（信号与信息处理专业论文）gsmtdscdma系统间重选切换测量的研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 随着第三代移动通信技术3 g 的高速发展，其在中国大范围商用势在必行，而 现有移动通信运营商已经建立了覆盖良好的g s m 网络，所以3 g 网络的建设要依托 现有的2 g 网络，以降低建网成本，因此，g s m 与3 g 系统的重选和切换，是2 g 运营商必须面临的重要问题。目前对于t d s c d 蝴s m 系统间重选切换，协议上 只列出了触发测量和切换的要求，并未涉及如何设黼化系统间测量以满足协议要 求。本文主要探讨t d s c d m 觚s m 双模系统在g s mi d l e - 以及c o n n e c t 状态下， 如何有效的对t d s c d m a 系统进行系统间测量以及同步，从而为g s m 系统和 t d s c d m a 系统间的小区重选及自动切换作准备。 本文首先对当前移动通信技术的高速发展做了简要介绍：第三代移动通信标准 在中国指日可待的商用促进了对实现t d s c d 蝴s m 系统间小区重选及自动切换 的极大需求，而准确的完成系统间测量是为满足这种需求的必要前提。第二章对相 关背景进行了阐述，大致包括三方面内容。首先对t d s c d m a 系统进行了介绍， 并重点分析了该系统的物理层主要功能和它的帧结构特点。其次简要介绍了g s m 系统的帧结构和它的信道关系，包括逻辑信道，物理信道以及逻辑信道与物理信道 的映射等特点。然后结合系统间测量的开发背景，对小区重选测量和切换测量的定 义、系统间测量的可行性、小区搜索过程进行了重点介绍。第三章结合协议标准， 阐述了在g s mi d l e ( g s m 空闲状态) 状态下如何实现对t d d 系统的重选测量，对 此状态下的粗同步过程，精同步过程，求r s c p ( 接收信号码功率，r e c e i v e ds i g n a l c o d ep o w e r ) 过程进行了算法说明，并重点阐述了在g s mi d l e 状态下如何改进策 略达到省电这一实现过程。第四章描述了关于在g s m 连接状态下对t d d 系统进行 切换测量的实现方法。由于连接状态和i d l e 状态下使用的g s m 帧结构的差异，所 以在连接状态下本文主要从寻找t d d 准确定时的角度出发，重点阐述如何调度空 闲帧和空闲时隙进行t d 测量的相关策略和算法步骤，从而达到协议规定的相关测 量指标。 关键词：t d - s c d m a ，g s m ，系统间测量，空闲帧，空闲时隙 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h eh j 曲s p e e d d e v e l o p m e n t 0 ft h e 3 r d ( 3 g ) g e n e r a t i o n m o b i l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ea p p r o a c hc o m m e r c i a lu s eo f3 gi nc h i n a ，a n dt h e e x i s t i n gm o b i l ec o m m u n i c a t i o no p e r a t o r sh a v ee s t a b l i s h e dag o o dc o v e r a g eo ft h eg s m n e t w o r k , b u tt h ec o n s t r u c t i o no f3 gn e t w o r km u s tr e l yo ne x i s t i n g2 gn e t w o r kt o r e d u c et h ec o s to fn e t w o r kb u i l d i n g s ot h er e s e l e c t i o na n dh a n d o v e rb e t w e e ng s ma n d t d s c d m as y s t e m sa r ei m p o r t a n ti s s u e st oa d d r e s sf o r2 go p e r a t o r s h o w e v e r , s t a n d a r d sj u s tl i s tt h et r i g g e rr e q u i r e m e n t sf o ri n t e r - s y s t e mr e s e l e c t i o na n dh a n d o v e r w i t h o u ts p e c i f y i n gt h ei m p l e m e n t a t i o na n do p t i m i z a t i o no ft h em e a s u r e m e n tm e t h o d st o m e e tt h er e q u i r e m e n t s t h et h e s i sm a i n l yd i s c u s s e sh o wt om e a s u r et