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第一章 蜂窝通信原理第一章蜂窝通信原理在MSC，BSS和MS组成的蜂窝系统中，移动用户可以发起呼叫，接收呼叫，系统还会相应的计费，就如同一般的PSTN网络能完成的功能一样。唯一存在的问题是，MS发起或接收呼叫都只能同其它的MS进行的，所以有必要把GSM网络连到PSTN。蜂窝网络中的移动台处在“小区”中，这些小区由BSS提供，每个BSS能提供一个或多个小区，这取决于厂商的设备。小区一般被画作六边形，但实际上小区是不规则形状，这主要是受周围地形干扰的影响或是取决于网络规划者的设计。一个绝对无线频率信道编号ARFCN（Absolute Radio Frequency Number）或RF载频实际是指一对频率，一个用于发射，一个用于接收，这样可以双向的传送信息。发射、接收频率之间的频率间隔称为双工间隔，GSM900和EGSM900的双工间隔是45MHz，DCS1800的双工间隔是95MHz，PCS1900的双工间隔是80MHz，GSM网络中每个小区至少要分配一个ARFCN，当然也可以分配多个ARFCN用来提供更大的容量。每个GSM RF载频支持8个TDMA（Time Division Multiple Access）时隙，所以理论上说每个RF载频可以同时支持8个电话呼叫，尽管这种理论上的情况是可能实现的，但实际上系统还需要传信令，所以一个RF载频可能同时只能支持六个到七个电话呼叫，减少了能支持的移动台数。GSM网络不同于PSTN网络，在PSTN网络中，每部电话都是通过一对固定的电话线连到陆地网络，但在GSM网络中，MS通过无线接口连接到网络，所以容易理解：一个RF载频可以支持远多于8个移动用户。经过统计，一个RF载频可以支持15，20基至25个移动用户。显然这些移动用户不能同时发起呼叫，而且一般也不会同时发起呼叫，这些移动用户可在不同的时间使用相同的物理资源。 小区的大小 GSM最大的小区直径达80km，但这和小区覆盖区域的地形及MS的功率级有关。在GSM系统中，MS的发射功率可达8w，显然MS的发射功率越高，小区可以越大。如果基站设在山上，而且周围没有什么障碍物，无线电波可以传得很远。如果基站设在城市中间，周围高的建筑物会阻挡无线电波的传播路径。大的小区一般用在：i偏远地区i海边i用户很少的区域i面积大但需要用最少的基站覆盖的地方小的小区 小的小区用在MS数多的小区域，或者为了减小干扰而要求发射功率低的区域。小的小区一般覆盖直径为200m或以上。小的小区一般用在：i城区i要求低功率发射的区域iMS数多的区域不同大小的小区混合使用选择使用什么样的小区没有唯一方案案。网络运营商希望使用大的小区，减少安装维护费用，但又必须为用户保证服务质量，他们必须考虑到多种因素，比如地形，要求的发射功率，MS数等，这样会不可避免的，会将不同大小的小区混合使用。频率复用标准GSM共有124个频点可用，大多网络运营商并不能使用所有这频点，而只能使用这124个频点中的一部分。网络规划者在做频率复用规划时必须考虑频率的复用率及小区间的距离，否则会产生同信道干扰或邻信道干扰，或者二者都有。网络运营商还要考虑需要被覆盖的区域的不同特性，在人口稠密的城区频率复用率需要比较高，采用小的小区能提供高的容量；在人口稀少的农村频率复用率低可以较，采用大的小区，提供的容量也较小。同信道干扰如果使用相同频率的两个载频离得过近，它们之间将会互相干扰，这种干扰称为同信道干扰。邻信道干扰 RF载频受到另一个使用邻近频率的RF载频的干扰，这种干扰称为邻信道干扰。频率复用/扇区化我们前面所说的小区都是指全向小区，即一个基站对应一个小区，有一根发射天线，将无线电波辐射到360度的范围。如果采用全向小区，那么当同一地理区域内的MS数增加时，应该相应的增加小区数以扩大容量。为了在该地理区域安装更多的小区，必须减小小区的大小，而全向小区间的距离必须足够远，以防止同信道干扰和邻信道干扰。这种冲突会降低蜂窝网络的性能。