（通信与信息系统专业论文）gsmr系统无线测量的研究与应用.pdf

北京交通大学硕士学位论文中文摘要 中文摘要 摘要：随着我国高速铁路和客运专线的建设，g s m r ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n - f o rr a i l w a y ) 数字移动通信系统在我国迅速发展，并且针对不同的应 用开展了相应的试验。如何保证通信的可靠性，尽可能避免中断，成为g s m r 建 设的一个重要问题，本论文通过对g s m r 系统本身的无线测量的介绍，阐述原理， 将无线测量应用到g s m r 系统的网络优化上，利用无线测量辅助查找问题和进行 网络评估。针对高速条件下的情况，对无线测量提出改进方案。 论文概述了g s m r 国外和国内的发展历程及现状，介绍了g s m r 的业务和 系统结构，然后详细介绍了无线测量中所用到的各种参数的意义，这些参数的测 量方法和表示方式。 移动台在空闲模式、使用信令信道、使用业务信道和分组信道时，进行的无 线测量内容是不相同的，本文分不同情况详细介绍了移动台和基站进行的无线测 量的内容，测量结果的发送方式，以及结果的处理准则。 根据无线测量的特点，本文提出将无线测量应用到网络优化和网络性能评估 中的方案。利用无线测量的结果判断通信中断的原因和确定中断位置，为网络优 化提供参考。提出利用无线测量进行网络质量评估的方案，并将该方案于已有方 案进行比较。针对高速条件下的无线测量提出改进方案，通过改变测量报告的周 期和通过测量动态设置定时器关联的方法保证通信的可靠性，并对方案进行分析 最后指出了文章的不足和将来的工作方向。 关键词：g s m - r ；无线测量；网络优化；网络性能评估 分类号：t n 9 2 9 5 北京交通大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h ed e v e l o p m e n to fh i 曲s p e e dr a i l w a ya n dp a s s e n g e rd e d i c a t e d r a i l w a y , g s m ri sd e v e l o p i n gf a s t i nc h i n a v a r i o u sa p p l i c a t i o n sh a v eb e e n e x p e r i m e n t e d o nd i f f e r e n tl i n e s h o wt o g u a r a n t e e t h e r e l i a b i l i t y o ft h e c o m m u n i c a t i o na n dm a k eag o o de f f o r tt oa v o i dd i s c o n n e c t i o ni s b e c o m i n ga l l i m p o r t a n tq u e s t i o nf o rg s m rd e p l o y m e n t b yi n t r o d u c i n gt h ew i r e l e s sm e a s u r e m e n t p r i n c i p l eo f g s m 一艮t h i sp a p e ra p p l i e sw i r e l e s sm e a s u r e m e n tt on e t w o r ko p t i m i z a t i o n a n du t i l i z ew i r e l e s sm e a s u r e m e n tt of i n dp r o b l e ma n dm a k en e t w o r ke v a l u a t i o n a l s o ， t h i sp a p e rp r o v i d e ss o m ei m p m v e dp l a n sf o rw i r e l e s sm e a s u r e m e n ti nh i g hs p e e d s i t u a t i o n t h i sp a p e rf i r s ti n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n ta c t u a l i t yo fg s m rd o m e s t i ca n d a b r o a d 、t h eg s m rs e r v i c e sa n dn e t w o r ks t r u c t u r e , t h e ne x p l a i n st h em e a n i n go f p a r a m e t e r su s e di nw i r e l e s sm e a s u r e m e n ta n dw a y so f m e a s u r i n ga n de x p r e s s i n gt h e s e p a r a m e t e r s t