d s c d m a e f f e c t i v e l yi nt h es t a t eo fg s m i d l ea n dc o n n e c t i o nf o ri n t e r - s y s t e m sr e s e l e c t i o na n d h a n d o v e r ，t h ep a p e rf i r s t l yd e s c r i b e st h e f a s t d e v e l o p m e n to fm o b i l e c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y t h ea p p r o a c h i n gc o m m e r c i a lu s eo f3 gs t a n d a r di nc h i n ai n c i t e sg r e a tn e e d t ot d - s c d m a g s m i n t e r - s y s t e m sm e a s u r e m e n t c h a p t e r2i n t r o d u c e sb a c k g r o u n dk n o w l e d g ea b o u tm e a s u r e m e n t ，i n c l u d i n gt h r e e p a r t s f i r s t l y , i td e s c r i b e st d - s c d m as y s t e ma n dm o s t l ya n a l y s et h ep h y s i c a ll a y e r s f u n c t i o na n df r a m es t r u c t u r ef e a t u r e s s e c o n d l y , i td e s c r i b e sg s mf r a m es t r u c t u r ea n d i t sc h a n n e lc o n n e c t i o n t h i r d l y , i ti n t r o d u c e sr e l m e dc o n c e p t sa b o u tm e a s u r e m e n t s ， e s p e c i a l l yd e s c r i b e sc e l ls e l e c t i o na n dt h ef e a s i b i l i t yo fm e a s u r i n g c h a p t e r3e x p l a i n sh o w t om e a s u r et d - s c d m a s y s t e mi nt h es t a t eo fg s mi d l e , e s p e c i a l l y , e x p l a i n sr s a , p s a a n dg e t t i n gr s c pp r o c e s s e si ng r e a td e a l b e y o n dt h i s ，i t a l s oi n t r o d u c e sp o w e rc o n s e r v a t i o n c h a p t e r4f o c u s e so nt h em e a s u r e m e n to fg s m i nc o n n e c t i o ns t a t e b e c a u s eo f f r a m es t r u c t u r e sd i f f e r e n c e sb e t w e e ng s mi d l ea n dg s mc o n n e c t i o n ，i no r d e rf o r t d dp r e c i s et i m i n g ，t h i st h e s i su s e sm e t h o d so fi d l ef r a m ea n di d l es l o t st or e a l i z e m e a s u r e m e n t t h es i m u l a t i o nr e s u l t sa r ea l s og i v e ni nt h i sc h a p t e r f i n a l l y , c h a p t e r5c o n c l u d e s t h i st h e s i sa n dg i v e ss o m ei d e a sf o rf u t u r er e s e a r c h k e yw o r d s ：t d s c d m a , g s m ，i n t e r - s y s t e mm e a s u r e m e n t ，i d l ef r a m e ，i d l es l o t 玎 重庆邮电大学硕士论文 缩略语索弓 3 g g s m t d s c d m a w c d m a g p r s c d m a t d d f d d c n u e u 1 限a n m a c r l c i u u u t d m