87CH5 GSM空中接口上的信道

第五章空中接口上的信道1of34第五章空中接口上的信道第五章空中接口上的信道of342模拟和数字信号的发射GSM采用数字空中接口的主要原因：抗噪声能力强，能增加频率复用率，减小干扰。可采用差错校正技术，保证传输话务的可靠性。为移动用户增加了保密性，为系统操作员增加了安全性。可与ISDN兼容，使用标准化开放式接口，并能为用户提供范围更广的业务。调制技术信号要在空中发送需要经过调制，有三种调制技术：幅度调制对于模拟信号来说易于实现，但抗噪声性能差。频率调制实现起来复杂一些，但是抗噪声性能较好。相位调制抗噪声性能最好，但是对于模拟信号来说实现起来过于复杂，所以也很少使用。数字信号可以采用以上任何一种调制方式，其中，相位调制的抗噪声性能最好。因为相位调制对数字信号而言易于实现，所以GSM空中接口采用了这种调制方法。相位调制对于数字信号而言也称为相移键控PSK（PhaseShiftKeying）。第五章空中接口上的信道3of34调制技术1.幅度调制(AM-AmplitudeModulation)2.频率调制(FM-FrequencyModulation)3.相移键控(PSK-PhaseShiftKeying)第五章空中接口上的信道of344数字信号的发射虽然相位调制抗噪声性能很好，但是还存在一个问题，当信号突然改变相位时，会产生高频分量，需要较宽的发射带宽。GSM系统必须有效的利用有限的频段，所以在GSM空中接口没有简单的采用这种相位调制技术，而是采用一种更有效的、改进型的相位调制技术，称为高斯最小相移键控GMSK（GaussianMinimumShiftKeying）高斯最小相移键控GMSK（GaussianMinimumShiftKeying）如果采用二进制相移键控BPSK（BinaryPhaseShiftKeying），当数字信号从“1”到“0”或从“0”到“1”时，载频的相位随之立即变化，采用GMSK后，相位的变化需经过一个时间段，这样减少了高频分量。采用GMSK时，数字信号首先经过一个高斯滤波器，使之变形，减少信号的锐变。变形后的信号再用于载波的相位调制，这样载波的相位就不会即时的变化，而是缓慢的变化。第五章空中接口上的信道5of34频谱频谱功率相位调制高斯数字滤波器发射的信号第五章空中接口上的信道of346物理和逻辑信道物理信道是指传输信息的媒介，在陆地接口中就是指电缆。逻辑信道由物理信道上传输的信息组成。GSM物理信道单个GSMRF载频可以支持8个移动用户同时通话。如对面图所示，每个通话的信道占用载频的八分之一的时间，这种技术称为时分复用。时间被分成了多个时间段，每个时间段称为一个“时隙”，时隙按顺序排列，并编号为0到7。每这样的8个时隙序列称为一个“TDMA帧”。每个移动电话通话都会占用一个时隙，直到通话结束或发生切换。根据信道类型TDMA帧被组建成了多种结构。在后面将会讲到空中接口的信息如何在帧与复帧中发送，以及相关的定时。与移动台之间收发信号的定时对于系统正常工作非常关键。移动台和基站都必须在适当的时间发射和接收信号，否则就会错过它应该所在的时隙，一个时隙里所传的信息也称为一个突发脉冲序列（Burst）。每个数据突发脉冲序列在TDMA帧中对应一个分配给它的时隙，能提供一个GSM物理信道，而一个物理信道可以用于传送MS和BTS之间的多种逻辑信道。第五章空中接口上的信道7of34时隙和TDMA帧Burst(突发脉冲序列)Timeslot(时隙)第五章空中接口上的信道of348GSM逻辑信道GSM空中接口有两种逻辑信道：业务信道（TrafficChannel）和控制信道（ControlChannel）。业务信道TCH（TrafficChannel）业务信道用于传送话音和数据信息。共有以下几种业务信道：全速率（Fullrate）TCH/FS:话音(业务信息13kbit/s,全部信息22.8kbit/sgross)TCH/EFR:话音(业务信息12.2kbit/s,全部信息22.8kbit/sgross)TCH/F9.6:9.6kbit/s–数据TCH/F4.8:4.8kbit/s–数据TCH/F2.4:2.4kbit/s–数据半速率（Halfrate）TCH/HS:话音（业务信息6.5kbit/s，全部信息11.4kbit/s）TCH/H4.84.8kbit/s–数据TCH/H2.42.4kbit/s–数据缩略语：TCHTrafficChannel业务信道TCH/FSFullratespeechchannel全速率业务信道TCH/HSHalfratespeechchannel半速率业务信道TCH/9.6Datachannel9.6kb/s9.6kb/s数据信道TCH/4.8Datachannel4.8kb/s4.8kb/s数据信道TCH/2.4Datachannel2.4kb/s2.4kb/s数据信道话音信道话音信道有两种不同的编码方法：全速率FR（FullRate）增强型全速率EFR（EnhancedFullRate）。在相同空中接口带宽的条件下，增强型全速率编码与全速率话音编码相比，能提供更好的话音质量。EFR采用了一种新的话音编码算法，能提供更好的话音质量，但是只有Phase2+以上的移动台才支持EFR。第五章空中接口上的信道9of34空中接口的信道缩略语NB=常规突发脉冲序列SACCH=慢速随路控制信道FACCH=快速随路控制信道TCHTrafficChannels(业务信道)Speech(话音)TCH/FSTCH/HSTCH/EFRNBData(数据)TCH/9.6TCH/2.4TCH/4.8NBTCHSACCHFACCH第五章空中接口上的信道of3410GSM控制信道GSM控制信道包括：广播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel);通用控制信道CCCH(CommonControlChannel);专用控制信道DCCH(DedicatedControlChannel).BCCH类广播控制信道仅是下行信道(从基站到移动台),包括:BCCH广播控制信道,用来发送网络相关的信息。