GSM--帧结构

11帧结构2内容提要逻辑信道与物理信道之间的对应关系突发脉冲序列逻辑信道的种类与功能帧结构接口与协议3接口与协议接口：两个相邻实体之间的连接点，包括用户接口与系统接口。系统接口是通信网络内部各个模块之间以及通信网络之间的接口，用户接口是通信网络与用户设备之间的接口。协议：两个实体通过接口传递特定的信息流，而这种信息流需要按照一定的格式表达，这样接口双方才能理解，这些格式的定义称为协议。空中接口：移动通信系统中基站与用户终端之间的接口，可以看作是用户接口。空中接口采用无线电波传递信息，所以空中接口又称为无线接口（Um接口）。4帧结构概念帧：GSM空中接口的物理通道以帧为单位，一帧的长度为4.615ms，包含8个时隙，每个时隙的长度为0.577ms，每个时隙包含156.25bit，相当于可以承载156.25bit的数据。TDMA帧：由于GSM空中接口采用TDMA多址接入方式，帧又称为TDMA帧。TDMA帧中的时隙都有编号TN，从0编号到7。在基站侧，上行TDMA帧比下行TDMA帧固定落后3个时隙。每个TDMA帧也有编号FN，以3h28min53s760ms（2715648个TDMA帧）为周期循环编号。5TimingAdvance6GSM信道的概念在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙，通常被定义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙（TS）。逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的消息种类不同而定义不同的逻辑信道。逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信道上来传送。逻辑信道可分为业务信道和控制信道。7业务信道业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。话音业务信道TCH/FS:全速率语音信道，13kbit/sTCH/HS:半速率语音信道，5.6kbit/sTCH/EFR:增强型全速率语音信道，12.2kbit/s数据业务信道TCH/9.6:全速率数据信道，9.6kbit/sTCH/4.8:全（半）速率数据信道，4.8kbit/sTCH/2.4:全（半）速率数据信道，2.4kbit/s8控制信道控制信道用于携载信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。广播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们均是单向的下行信道。公共控制信道（CCCH）：包括PCH、RACH和AGCH，RACH是单向上行信道，其余均是单向下行信道。专用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH，这些信道被用于某一个具体的MS上，他们均是双向专用信道。9广播信道（BCH）小区内的所有手机单向下行信道，均为点对多点的传播方式携带用于校正MS频率的消息，使MS可以定位并解调出同一小区的其他信息。频率校正信道FCCH在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，解码所得的信息给出了MS需要同步的所有消息及该小区的TDMA帧号和基站识别码。同步信道SCH广播控制信道BCCHMS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息，而这些信息都将在BCCH信道上广播。小区频点，邻区BCCH位置区识别码（LAI）信道管理、控制和选择参数及小区的一些选项10公共控制信道（CCCH）寻呼信道PCH当网络想与某一MS建立通信时，它就会在PCH信道上根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAC号的小区进行寻呼，寻呼MS的标示为TMSI或IMSI，属下行信道，点对多点传播允许接入信道AGCH当网络收到处于空闲模式下MS的信道请求后，就将给之分配一专用信道，AGCH通过根据该指派的描述，向所有的移动台进行广播，下行信道，点对多点传播随机接入信道RACH当MS想与网络建立连接时，它会通过RACH信道来广播它所需的服务信道，请求消息包括3个比特的建立的原因（如呼叫请求、响应寻呼、位置更新请求、及短消息请求等等）和5个比特的用来区别不同MS请求的参考随机数，属上行信道，点对点传播方式11专用控制信道（DCCH）FACCH信道与一个业务信道TCH相关。FACCH在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信道（SACCH）所能处理的高的多的速度传送信令消息，则需借用20ms的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种中断不会被用户察觉的。快速随路控制信道FACCHSDCCH是一种双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、用户鉴权消息、加密命令及应答及各种附加业务。独立专用控制信道SDCCH慢速随路控制信道（SACCH）SACCH是一种伴随着TCH和SDCCH的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息（包括TA值和功率控制级别）；在下行链路上它主要传递系统消息及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、LAI号、CELLID、邻小区的标频信号强度等信息、NCC的限制、小区选项、TA值、功率控制级别。12控制信道13突发脉冲序列（Burst）TDMA信道上的一个时隙中的消息格式被称为突发脉冲序列。因为在特定突发脉冲上发送的消息内容不同，也就决定了它们格式的不同。普通突发脉冲序列（NormalBurst）用于携带TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。接入突发脉冲序列（AccessBurst）用于携带RACH信道的消息。频率校正突发脉冲序列（FrequencyCorrectionBurst）用于携带FCCH信道的消息。空闲突发脉冲序列（DummyBurst）当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列。同步突发脉冲序列（SynchronizationBurst）用携带SCH信道的消息。14突发脉冲序列的内容尾比特（TailBits）:它总是0，以帮助均衡器来判断起始位和终止位以避免失步。消息比特（informationbits）:用于描述业务消息和信令消息，空闲突发脉冲序列和频率校正突发脉冲序列除外。训练序列（trainingsequence）:它是一串已知序列，用于供均衡器产生信道模型（一种消除色散的方法）。训练序列是发送端和接收端所共知的序列，它可以用来确认同一突发脉冲其它比特的确定位置，它对于当接收端收到该序列时来近似的估算发送信道的干扰情况能起到很重要的作用。值得注意的是，它在普通突发脉冲序列可分为8种，但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列是固定的而并不随着小区的不同而不同。保护间隔（guardperiod）:它是一个空白空间，由于每个载频的最多同时承载8个用户，因此必须保证各自的时隙发射时不相互重叠，尽管使用了定时提前技术，但来自不同移动台的突发脉冲序列仍会有小的滑动，因而就采用了保护间隔。采用了这种手段后，可允许发射机在GSM规范许可的范围内上下波动。从另一角度来讲，GSM规范要求MS在一个突发脉冲的有用比特(不包括保护比特的其它比特)应保持恒定的传输幅度，并要求MS在两个突发脉冲之间传输幅度适当衰减，因此需要保护比特。相邻两个突发脉冲之间的幅度衰减并应用适当的调制比特流，将会减小对其它RF信道的干扰。15GSMBurstTypes1626-FrameMultiframe–TrafficChannel17TCHMultiframeKEYT:TCHN:空闲帧TTTTTTTTTTTTTTTTTTTNTTTTSACCH01225DownlinkTTTTTTTTTTTTTTTTTTTNTTTTSACCH01225Uplink1851-FrameMultiframes–ControlChannel19BCCH/CCCHMultiframe20DCCHMultiframe21CombinedMultiframe2222