为了在同一地理区域内获得更大的容量，可以采用一种称为“扇区化”的技术，扇区化即是将一个基站分成多个小区，每个小区都有自己的发射和接收天线，相当于一个独立的小区。扇区化的小区使用特制的定向天线，使该小区发射的天线电波集中在一个特定的方向上。这样做有很多优点，首先小区发射的无线电波能量集中到了一个更小的区域如60度，120度或180度，而不是以360度全向发射，这样可以获得更强的信号，有利于“室内覆盖”等。另外，同频复用距离缩短，在同一地理区域可以有更多的小区，可以支持更多的移动用户。使用扇区化的基站一方面为了避免干扰，需要让使用相同频率RF载频的小区之间相距足够远，另一方面，为了获得更高的容量，需要尽量提高频率复用率。在实际情况中，RF载频分配及小区大小选择的原则主要就是为了使以上二者之间达到平衡。灵活性与扩容 在模拟系统空中接口中，每个MS与基站之间的连接都需要一个单独的RF载频，相应的也需要一套RF硬件。如果要给基站扩容，增加一定数量的信道，相应的也要增加相同数量的硬件设备，这使得系统扩容费时、费钱、费力。 重新配置模拟基站也会有类似的问题，因为有大量的设备需要重新做人工调整，降低了系统的灵活性。 GSM的设备全部由软件控制，网络重新配置快且简单，只需要做很少的人工调整。而且一个载频可以支持八个用户同时通话，扩容时需要增加的硬件设备数也减少了。 现在GSM将要采用一种增强功能，即半速率话音信道，采用新的话音编码算法，使得移动台在空中接口发送数据的速率只是原来的一半。实现半速率后，一个载波可以支持16个用户同时通话，使网络容量加倍。当然，要实现这种功能，移动台和BTS首先得支持半速率。 因为GSM采用的数字空中接口有较好的对抗来自同信道或邻信道干扰的能力，所以可以让小区间的距离缩短，这样在给定区域内的载波数增加，提高了频率复用率。 使用标准化开放式接口模拟系统的设备一般由一个厂家生产，因为只有同一个厂家的设备才能在一起正常工作，这一点对于生产商非常有利，因为缺少竞争，产口价格将会被生产商订得比较高，对用户和网络运营商不利。 在GSM系统中就大不一样了，因为贯穿整个GSM系统，使用的都是标准接口：C7、X.25等。这使得网络规划者可以为不同的网络部分选用不同厂家的设备。在GSM市场生产商之间的竞争增强，为了寻求发展，生产商必须定出具有竞争性的价格。 兼容ISDNISDN(综合业务数字网)是大多发达国家所采用的标准。这是一种最新设计用来通过标准电话线传送话音和用户数据的先进的电信网络。欧洲、北美、香港、澳大利亚和日本的大多电话公司都已准备将ISDN转入商用。GSM网络是设计成能与ISDN系统协同工作的，并提供了一些兼容ISDN的功能。GSM能提供的最大数据传输速率是9.6kb/s,但ISDN提供的数据传输速率远高于此(标准速率64kb/s,主速率2.048kb/s)。2B+D 2B+D是指ISDN线路上传送的信令与信息。共有三条连接,一条连接用于传信令(“D”),另外两条连接用于传数据或话音(“2B”)。兼容ISDN2B + D注：1 B64kbit/s2 D=16kbit/s所以2BD144kbit/s概述陆地接口包括除Um接口（即空中接口）以外所有GSM系统实体之间的连接。GSM陆地接口和消息传送都遵循已在全球广泛采用的ITU-TS标准，正是因为采用了标准化接口，所以大提高了GSM的灵活性。陆地接口不仅传送话务信息，还传送系统工作所需的各种数据消息。另外还传送软件下载和上传的数据，收集的统计信息，操作与维护所用的命令等。所用的标准接口有：l 2MBPS中继l 七号信令（C7或SS7）l X.25（分组交换）l 使用LAPD（Link Access Procedure “D”）协议的A-bis但不论是什么接口，或完成何种功能，两点之间经常使用同一物理载体（电缆），如MSC和BSS之间。OSI 分层结构2 Mbit/s 中继ABISLAPDMTP(C7)LAPBX.253网层2链路层1物理层 2MBPS中继（30路PCM）2MBPS中继用在PSTN与MSC之间、MSC之间、MSC与BSC之间以及BSC与BTS之间，传送话务和信令。