十章逻辑信道ppt课件

1、第十章 逻辑信道一、概论挪动通讯中，挪动用户和网络之间一切的活动都是经过空中接口的信道完成的。GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道：在一对频率中，一个特定的时隙被分配给一个挪动台用于通讯。这一对时隙就构成了一条双任务业的物理信道(相当于一条线)。逻辑信道：是被用来在BTS和MS之间传送不同类型的信息，不同的传送不同的信息。一条物理信道结合了频率和TDM两方面，被定义为一系列的无线电频率信道和时隙。逻辑信道是映射到物理信道上传送的。下行链路：从BTS到MS方向的链路。上行链路：从MS到BTS方向的链路。频率时隙号图物理信道图逻辑信道多路复用二、空中接口的构造面向电路的接口GSM系统是面

2、向电路的，主要的目的是提供语音效力。空中接口的层构造主要包括三层：物理层、数据链路层、网络层。三大特点：功能丰富的物理层：不但有传统的调制解调功能，还有多路复用、突发的生成、功率控制、时间提早量TA的计算、平衡、编/解码等其他功能。多种类型的逻辑信道：这些逻辑信道将第一层和第二层衔接起来。在这一层，主要是研讨在逻辑上如何控制在控制信道中传输的帧(LAPDm协议)。网络层被分为三个子层：管理呼叫控制、补充业务、短信息等业务。3 Layer: networkCall Management(CM)Call Control(CC)Supplementary Services(SS)Short Mess

3、age Service(SMS)Mobile Mgt(MM)AuthentificationUpgrade LocationIMSI attach/detachIdentificationRadio Resource(RR)Paging, Activation encryption,Dedicated Channels Allocation,Handover, measurement reporting2 Layer: data linkRetransmission mechanismTCHSACCHFACCHSDCCHCCCHBCCHPCHRACHAGCHSCHFCCHRadio link

4、controlProtection and error detectionPhysical and logical channelsBurst construction1 Layer: physical图逻辑信道和层构造三、逻辑控制信道相关的物理和逻辑信道空中接口提供了大量的不同内容和不同优先权的控制功能广播系统信息(BCH)；通知挪动台有呼叫进入和为它们接入网络提供便利(CCCH)；在传输前和传输过程中对物理参数的控制(FACCH, SCH和SACCH)；为的信令传输提供支持(SDCCH)。图同时支持话务信道和辅助控制信道的物理信道表示图复帧(Multitrame)就是将一些延续的TDMA帧

5、上的某一特定时隙延续地组合在一条物理信道上。某些载波的复帧中的时隙具有特别的功能。0 1 27 0 1 27 0 1 27 0 1 27TDMA帧复帧图支持复帧的物理信道复帧、超帧和超超帧的构造.复帧：120 ms的26个帧的复帧235.4 ms的51个帧的复帧.超帧(Supertrame)：51个26复帧的超帧26个51复帧的超帧.超超帧(Hypertrame)：2048个超帧，2715648个TDMA帧，即3h28min53s760ms。每个TDMA帧都有个帧号FN (Frame Number)。在加密算法A5中，在某一给定的时辰，不同BTS的FN不能有一样的值。2324253210120

6、 ms multiframe474849321050235.4 msmultiframe5049484743210252423220134superframe123204720462045hyperframe3h 28min 53s 760ms图空中接口一切帧的构造逻辑信道的分类分为公用信道和非公用信道。公用信道 (Dedicated Channel)：提供预留资源给挪动台，即分配复帧中的一对时隙给挪动台。一个蜂窝小区中，没有任何两台挪动台在同一时隙内接纳和发送。公用信道是双工信道。非公用信道 (Common Channel)：单任务业的、由许多挪动台共享的信道。下行链路中：数据广播；上行链路

7、中：多址接入(slotted Aloha)；Traffic Channel for data (user rate) 9.6 kbit/s, 4.8 kbit/s, 奇数位的数据属于TCHBit 1=奇数位的数据属于FACCHBit 0=偶数位的数据属于TCHBit 1=偶数位的数据属于FACCH图正常突发中偷换标志的运用图一条物理信道上逻辑信道TCH和FACCH复用表示图T: TCH A : SACCH F : FACCH i : idle两个字母意味着每个占用半个突发，一个字母意味着两个的半突发支持同一条信道。 T T T TTFTFTFTFFTFTFTAFTT T T T T T T T

8、 T T T T0 1 2 31225i26个TDMA帧继续120 msSDCCH-SACCH的复用一条SDCCH信道是和配合它的SACCH信道复用在同一条双工物理信道上，同时信道上可以有多对SDCCH-SACCH。51个TDMA帧=235.38 ms0 1 21020503040D0D1D2D3D4D5D6D7A0/A4 A1/A5 A2/A6 A3/A70 1 21020503040D0D1D2D3D4D5D6D7A0/A4A1/A5 A2/A6 A3/A7Di = SDCCHi信道Ai = 配合SDCCHi信道的SACCHi偶数(或奇数)复帧上的第32个时隙到第47个时隙被用来配合第0,