a 3 g p p r r c p l t s d w p t s u p p t s 缩略语索引 3 一g e n e r a t i o n第三代移动通信技术 g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 全球移动通信系统 t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n i z a t i o nc o d ed i v i s t i o nm u l t i p l ea c c e s s 时分同步码分多址接入 w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s 宽带码分多址接入 g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e通用分组无线服务 c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s码分多址接入 t i m ed i v i s i o nd u p l e x i n g f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x i n g u s e re q u i p m e m 时分双工 频分双工 核心网 用户设备 u n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k 通用陆地无线接入网 m e d i aa c c e s sc o n t r o l媒体接入控制 r a i d ol i n kc o n t r o l无线链路控制 无线网络控制器与核心网间的接口 空中接口 t i m ed i v i s t i o nm u l t i p l ea c c e s s时分多址接入 3 砌g e n e r a t i o np a r t n e rp r o j e c t 第三代移动通信伙伴项目 r a d i or e s o u r c ec o n t r o l 无线资源控制 p h y s i c a ll a y e r物理层 t i m es l o t 时隙 下行导频时隙 上行导频时隙 i 重庆邮电大学硕士论文缩略语索弓 s y n cd l s y n cu l g m s k t d m a b t s m s t c h b c h c c c h d c c h f c c h s c h f c c h b c c h r a c h a g c h p c h c b c h s d c c h s a c c h p l l 订n b s c r n c r s c p a g c m i d a m b l e 下行同步码 上行同步码 g a u s s i a nf i l t e r e dm i n i m u ms h i f tk e y i n g 高斯最小移频键控 t i m ed i v i s t i o nm u l t i p l ea c c e s s时分多址接入 b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n基站 m o b i l es t a t i o n移动台 t r a f f i cc h a n n e l业务信道 b r o a d c a s tc h a n n e l广播信道 c o m m o nc o n t r o lc h a n n e l公共控制信道 d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l专用控制信道 f r e q u e n c yc o r r e c t i o nc h a n n e l 频率校正信道 s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l同步信道 f r e q u e n c yc o r r e c t i o nc h a n n e l频率校正信道 b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l广播控制信道 r a n d o ma c c e s sc h a n n e l随机接入信道 a c c e s sg r a n tc h a n n e l接入许可信道 p a g i n g c h a n n e l寻呼信道 c e l lb r o a d c a s tc h a n n e l小区广播信道 s t a n d a l o n ed e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l 独立专用控制信道 s l o wa s s o c i a t e dc o n t r o lc h a n n e l慢速随路控制信道 p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k公共陆地移动网 b a s es t a t i o nc o n u o u c r基站控制器 