每条2.048 MBPS链路可提供30条64kbit/s通路用于传输话音、数据或信令信息。信令信息可能是指C7，LAPD或X.25格式的信息。这些2MBPS中继一般用作GSM系统中所有接口的物理载体。X.25接口 OMC通过X.25消息包与所有它控制和监视的网络实体通信。X.25连接一般就是2MBPS中继中的某一专用时隙。OMC到BSS的X.25连接可能是通过MSC“钉连”（软件设置的固定连接），也可能是采用完全独立的物理路由。ITU-TS七号信令系统 使用了C7的接口如对面图中加粗部分所示，这些接口用来传送主要网络实体之间以及系统与PSTN之间的信令和控制信息。不同GSM网络实体之间使用的七号信令应用部分也不尽相同：l 在MSC与PSTN之间，MSC要完成电话呼叫信令功能，故使用TUP电话用户部分（Telephone User Part），MSC与ISDN之间则使用ISUP（ISDN用户部分，ISDN User Part）l MSC与BSS之间使用BSSMAP（基站系统管理应用部分Base Station System Management Application Part）。DTAP（直接传输应用部分Direct Transfer Application Part）用于在MSC和MS之间发送消息。MAP（移动应用部分Mobile Application Part）用于MSC、VLR、EIR和HLR之间。SS7 分层结构324 ABIS（LAPD）接口由于BSC和远程BTS之间IMBPS中继上传送的信令和控制信息的一些特殊特性，所以BSC与BTS之间需要一种不同的接口。GSM规范该接口采用LAPD协议，该协议的帧结构如下所示。对于该接口（称为“A bis”）GSM规范没有作严格规定，所以各厂家对A bis接口解释、理解也各不相同，也就是说不同生产厂家的BSC与BTS不能在一起工作。另外不同厂家对BSC和BTS的功能划分也不相同，就算对该接口作了严格规范，不同厂家的BSC与BTS还是无法共同工作。互连关系BSC和MSC之间的接口是标准的ITUTS七号信令系统，称为A接口。这些接口的物理载体一般都是2Mbit/s中继。每条2Mbit/s中继提供32条64Kbit/s通路（时隙），第一条通路（时隙口）用于帧同步，剩下31条通路可用作“话务信道”或“信令接口”。 X25协议用在BSC和OMC之间。 LAPD协议用在BSC和BTS之间，其速率一般是64kbit/s，有的厂家也提供16kbit/s的链路。 BSC和CBC之间不要求使用特定的协议，由PLMN网络运营商和CBC设备供应商决定选用什么协议（比较典型的是选用X.25或C7）。模拟和数字信号的发射GSM采用数字空中接口的主要原因：i 抗噪声能力强，能增加频率复用率，减小干扰。i 可采用差错校正技术，保证传输话务的可靠性。i 为移动用户增加了保密性，为系统操作员增加了安全性。i 可与ISDN兼容，使用标准化开发式接口，并能为用户提供范围更广的业务。调制技术信号要在空中发送需要经过调制，有三种调制技术：i幅度调制 对于模拟信号来说易于实现，但抗噪声性能差。i频率调制 实现起来复杂一些，但是抗噪声性能较好。i相位调制 抗噪声性能最好，但是对于模拟信号来说实现起来过于复杂， 所以也很少使用。数字信号可以采用以上任何一种调制方式，其中，相位调制的抗噪声性能最好。因为相位调制对数字信号而言易于实现，所以GSM空中接口采用了这种调制方法。相位调制对于数字信号而言也称为相移键控PSK（Phase Shift Keying）。数字信号的发射虽然相位调制抗噪声性能很好，但是还存在一个问题，当信号突然改变相位时，会产生高频分量，需要较宽的发射带宽。GSM系统必须有效的利用有限的频段，所以在GSM空中接口没有简单的采用这种相位调制技术，而是采用一种更有效的、改进型的相位调制技术，称为高斯最小相移键控GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）高斯最小相移键控GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）如果采用二进制相移键控BPSK（Binary Phase Shift Keying），当数字信号从“1”到“0”或从“0”到“1”时，载频的相位随之立即变化，采用GMSK后，相位的变化需经过一个时间段，这样减少了高频分量。