《GSM培训_无线信道》PPT课件.ppt

1,上海徳立天通信技术有限公司 2002.1,GSM移动通信系统原理培训讲义 （二） 无 线 信 道,2,无线逻辑信道（一）,Um接口上的信息由各种无线逻辑信道承载,基站,Um接口,无线逻辑信道类型：,控制信道,业务信道,上行方向：移动台到基站方向,下行方向：基站到移动台方向,3,无线逻辑信道（二）,控制信道,广播控制信道(BCCH),公共控制信道(CCCH),专用控制信道(DCCH),频率校正信道(FCCH),同步信道(SCH),广播信道(BCH),随机接入信道(RACH),准许接入信道(AGCH),寻呼信道(PCH),独立专用控制信道(SDCCH),快速随路控制信道(FACCH),慢速随路控制信道(SACCH),业务信道(TCH),小区广播信道(CBCH),4,无线逻辑信道（三）,频率校正信道（FCCH，下行信道，广播方式，每小区一个）,为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的频率一致，即移动台的接收频率与基站的发射频率一致，移动台的发射频率和基站的接收频率一致。在GSM系统中，由于一个基站要同时和若干移动台进行通信，因此采用主从同步方式，以基站的频率为基准，基站在频率校正信道上发送频率信息，移动台根据该信息调整自己的频率，保持自己的频率与基站同步。,5,无线逻辑信道（四）,同步信道（SCH，下行信道，广播方式，每小区一个）,由于Um接口采用TDMA方式，为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的时间基准一致。基站在同步信道上发送定时信息，移动台根据该信息调整自己的时间基准，保持自己的时间基准与基站同步。,刚才最后一响，是北京时间一点整。,基站的时间基准,移动台A的时间基准,移动台B的时间基准,实际发送的是缩减帧号（RFN） 和基站识别号（BSIC）,6,无线逻辑信道（五）,广播信道（BCCH，下行信道，广播方式）,通过在广播信道上广播系统消息1-4，将必要的网络参数通知移动台。,随机接入信道（RACH，上行信道，多点对点方式）,该信道又称争抢信道。移动台首先通过该信道申请接入网络。由于同时可能有多个移动台会通过该信道申请接入网络，因此可能会发生碰撞。在该信道传递的信息有以下三个： 1. 接入原因（主叫、被叫、位置更新等） 2. 随机参考值 3. 发送该消息的时刻（隐含）,7,无线逻辑信道（六）,准许接入信道（AGCH，下行信道，点对多点方式）,网络通过该信道对移动台在RACH上提出的接入申请进行初步确认，若为正确认，则分配一个（独立专用控制）信道给移动台，以便进行进一步确认。在该信道传递的信息有以下两个： 1. 接入申请中的接入原因、随机参考值和该消息发送的时刻 2. 对独立专用控制信道的描述（该信道所在绝对载频号、时隙号、子信道号等）,8,无线逻辑信道（七）,寻呼信道（PCH，下行信道，点对多点方式）,该信道用于网络发送寻呼消息，以通知被叫移动台启动寻呼流程。在该信道传递的信息有以下三个： 1. 被寻呼的移动台身份识别号 2. 寻呼模式 3. 寻呼流程需要何种信道,9,无线逻辑信道（八）,独立专用控制信道（SDCCH，双向信道，点对点方式）,该信道主要用于在网络和移动台间传送用于呼叫接续所需要的信令。,快速随路控制信道（FACCH，双向信道，点对点方式）,该信道主要用于在通话过程中在网络和移动台间传送信令。该信道实际上是临时借用TCH信道。,10,无线逻辑信道（九）,慢速随路控制信道（SACCH，双向信道，点对点方式）,该信道主要用于传送一些辅助信息。该信道始终与SDCCH或TCH伴随在一起。 对于下行信道而言，主要传送： 功率控制命令 时间调整命令 必要的网络参数（通过系统消息如系统消息5和6，由于移动台在非空闲模式下无法接收系统消息，为使移动台及时了解网络参数的改变）。 对于上行信道而言，主要传送 测量报告（用于提供功率控制和切换所必须的信息） 实际使用的发射功率、 实际使用的时间调整量,11,无线逻辑信道（十）,业务信道（TCH，双向信道，点对点方式）,该信道主要在网络和移动台间传送业务（包括话音、数据等）。,12,无线逻辑信道（十一）,移动台使用信道的顺序,搜寻网络时，寻找BCCH 空闲状态，监听BCH和PCH 需要与网络通信时，在RACH上发送信道请求 监听AGCH，若收到确认信息，则 转入分配的SDCCH+SACCH，当与网络完成接续等信令后，则 转入网络分配的TCH+FACCH+SACCH，完成业务通信后，回到空闲状态,13,逻辑信道到物理信道的映射,所谓物理信道，是指一个时隙（约577us，156.25个比特）。 所谓逻辑信道，是指GSM04.03中描述的信道。 所谓逻辑信道到物理信道的映射，是指一个物理信道（时隙）要承载若干逻辑信道。只有一些特定的逻辑信道才能组合在一起（信道组合），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。