h em o b i l es t a t i o np e r f o r m sd i f f e r e n tm e a s u r e m e n tt a s k sw h i l ei ti si d l e 、u s i n g s i g n a l i n gc h a n n e l 、u s i n gt r a f f i cc h a n n e l 、u s i n gp a c k e tc h a n n e l t h i sp a p e ri n t r o d u c e s t h em e a s u r e m e n tc o n t e n t so fm o b i l es t a t i o na n db a s es t a t i o n 、w a y so fs e n d i n g m e a s u r e m e n tr e s u l ta n dm e a s u r e m e n tr e s u l tc a l c u l a t i o n t h i sp a p e rp r e s e n t ss c h e m e sw h i c hi m p l e m e n t sw i r e l e s sm e a s u r e m e n to n n e t w o r ko p t i m i z a t i o na n dn e t w o r kp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o na c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r s o f w i r e l e s sm e a s u r e m e n t i tg i v e sp l a n st ou s ew i r e l e s sm e a s u r e m e n tt od e t e r m i n et h e c a u s eo f d i s c o n n e c t i o na n di t sl o c a t i o nf o rn e t w o r ko p t i m i z a t i o n i ta l s oo f f e r sw a yo f u s i n gw i r e l e s sm e a s l l r e m e n tf o rn e t w o r kq u a l i t ye v a l u a t i o n , a n dc o m p a r e si tt ot h e e x i s t e n t m e t h o d s b yc h a n g i n gm e a s u r e m e n tr e p o r tp e r i o da n ds e t t i n gt i m e r d y n a m i c a l l ya c c o r d i n gt om e a s u r e m e n tr e s u l tt oa s u l et h er e l i a b i l i t yi nh i 曲s p e e d e n v i r o n m e n ti sa l s oi n t r o d u c e di nt h i sp a p e r , r e l a t e da n a l y z e sa r ep r e s e n t e dt o o a tl a s t ， t h ew e a k n e s sa n df u t u r er e s e a r c ha l ea l s op o i n t e do u t k e y w o r d s ：g s m r ：w i r e l e s sm e a s u r e m e n t ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ；n e t w o r k p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n c l a s s n o ：t n 9 2 9 5 i v 致谢 本论文是在我的导师钟章队教授的悉心指导下完成的，钟章队教授严谨的治 学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年年来钟章 队老师对我的关心和指导。 钟章队教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向钟章队教授表示衷心的谢意。 实验室的金晓军、朱刚、李旭、张小津、吴吴等老师对于我的科研工作和论 文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 感谢多年以来父母对我默默的支持，使我能够顺利完成学业。 