采用GMSK时，数字信号首先经过一个高斯滤波器，使之变形，减少信号的锐变。变形后的信号再用于载波的相位调制，这样载波的相位就不会即时的变化，而是绶慢的变化。物理和逻辑信道 物理信道是指传输信息的媒介，在陆地接口中就是指电缆。逻辑信道由物理信道上传输的信息组成。GSM物理信道单个GSM RF载频可以支持8个移动用户同时通话。每个通话的信道占用载频的八分之一的时间，这种技术称为时分复用。时间被分成了多个时间段，每个时间段称为一个“时隙”，时隙按顺序排列，并编号为0到7。每这样的8个时隙序列称为一个“TDMA帧”。 每个移动电话通话都会占用一个时隙，直到通话结束或发生切换。根据信道类型TDMA帧被组建成了多种结构。与移动台之间收发信号的定时对于系统正常工作非常关键。移动台和基站都必须在适当的时间发射和接收信号，否则就会错过它应该所在的时隙，一个时隙里所传的信息也称为一个突发脉冲序列（Burst）每个数据突发脉冲序列TDMA帧中对应一个分配给它的时隙，能提供一个个GSM物理信道，而一个物理信道可以用于传送MS和BTS之间的各种逻辑信道。TIMESLOT(时隙)GSM逻辑信道GSM空中接口有两种逻辑信道：业务信道（Traffic Channel）和控制信道（Control Channel）。业务信道TCH（Traffic Channel）业务信道用于传送话音和数据信息。共有以下几种业务信道：l 全速率（Full rate）TCH/FS:话音 ( 有用信息13kbit/s , 全部信息 22.8kbit/s gross )TCH/EFR:话音 ( 有用信息12.2kbit/s ,全部信息 22.8kbit/s gross )TCH/F9.6:9.6kbit/s 数据TCH/F4.8:4.8kbit/s 数据TCH/F2.4:2.4kbit/s 数据l 半速率（Half rate）TCH/HS:话音（有用信息6.5kbit/s，全部信息 11.4kbit/s）TCH/H4.84.8kbit/s 数据TCH/H2.4 2.4kbit/s 数据缩略语：TCH Traffic Channel业务信道TCH/FS Full rate speech channel全速率业务信道TCH/HS Half rate speech channel半速率业务信道TCH/9.6 Data channel 9.6kb/s9.6kb/s数据信道TCH/4.8 Data channel 4.8kb/s4.8kb/s数据信道TCH/2.4 Data channel 2.4kb/s2.4kb/s数据信道话音信道 话音信道有两种不同的编码方法：全速率FR（Full Rate）增强型全速率EFR（Enhanced Full Rate）。在相同空中接口带宽的条件下，增强型全速率编码与全速率话音编码相比，能提供更好的话音质量。EFR采用了一种新的话音编码算法，能提供更好的话音质量，但是只有Phase 2+的移动台才支持EFR。 GSM控制信道 GSM控制信道包括：广播控制信道BCCH (Broadcast Control Channel);通用控制信道CCCH (Common Control Channel);专用控制信道DCCH (Dedicated Common Control Channel).BCCH类广播控制信道仅是下行信道(从基站到移动台),包括:iBCCH广播控制信道,用来发送网络相关的信息。该信道是连续发射的,供周围小区中的移动台测量其信号强度。iSCH（Synchronizing Channel）同步信道，用来发送帧同步信息。iFCCH（Frequency Control Channel）频率控制信道，发射载波同步信息。