无线接口理论

无线接口理论 一 GSM网络的工作频段及频道间隔 相邻两频点间隔为为200kHz 每个频点采用时分多址 TDMA 方式 分为8个时隙 既8个信道 全速率 如GSM采用半速率话音编码后 每个频点可容纳16个半速率信道 可使系统容量扩大一倍 但其代价必然是导致语音质量的降低 二 频道配置 绝对频点号和频道标称中心频率的关系为 GSM900MHz频段为 fl n 890 2MHz n 1 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 45MHz 基站发 移动台收 n 1 124 GSM1800MHz频段为 fl n 1710 2MHz n 512 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 95MHz 基站发 移动台收 n 512 885 其中 fl n 为上行信道频率 fh n 为下行信道频率 n为绝对频点号 ARFCN 中国移动公司 890 909MH 上行 935 954MHz 下行 共19M带宽 95个频道 频道号为1 95 中国联通公司 909 915MH 上行 954 960MHz 下行 共6M带宽 29个频道 频道号为96 124 三 干扰保护比 载波干扰比 C I 是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值 此比值与MS的瞬时位置有关 这是由于地形不规则性基本地散射体的形状 类型及数量不同 以及其他一些因素如天线的类型 方向性及高度 站址的标高及位置 当地的干扰源数目等造成的 同频干扰保护比 C I 9dB 所谓C I 是指当不同小区使用相同频率时 另一小区对服务小区产生的干扰 它们的比值即C I GSM规范中一般要求C I 9dB 工程中一般加3dB余量 即要求C I 12dB邻频干扰保护比 C I 9dB C A是指在频率复用模式下 邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰 这两个信号间的比值即C A GSM规范中一般要求C A 9dB 工程中一般加3dB余量 即要求C A 6dB载波偏离400kHz的干扰保护比 C I 41dB 三 干扰保护比 interferer 0dB 9dB fc f Relativepower dB C Ic carrier C Ic 9dB 同频干扰 Relativepower dB 9dB0dB fc 200kHz fc f C Ia1 carrier interferer C Ia1 9dB C Ia2 41dB 邻频干扰 四 TDMA Frequency Time Power Frequency Time Power Frequency Time Power FDMA TDMA CDMA 无线接口 Um口 分层结构 通信管理 CM 无线资源管理 RR 移动和安全管理 MM 综合处理 RACH BCCH AGCH PCH SDCCH SACCH TCH FACCH TCH0TCH1TCH2 SACCH TCH23IDL 物理链路层 L1 数据链路层 L2 网络应用层 L3 复帧 一 业务信道TCH二 控制信道广播信道 BCH BCCHFCCHSCH公共控制信道 CCCH RACHPCHAGCHCBCH专用控制信道 DCCH SDCCHSACCHFACCH FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHFACCHTCHFACCH 搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放 信道 BURST 普通突发脉冲序列 normalburst 用于携带TCH FACCH SACCH SDCCH BCCH PCH和AGCH信道的消息 接入突发脉冲序列 accessburst 用于携带RACH信道的消息 频率校正突发脉冲序列 frequencycorrectionburst 用于携带FCCH信道的消息 同步突发脉冲序列 synchronizationburst 用携带SCH信道的消息 空闲突发脉冲序列 dummyburst 当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列 因为在小区中标频需连续不断的发送消息 信道组合种类 FCCH SCH BCCH PCH AGCH RACH称为mainBCCHFCCH SCH BCCH PCH AGCH RACH SDCCH 4 SACCH称为mainBCCHcombinedSDCCH 8 0 7 SACCH 8 0 7 称为SDCCHTCH F SACCH TF 称为tchfullTCH H FACCH H SACCH TF 称为TCHhalfBCCH PCH AGCH RACH称为CCCH同2 但其中SDCCH 4 2 用做CBCH称为bcchsdcch4CBCH同3 但其中SDCCH 8 2 用做CBCH 称为sdcch8CBCH 逻辑信道组合帧结构 主BCCH Systeminformation SItype1小区信道描述 RACH控制参数 TC 0 若系统采用跳频 1 88秒一次 SItype2邻小区BCCH频点描述 RACH控制消息 允许的PLMN TC 1 1 88秒一次 SItype2bis扩展邻小区BCCH频点描述 RACH控制消息 TC 5 1 88秒一次 SItype2ter扩展邻小区BCCH频点描述2 TC 4或5 1 88秒一次 SItype3小区识别 CELLID 位置区识别 LAI 控制信道描述 小区选择 小区选择参数 RACH控制参数 