在实验室工作及撰写论文期间，蒋文怡、丁建文等老师和许多同学对我论文 的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 北京交通大学硕士学位论文引言 1 1综述 1 1 1g s m r 系统发展简介 1 引言 g s m - r 在g s m 基础上增加了调度通信功能和铁路特殊应用。1 9 9 2 年， 国际铁路联盟通过反复论证，认为g s m 能够为铁路的新型数字移动通信系 统提供一个理想的平台，于是，作为欧洲铁路综合数字移动通信网络 ( e i r e n e ：e u r o p e a ni n t e g r a t e dr a i l w a yr a d i oe n h a n t e dn e t w o r k ) 项目的一部 分，关于g s m r 数字无线标准规范化的工作陆续展开。1 9 9 5 年，欧洲铁路 移动无线电通信项目启动，e i r e n e 制定的标准得到认可，开始生效t 1 1 。1 9 9 9 年，全球第一个g s m r 网络在瑞典建成并投入使用。目前许多西方国家如 瑞士、德国、法国等都采用g s m - r 网络为本国铁路系统服务，以适应铁路 系统对列车不断提速、铁路通信系统安全性不断提高、业务不断多样化的需 求。世界各国纷纷发展本国的g s m r 技术，并应用于铁路建设上，根据2 0 0 6 年国际铁路联盟年会统计结果，截至2 0 0 6 年4 月6 日，世界各国计划应用 g s m r 的铁路里程数如表1 - 1 所示【2 l ： 表1 - 1g s m r 在全球的发展计划 t a b l e i 1g l o b a ld e v e l o p m e n to f g s m - r 国家( 欧洲1 5 个，亚洲6 个)计划里程数 德国 3 2 0 0 c 啦m 克罗地亚 1 3 0 0 k i n 瑞士 3 0 0 0 k i n 意大利 8 5 0 0 k m 英国 1 6 0 0 0 k i n 法国 1 5 0 0 0 h n 西班牙 1 3 0 0 0 k m 欧洲比利时 3 0 0 0 k m 荷兰 3 1 0 0 k m 捷克 2 5 0 0 k m 丹麦 2 5 0 0 k m 芬兰 5 0 0 0 k i n 瑞典 9 9 0 0 k m 挪威 3 8 0 0 i a n 匈牙利3 8 0 0 k i n 亚洲俄罗斯 2 5 0 0 c 嘶m 北京交通大学硕士学位论文引言 印度 1 9 0 0 0 k i n 哈萨克斯坦 4 2 0 0 k i n 士耳其2 6 0 0 k i n 沙特阿拉伯 4 0 0 k i n 其中德国已有3 4 1 0 k m 已经投入使用，已有8 0 0 0 个机车正在使用g s m - 1 l 机车无线电。列车驾驶员接受呼叫控制，基于功能寻址和位置寻址。意大利 已有6 0 0 0 k m 投入使用，机车列车驾驶员接受呼叫控制，基于功熊寻址和位 嚣寻址。荷兰已有3 0 0 0 k m 投入使用，3 0 0 个机车正在使用g s m r 机车无线 电。 随着我国铁路的迅速发展，铁路通信信息化是铁路发展的必然趋势。目 前，铁路无线话音通信仍然采用模拟通信系统，信号质量、保密性和功能日 渐不能满足要求。因此，迫切要求建立一套符合我国铁路发展需求的数字移 动通信网络。 我国从1 9 9 4 年就开始对专用移动通信技术跟踪研究，于2 0 0 0 年底铁道 部确定将g s m r 作为我国铁路通信未来发展的方向。之后基于g s m - r 的各 种铁路特色业务的开发、g s m r 系统及终端试验等陆续展开，并取得了相当 大的成果。 2 0 0 6 年7 月1 日青藏铁路开通试运营，成为亚洲第一条完全基于g s m r 铁路移动通信系统的铁路。大秦铁路g s m - r 也已经投入使用癌道部g s m o r 实验室的升级工作也已经完成，所有的这些将为中国g s m r 今后的发展打 下良好的基础。 大秦铁路和青藏铁路g s m r 工程的建设和试验的开展，无疑会加快 g s m - r 系统在中国的实现和发展，加快铁路信息化建设的步伐，促进铁路现 代化的发展，提高铁路的竞争能力，更好地为社会提供运输服务。虽然我国 的g s m - r 尚处于初期建设阶段，但是随着高速铁路建设的迅速发展，对铁 路信息化水平要求不断提升，大规模部署g s m - r 将是迟早的事情，同时新 技术的发展和应用也将为g s m - r 带来更广阔的发展空间。 胶济线g s m - r 系统是胶济线电气化改造的配套工程，是全国铁路第六 次大提速的标志性工程，也是我国第一次在高速铁路上进行g s m r 系统的 应用，2 0 0 7 年1 月8 日，胶济线开始试运行。我国计划在寸五”期间建设 时速达2 5 0 k m h 以上的客运专线，采用g s m - r 作为通信方式。因此，胶济 线的经验将会为其他高速铁路g s m r 系统建设起到指导作用，同时，对高 速条件下g s m - r 系统的研究也成为必须提上日程。 i 1 2g s m r 业务介绍 2 北京交通大学硕士学位论文 引言 g s m r 是铁路数字移动通信系统的简称，是在g s m 系统基础上增加了调度 通信功能( 语音组呼、语音广播、增强多优先级与强拆) 、铁路特有的调度业务 ( 功能寻址、接入矩阵和基于位置的寻址) ，并以此为信息化平台，在此平台上 开发各种铁路应用。