r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r无线网络控制器 r e c e i v e ds i g n a lc o d cp o w e r接收信号码功率 a u t o m a t i c g a i nc o n t r o l自动增益控制 训练序列 j o i n td e t e c t i o n联合检测 u 重庆邮电大学硕士论文缩略语索弓 c h e s d b m n r s a p s a s i r g p i s c p i n t e r - 脚 r s s i b s i c c i c h a n n e le v a l u a t i o n r o u g hs y n c h r o n o u sa d j u s t p r e c i s es y n c h r o n o u s a d j u s t s i g n a l i n t e r f e r e n c er a t i o g u a r dp e r i o d i n t e r f e r e n c es i g n a lc o d ep o w e r i n t e rr a d i oa c c e s st e c h n o l o g y r e c e i v e ds i g n a ls t r e n g t hi n d i c a t o r b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o ni d e n t i t yc o d e c a l t i e ri n t e r f e r e n c e h i 信道估计 s y n cd l 简称 m i d a m b l e 码简称 粗同步 精同步 信干比 保护间隔 干扰信号码功率 系统间无线接入 接收信号强度指示 基站识别码 载干比 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 i i 研究背景 第一章绪论 随着第三代移动通信系统技术的不断成熟以及商用进程的加快，并在全球的逐 步推广和应用，关于3 g 系统在中国商用进程的讨论不断见诸报端。3 g 系统相对于 2 g 来说，其频谱利用率更高，同时可以提供更丰富、更个性化的业务，因此，尽管 目前3 g 系统还存在诸多问题，但从中长期来看，3 g 取代2 g 是必然的趋势。在我 国，现有移动通信运营商已经建立了覆盖良好的g s m 网络，3 g 网络的建设要依托 2 g 网络，以降低建网成本f l 】。为了提供业务的连续服务能力，必须实现3 g 的连续 覆盖，而全网络的连续覆盖，则由2 g 网络提供。因此，g s m 与3 g 系统的重选和 切换，是2 g 运营商必须面临的问题。 1 2 研究目的和意义 g s m 网络经过多年的建设和优化，已形成覆盖完善、运行稳定的网络。从投 资成本和市场需求角度考虑，t d s c d m a 建网初期可能会引入网间重选切换。例如， 利用t d s c d m a 网络进行热点覆盖，由于覆盖的不连续性导致空洞；t d - s c d m a 对于一些室内环境没有覆盖，可以暂时利用已有的g s m g p r s 网络代替覆盖；根据 目前农村地区的业务以话音为主特点，暂时利用g s m 覆盖作为t d - s c d m a 网络扩 展，对于上述情形都会在两网覆盖交界处发生t d s c d m a 与g s m g p r s 的重选切 捌2 1 。t d 和g s m g p r s 的共网能够扩展覆盖，平衡负荷，降低投资成本。 由于t d 和g s m g p r s 采用不同的无线接入技术，所以表征通信质量的导频 接收功率门限值应该有差别。另外基于覆盖的系统间切换时，只有当源2 g 小区质 量比较差，而目标3 g 小区质量提高到一定程度时才会考虑切换，原因在于向3 g 系 统的切换会导致u e 在原2 g 小区中可以享受到的高速率、多种组合的业务不能申 请。系统间切换可能还会有基于负荷的需求，但是考虑到目前设备实现的复杂度和 可行性，研究主要针对基于覆盖、单向的系统间切换算法进行设计。 与w c d m a ( 宽带码分多址接入，w i d c b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 相比， t d s c d m a 系统在系统间切换的测量方面存在优势，因为后者可以利用空闲窗进行 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 测量，不会改变传输业务的传输质量。而w c d m a 在i n t e r - f r c n q u e n c y 和i n t e r r a t ( 无线接入技术，r a d i o 豁t e c h o n o l o g y ) 测量时，均需采用压缩模式，在每个压 缩帧中的1 7 个时隙进行测量。采用的压缩原理大多是基于如下三种方式： 1 ) p u n c t u r i n g ：通过速率匹配的计算，去掉更多数据b i t ，来达到压缩业务数据 传输的目的； 2 ) 改变s f ( 扩频，s p r e a df r e q u e n c y ) ：将分配的s f 除以2 ( s f = 4 时除外) ： 使得空口传输数据的能力加大，可以安排空余的时间进行测量； 3 ) 在原有空口传输数据能力的基础上，限制实际传输的业务数据，空出空余 时间进行测量。 