第7章 无绳电话系统.ppt

第 7 章 无绳电话系统,7.1 ct-2无绳数字电话系统 7.2 dect系统 *7.3 pacs系统,表 7 1 无绳电话和低功率系统的主要参数,7.1 ct-2 数字无绳电话系统,7.1.1 ct-2系统的组成,图 7-1 专用无绳电话系统方框图,图 7 2 公用无绳电话系统示意图,7.1.2 ct-2 公共空中接口,ct-2 公共空中接口共分五个部分：无线电接口、信令层 1、 信令层 2、信令层 3和传输和话音编码方案。 无线电接口规定了ct-2 的工作频段、频道带宽、发射机参数、接收机参数、调制方式及时分双工的速率等； 信令层 1 规定了建立双向无线电数字链路的方法及有关传输信道的组合方式； 信令层 2 规定了有关检错、信息确认、链路保持和链路两端的识别等规约，并且处理信令层 2 到信令层 3 的转换。,信令层 3 定义了各种消息的具体内容， 如拨号、 振铃、 示警、显示、注册、 鉴权、功能和服务等级的选择等消息的具体内容。这些消息要经过信令层 2 无差错地传送到无线链路的另一端。 传输和话音编码方案，为了实现不同厂家生产的设备可以通用，规定了手机音频接口与模拟电话线路的全部特性和符合欧洲数字网互连技术标准的数字接口要求。 话音编码规定用ccitt建议g721推荐的自适应差分脉码调制(adpcm)。,1. 无线电接口 (1) 工作频段为 864868 mhz， 共分 40 个频道， 频道间隔 100 khz。 (2) 发射功率不大于 10 mw。 为了避免手机紧靠基站形成对基站接收机的阻塞干扰，手机的发射功率可由基站控制，由正常值减小 1220 db。 (3) 接收机灵敏度：当误差特率小于10-3时，接收机的灵敏度优于 45 dbv/m。,(4) 调制方式：采用高斯滤波器整形的频移键控(fsk)，或称为gfsk。规定：传输逻辑“1”时，用频率f1=fc+(14.425.2)khz；传输逻辑“”时，用频率f2=fc-(14.525.2)khz。 ct - 2 的传输速率为 72 kb/s，因而这里的调制指数可以在 214.4/72=0.4 到 225.2/72=0.7 的范围内选择。,(5) 时分双工的帧格式如图 7-3 所示。帧长 2 ms，分两个时隙，每个时隙长1 ms。其中，一个时隙用于基站向手机的传输， 另一个时隙用于手机向基站的传输。 因此，基站和手机的发射机和接收机都是在每秒中各轮流工作 500 次。每个时隙中包含 72 bit(或者说，每帧中包含 144 bit)， 因而ct-2 的信道传输速率为 72 kb/s。 在 100 khz的频道中传输 72 kb/s的信息，可得ct-2 的频带利用率为 72/100=0.72 b/s/hz。,图 7-3 ct-2 的帧格式,2. 信道组成及复接方式,ct-2 cai共分三种信道(逻辑信道)，即 b信道。 用于传送话音或数据； d信道。 用于传送控制信令； syn信道。 用于传送位同步和时隙同步信息。,同步信息由前置码和同步字组成。 前者采用 1， 0 交替码型，用于位同步；后者采用特定的码序列，用于时隙同步。同步字共有四种，分别记作chmp、chmf、 syncp和syncf(其中chm表示信道标志(channel mark), p表示便携(portable), f表示固定(fixed)。 这些同步字用 16 进制数值表示如表 7-2 所示。其中，chmp和chmf互为反码，syncp和syncf也互为反码。,表 7 2 用 16 进制数值表示的同步字,复接方式1。用于通话阶段，此时，位同步和时隙同步均已确立，故这种复接方式不包括syn信道，其帧格式见图 7-4。其中， b信道用于传输话音，共 64 bit。因为在每 2 ms中传输一次，故传输速率为 64/2=32 kb/s。 d信道用于传输双方的识别信息。此识别信息在整个通话过程中不停地传输和交换，可借以检测传输信道的质量。