g s m r 的业务模型如下： 图卜1g s m - r g p r s 系统层次结构示意图 f i g l - 1g s m r g p r sn e t w o r ks t n l c n l r e g s m r 对铁路沿线进行覆盖，较好地解决了区间通信问题。从集群通信 的角度来看，g s m r 又是一种数字式集群系统，满足铁路应急通信的需要。 此外，利用g s m r 平台的无线数字传输能力，可以代替轨道电路实现连续、 双向的车地数据通信。具有信息量大，可同时实现多重任务的传输与交换， 及时将列车的动态报警、位置、速度及旅客预订座位和意外情况等信息由列 车传输至地面通信接入服务器及地面应用子系统，实现列车运行安全监控和 动态旅客服务信息的传输和处理。 g s m r 与i s d n ( i n t c g r a t i o ns e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ) 等有线通信网络有标 准的互联接口，可以同铁路现有的有线网紧密结合，实现现代铁路综合、全 覆盖通信平台。g s m r 系统具有灵活、经济、少维护、便于引进新的服务业 务等特点。g s m - - r 主要业务应用有如下三方面： 1 高级语音呼叫业务( a s c i ：a d v a n c es p e e c hc a l li t e m ) 增强多优先级与强拆( e m l p p ：e n h a n c em u l t i l e v e lp r e c e d e n c ea n d 北京交通大学硕士学位论文引言 p r e - e m p t i o ns e r v i c e ) ：对各种铁路业务预先定义优先级，并将此设置存放于 h l r ( h o m el o c a t er e g i s t e r ) 。当网络出现无空闲业务信道或用户正处于通话 状态时，高优先级呼叫可以中断低优先级呼叫。 语音组呼业务( v g c s ：v o i c eg r o u pc a l ls e r v i c e ) ：指主叫用户呼叫属于 预定义组呼区域和组i d 的被叫用户。在v g c s 中需要预先设置调度员和业 务用户。所有业务用户通话时只占用一个业务信道，并且在同一时问只能有 一个业务用户讲话。 语音广播业务( v b s ：v o i c eb r o a d c a s ts e r v i c e ) ：与v g c s 具有相似的功 能，区别为业务用户没有讲话的权利。 2 铁路基本业务 功能寻址：功能寻址是g s m r 的特征，它允许通过用户的功能号来呼 叫用户。通过功能号的注册或注销，在功能号和用户的m s i s d n 号码之间建 立一种对应关系。 接入矩阵：定义签约用户之问能否进行呼叫的制约关系。 基于位置的寻址：指将移动用户发起的具有预定功能的呼叫，路由到一 个与该用户当前所处位置相关的目的地址。 3 铁路应用业务 区间移动通信：代替区间通话柱，满足紧急救援、应急抢险通信指挥的 需要，同时实现区间作业人员的移动通信。 尾部风压检测：尾部风压状态由车尾装置获取，通过g s m r 网络传输 数据信息，机车司机随时可以查询、反馈车尾工作状态。优点是追踪列车之 问不会相互干扰、隧道内也能传输。 列车自动控制( a t c ：a u t o m a t i ct r a i nc o n t r 0 1 ) ：地面控制中心或基站所发 出的信号由列车上的天线接收。基于g s m r 传输平台，提供车一地之间双 向安全数据传输通道。准确的定位由g p s ( g l o b a lp o s i t i o ns e r v i c e ) 或其他的定 位服务经g s m r 传输获得，a t c 将最终代替现有的信号和列车控制系统。 旅客业务：购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。 1 2 国内外研究现状 国内外关于g s m r 系统研究的著作很多，针对g s m - r 的业务和网络 结构的研究也日益深入，关于保证g s m r 通信的可靠性的论文也很多。但 是论文多从网络优化，如何调整参数等角度来提出设置方案。对于中断的 查找限于进行路测和拨测，没有提出利用系统无线测量进行判断的方法。 4 北京交通大学硕士学位论文 引言 作为一种有效的反映网络情况的测量，无线测量还没有引起足够的重视。 而对于无线测量原理和过程的介绍，只在文献【1 】中有一章的关于电路域的 无线测量的介绍i 至今没有系统介绍电路域和分组域的无线测量的文献， 本文是第一次系统详细地将g s m r 中无线测量进行全面详细介绍的论文， 同时，利用无线测量协助网络优化和系统性能评估的方案，以及对高速条 件下无线测量的改进，在国内外都属于首次提出。 1 3本课题研究的意义 作为建立在成熟g s m 通信系统上的g s m r 系统，其物理层的编码、交 织、调制、解调等与g s m 是一致的，相应的无线网络规划技术等也都能借 鉴g s m 的成熟技术。