TC 2且TC 6 1 88秒两次 SItype4位置区识别 LAI 小区选择参数 RACH控制参数 CBCH信道描述 CBCH移动配置 TC 3且TC 7 1 88秒两次 SItype5邻近小区BCCH频点描述SItype5bis扩展邻近小区BCCH频点描述SItype5ter扩展邻近小区BCCH频点描述SItype6小区识别 CELLID 位置区识别 LAI 小区选择SItype7小区重选参数 TC 7 1 88秒一次 SItype8小区重选参数 TC 3 1 88秒一次 无线路径的损耗和衰落 Okomura模型如下 Lp 城区 69 55 26 16logf 13 82loghb 44 9 6 55loghb logd a hm Lp 农村 Lp 市区 2 log f 28 2 5 4Lp 开阔地带 Lp 市区 4 78 logf 2 18 33logf 40 94其中 Lp为无线衰耗 f为载波频率 适用于GSM900M频段 hb基站天线高度 30 200m d为基站与移动台的距离 1 20km hm为移动台的天线至地面的高度 1 10m 慢衰落快衰落 瑞利衰落 多普勒频移 分集接收 由于衰落具有频率 时间和空间的选择性 因此分集技术包括空间分集时间分集频率分集极化分集 TA 时间提前量值可以由0至233us 该值会影响到小区的无线覆盖 在给定光速下 GSM小区的无线覆盖半径最大可达到35km 这个限制值是由于GSM定时提前的编码是在0 63之间 基站最大覆盖半径算法如下 3 7us 63 3 108m s 2 35km其中 3 7us 每个比特的时长 63 时间调整的最大比特数 3 108m s 光速 扩展小区技术每个用户2个时隙基站的最大覆盖半径为 3 7us 63 156 25 3 108m s 2 120km 传播时延t 传播时延t TA 这样下去不行 得让手机提前一个TA值时间发给我 跳频 快速跳频和慢速跳频GSM采用慢速跳频分为 基带跳频 腔体合成器来实现 射频跳频 混合合成器来实现 重要参数HSNMAIOMA 语音的传输过程 语音 A D 8KHz 13bit 语音编码 分段 20ms 13kbit s 信道编码 交织 突发脉冲 加密 22 8kbit s 调制 33 8kbit s 发送 呼叫处理过程 小区的选择 当移动台开机后 它会试图与SIM卡允许的GSMPLMN取得联系 因此移动台将选择一个合适的小区 并从中提取控制信道的参数和其它系统信息 这种选择过程被称为 小区选择 如果移动台并无存储的BCCH消息 它将首先搜索完所有的124个RF信道 如果为双频手机还应搜索374个GSM1800的RF信道 并在每个RF信道上读取接收的信号强度 计算出平均电平 整个测量过程将持续3 5s 在这段时间内将至少分别从不同的RF信道上抽取5个测量样点 MS将调谐到接收电平最大的载波上 判断该载波是否为BCCH载波 通过搜寻FCCH突发脉冲 若是 移动台将尝试解码SCH信道来与该载波同步并读取BCCH上的系统广播消息 若MS可正确解码BCCH的数据 并当数据表明该小区属于所选的PLMN 参数C1值大于0 该小区并未被禁止接入 移动台的接入等级并未被该小区禁止时 移动台方可选择该小区 否则 MS将调谐到次高的载波上直到找到可用的小区 如MS在上次关机时 存储了BCCH载波的消息 它将首先搜索已存储的BCCH载波 若未找到则执行以上过程 小区的选择 C1 RXLEV RXLEV ACCESS MIN MAX MS TXPWR MAX CCH P 0 单位 dBm其中RXLEV为移动台接收的平均电平 RXLEV ACCESS MIN为允许移动台接入的最小接收电平 MS TXPWR MAX CCH为移动台接入系统时可使用的最大发射功率电平 P为移动台的最大输出功率 小区重选 当移动台选择某小区为当前服务小区后 在各种条件变化不大的情况下 移动台将驻留在所选的小区中 并根据服务小区的BCCH系统消息所指示的小区重选邻小区频点配置表 开始监测该表中所有BCCH载波的接收电平和同步消息 并记录下接收电平最高的6个邻小区 并从中提取每个邻小区的的各类系统消息和控制消息 当满足一定条件时移动台将重新选择其中一个邻小区作为服务小区 这个过程被称为小区重选 所谓一定的条件包含多方面的因素 如小区的限制 由cell bar和cell bar qualify来决定 小区是否被禁止接入等 小区重选采用的算法为C2算法 计算公式如下 当PENALTY TIME不等于640时 C2 C1 CELL RESELECT OFFSET TEMPORARY OFFSET H PENALTY TIME T 当PENALTY TIME等于640时 C2 C1 CELL RESELECT OFFSET 其中当X 0时 函数H x 0 当X O 函数H x 1 初始化过程鉴权加密 位置更新 位置区 Locationarea IMSI附着和分离周期性位置更新 无线链路故障 当移动台在通信过程中语音或数据恶化到不可接受 这是由于系统存在干扰或接收电平很低 导致移动台无法正确解码网络的发送来的信息 且无法通过功率控制或切换来控制时 既所谓的无线链路故障 当出现这种情况时移动台或者启动呼叫重建 或者强行拆链 由于强行拆链实际上引入了一次掉话的过程 因而必须保证只有在通信质量确实无法接受时 移动台才认为是无线链路故障 因而GSM规范引入了一个无线链路超时的概念 RADIOLINKTIMEOUT 该值也可在小区参数中设定 在BCCH和SACCH携带的系统消息中发送给移动台 当移动台收到该参数后时 就将其内部计数器S的初值设为所定义的值 若移动台在通信过程中在应该收到SACCH 它在移动台处于专用模式下时 携带有系统消息 而无法译出一个正