,图 7-4 复接方式 1 的帧格式,复接方式 2。 用于基站呼叫手机的链路建立阶段(不包括话音信道)， 其帧格式如图 7- 5 所示。其中， d信道(32 bit)用于传输链路两端的识别码， 基站的识别码称为链路识别码(fid)，手机的识别码称为便携识别码(pid)；syn信道(34 bit)由前置码(10 bit,0,1 交替码型)和同步字chmf(或sync)组成，用于传输位同步和时隙同步信息。,图 7-5 复接方式 2 的帧格式,复接方式 3。用于手机呼叫基站的链路建立阶段， 其帧格式如图 7-6 所示。,图7-6 复接方式3的帧格式,7.2 dect 系 统,7.2.1 dect系统描述,dect系统的基本技术特征如下： 频带 1 8801 900 mhz 载波数样 10 载波间隔 1.728 mhz 峰值发送功率 250 mw 多址方式 tdma, 每帧 24 时隙 帧长 10 ms 双工方式 tdd 信道速率 1 152 kb/s,图 7-7 dect的系统功能,7.2.2 dect的空中接口,图 7-8 dect的协议模型,1. dect的物理层 dect的phl层采用多载波时分多址(mc-tdma)方式，在频域和时域对资源进行分割。 频域从 1 8801 900 mhz的 20 mhz频带内含有 10 个射频载波，其中心频率fn为,其中，f0=1 897.344 mhz。,第n个rf信道占据(fn-1.728/2)mhz和(fn+1.728)mhz之间的频带。dect设备能在 10 个rf载波上工作。采用gfsk调制， 标称峰值频偏为 288 khz。,图 7-9 dect的时帧和时隙结构,2. dect的mac层 介质访问控制层(mac)有两个基本功能：一是选择物理信道，然后在这些物理信道上建立和释放连接；二是将控制信息、高层信息和差错控制信息复接到时隙分组中， 或进行信息分解。这些功能用来提供三种独立的业务， 即广播、面向连接业务和无连接业务。,图 7-10 mac层的参考模型,3. dect的dlc层 数据链路层(dlc)主要为网络层提供高可靠性的数据链路。 由于许多无线传输的缺陷已经由mac层去掉， dlc层与mac层紧密配合提供比mac层水平更高的数据完整性。 dect分层模型的dlc层分为两个操作平面：c平面和u平面，或者称控制平面和用户平面。c平台提供高可靠性的链路用于传输内部控制信令和有限量的用户信息业务。u平面提供一组可选的业务，这些业务对每一种特定业务的需求是最佳的。最简单的业务是用于语音传输的透明无差错保护的业务，其它业务支持具有不同差错保护等级的电路和分组数据传输。,图 7-11 dlc层的参考模型 (a) c平面模型；(b) u平面模型,与dlc层相关的低层管理实体(llme)应包括下列功能： mac层的连接管理：建立、释放和修改mac层的连接，选择cs或cf逻辑信道用于数据传输。 dlc层c平面管理：安装和控制dlc c平面的资源。 dlc层u平面管理：根据高层llme的业务需求，安装和控制dlc u平面的资源(lux)。 连接切换管理：在c平面和u平面之间进行连接切换功能的协调。,4. dect的网络层(nwk) dect的网络层仅存在于c平面；而在用户平面，网络层是空的，即高层(iwf)直接使用dlc层提供的各种业务。,图 7-12 网络层参考模型(c平面),图 7-13 dtct各层之间的信息交换 (a) 不同层之间的信息交换；(b) 网络层对等实体之间的信息交换,7.2.3 dect的应用,表 7-3 业务与时隙的关系,7.3 pacs 系 统,7.3.1 pacs系统结构,图 7-14 pacs系统的功能结构,7.3.2 pacs空中接口的物理层及其帧结构,pacs的无线接口采用tdma/tdm多址方式， 在规定的pcs频段，下行 1 8501 910 mhz, 上行 1 9301 990mhz，使用频分双工(fdd)方式，比特速率384 kb/s，/4-qpsk调制，为了减小语音传输时延采用的帧长为2.5ms, 每频 8 时隙。