,14,Um接口物理信道帧结构,15,Burst type,16,正常突发,正 常 突 发（NB）,尾比特 信息比特 hl 训练序列 hu 信息比特 尾比特 保护段,3 + 57 +1 + 26 +1 + 57 + 3 + 8.25 =156.25,尾比特：0,0,0 训练序列： TSC=0：0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1 TSC=1: 0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1 TSC=2: 0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0 TSC=3: 0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0 TSC=4: 0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1 TSC=5: 0,1,0,0,1,1,1,0,1,01,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0 TSC=6: 1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1 TSC=7: 1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0 信息比特：116个,17,信道组合,i) TCH/F + FACCH/F + SACCH/F ii) TCH/H(0,1) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1) iii) TCH/H(0,0) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1) + TCH/H(1,1) iv) FCCH + SCH + BCCH + CCCH （只允许映射在时隙0，每小区只能有一个，含该信道组合的载频称C0载频，又称BCCH载频） v) FCCH + SCH + BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/C4 （只允许映射在时隙0，每小区只能有一个，含该信道组合的载频称C0载频，又称BCCH载频） vi) BCCH + CCCH vii) SDCCH/8 + SACCH/C8,CCCH = PCH + RACH + AGCH 信道组合iv和v只能二者选其一,CCCH = PCH + RACH + AGCH 信道组合iv和v只能二者选其一。,18,信道映射4（一）,F S B B B B C0 C0 C0C0 F S C1C1C1 C1 C2C2C2 C2 F S C3 C3C3 C3,C4 C4 C4C4 F S C5 C5C5 C5C6 C6C6 C6 F S C7C7 C7C7C8 C8C8 C8 I,FCCHSCHBCCHCCCH(下行),F：FCCH S：SCH B：BCCH,C: CCCH（PCH+AGCH） I：IDLE,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,19,信道映射4（二）,R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R,R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R,FCCHSCHBCCHCCCH(上行),R：RACH,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,20,信道映射5（一）,F S B B B B C0 C0 C0 C0 F S C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 F S D0 D0 D0 D0,D1 D1 D1 D1 F S D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 F S A0 A0 A0 A0 A1 A1 A1 A1 I,FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4SACCH/C4（下行）,F:FCCH S:SCH B:BCCH C:CCCH(PCH+AGCH) D:SDCCH A:SACCH I:IDLE,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76,77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101,F S B B B B C0 C0 C0 C0 F S C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 F S D0 D0 D0 D0,D1 D1 D1 D1 F S D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 F S A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 I,21,信道映射5（二）,D3 D3 D3 D3 R R A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 R R R R R R R R R R R R,R R R R R R R R R R R D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 R R D2 D2 D2 D2,FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4SACCH/C4（上行）,D:SDCCH A:SACCH