但g s m 系统是为民用通信服务的，并且实际应用中很 少会出现持续高速的使用场景，因此g s m 的研究一般局限在低速、非安全 层面上，而g s m r 系统需要为铁路通信提供高速的、可靠的移动通道。随 着g s m r 通信平台用于承载列车控制信息和高速铁路的发展，对g s m r 系 统的高速性、安全性要求更为严格。 近年来，由于列车速度不断提高，高速条件下g s m r 系统的改进和实 验也都在各国开展。在意大利、德国、法国等国家己成功利用g s m r 网络 承载列控信息，并已开始建设高速铁路，他们掌握有较多的成功经验，但他 们的核心技术，我们无法获取太多的信息。 不论在列车高速还是低速状态下的应用，可靠性始终是g s m r 系统的 一个重要的指标，国内外也有很多专著和论文对此进行论述。本课题提出另 外一种思路，通过掌握g s m r 系统自身的无线测量原理并加以利用，作为 网络优化和系统评估的方法之一，可以方便网络优化，帮助网络优化工程师 快速准确查找问题。同时也针对高速条件的具体情况，提出适合高速环境下 的无线测量改进方案，也可以作为高速条件下g s m r 系统可靠性研究的一 个补充。 1 4 主要工作与贡献 本论文阐述g s m - - r 系统中无线测量的原理和测量的过程，根据无线测 量的特点提出了利用无线测量进行网络优化和网络评估，并结合高速环境提 出了测量报告的改进方案，具体内容如下： 对g s m - - r 系统进行简单的介绍，介绍无线测量中用到的各个参数及其 5 北京交通大学硕士学位论文 引言 3 4 5 原理和规范要求。 介绍g s m r 系统中无线测量的过程，分别介绍了移动台处于不同状态 下进行的无线测量，介绍了测量的周期、过程、测量报告的发送和测量 结果的处理方法。 提出将无线测量应用于网络优化和系统评估中的方案，结合实际进行阐 述。 提出高速条件下无线测量的改进方案。 分析了当前工作还不完善的地方，指出了下一步工作的方向。 6 北京交通大学硕士学位论文g s m r 系统及无线测量相关参数介绍 2g s m - r 系统及无线测量相关参数介绍 2 1g s m r 系统结构 g s m r 系统按照子系统分类，可以分为基站子系统、网络子系统和运行与 维护子系统。下面分别介绍各个子系统的组成设备和功能介绍。 2 i i基站子系统 b s s ( b a s es t a t i o ns y s t e m ) 是g s m r 系统中最基本的组成部分，从功能上看， b s s 通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送，接收和无线资源管理；通 过a 接口与n s s 相连，实现移动用户之间或移动用户和固定网用户之问的通信 连接，并且传送系统信令和用户信息等。 它由一个基站控制器( b s c ：b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r ) 和若干个基站收发信机 ( b t s ：b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n ) 组成，b t s 主要负责与一定覆盖区域内的移动 台( m s ：m o b i l es t a t i o n ) 进行通信，并对控制接口进行管理。b s c 用来管理b t s 与m s c ( m o b i l es w i t c h i n gc e n t e 0 之间的信息流。b t s 与b s c 之间通过a b i s 接口 通信。b s s 中还可能存在编码速率适配单元( t r a u ：t r a n s c o d i n ga n dr a t e a d a p t a t i o nu n i t ) ，它实现了g s m - r 编码速率向标准的p s t n ( p u b l i cs w i t c h i n g t e l e p h o n en e t w o r k ) 或i s d n 速率的转换。t r a u 与b s c 通过a 接口连接。 t r x ( t r a n s c e i v e r ) 是b t s 中最主要的设备。一台t r x 管理着一个 t d m a ( t i m e d i v e r s i o nm u l t i p l e a c c e s s ) 帧，也就是说管理8 个物理信道。t r x 的 功能有：进行编码、加密、调制，然后将射频信号馈送给天线；将信号解密、均 衡、然后解调；移动呼叫检测；上行链路信道测量；定时提前量的测量；跳频。 b c f ( b a s ec o m m o nf u n c t i o n ) 通过a b i s 接v i 与b s c 相连，它的功能是将语音 和用户数据信道合成以后发送给b s c 和将信令信道合成以后发送给b s c 。此外， b c f 还具有以下功能：a b i s 接口管理，时隙分配，外部警报，操作与维护，利 用其主要单元的冗余进行自我防御，信令的压缩与释放。 总的来说，b t s 的功能包括： 1 进行语音、数据和短消息的传输。 