因此，采用压缩模式后不是占用更多的资源，就是降低业务数据传输的o o s 标准。对于t d s c d m a 的u e ( 用户设备，u s e re q u i p m e n t ) 占用的时隙较少时，可 以不采用任何业务数据压缩方式进行系统间测量，但是对于占用更多时隙 t d s c d m a 的u e 进行系统间切换时，就需要考虑类似压缩模式的测量方法。 考虑到终端开发成本和t d s c d m a 物理层压缩模式研究还不成熟的实际情 况，t d s c d m a 的系统间测量采用空闲窗测量，不采用压缩模式。 1 3 论文结构 本文共分五章，各章的内容安排如下： 第一章：介绍了g s m 与t d s c d m a 系统间重选和切换的发展和研究现状， 并阐述了系统间测量的研究目的和意义。 第二章：进行了背景知识的论述。首先介绍了t d s c d m a 系统物理层帧结构， 其次对g s m 系统帧结构以及信道关系进行了介绍和说明，然后重点描述了系统间 测量的相关概念，包括测量的定义，a g c ( 自动增益控制，a u t o m a t i cg a i nc o n t r 0 1 ) 调整，小区搜索过程。 第三章：论述了g s mi d l e 状态下测量1 d d 邻区的实现方法。 第四章：论述了g s m 连接状态下测量t d d 邻区的实现方法。 第五章：总结了本文所做工作，并对今后的研究方向做了展望。 2 重庆邮电大学硕士论文 第二章背景知识综述 第二章背景知识综述 2 1t d s c d m a 系统概述 t d s c d m a 系统是t d m a 和c d m a 两种基本传输模式的灵活结合，是由中 国无线通信标准化组织( 哪，c h i n aw i r e l e s st e l e c o m m u n i c a t i o ns t a t u s ) 提出并 得到r r u 通过的3 g 无线通信标准。在3 g p p 内部，它也被称为低码片速率t d d 工 作方式( 相对于3 8 4 m h z 的i 瓜at d d ) 。系统的无线接口参数见表2 1 。 表2 11 d s c d m a 系统无线接口参数 空中接口规范参数参数内容 复用方式 t d d 基本带宽 1 6 i z 每载波时隙数1 0 ( 其中7 个时隙被用作业务时隙) 码片速率 1 2 8 m c h i p s 无线桢长 1 0 m s ( 每个1 0 m s 的无线桢被分为2 个5 m s 子桢) 信道编码卷积编码、t u r b o 码等 数据调制 q p s k 和8 p s k ( 高速率) 扩频方式q p s k 功率控制开环+ 闭环功率控制，控制步长l d b 、2 d b 或3 d b 功率控制速率2 0 0 姗 智能天线在基站端由8 个天线组成天线阵 基站间同步关系同步 多用户检测使用 业务特性 对称和非对称 支持的核心网 g s m m a p t d s c d m a 的多址接入方案是直接序列扩频码分多址( d s c d m a ，d i r e c t s e q u e n c e c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e xa c c e s s ) ，码片速率为1 2 8 m c p s ，扩频带宽约为 1 6 m h z ，采用不需配对频率的t d d ( 时分双工，t i m ed i v i s i o nd u p l e x i n g ) 工作方 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章背景知识综述 式。它的下行( 前向链路) 和上行( 反向链路) 的信息是在同一载频的不同时隙上 进行传送的t 1 j 巾j 。 在t d s c d m a 系统中，其多址接入方式上除具有d s c d m a 特性外，还具有 t d m a 的特点。因此t d s c d m a 的接入方式也可以表示为t d m c d m a 。 t d s c d m a 的基本物理信道特性由频率、码和时隙决定。其帧结构将1 0 m s 的无线 帧分成2 个5 m s 子帧，每个子帧中有7 个常规时隙和3 个特殊时隙。 2 1 1t d 。s c d m a 系统网络结构 u m t s ( 通用移动通信系统，u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 由c n ( 核心网，c o r en e t w o r k ) 、i 凰a n ( 通用陆地无线接入网，u n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i o a c c e s sn e t w o r k ) 和l i e3 个部分组成，其结构如图2 1 所示。c n 和u t r a n 之间的 接口称为i u 接口，u t r a n 和l i e 之间的接口称为u u 接口，即空中接口( 无线接 口) 。 