CCCH类通用控制信道类是双向的，即包括上行和下行两个方向：iRACH（Random Access Channel）随机接入信道是上行信道用于移动台接入系统。iPCH（Paging Channel）寻呼信道和AGCH（Access Granted Channel）接入允许信道都是下行的，AGCH用于给MS分配资源，比如SDCCH。PCH用于系统寻呼移动台。PCH和AGCH从不同时使用。iCBCH（Cell Broadcast Channel）小区广播信道，用于向小区内所有的移动台广播信息，如话务信息等。DCCH类 专用控制信道在移动台呼叫建立或用户身份验证时，唯一的分配给该移动台。DCCH包括：iSDCCH（Standalone Dedicated Control Channel）独立专用控制信道，用于移动台在呼叫建立或做用户身份验证时，向移动台发送或接收数据。i随路控制信道（Associated Control Channel），包括慢速随路控制信道SACCH（Slow Associated Control Channel）和快速随路控制信道FACCH（Fast Associated Control Channel）。SACCH用于无线链路功率测量及传送功率控制消息。FACCH用于传送“事件”型消息，如切换消息。FACCH和SACCH都工作在上行和下行两个方向。GSM逻辑信道控制信道广播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel）BTS在所有时间都发送广播控制信道，用来载送BCCH的无线载频称为BCCH载频，当移动台开机但没有通话时，会周期性的监视BCCH中的信息（至少每30秒）广播控制信道BCCH中传送的信息有：i位置区识别号LAI （Location Area Identity）i移动台应监视的相邻小区i本小区使用的频率i小区识别号i功率控制指示i只否允许不间断发射DTX（Discontinuous Transmission）i接入控制（如紧急呼叫、呼叫阻断）i小区广播信道描述。 BCCH总是在所有的时刻以恒定功率发射，使所有可能会用到它的移动台能测量它的信号强度。当BCCH没有信息发送时就发送填充比特，或称为虚拟突发脉冲序列。l 频率校正信道FCCH（Frequency Control Channel）该信道在BCCH时隙频繁发送，使移动台能同步到基站的频率。FCCH只会在BCCH载频的时隙0发射，相当于时隙0的标志，使移动台能识别到时隙0。l 同步信道SCH（Synchronizing Channel）SCH传送的信息使移动台能同步到TDMA帧结构，以及使移动台能知道时隙的定时。另外还包括以下信息： 帧号 基站身份识别码BSIC（Base Site Identity Code） 移动台将会监视相聆小区中BCCH的信息，并存储信号最强的6个小区的信息。这些小区的SCH的信息也被存了下来，以便移动台到了一个新小区时，可以快速的与之同步。控制信道通用控制信道CCCH（Common Control Channel）通用控制信道用于在BTS和移动台之间传送控制信息，完成呼叫建立和呼叫寻呼功能通用控制信道包括：l 随机接入信道RACH（Random Access Channel）供移动台接入到系统使用，移动台在发起呼叫或寻呼相应时要接入到系统。l 寻呼信道PCH（Paging Channel）用来寻呼MS。（可以通过IMSI、TMSI或IMEI来寻呼移动台）l 接入允许信道AGCH（Access Grant Control Channel）BTS在RACH上收到MS的接入消息后，通过AGCH给MS分配专用控制信道，MS再转到专用信道上继续呼叫处理。MS的呼叫处理可能是呼叫建立、寻呼相应、位置更新或短消息业务。l 小区广播信道CBCH（Cell Broadcast Channel）该信道用来传送需要广播到小区中所有移动台的信息。CBCH用专用控制信道来发送信息，但被看作是通用信道，因为小区中所有的移动台都能收到它发送的消息。 