9、 1, 2, 3(或第4, 5, 6, 7)SDCCH信道。图SDCCH复用的构造五、信标信道概念允许挪动台总是和最适宜的基站衔接在一同的信道。功能.使得挪动台可以 检测到网络；获得必要的无线信道参数，接入到系统。 .其他术语 beacon, 信标信道.类似一座灯塔 对于航行的船只来说(灯屋)留意：BCCH CBCH (Cell Broadcast CHannel)GSM中信标信道的功能.GSM中“信标的功能表如今几个方面无线资源、同步的检测“系统参数的广播.在GSM中，它的实现是经过一个载波(在每个蜂窝小区内)，它实现了“灯塔的功能(“信标频率=“BCCH频率)该载波的一个物理信道(在n0时

10、隙上)，支持包括BCCH在内的不同逻辑信道(有时为了在别的时隙上实现信标信道，别的物理信道也可以被运用)。留意：支持信标信道的信标频率是分配给运营商的一切频率中的一个。在这个频率上的发射功率总是恒定的。为了维持恒定的发射功率，在没有信息发送时，还是继续 发 送 填 充 突 发 ( d u m m y bursts)。信标频率同样也可以用来支持别的信道(公用与非公用)。f 2f 3f 7f 6f 1f 5f 4信标信道在频率f1上图基站“信标的根本知识.一个无线通讯系统需求一个参照“信号它使得挪动台 检测到网络与网络同步(在时间上和频率上)了解网络的各种参数与配置该“信号是在网络中广播的，并且用

11、来进展网络控制(原那么上来说，信道上不传送任何用户信息)GSM中，基站的信标信道对应着信标频率：在上，总是有一个功率恒定的调制信号在不断地发射着，这个信号允许挪动台进展功率调整0时隙：一系列的广播逻辑信道被建立在上。200 kHz1 carrierf1 TDMA frame= 4.6152 mstime slotf1在一个蜂窝小区中，为了实现信标信道，人们将在0时隙的一个特殊载波(这里是f1)和它支持的物理信道区别开来。0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7t图载波和物理信道B T T T T T T TF S

12、BF SF SF SF SB D T D T T T T51-Multi frame (duration: 51 TDMA frames)0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7Average cell case 1 PhyCh = 1 BCH + CCCH 2 PhyCh = 2x(8 SDCCH) 5 PhyCh = 5x(TCH) Small cell case 1 PhyCh = 1 BCH + CCCH + + 4 SDCCH 7 PhyCh = 7x(TCH) BCCH frequency f1f1或“信标频率(或BCCH)支持广播的逻辑信道 (F, S, B)

13、，同样也支持其他类型的信息。BCCH频道在时隙0上。图信标频率广播信道(BCH)的种类FCCH (Frequency Correction Channel)SCH (Synchronization Channel)BCCH (Broadcast Control Channel)严厉来说，FCCH不能算一条逻辑信道，只是一条物理“信标 但是，它经常被看作是一条逻辑信道。.FCCH频率校正信道，使得挪动台可以将任务频率锁定到基站的任务频率由约50 ms发射一次的一种特殊突发组成突发由148 bits 的“0组成发送在载波f0上: 产生一个频率为f0+1625/24 kHz的正弦信号仅仅出如今信标信

14、道0时隙上FCCH突发发送在51个帧的复帧的第0、10、20、30和40帧上在235.8 ms中发射5次，大约每秒钟20次检测到FCCH突发意味着挪动台正好在监听信标信道(就象SCH突发一样)1010203040FFFFF图FCCH在51个帧的复帧中的位置.SCH同步信道，提供一切必要的同步信息给挪动台带有64 bits的训练序列(长的)两种不同的同步方式微同步：协助确定TA值逻辑同步：网络的本地逻辑时钟，帧号 FN (Frame Number)编码后的数据编码后的数据扩展的训练序列3 bits39 bits64 bits39 bits3 bits时隙: 156.25 bits (577 s)

15、 8.25 bits (30.46 s) 图同步突发的构造由编码在78 bits上的控制维护数据和一个训练序列组成。1010203040FFFFFSSSSS图SCH在51个帧的复帧中的位置在51个帧的复帧中出如今第1、11、21、31、41帧中 (每隔10TDMA帧：FN0+1+k10)微同步使挪动台可以在时间上得到准确校正留意：这里运用的64bits的训练序列在一切的GSM网络中是独一的，与EDGE中运用的有些不同在SCH突发出现之前，同步的准确度是10s级在收到SCH突发后，同步的准确到s级图检测到一个SCH突发传输的参数用RFN (Reduced Frame Number)表示FN (即