R:RACH,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76,77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101,D3 D3 D3 D3 R R A0 A0 A0 A0 A1 A1 A1 A1 R R R R R R R R R R R R,R R R R R R R R R R R D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 R R D2 D2 D2 D2,22,信道映射1,T T T T T T T T T T T T A0 T T T T T T T T T T T T I,T T T T T T T T T T T T A1 T T T T T T T T T T T T I,T T T T T T T T T T T T A2 T T T T T T T T T T T T I,T T T T T T T T T T T T A3 T T T T T T T T T T T T I,T:TCH或FACCH A:SACCH I:IDLE,TCH/FFACCH/F+SACCH/F（上行、下行结构相同）,时隙0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51,52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77,78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100101102103,23,信道映射7（一）,D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6,D6 D6 D7 D7 D7 D7 A0 A0 A0 A0 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 I I I,SDCCH/8SACCH/C8（下行）,D:SDCCH A:SACCH I:IDLE,D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2 D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6,D6 D6 D7 D7 D7 D7 A4 A4 A4 A4 A5 A5 A5 A5 A6 A6 A6 A6 A7 A7 A7 A7 I I I,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76,77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101,24,信道映射7（二）,A5 A5 A5 A5 A6 A6 A6 A6 A7 A7 A7 A7 I I I D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2,D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6 D6 D6 D7 D7 D7 D7 A0 A0 A0 A0,SDCCH/8SACCH/C8（上行）,D:SDCCH A:SACCH I:IDLE,A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 I I I D0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2,D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 D5 D5 D5 D5 D6 D6 D6 D6 D7 D7 D7 D7 A4 A4 A4 A4,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76,77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101,25,寻呼组（一）,信道组合4：有9个CCCH块 信道组合5：有3个CCCH块,CCCH_CONFIG 可用于准许接入的块 BS_AG_BLKS_RES 每51帧中的寻呼块数 可用于寻呼的块 信道组合4 C0,C1C8 0 9 C0,C1.C8 1 8 C1,C2,.C8 2 7 C2,C3.C8 3 6 C3,C4,C5,C6,C7,C8 4 5 C4,C5,C6,C7,C8 5 4 C5,C6,C7,C8 6 3 C6,C7,C8 7 2 C7,C8 信道组合5 C0,C1,C2 0 3 C0,C1,C2 1 2 C1,C2 2 1 C2,26,寻呼组（二）,寻呼组的计算公式：,0,1,2,3,4,5,0,1,2,3,BS_CC_CHANS=1,信道组合5, BS_AG_BLKS_RES=1,BS_PA_MFRMS=3,51帧复帧,51帧复帧,51帧复帧,51帧复帧,51帧复帧,寻呼复帧,寻呼复帧,寻呼组,12-15 16-19 63-66 67-70 114-117 118-121 165-168 169-172 216-219 220-223,帧号,27,信道编码,信道编码的主要作用是抗干扰、抗衰落，进行检错和前向纠错 信道编码的输入是LAPDm的帧（其长度为23x8=184比特）或TRAU帧（话音或数据，其长度为260比特）。 