激活的移动台必须频繁的监视BCCH和CCCH，CCCH和BCCH在相同载频上发送。控制信道专用控制信道DCCH（Dedicated Control Channel） DCCH是RF载频中的一个时隙，用来传送8个独立专用控制信道SDCCH(Stand-alone Dedicated Control Channels)。一个SDCCH可以供一个MS做呼叫建立、鉴权、位置更新和点到点的短消息。 后面我们将会看到，在BCCH/CCCH时隙中也会有SDCCH，但这种配置只允许有4个SDCCH。随路控制信道ACCH（Associated Control Channel） ACCH可以和SDCCH或TCH用在一起，随SDCCH或TCH发送一些相关信息。l 慢速随路控制信道SACCH（Slow Associated Control Channel）在下行方向传送功率控制和定时信息，在上行方向传送RSSI和链路质量报告。l 快速随路控制信道FACCH（Fast Associated Control Channel）FACCH在TCH上发送。FACCH从TCH“偷”一个突发脉冲序列（Burst），插入自己的信息发送出去。FACCH用于传送用户鉴权和切换信息。不同的用户可以在不同的时隙共用同一个无线信道，多个控制信道可以在不同时间共用一个无线信道的一个时隙，这样可以有效的传送控制信息而不会降低网络容量，所以我们需要把业务信道的时隙和控制信令的时隙很好的组织在一起。信道组前面讲到的各种逻辑信道总是组合在一起，成为信道组，共有四种最常见的组合组：l 全速率业务信道组-TCH8/FACCH+SACCHl 广播信道组-BCCH+CCCHl 专用信道组-SDCCH8+SACCH8l 组合信道组-BCCH+CCCH+SDCCH4+SACCH4半速率信道组(如果采用的话)和全速率信道组相似。l 半速率业务信道组-TCH16/FACCH+SACCH信道组与时隙以上所说的信道组通过一个选定的时隙在空中接口发送。有的信道组可以在任意时隙发送,但有的信道必须在特定时隙发送,以下这张表中是信道组与时隙的对应关系. 信道组时隙业务(Traffic)任意时隙广播(Broadcast)0,2,4,6,(必须先用0)*专用(Dedicated)任意时隙组合(Combined) 只能用0* 如果广播信道组被分配到了时隙2、4或6，那么FCCH和SCH将被填充突发脉冲序列代替，因为这些信道只能在时隙0 出现。注： 每个小区只需要一个BCCH/CCCH 时隙（不是RF载频）时隙和TDMA帧低容量小区高容量小区复帧与定时每个TDMA帧有8个时隙，使8个物理信道共用一个无线载频。多个逻辑控制信道和业务信道可以共用一个物理信道。要理解多个不同的逻辑信道如何共用一个物理信道，须先介绍GSM复帧结构。26帧业务信道复帧 对面图示了时隙、TDMA帧及26帧复帧与时间之间的关系。某些时间是近似值，因为GSM规范中是用分数来确切规定时间值的，如：一个时隙的确切时长是15/26ms）。注： 在26帧业务信道复帧中，帧12（第13帧）被用作慢速随路控制信道SACCH，用来在MS和BTS之间传送链路控制信息。小区给每个业务信道分配的时隙都是这种格式，也就是说最开始是12个突发脉冲序列（Burst）的业务信息，接下来是1个Burst的SACCH，然后是12个Burst的业务信息和一个空闲的Burst。 一个26帧业务信道复帧持续的时长是120ms（共有25个TDMA帧）。 当采用半速率时，26帧业务复帧中每个用来传业务的帧可以传两路MS用户通话（空中接口中MS的数据速率是原来的一半）。尽管业务数据速率减半了，但SACCH信息没有少，所以要把原来空闲的帧25也用作SACCH。26帧业务信道复帧空闲帧时隙复帧复帧与定时51帧控制信道复帧 用于控制信道的51帧复帧结构比用于业务信道的26帧复帧要复杂得多。根据控制信道类型及网络提供者的要求，51帧的控制信道复帧有几种不同的形式。