c n i u 接口 u t r a n u u 接口 u e 图2 1u m t s 网络结构【3 l 2 1 2t d s c d m a 无线接口分层协议结构 空中接口是指u e 和u t r a n 之间的接口，简称u u 接口，通常我们也称之为 无线接口。空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种3 g 无线承载业务的。 空中接口的协议栈主要分三层，最底层为物理层，物理层之上是m a c 层( l 2 ) 和网络层( u ) ，l 2 被分成几个子层1 4 1 ，从控制平面上看，包括媒体接入控制层( m a c ) 和无线链路控制层( r l c ) ：而在用户平面上除了这两个子层之外，还包含处理分 组业务的分组数据协议汇聚子层( p d c p ) 和用于广播多播业务的 4 重庆邮电大学硕士论文第二章背景知识综述 b m c ( b m a d c a s t m u l t i c a s tc o n t r o lp r o t o c o l ，广播多播控制协议) 子层。l 3 是指r r c ( 无线资源控制，r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 ) 层，位于接入网的控制平面，即下文所 提及的高层，它主要完成接入网和终端之间交互的所有信令过程。物理层受r r c 的控制【5 】o 空中接口分层如下图所示： l o g i c a lc h a n n e l s t r a n s p o r tc h a n n e l s 图2 2 空中接口分层协议结构 本文主要围绕底层物理层进行讨论，其他两层具体内容不再详述。 2 1 3t d s c d m a 物理层主要功能 物理层最主要功能即为m a c 层提供不同的传输信道，具体功能包括【6 】： 1 检测传输信道差错并指示给高层 2 传输信道的前向纠错编码译码与交织解交织 3 传输信道与编码组合传输信道的复用解复用 4 速率匹配 5 编码组合传输信道到物理信道的映射 6 物理信道的功率加权与合并 7 物理信道的调制解调和扩频解扩 8 频率和时间( 码片、比特、时隙、帧) 同步 9 测量并指示给高层 1 0 闭环功率控制 1 1 射频处理 1 2 上行信道时间提前 1 3 上行同步 如下图所示： 5 茗。暑矗jn器。墨八2苫5u 重庆邮电大学硕士论文 第二章背景知识综述 图2 3 物理层功能图 2 1 4t d s c d m a 系统帧结构 d w p t sg p u p p t s 切换点 ( 7 5 u s ) ( 7 5 u s ) ( 1 2 5 u s ) 图2 4t d - s c d m a 的子帧结构 每个5 m s 子帧分为长度为6 7 5 u s 的7 个常规时隙和3 个特殊时隙。这3 个特殊 时隙分别为d w p r s ( 下行导频时隙) 、g ( 保护时隙) 和u p p t s ( 上行导频时隙) 。在7 个 常规时隙中，t s o 总是分配给下行链路，而t s l 总是分配给上行链路。上行时隙和 下行时隙之间由转换点分开1 6 j ，在t d s c d m a 系统中，每个5 m s 的子帧有两个转 换点( u l 到d l ，和d l 到u l ) 。通过灵活的配置上下行时隙的个数，使t d s c d m a 适用于上下行对称及非对称的业务模式。 下行导频时隙( d w p l s ) ：每个子帧中的d w p t s 是作为下行导频和同步而设 计的。该时隙是由长为6 4 c h i p s 的s y n c _ d l ( 下行同步码) 序列和3 2 c h i p s 的保护 间隔组成，其结果如图2 5 ( a ) 所示。s y n c _ d l 是一组p n 码，用于区分相邻小区， 系统中定义了3 2 个码组，每组对应一个s y n c _ d l 序列，s y n c - d lp n 码集在蜂 6 重庆邮电大学硕士论文第二章背景知识综述 窝网络中可以复用。将d w p t s 放在单独的时隙，一个是便于下行同步的迅速获取， 再者，也可以减小对其他下行信号的干扰。 上行导频时隙( u p p t s ) ：每个子帧中的u p p t s 是为建立上行同步而设计的， 当l i e 处于随机接入状态时，它将首先发射u p p t s ，当得到网络的应答后，发送 r a c h ( 随机接入信道，r a n d o ma c c e s sc h a n n e l ) 。这个时隙由长为1 2 8 c h i p s 的 s y n cu l ( 上行同步码) 序列和3 2 c h i p s 的保护间隔组成，其结构如图2 5 ( b ) 所示。 s y n cu l 是一组p n 码，用于在接入过程中区分不同的u e 7 j 。 ( a ) 图2 5 ( a ) d w p t s 的突发结构( b ) u p l t s 的突发结构 2 2g s m 帧结构以及信道关系 2 2 1g s m 概述 g s m 的多址方式为时分多址t d m a 和频分多址f d m a 相结合并采用跳频的 方式，载波间隔为2 0 0 k ，每个载波有8 个基本的物理信道。一个物理信道可以由 t d m a 的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。