2 在无线接口上表现的功能：信号的处理( 调z f j 解调，均衡；加密解密； 编译码，交织懈交织) ，跳频，系统的连接，第一层管理( 无线测量预处理、切 换、功率控制、呼叫清除) 。 7 北京交通大学硕士学位论文g s m r 系统及无线测量相关参数介绍 3 链路和基站的优化功能：基站的管理、摘下与插入技术、远程译码( a 接口和a b i s 接口的尺寸优化) 、信令信道的集中。 4 自我保护功能，主要方法是对一些模块进行复制。 b s c 的结构主要包括：一个处理单元，一个交换矩阵单元和中继控制单元 ( p c m ：p u l s ec o d em o d u l a t i o n 和x 2 5 ) 。b s c 一面与移动交换中心( m s c ) 连 接，另一面与b t s 连接。b s c 与o m c ( o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ec e n t e r ) 的连接 有两种途径。一种是通过x 2 5 数据网络与o m c 相连。另一种是b s c 先与t r a u 相连，然后通过m s c 再与o m c 连接。b s c 通过处理单元和x 2 5 控制器从运营 管理与维( 0 & m ：o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e ) 中心下载新的软件并释放。反过来， 在周期性询问或传送时，b s c 将所有关于o & m 的数据缓冲并转送到o & m 中心。 b s c 的基本功能包括： 1 无线呼叫处理：建立与释放无线链路和进行m s c 和b t s 之问的信道交 换。 2 无线资源管理：无线接入处理，无线信道分配( 业务和信令) ，无线信道 监控。 3 业务集中管理：可以减少传送费用。 4 短消息业务( 小区广播管理) ：向o m c 所规定的目标小区广播短消息1 3 】。 2 i 2网络子系统 网络子系统建立在移动交换中心( m s c ) 上，负责端到端的呼叫、用户数据 管理、移动性管理和与固定网络的连接。n s s ( n e 押o r ks u b s y s t e m ) 通过a 接口与 b s s 连接，与固定网络的接口决定于互连网络的类型。 n s s 提供的主要功能包括为用户移动特征提供的特定功能如寻呼，呼叫过程 中对无线资源的管理，与b s s 之间的信令协议的管理，负责与其他的移动功能 实体交换信令信息等。 基本的网络子系统由6 个功能实体组成，分别是：移动交换中心( m s c ) 、 归属位置寄存器( h l r ) 、拜访位置寄存器( v l r ：v i s i tl o c a t i o nr e g i s t e r ) 、鉴权 中心( a u c ：a u t h e n t i c a t ec e n t e r ) 、设备识别寄存器( e i r ：e q u i p m e n ti d e m i 母 r e g i s t e r ) 和互连功能单元( i w f ：i n t e r - w o r k i n gf u n c t i o n ) 。另外，n s s 中还可以 有实现语音组呼和语音广播的实体，即交换子系统中的组呼寄存器( g c r ：g r o u p c a l lr e g i s t e r ) ，是g s m r 为了支持语音组呼和广播呼叫业务而增加的新数据库， 用来与存储语音组呼和广播呼叫相关的数据和属性，这些功能实体可以根据具体 的需要进行选择。 北京交通大学硕士学位论文g s m - r 系统及无线测量相关参数介绍 n s s 系统的结构以及各个接口如图2 - i 所荆4 】： 一h 接日广 雾 仁k 芝：蚓 祥 爷 。 一 图2 - 1n s s 网络结构和接口 f i 9 2 - 1n s sn e t w o r ks 仉i c t l l r ea n di n t e r f a c e 2 i 3运行与维护子系统 o s s ( o p e r a t i o ns u b s y s t e m ) 可以分为对应b s s 的操作与维护中心( o m c - r ) 及对应n s s 的操作与维护中心( o m c s ) 。o m c - r 与b s c 的连接有两种途径： 通过x 2 5 数据网络与b s c 相连；b s c 先与t r a u 相连，然后通过m s c 再与 o m c r 连接。o m c s 通过o m n ( o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ec e n t e r ) 接口与m s c 相连。 o s s 是操作人员与系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操作与维护， 完成了包括移动用户管理、移动设备管理及网络操作维护等功能。它的一侧与设 备相连( 不包括b t s ，对b t s 的操作维护是经过b s c 进行管理) ，另一侧是作 为人机接口的计算机工作站。这些专门用于操作维护的设备被称为操作维护中心 o m c 。