51帧控制信道复帧 时间复帧帧时隙复帧与定时 51帧控制信道复帧-BCCH/CCCH 对面图示的是BCCH/CCCH 51帧复帧结构，这种结构用在BCCH载频（小区中BCCH所在的载频）每个TDMA帧的时隙0中，图中垂直方向每一格表示一次时隙的重复（经过了一个TDMA帧），最底下一格是最先一次发送的时隙，编号为0。 图中可见，在上行方向（MS到BSS），所有的时隙0都分配给了RACH，很显然，因为RACH是BCCH/CCCH信道组中唯一工作在上行方向的控制信道。在下行方向（BSS到MS），从51帧结构的帧0开始，帧0的时隙0用于发送频率突发脉冲序列（Frequency Burst，图中用“F”表示），帧1的时隙0用于发送同步突发同步脉冲序列（Synchronizing Burst图中用“S”表示），接下来4帧，即帧2到帧5的时隙0用作了BCCH（图中用“B表示），发送BCCH数据。再接下来4帧。帧6到帧9的时隙0用作了CCCH（图中用“C”表示），也就是PCH（移动台寻呼信道）或AGCH（接入允许信道），帧10和帧11的时隙0再次重复频率和同步突发脉冲序列（F和S），另外再加4个CCCH突发脉冲序列，如此反复，最后一帧的时隙0（第51帧，即帧50）是空闲的。BCCH/CCCH复帧空闲上行下行复帧与定时51帧控制信道复帧-DCCH/8（SDCCH和SACCH） 对面图示是有8个SDCCH的51帧复帧结构，要完成整个序列需要用到2个51帧复帧，逻辑上可把它看作是102帧的复帧结构。这种结构可以在任意时隙上发送。 图中阴影部分的SACCH是与SDCCH对应的，每个SDCCH就和业务信道一样对应一个SACCH。如： D0对应A0 D1对应A1 D2对应A2 D3对应A3 D4对应A4 D5对应A5 D6对应A6 D7对应A7注：下行和上行信道是错开的，以便使移动台有足够的时间处理接收到的消息和作出响应。DCCH/8 复帧上行下行 复帧与定时51帧控制信道复帧-组合结构如对面图所示，各种类型的控制信道都在一个时隙上，能有效使用小区的MS数相应减少了，这种结构中只有3组CCCH和4组SDCCH相应，所以同时能进行的寻呼和呼叫建立也就少了。 这种类型的控制信道一般用于农村地区话务密度低的地方。KEYR = TACH (Random)B = BCCH(Broadcast)F = FCCH(Frequency)S = SCH(Sync)C = CCCH(Common)D = SDCCH/8(Dedicated)A = SACCH/C8(Associated)I = 空闲组合复帧下行上行超帧和巨帧控制信道复帧的帧数不正好是业务信道复帧帧数的一倍是有原因的。从对面图中可以看到，51个21帧的复帧或者26个51帧的复帧组成了一个有1326个帧的“超帧”，业务信道复帧和控制信道复帧中相同的帧号每1326个TDMA帧才会同时出现一次。发送一个超帧需要6.12秒，这样做使得业务信道复帧与控制信道复帧之间的时间对应关系不断改变，这样使MS能接收周围小区的BCCH信息。如果业务信道和控制信道复帧的帧数正好一个是另一个的整数倍的话，控制信道和业务信道帧在时间上的对应关系不会变化，这就好比控制信道的时隙被业务信道的时隙永久的屏蔽掉了。两种复帧之间不停变化的对应关系是很重要的，例如，一个MS需要监视和报告相邻小区的RSSI值，它就必须能“看到”其他小区所有的BCCH。一个“巨帧”由2048个超帧组成，巨帧与加密和跳频有关系。一个巨帧持续3个多小时，每新的一个巨帧开始时，加密和跳频算法也重新开始。超帧(Superframe）和巨帧(Hyperframe)控制信道业务信道51帧 复帧26帧 复帧移动台监测相邻小区发送和接受时隙移动台在它自己的物理信道（一般包括TCH和SACCH）发射和接受信息只占用TDMA帧八分之一的时间，在其余的时间，移动台监视相邻小区的BCCH信道，移动台每48ms的时间，或经过4个26帧业务信道复帧时完成一次监视测量工作。移动台发射给BSS（通过SACCH，上行信道）的消息中包括有相邻小区的接受信号强度指示值RSSI（Receive Signal Strength Indication）、本BSS的RSSI以及指示当前通信质量的测量值。