它的一个时隙的长度为0 5 7 7 m s ，每个 时隙的间隔包含1 5 6 2 5 比特，g s m 的调制方式为g m s k t 8 1 ，调制速率为 2 7 0 8 3 3 k b i t s 。 2 2 2g s m 帧结构 在t d m a 中，每一个载频被定义为一个t d m a 帧，相当于f d m a 系统中的 一个频道，每帧包括8 个时隙( 髑r s 7 ) ，并要有一个帧号，当有了t d m a 帧号后， 移动台就可以判断控制信道喁。上传送的为哪一类逻辑信道了。 t d m a 的帧号是以3 小时2 8 分钟5 3 秒7 6 0 毫秒( 2 7 1 5 6 4 8 个t d m a 帧) 为 周期循环编号的i 训。每2 7 1 5 6 4 8 个t d m a 帧为一个超高帧，每一个超高帧又由2 0 4 8 个超帧组成，一个超帧的持续时间为6 1 2 s ，而每个超帧又是由5 1 个2 6 复帧或2 6 个5 1 复帧组成。这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的，区别是： 7 重庆邮电大学硕士论文第二章背景知识综述 2 6 帧的复帧：包含2 6 个t d m a 帧，时间间隔为1 2 0 m s ，它主要用于t c h ( t r a f f i c c h a n n e l 业务信道) ( s a c c h 厂r ) 和f a c c h ( f o r w a r da c c e s sc h a n n e l 前向接入信 道) 等业务信道。 5 1 帧的复帧：包含5 1 个t d m a 帧，时间间隔为2 3 5 3 8 m s ，它主要用于b c c h ( b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l 广播控制信道) 、c c c h ( c o m m o nc o n t r o lc h a n n e l 公 共控制信道) 、s d c c h ( s t a n d a l o n ed e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l 独立专用控制信道) 等控制信道。 g s m 帧结构如下图所示： 2 2 3g s m 逻辑信道 图2 6g s m 帧结构图 在g s m 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t d m a 帧上的固定位置上的时隙( t i m es l o t ，t s ) 。而逻辑信道 是根据b t s ( b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n 基站) 与m s ( m o b i l es t a t i o n 移动台) 之间 传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道是通过b t s 来映射到不 同的物理信道上来传送，逻辑信道又可分为业务信道和控制信道【1 0 1 。 2 2 3 1 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。 1 话音业务信道 8 重庆邮电大学硕士论文 第二章背景知识综述 t ( 椰：全速率语音信道1 3 k b i t s t c h h s ：半速率语音信道5 6 k b i t s 2 数据业务信道 t ( 邶6 ：9 6 k b i t s 全速率数据信道，对应1 2 k b i t s 的接口速率。 t c h n 4 8 ：4 8 k b i t s 全速率数据信道，对应6 k b i t s 的接口速率。 t c h h 4 8 ：4 8 k b i t s 半速率数据信道，对应6 k b i t s 的接口速率。 t c h h 2 4 ：2 4 k b i t s 半速率数据信道，对应3 6 k b i t s 的接口速率。 t c h f 2 4 ：2 4 k b i t s 全速率数据信道，对应3 6 k b i t s 的接口速率。 2 2 3 2 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 制信趔1 1 j 。 广播信道( b c h ) ：包括b c c h 、f c c h 和s c h 信道，它们携带的信息目标 是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。 公共控制信道( c c c h ) ：包括r a c h 、p c h 、a g c h 和c b c h ，前一个是单 向上行信道，后者是单向下行信道。 专用控制信道( d c c h ) ：包括s d c c h 、s a c c h 、f a c c h 。 1 广播信道： 广播信道仅用在下行链路上，由b t s 至m s 。它们用在每个小区的t s 0 上作为 标频，在一些特殊的情况下，也可用在 i s 2 ，t s 4 或t s 6 上，这些信道包括b c c h 、 f c c h 和s c h 。为了通信，m s 需要与b t s 保持同步，而同步的完成就要依赖f c c h 和s c h 逻辑信道，它们全部为下行信道，为一点对多点的传播方式。 