该信道是连续发射的,供周围小区中的移动台测量其信号强度。SCH（SynchronizingChannel）同步信道，用来发送帧同步信息。FCCH（FrequencyControlChannel）频率控制信道，发射载波同步信息。CCCH类通用控制信道类是双向的，即包括上行和下行两个方向：RACH（RandomAccessChannel）随机接入信道是上行信道用于移动台接入系统。PCH（PagingChannel）寻呼信道和AGCH（AccessGrantedChannel）接入允许信道都是下行的，AGCH用于给MS分配资源，如SDCCH。PCH用于系统寻呼移动台。PCH和AGCH从不同时使用。CBCH（CellBroadcastChannel）小区广播信道，用于向小区内所有的移动台广播信息，如话务信息等。DCCH类专用控制信道在移动台呼叫建立或用户身份验证时，唯一的分配给该移动台。DCCH包括：SDCCH（StandaloneDedicatedControlChannel）独立专用控制信道，用于移动台在呼叫建立或做用户身份验证时，向移动台发送或接收数据。随路控制信道（AssociatedControlChannel），包括慢速随路控制信道SACCH（SlowAssociatedControlChannel）和快速随路控制信道FACCH（FastAssociatedControlChannel）。SACCH用于无线链路功率测量及传送功率控制消息。FACCH用于传送“事件”型消息，如切换消息。FACCH和SACCH都工作在上行和下行两个方向。缩略语NB=常规突发脉冲序列FB=频率校正突发脉冲序列AB=接入突发脉冲序列DB=填充突发脉冲序列SB=同步突发脉冲序列第五章空中接口上的信道11of34控制信道名词缩写BCCHBroadcastControlChannelCCCHCommonControlChannelDCCHDedicatedControlChannelPCHPagingChannelRACHRandomAccessChannelCBCHCellBroadcastChannelACCHAssociatedControlChannelAGCHAccessGrantedChannelSDCCHStandaloneDedicatedControlChannelCCHControlChannel(控制信道)DCCHNBSDCCHACCHFACCHSACCHBCCH仅为下行BCCH同步信道SCHFCCHFBSBNB/DBCCCHRACH-上行PCH/AGCH-下行CBCH-下行NBNBABNB/AB第五章空中接口上的信道of3412GSM逻辑信道控制信道广播控制信道BCCH（BroadcastControlChannel）BTS在所有时间都发送广播控制信道，用来载送BCCH的无线载频称为BCCH载频，当移动台开机但没有通话时，会周期性的监视BCCH中的信息（至少每30秒）广播控制信道BCCH中传送的信息有：位置区识别号LAI（LocationAreaIdentity）移动台应监视的相邻小区列表本小区使用的频率列表小区识别号功率控制指示是否允许不间断发射DTX（DiscontinuousTransmission）接入控制（如紧急呼叫、呼叫阻断）小区广播信道描述。BCCH总是在所有的时刻以恒定功率发射，使所有可能会用到它的移动台能测量它的信号强度。当BCCH没有信息发送时就发送填充比特，或称为虚拟突发脉冲序列。频率校正信道FCCH（FrequencyControlChannel）该信道在BCCH时隙频繁发送，使移动台能同步到基站的频率。FCCH只会在BCCH载频的时隙0发射，相当于时隙0的标志，使移动台能识别到时隙0。同步信道SCH（SynchronizingChannel）SCH传送的信息使移动台能同步到TDMA帧结构，以及使移动台能知道时隙的定时。另外还包括以下信息：帧号基站身份识别码BSIC（BaseSiteIdentityCode）移动台将会监视相邻小区中BCCH的信息，并存储信号最强的6个小区的信息。这些小区的SCH信息也被存了下来，以便移动台到了一个新小区时，可以快速的与之同步。第五章空中接口上的信道13of34广播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel)CCH控制信道BCCH广播控制信道-仅为下行BCCH同步信道SCHFCCH第五章空中接口上的信道of3414GSM逻辑信道控制信道通用控制信道CCCH（CommonControlChannel）通用控制信道用于在BTS和移动台之间传送控制信息，完成呼叫建立和呼叫寻呼功能通用控制信道包括：随机接入信道RACH（RandomAccessChannel）移动台在发起呼叫或响应寻呼时须接入到系统，这时将使用到RACH信道。寻呼信道PCH（PagingChannel）用来寻呼MS。（可以通过IMSI、TMSI或IMEI来寻呼移动台）接入允许信道AGCH（AccessGrantControlChannel）BTS在RACH上收到MS的接入消息后，通过AGCH给MS分配专用控制信道，MS再转到专用信道上继续呼叫处理。MS的呼叫处理可能是呼叫建立、寻呼响应、位置更新或短消息业务。小区广播信道CBCH（CellBroadcastChannel）该信道用来传送需要广播到小区中所有移动台的信息。CBCH用专用控制信道来发送信息，但被看作是通用信道，因为小区中所有的移动台都能收到它发送的消息。激活的移动台必须频繁的监视BCCH和CCCH，CCCH和BCCH在相同载频上发送。名词缩写CCCHCommonControlChannel通用控制信道RACHRandomAccessChannel