通信质量测量类似于比特差错率测量。每当移动台完成一系列测量时，上次的测量结果也已发送完毕，并开始发送最新获得的测量结果，同时开始新一轮测试，如此反复。发射定时为了简化手机的设计，GSM规范在BSS和MS之间的定时规定了3个时隙的偏移，这样使MS不必即时的发射和接收，如对面图所示。TDMA系统的同步是很关键的，因为突发脉冲序列必须“实时的”在分配给它的时隙发射和接收。MS离基站越远，突发脉冲序列的传送时间将越长。GSM BTS为了解决这一问题，为MS引入了一定时间提前量，以补偿增加的传输时延。时间提前量被加到了正常的三个时隙的偏移量上。时间提前量信息每秒钟通过SACCH给MS发送两次。最大的时间提前量大约是233ms，对应最大的小区半径是35km。电池寿命限制手机尺寸大小的一个主要因素之一就是电池。MS的电池一方面须足够大，能保证充电一次后可以使用一定的时间，用户不希望需要频繁的对电池充电；另一方面电池应尽量小，这样可以使MS也更小更轻。GSM的以下功能可以延长GSM MS电池的使用时间：i功率控制-Power Controli话音激活检测VAD-Voice Activity Detectioni不连续发射DTX-Discontinuous Transmissioni不连续接收DRX-Discontinuous Reception功率控制由于BTS和MS之间有一定的矩离，系统不仅要考虑时间提前量，还要考虑调整BTS和MS的发射功率。MS离BTS越近，MS和BTS的发射功率都可以越小，这样不仅可以节省MS的电池，还可以减小同信道干扰和邻信道干扰。上行和下行功率都可在网络提供者设定的离散值上独立的受到控制。MS的初始功率设定值信息是由小区通过BCCH发送给它的。BSS能控制MS和BTS的发射功率。MS的发射功率由BSS监视，BTS的发射功率由MS监视并上报给BSS。BSS根据这些测量值可以分别调整MS和BTS的功率。话音激活检测VAD-Voice Activity Detection VAD是指移动台发射时检测是否有话音的一种机制。 当采用VAD时，没有讲话时的话音编码速率是500bit/s，而不是13kbit/s。这样发射的信号在接收端相当于背景噪声，也称为“舒适”噪声。如果没有“舒适”噪声，用户可能会认为通话已中断。不连续发射DTX-Discontinuous TransmissionDTX技术通过减小可能的无线发射干扰，提高了系统的有效性。DTX技术是通过使MS在没有消息数据要发送时停止发射。DTX用在为通话而建立的呼叫中，两个MS间通话时，可以明显的觉察到这种效果。DTX用在MS时可以明显的节省功率，因为在静音时MS不需要发射，所以总的功率输出要求降低了。DTX的实现很大程度上取决于网络运营商的判断，且对于不同作用的信道有不同的规范。DTX通过SACCH复帧实现。在可能的104帧中，可能只会发射4个SACCH帧及8个静音描述帧SID（Silence Discriptor）。话音激活检测 (VAD)&与不连续发射(DTX)没有采用DTX采用了DTXSACCH复帧(480ms)（静音描述单元）不连续接收DRXDiscontinuous ReceptionDTX技术使MS在没有消息接收时“关闭”接收部分。MS通过监视广播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel），频率校正控制信道FCCH（Frequency Correction Control Channel），及同步控制信道SCCH（Synchronization Control Channel），来获知帧号及帧同步重复格式，所以当MS锁定到BCCH后就可以知道后续信息的发送时间，这样MS可在必要时处于“休眠”和监听状态，这样也可以有效的节省电池。DRX仅当MS不是处在呼叫状态时使用。当使用DRX时，MS通过BCCH上的广播信息获知它所在的“寻呼群”， 寻呼群可能会在一个控制信道复帧中出现一次，也可能被安排成多个复帧才出现一次。寻呼群的重复