中，,C,0,称为主载频。每个载频有,8,个时隙，分别用,TS,0,TS,1,TS,7,表示。,C,0,上的,TS,2,TS,7,用于业务信道，而,C,0,上的,TS,0,用于广播信道和公共控制信道，,C,0,上的,TS,1,用于专用控制信道。,其余载频,C,1,C,n,上,8,个时隙均用于业务信道。,在小容量地区，基站仅有一套收发信机，这意味着只有,8,个物理信道，这时,TS,0,可既用于广播信道和公共控制信道又用于专用控制信道，而把,TS,1,TS,7,用于业务信道,。,其余载频,C,1,C,n,上,8,个时隙均用于业务信道。,63,控制信道的组合方式,控制信道的复帧含,51,帧，其组合方式类型较多，而且上行传输和下行传输的组合方式也是不相同的。,广播信道,BCH,和公共控制信道,CCCH,在,TS,0,上的复用,下行链路：,F(FCCH):,用于移动台校正频率；,S(SCH):,移动台据此读,TDMA,帧号和基站识别码,BSIC,；,B(BCCH),：移动台据此读有关小区的通用信息；,CCCCH,）：,公共控制信道信息,I(IDEL):,空闲帧。,64,控制信道的组合方式,（续）,上行链路,TS0,只用于移动台的接入，即,