16、逻辑同步)RFN, 是FN的紧凑方式，允许确定FN ( 0 F N 它不能正确解调其他时隙(有BC-, P-, T-CH信道的)。锁定在一个BS上的挪动台(给定了BCC的)不能再锁定到另一个BS上(即使它们运用同样的频率)。图1在同一BCCH频率上BSIC的运用 (2)BSIC中的NCC部分在逻辑上允许区分运用一样频率的两个互相接壤国家的GSM运营商即使有双重“冲突：(1)BCCH频率 (2) BSIC的BCC部分。 f1BSIC=0, 2f1BSIC=0, 3图BSIC在两个相邻PLMN的运用.BCCHBCCH (Broadcast Control Channel) :广播控制信道，广播蜂窝

17、小区的其他逻辑特性参数(或者系统信息) 782bps的速率(根本设置)传输方式 系统信息被组合成23bytes (184bits)为单位该184bits被编码成456bits，并且被分割成57bits的8个 half blocks该8个half blocks被交错在4个正常突发中广播的系统信息选择蜂窝小区的参数 (要求的最低信号电平，允许的最大发射功率)位置区域代码LAI (协助决议切换)给出随机接入规那么的RACH参数对如何配置公共控制信道的详细描画对如何组织CBCH (Cell Broadcast CHannel)信道的详细描画相邻蜂窝小区的信标信道频率分配给BS的载波表CI (Cell

18、Identity) (BSIC)其他必要的参数 (例如：DTX的运用，功率控制等)BCCH1010203040FFFFFSSSSS图 BCCH在51帧的复帧中的位置 在帧中的位置 普通来说是在时隙0其他能够性，时隙2、4、6。挪动台开机后.首先按照某个顺序搜索能够存在的GSM频率(可以在SIM卡中指定)900MHz，1800MHz (DCS)，1900MHz (PCS)，850MHz (AMPS) .接着根据收到的功率强度将频率进展排队.然后在信号最强的频率上，搜索一个“时隙信号(TDMA, 4.6154)FCCH突发(检测解调后最适宜的频率)。.假设检测到了FCCH突发，挪动台将锁定这个频率

19、(在频率上同步) .继续寻觅SCH突发，找到后： 在时间上进展同步获得一个网络时间(FN)然后对BSIC进展解码 (并且知道蜂窝小区中运用的26 bits的训练序列).对BCCH进展解码，以便获得系统信息和确定运营商 (“home或“visited).挪动台通话时挪动台继续监测，要了解网络其他地方发生的事 (但是不全部解码) 为切换做预备 (MAHO, Mobile Assisted HO)通话中的挪动台在“monitoring期间，扫描相邻蜂窝小区信标信道的TDMA帧(当前的BS的BCCH中指出了有关频率)，丈量来自它的功率。挪动台对不同的相邻信道进展功率丈量，然后将丈量结果经过配合TCH信

20、道的控制信道SACCH信道送回当前的BS。当前的BS相邻的BS 图对信标信道的扫描图 利用空闲时隙检测丈量丈量并解码当前BTS当前BTSi相邻BTSi0000六、公共控制信道CCCH (Common Control Channel)包括随机接入信道RACH (Random Access Channel)、准许接入信道AGCH (Access Grant Channel)、寻呼信道PCH (Paging Channel)、小区广播信道CBCH (Cell Broadcast Channel)。RACH信道是一切挪动台共享的，并且允许它们向网络恳求一个特别效力的控制信道。.接入突发构造：扩展尾比特

21、(extended tail bits)，8bits，(0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0) 维护时间，68.25bits，252s237.8km (GSM中，挪动台和基站间的最大间隔只能是35km)训练(同步)序列，41bits，允许基站发现来自挪动台未完全同步的信号编码后的数据，36bits，8(有用信息)+6 (CRC BSIC)+4(卷积编码的尾比特)2(编码率1/2的卷积码)尾比特，3bits。01273 bits8 bits41 bits36 bitsslot: 156.25 bits (577s)68.25 bits (252s)TDMA frame图接入突发构造表示图

22、.随机接入参数一个随机数，最多5bits，是验证挪动台的事务(transaction)号码。该参数只发送三次。要求的效力类别，再加上挪动台标上的恳求发送时间FN(本地时间)。AGCH信道是网络用来发送分配公用信道资源的下行公共信道。信道上传输的信息：运用的信令信道的全部信息：载波号、时隙号、跳频的相关资料(运用了跳频的话)时间提早量TA的参数PCH信道是网络和挪动台联络时，在一切小区中广播包含挪动台代码音讯的信道。在一个音讯中，允许运用TMSI一次广播四个挪动台。CBCH信道是用来广播某些特殊短音讯(如天气预告)的信道。CCCH信道的复用设置PCH+AGCH必需和BCCH信道复用在一个51个帧的复帧中，根据基站负荷不同又有PCH+AGCH，只占用信标信道的0时隙的一部分资源PCH+AGCH，占用信标信道0时隙上除了预留给FCCH和SCH外的全部资源PCH+AGCH，能够占用信标信道的4个时隙(0, 2, 4, 6)图 CCCH占用最多资源的配置-假设是复帧是和0时隙有关的，那么空格对应的是FCCH信道和SCH信道-假设是复帧是和2, 4, 6时隙有关的，那