系统的每个组成部门都可以通过特有的网络连接至o m c ，从而实现集中 维护【卯。 9 北京交通大学硕士学位论文g s m - r 系统及无线测量相关参数介绍 2 2无线测量参数介绍 2 2 1 接收信号电平( r x q u a l ) 移动台和基站都要测量接收到的信号电平，测量结果以d b m 形式表示。 测量的范围为一4 8 d b n 卜一1 1 0 d b m 。正常情况下，移动台从- - 7 0 d b m 到一 1 1 0 d b m 测量的绝对精度为+ 4 d b ；正常和极端情况下，移动台在全部- - 4 8 d b m 到一1 1 0 d b m 之间测量的绝对精度为a ：6 d b 。正常和极端情况下，移动台在接 收端测量的- - 3 8 d b m 至j j - - 4 8 d b m 信号电平的绝对精度为士9 d b 。 如果移动台或者基站的接收信号电平值落到参考灵敏度之下，测量的电 平值应该在允许的精度之内。如果上限在参考的灵敏度之下，那么上限应该认 为是等于参考灵敏度。 对于移动台和基站对接收信号电平的测量，除了满足绝对精度要求，还 要满足相对精度的要求，相对精度的定义如下： 如果移动台或者基站接收到信号x l 和) 【2 ( x l x 2 ) ，测量出结果分别为y l 和y 2 d b m ，如果x 2 - - x l x l4264 s 表示参考灵敏度，表示移动台基站能够接收的最小电平，实际上移动 台基站应能接收比参考灵敏度更小的信号。 s 值的定义如下： 1 对移动台的要求【6 】： 1 0 g s m r 系统及无线测量相关参数介绍 表2 2 移动台的要求 t a b l e 2 - 2r e q u i r e m e n to f m o b i l es t a t i o n 移动台类型参考灵敏度s g s m 9 0 0 小型移动台 1 0 2 d b m 其它g s m 9 0 0 移动台 一1 0 4 d b m g s m 8 5 0 小型移动台 1 0 2 d b m 其它g s m 8 5 0 移动台 一1 0 4 d b m 2 对g s m 8 5 0 、9 0 0 基站的要求【6 l 表2 - 3g s m 8 5 0 、9 0 0 基站的要求 t a b l e 2 - 3 r e q u i r e m e n to f g s m 8 5 0 、9 0 0b a s es t a t i o n 基站类型 参考灵敏度s 一般的基站 1 0 4 d b m m 1 微基站 一9 7 d b m m 2 微基站 一9 2 d b m m 3 微基站 8 7 d b m p 1 微微基站 8 8 d b m 移动台在每个测量周期内进行测量，测量的结果进行平均处理，抛弃上 一个周期的测量结果。 移动台测量的结果共有6 4 个不同的值，用6 比特的二进制数r e l e v 表 示，测量结果与二进制数的对应关系如表2 - 4 所示【7 】： 表2 - 4r x l e v 与电平映射关系 t a b l e 2 - 4m a p p i n go f r x l e va n dr e c e i v el e v e l r x l e v电平参数d b m电平d b m o 一4 84 7 北京交通大学硕士学位论文g s m o r 系统及无线测量相关参数介绍 2 2 2 接收信号质量( r x q u a l ) 接收信号质量以误比特率的方式进行衡量，移动台测量接收信号的误比 特率，并以r x q u a l 值来表示误比特率的范围。误比特率和r x q u a l 之间的 对应关系如表2 - 5 所示： 表2 - 5r x q u a l 与误比特率关系 t a b l e 2 - 5m a p p i n go f r x q u a la n db i te r r o rr a t e p , x o u a l误比特率( b e r ) 平均值 o 1 2 8 1 8 1 0 误比特率与r x q u a l ( i ) 的换算公式为： 平均误比特率= 2 x 2 i x o 1 ( 2 - 3 ) 用来定义质量的b e r ( b i te r r o rr a t e ) 值是信道解码前估计的错误概率。是 在所有或者部分t d m a 帧上平均得到的结果。对于不同类型的信道，平均的 t d m a 帧的帧数是不同的。全速率信道的平均是基于1 0 4 个t d m a 帧，半 速率信道的平均是基于5 2 个t d m a 帧，而在d t x ( d i s e o n t i n u o u s t r a n s m i s s i o n ) 模式下，平均是基于2 个t d m a 复帧。