语音编码采用 32 kb/s adpcm。 pacs采用接收分集和发射分集抗信道衰落。对于接收， 用户单元(su)采用预选择接收天线分集。,图 7-15 pacs的帧结构及突发格式,7.3.3 pacs - ub的物理层和帧结构,pacs-ub空中接口采用tdma/tdm(上行/下行链路)多址方式，/4- qpsk调制，比特速率 384 kb/s。 时隙长度为 2.5 ms，分为 8 个时隙，时隙长度 312.5 s，时隙号(突发号)从 0 至 7， 如图 7-16 所示。,图 7-16 pacs - ub的帧结构,同pacs一样，pacs-ub占用一个下行时隙于广播系统信息，称为系统广播信道(sbc)。其对应的上行时隙用于接入请求。sbc有超帧(superframe)结构称为sbc-sf。400 个连续的时帧组成sbc-sf，周期为1s。sbc - sf用于运载多个逻辑信道：示警信道、系统信息信道和接入请求信道。 sbc - sf的结构分为两类：基本sbc - sf和接入sbc - sf，分别见图 7-17的(a)和(b)。,图 7-17 sbc - sf的帧结构,其中sbc-sf分为两段：a段和b段 a段，长 200 ms，承载示警信道(ac)和接入请求信道(arc)； b段，长 800 ms，承载系统信息信道(sic)和接入请求信道(arc)。 接入sbc - sf分为四段：a、 b、 c、 d段。 a段，长 200 ms，承载ac和arc； b段， 长 200 ms, 承载sic和arc； c段， 长 400 ms，rp寻找可用的射频信道， 识别出一个可用信道后，承载arc； d段， 长 200 ms, 承载arc。,图 7-18 无证实sbc - sf的帧序列,7.3.4 pacs系统的越区切换和功率控制,为了维持无线传输链路的质量，su和rp都不停地监测其无线环境，以便进行越区切换、时隙转移(tst)和功率控制。所谓时隙转移是指在当前基站的频率上，将使用的时隙转移到另一个时隙中。 pacs系统在越区切换时采用具有滞后余量(如 6 db)的相对信号强度准则，su控制越区切换的过程是su连续监视所接入rp和几个越区候选rp的信号强度和质量，当满足区准则后，su选择具有可用信道的最好候选rp，并发出越区请求，网络与之配合，直至su发出越区完成指令为止。,上行链路的功率控制算法如下： 在tdma系统中，基站收到每个tdma 突发信号后， 完成下列三个参数的测量： rssi(接收信号强度指标)。它由整个时隙内接收功率的积分而得。 wei(误字率指标)。 如果信道译码器检测出该时隙所含的码字有错， 则wei=1。 qm(接收信号质量指标)。qm是链路质量sir(即信号干扰比)的间接指标，可有多种方法来实现。,基站计算功率控制比特pc的算法如下： 如果qmqmth 则置pcq=1; 否则，置pcq=0。 如果rssirssith 则置pcr=1; 否则，置pcr=0。 如果rssirssimax 则置pcm=1; 否则，置pcm=0。 pc=pcm(pcq+pcr)。 (注： “+”表示“或”的关系， “”表示“与”的关系),如果接上午的tdma突发有误(wei=1), 则使rssi门限(threshold)(rssith)上调x db。如果接收的突发正确，将rssith下调ax db。 a和x是由系统设置的参数。一旦一个出错事件(即wei=1)使rssi门限增加x db，理想情况下， 将不会发生错误，除非门限又降到上述门限附近。由于门限下降的速率是每收到一个正确突发下调ax db, 因此大约需要 1/a个正确突发将rssi的门限调整到出现错误突发的门限电平上。模拟结果表明，误字率在a到 2a之间。 例如：x=2, a=0.001，可以使