GSM网络优化基础知识

1、CP02浓缩版GSMGSM特点特点GSM网络组成GSM陆地接口空中接口的信道及编码无线接口的优化兼容性抗干扰灵活性与易扩容使用标准化开放式接口更好的安全性与保密性灵活的切换处理兼容ISDN提供范围更广的业务GSMGSM特点特点GSMGSM网络组成网络组成GSM陆地接口空中接口的信道及编码无线接口的优化移动台MS MS (Mobile Station)移动设备ME ME (Mobile Equipment)用户识别模块SIM SIM (Subscriber Identity Module) (即通常所说的SIM卡)BSC:控制一个或多个BTS交换BTS和MSC之间的话务和信令连接陆地电路和空中接

2、口信道控制它所带的BTS做的切换BTS包括射频设备有限的控制功能支持1个或多个小区XCDR(压缩编码器)信令透明传输压缩语音编码减少陆地链路数量XCDRBSCBTSBTSBTSBTSBSS移动业务交换中心MSC归属位置寄存器HLR访问位置寄存器VLR设备识别寄存器EIR鉴权中心AUC网络互通功能IWF回声消除器EC操作与维护中心OMCGSMGSM特点特点GSMGSM网络组成网络组成GSMGSM陆地接口陆地接口空中接口的信道及编码无线接口的优化2M中继：共32个时隙，一般30个时隙用于话音和数据业务，0时隙一般用于帧同步/差错检测/信令/告警，16时隙一般用于C7信令（也可用其它时隙来传C7信令

3、）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7号信令：C7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。ABIS（LAPD）接口：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GSMGSM特点特点GSMGSM网络组成网络组成GSMGSM陆地接口陆地接口空中接口的信道及编码空中接口的信道及编码无线接口的优化调制技术调制技术 信号要在空中发送需要经过调制，有三种调制技术：幅度调制幅度调制

4、 对于模拟信号来说易于实现，但抗噪声性能差。频率调制频率调制 实现起来复杂一些，但是抗噪声性能较好。相位调制相位调制 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）。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

5、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）GSMGSM物理信道物理信道 每个数据突发脉冲序列在TDMA帧中对应一个分配给它的时隙，能提供一个GSM物理信道，而一个物理信道可以用于传送MS和BTS之间的多种逻辑信道。 GSMGSM逻辑信道逻辑信道 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）。广播控制信道BCCHBCCH (Broadcast Control Channel);通用控制信道CCCHCCCH (Common

6、 Control Channel);专用控制信道DCCHDCCH (Dedicated Common Control Channel).广播控制信道BCCH中传送的信息有：位置区识别号LAI （Location Area Identity）移动台应监测的相邻小区列表小区识别号功率控制指示是否允许不连续发射DTX（Discontinuous Transmission）接入控制（如紧急呼叫、呼叫阻断）小区广播信道描述。频率校正信道FCCH（Frequency Correction 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

7、当于时隙0的标志，使移动台能识别到时隙0。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）公共控制信道公共控制信道CCCHCCCH（Common Control ChannelCommon Control Channel） 公共控制信道用于在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 公共控制信道包括： 随机接入信道RACH（Random Access Channel），移动台在发起呼叫或

8、响应寻呼时须接入到系统，这时将使用到RACH信道。 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） 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、寻呼响应、位置更新或短消息业务。 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

9、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在相同载频上发送专用控制信道专用控制信道DCCHDCCH（Dedicated Control ChannelDedicated Control Channel） DCCH是RF载频中的一个时隙，该时隙用来传送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。随路控制信道随路控制信道ACCHACCH（Associated Control ChannelAssoc

10、iated 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。 慢速随路控制信道慢速随路控制信道SACCHSACCH（Slow Associated Control ChannelSlow Associated Control Channel）在下行方向传送功率控制等信息，在上行方向传送RSSI和链路质量报告。 快速随路控制信道快速随路控制信道FACCHFACCH（Fast Associated Control ChannelFast Associated Control Channel）FACCH在TCH上发送。FACCH从TC

11、H“偷”一个突发脉冲序列（Burst），插入自己的信息发送出去。FACCH用于传送用户切换信息等。2626帧业务信道复帧帧业务信道复帧 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120ms5151帧控制信道复帧帧控制信道复帧BCCH/CCCHBCCH/CCCH 用于控制信道的51帧复帧结构比用于

12、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。5151帧控制信道复帧帧控制信道复帧-BCCH/CCCH-BCCH/CCCH，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

13、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。5151帧控制信道复帧帧控制信道复帧-DCCH/8-DCCH/8（SDCCHSDCCH和和SACCHSACCH） 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

14、发送。 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。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26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。

15、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。 移动台监测相邻小区发送和接受时隙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480ms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B

16、SS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。图示的是一个GSM突发脉冲序列（Burst），它包括以下几个部分：信息,即话音，数据或控制信息。保护带,BTS和MS接收信息时都必须在分配给它的时隙这一短暂的时间段内接收和解码突发脉冲序列，所以对于定时精确性的要求极高。采用保护带之后，允许有一小段空白的时间误差，一定程度上降低了定时精确性的要求。准确的说，时隙的长度是0.577ms，脉冲序列的长度是0.546ms，允许时隙中突发脉冲序列有0.031ms

17、时间上的误差。偷帧标志, 当话务信道突发脉冲序列被FACCH(Fast Associated Control Channel)盗用时,这两个比特将被设置.只设置了一个比特表示突发脉冲序列只有一半被盗用。训练序列, 供接收均衡器评估BTS和MS之间物理通路的传输质量,训练比特长26比特.尾比特, 用于指示突发脉冲序列的开始和结束保护保护带带保护保护带带信息信息训练序列训练序列信息信息尾比特尾比特偷帧标志偷帧标志尾比特尾比特常规突发脉冲序列常规突发脉冲序列常规突发脉冲序列（Normal Burst）频率校正突发脉冲序列（Frequency Correction Burst）同步突发脉冲序列（Syn

18、chronization Burst）填充突发脉冲序列（Dummy Burst）接入突发脉冲序列（Access Burst）GSMGSM特点特点GSMGSM网络组成网络组成GSMGSM陆地接口陆地接口空中接口的信道及编码空中接口的信道及编码无线接口的优化无线接口的优化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不必同时的发射和接收，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

19、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233ns，对应最 大的小区半径是35km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，还可以减小同频干扰和邻频干扰。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

20、据这些测量值可以分别调整MS和BTS的功率。不连续发射（DTX）DTX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。不连续接收（DRX）DRX技术使MS在没有消息接收时“关闭”接收部分。主要目的是为了减少干扰、节省手机电池耗电多径衰落（多径衰落（Multipath FadingMultipath Fading）GSM采用了5种技术来对抗多径衰落：均衡分集接收跳频信道编码交织均衡由于多径信号造成了信号的时