在t c h ( t r a 伍cc h a n n e l ) 信道下，m s 估计错误概率应能达到如下精度【7 】： 表2 - 6 移动台应能达到的估计错误的精度 t a b l e 2 - 6p r o b a b i l i t yt h a tt h ec o r r e c tr x q u a lb a n di sr e p o r t e db ym ss h a l le x c e e d 北京交通大学硕士学位论文g s m - r 系统及无线测量相关参数介绍 质量等级b e r 范围移动台应达到的精度 全速率信道半速率信遭 d t x 模式 r x q u a l = 0小于0 1 9 0 9 0 6 5 r x q u a l = 10 2 6 到0 3 0 7 5 6 0 3 5 r x o u a l = 20 5 1 到0 6 4 8 5 7 0 4 5 r x q u a l = 31 0 到1 3 9 0 8 5 4 5 r q u a l = 41 9 到2 7 9 0 8 5 6 0 r x o u a l = 53 ，8 到5 4 9 5 9 5 7 0 r x o u a l ：67 6 到1 1 0 9 5 9 5 8 0 r x q u a l ；7丈于1 5 0 9 5 9 5 8 5 2 2 3 定时提前量( t a ：t i m i n ga d v a n c e ) g s m r 系统是时分复用的同步系统，因此系统在时间上的同步非常重 要，由于移动台和基站总是存在一定的物理距离的，当移动台和基站通信时， 这就会造成信号传递的时延，如果不采取措施，时延会导致基站收到的移动 台在本时隙上发送的消息与基站在其下一个时隙收到的另一个消息重叠，导 致无法正确解码信息。因此，在呼叫进行的过程中，移动台发送给基站的测 量报告的头上携带着移动台测量的时延值，基站也必须监视呼, t t 至t j 达的时间 并在下行的s a c c h ( s t a n d - a l o n ea s s o c i a t e dc h a n n e l ) 消息头中向移动台发出 指令，即定时提前量，移动台按照指令调整时问提前发送，以达到同步的目 的。 移动台收发之间存在三个时隙的问隔，即移动台在接收到信号后三个时 隙后才发送信号，所以移动是在偏移三个时隙的基础上考虑t a 值后发送信 息的。 如果移动台不考虑t a 值，如图2 - 2 所示，基站接收到的信号会偏离原来 的时隙。 北京交通大学硕士学位论文g s m - r 系统及无线测量相关参数介绍 t s l ll t s j 扫 l|ii 嘲翻1 t s t s t s l ll iii|lif 琢收剖t s i 的对刻 曲 图2 _ 2 移动台不使用t a 值 f i 醇- 2 m o b i l es t a t i o n d o e s n o t l l s e t a v a l u e 当移动台考虑了t a 值并提前发送，如图2 3 所示，基站就能正常接收信 号了。 图2 - 3 移动台使用t a 值 f i 9 2 - 3m o b i l es t a t i o nl l s t a v a l u e 1 4 北京交通大学硕士学位论文g s m r 系统及无线测量相关参数介绍 定时提前量是以比特时间为基本单位的，g s m r 系统中一个时隙时长 0 5 7 7 m s ，每个时隙传送的比特数是1 5 6 5 b i t ，所以l b i t 持续的时问约为3 7 t s 。 定时提前量的传送使用的是6 比特的二迸制数，所以值的范围是0 6 3 。每 个单位表示3 7 t s ，电波传播的速度为光速，因此一个比特代表的距离值为： 0 7 t s x 3 0 x 1 0 8 m s ) 1 2 = 5 5 5 m ，( 2 q 系统支持移动台与基站最大距离为5 5 5 x 6 3 * 3 5 k m 。 t a 值对应的距离和精度如表2 7 所示h j ： 表2 7t a 值和距离、精度的对应关系 t a b l e 2 - 7 t h e m a p p i n g o f t a v a l u e 、d i s t a n c e a n d a c c u r a c y 定时提前量t a距离i n精确度 o 0 5 5 42 5 l5 5 4 1 1 0 81 2 5 21 1 0 8 1 6 6 26 1 31 6 6 2 2 2 1 63 1 6 33 4 9 0 2 3 5 4 5 60 4 2 2 4不连续发射( d t x ) 为了节约移动台的电量，g s m r 系统中引入了不连续发射机制，原理是 在用户没有语音的时候不发送信号以节约移动台的电量。根据统计，在一个 通信过程中，移动用户仅有4 0 的通话时间用于通话，大部分时问都没有传 递话音消息。如果把这些信息全部传递给网络的话，这不但会对系统资源造 成浪费，也会使系统内的干扰加重。 针对这种情况，引入了不连续发射d t x 机制，即当用户不讲话的时候， 使用背景噪声代替语音信息，由于噪音是人为制造的有规律的、周期性的， 不会使听者感到厌烦，而且也不会使听者误认为连接中断。d t x 传输模式需 要很低的速率就可以完成通话，因此可以抑制有效发射，减少对其他通话的 干扰，既提高了系统地效率有节省了移动台的电池能量。 当移动台使用d t x 模式时，对所有的帧进行测量并不能反映真实的信号 水平，由于d t x 模式下系统会强制传送一些帧，因此可以对这些帧进行测量， 以反映信号质量水平，所以测量的结果中会出现f u l l 和s u b 两种，分别是 北京交通大学硕士学位论文g