循环码采用奇偶校验码或Fire码，具有检错功能和一定的纠错功能。 卷积码的速率为1/2，具有较强的纠错功能。 交织是抗衰落的重要手段，它能使连续发生的错误间隔开来，提高译码器的性能。,编码输入,循环编码,卷积编码,交织重排,编码输出,映射至突发中,28,TCH/F的信道编码,TRAU帧的组成：50比特(Ia类)+132比特(Ib类)+78比特(II类） 只对Ia类比特进行奇偶校验编码，增加了3个校验位，输出为53比特 在上一步53比特的基础上，加入Ib类比特，并增加4比特的尾比特，输出为189比特 对上一步的189比特进行卷积编码，输出为378比特 在上一步的378比特的基础上，加入II类比特，输出为456比特 456比特进行交织重排，形成8组数据，每组57比特。 前四组映射至4个NB的前57个信息比特，后四组映射至4个NB的后57个信息比特,编码输入,循环编码,卷积编码,交织重排,编码输出,映射至突发中,29,TCH/F的信道编码,Ia类比特(50),Ib类比特(132),II类比特(78),Ia类比特(50),校验比特(3),Ia类比特(50),校验比特(3),Ib类比特(132),尾比特(4),卷积编码(378),II类比特(78),卷积编码输入(189),30,TCH/F的信道编码,卷积编码(378),II类比特(78),交织块1,交织块2,交织块3,交织块4,交织块5,交织块6,交织块7,交织块8,交织块1,交织块2,交织块3,交织块4,交织块5,交织块6,交织块7,交织块8,交织块1,交织块2,交织块3,交织块4,交织块5,交织块6,交织块7,交织块8,hl=0 hl=0 hl=0 hl=0 hu=0 hu=0 hu=0 hu=0,31,RPELTP ：规则脉冲激励长时线性预测编码 功能 ：13K RPELTP 64K PCM 帧长 ：20ms 速率 ：13Kb/s MOS ：3.6 复杂度 ：4.7MIPS 抗干扰能力 ：7dB，BER一类0.61%，二类8.3%,语音编解码功能FR,32,ACELP ：代数码本激励线性预测编码 功能 ：13K ACELP 64K PCM 帧长 ：20ms 速率 ：12.8Kb/s MOS ：4.0 复杂度 ：18.1MIPS 抗干扰能力 ：优于FR（BER很高时4，13， 一样）,语音编解码功能EFR,33,基站识别码BSIC,NCC,BCC,BSIC,NCC: Network Colour Code BCC: Base station Colour Code BSIC: Base Staion Identification Code,34,BSIC作用（一）,移动台收到SCH后，即认为已同步于该小区。但为了正确地译出下行公共信令信道上的信息，移动台还必须知道公共信令信道所采用的训练序列码（TSC）。按照GSM规范的规定，训练序列码有八种固定的格式，分别用序号07表示。每个小区的公共信令信道所采用的TSC序列号由该小区的BCC决定。因此： BSIC的作用之一是通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号。,35,BSIC作用（二）,由于BSIC参与了随机接入信道（RACH）的译码过程，因此它可以用来避免基站将移动台发往相邻小区的RACH误译为本小区的接入信道。,36,BSIC作用（三）,当移动台在连接模式下（通话过程中），它必须根据BCCH上有关邻区表的规定，对邻区BCCH载频的电平进行测量并报告给基站。同时在上行的测量报告中对每一个频率点，移动台必须给出它所测量到的该载频的BSIC。当在某种特定的环境下，即某小区的邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的BCCH载频时，基站可以依靠BSIC来区分这些小区，从而避免错误的切换，甚至切换失败。,37,BSIC作用（四）,移动台在连接模式下（通话过程中）必须测量邻区的信号，并将测量结果报告给网络。由于移动台每次发送的测量报告中只能包含六个邻区的内容，因此必须控制移动台仅报告与当前小区确实有切换关系的小区情况。BSIC中的高三位（即NCC）用于实现上述目的。网络运营者可以通过广播参数“允许的NCC“控制移动台只报告NCC在允许范围内的邻区情况。,38,BSIC选取示意图,C,B,A,E,D,D,F,39,RFN,RFN：Reduce Frame Number，缩减帧号 FN：0 2651 2048-1（2715647，约3小时29分） RFN由T1、T2、T3组成 T1=FN/（26 51） T2=FN mod 26 T3=FN mod 51 T3=(T3-1)/10,40,下行/上行SACCH帧格式,41,RxLevel & C/I,dBm：P(dBm)=10lgP(mW) Rxlev: 0 信号强度小于-110dBm 1 信号强度在-110dBm和-109dBm之间 2 信号强度在-109dBm和-108dBm之间 n 信号强度在(-111+n)dBm和(-110dBm+n)之间 63 信号强度大于-48dBm 接收灵敏度：-104dBm/-102dBm C/I：载(波)干(扰)比，即载波的信号电平(dBm)减去干扰的信号电平(dBm) 按照GSM规范，C/I9dB,42,TA,TA：Time Adjust，时间调整量，是指移动台信号到达基站的实际时间和假设该移动台与基站距离为0时移动台信号到达基站的时间的差值。基站对移动台信号到达的时间始终进行监控，根据到达时间的变化在下行的SACCH发TA命令。,TA/2,TA/2,BTS发,MS收/发,BTS收,时间调整后BTS收,Sho