频率校正信道( f c c h ) ：f c c h 信道携带用于校正m s 频率的消息，它的作 用是调整本地的晶振使其与b t s 的发送频率一致，使m s 可以定位并解调出同一 小区的其它信息。 同步信道( s c h ) ：在f c c h 解码后，m s 接着要译出s c h 信道消息，它给出 了m s 需要时间同步的所有消息及该小区的的标示信息如t d m a 帧号( 需2 2 比特) 和基站识别码b s i c 号( 需6 比特) 。 广播控制信道( b c c h ) ：m s 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b c c h 信道上来广播。信息基本上包括小区的所有频点、 邻小区的b c c h 频点、乙吣( l a c + m n c + m c c ) 、c c c h 和c b c h 信道的管理、 控制和选择参数及小区的一些选项。所有这些消息被称为系统消息( s i ) 在b c c h 信道上广播。 9 重庆邮电大学硕士论文 第二章背景知识综述 2 公共控制信道： 公共控制信道包括a g c h ( a c c e s sg r a n tc h a n n e l 接入许可信道) 、p c h ( p a g i n g c h a n n e l 寻呼信道) 、c b c h ( c c ub r o a d c a s tc h a n n e l 小区广播信道) 和r a c h ( r a n d o ma c c e s sc h a n n e l 随机接入信道) ，这些信道不是供一个m s 专用的，而是 面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上，由p c h 、a g c h 和c b c h 来广 播寻呼请求、专用信道的指派和短消息。在上行方向上由r a c h 信道来传送专用信 道的请求消息。 3 专用控制信道包括：s d c c h 、s a c c h 、f a c c h ，这些信道被用于某一个 具体的m s 上。 2 2 3 3 逻辑信道与物理信道之间的对应关系 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 t d m a 帧结构上的f 1 1 j 【1 2 1 。 每个小区都有若干个载频，每个载频都有8 个时隙，因而我们可以定义载频数 为c d ，c 1 ，c n ，时隙数为t s o ，t s l ，髑7 。 1 ) 控制信道的映射 在某个小区超过一个载频时，则该小区c o 上的t s o 就映射广播和公共控制信 道( f c c h 、s c h 、b c c h 、c c c h ) ，可使用m a i n b c c h 的组合，该时隙不间断的 向该小区的所有用户发送同步信息、系统消息及寻呼消息和指派消息。即使没有寻 呼和接入进行，b t s 也总在c 0 上的相应帧中发射空闲突发脉冲。 从帧的分级结构知道，5 1 帧的复帧是用于携带s c h 和c c c h ，因此5 1 帧的复 帧共有5 1 个t s o ，也就是说将5 1 个连续t d m a 帧的8 个时隙中的码。都取出来以 组成一个5 1 帧的复帧。该序列在映射完一个5 1 复帧后开始重复下一个5 1 帧的复帧。 对于上行链路c 0 上映射的隔是不含有上述信道的，它只含有随机接入信道 ( r a c h ) ，用于移动台的接入。下行链路c d 上的t s l 用于映射专用控制信道，它 可使用s d c c h 的信道组合形式。它是1 0 2 个t d m a 帧重复一次。由于是专用信道， 所以上行链路c 0 上的 i s l 也具有同样的结构，这就意味着对一个移动台同时可双向 连接，但在时间上会有一个偏移。 b c c h + c c c h ( - f 行) ( m a i nb c c h 组合) 5 1 复帧 1 0 重庆邮电大学硕士论文 第二章背景知识综述 b c c h + c c c h ( 上行) ( 嗍) 5 1 复帧 f ：频率校正脉冲序列t d m a 帧s ：同步脉冲序列t d m a 帧 r ：用于r a c h 的t d m a 帧b ：用于b c c h 的t d m a 帧 c ：用于c c c h 的t d m a 帧 图2 7 主载频c 0 的聪。信道组合类型 上图的这种信道组合类型是g s mi d l e 情况下研究的一种典型信道结构图，在 g s mi d l e 情况下，尽量当寻呼周期到的时候发起对t d 邻小区的测量和同步请求。 劲业务信道的映射 在每个小区携带有b c c h 信道的载频的髑。和t s l 上按上述映射安排控制逻辑 信道，t s 2 至t s 7 以及其它载频的蕊至髑7 均可安排业务信道。 除映射控制信道外的时隙均映射在业务信道t c h 上，用于携带t c h f 的复帧 是2 6 复帧的，第2 6 个帧是空闲帧，空闲帧之后序列重复发送。 上行链路的结构与下行的是一样的，一个接通的g s m 移动信道业务信息在每 一帧分配的t s 中以突发脉冲的形式发送，唯一的不同是有一个时间偏移，这个时 间偏移为3 个时隙( 上行滞后下行3 个t i m e s l o t 发送) 。 t