ok-4 基站接口技术的优化管理课件

基站接口技术的优化管理

课程内容基站接口与无线通信信道的分配与管理无线链路的建立与控制基站主要及其功能完善课程内容基站接口与无线通信信道的分配与管理无线链路的建立与控制基站主要及其功能完善基站接口与无线通信GSM系统的主要接口指A接口、Abis接口和Um接口.A接口、Um接口为开放式接口.基站主要接口GSM系统的主要接口是指：A接口 开放Abis接口 私有Um接口。 开放这三种主要接口的定义和标准化可保证不同厂家生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备能够纳入同一个GSM移动通信网运行和使用。基站主要接口--A接口A接口定义为网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口.其物理链接通过采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路来实现.此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等.基站主要接口--Um接口Um接口（空中接口）定义为移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通.其物理链接通过无线链路实现.传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等

GSM接口协议GSM功能分层结构各协议分层结构描述信号层1(也称为物理层)这是无线接口的最低部分，提供传送比特流所需的物理链路，为高层提供各种不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道。每个逻辑信道有它自己的逻辑接入点。信号层2主要目的为建立移动台和基站间可靠的专用数据链路，L2协议基于ISDN的D信道接入协议(LAP-D)，但作了改动。因而在Um接口中的L2协议称为LAPDm。信号层3主要传送控制和管理信息，L3包括三个基本子层：无线资源管理(RR)、移动性管理(MM)和接续管理(CM)。其中接续管理(CM)层中含有多个呼叫控制(CC)单元，提供并行呼叫处理。在CM子层中，还有补充业务(SS)单元和短消息业务管理(SMS)单元，用于支持补充业务和短消息业务。课程内容基站接口与无线通信信道的分配与管理无线链路的建立与控制基站主要及其功能完善

GSM系统的信道GSM系统信道的分类物理信道逻辑信道业务信道 用于传送语音和数据信息信令信道（控制信道）

用于传送网络管理消息和信道维护消息物理信道物理信道GSM在无线路径上传输的信号单位是称为突发的脉冲序列(Burst)这个突发载在一个载频上传播，占有一段频率，也占有一段时间。由GSM规范，每个载频的带宽是200KHz，在每载频上采用TDMA方式，又分8个时隙。每一个时隙就是一个物理信道。物理信道GSM可用载频124对（900MHz系统）或224对（1800MHz系统），每个载频有8个物理信道，即信道0～7（时隙0～7）。因此GSM实质上是一个FDMA与TDMA的混合接入系统.物理信道的帧结构帧结构中涉及以下概念：时隙TDMA帧复帧超帧超高帧物理信道的帧结构突发脉冲种类常规突发脉冲序列（NB）频率校正突发脉冲序列（FB）同步突发脉冲序列（SB）接入突发脉冲序列（AB）突发脉冲的功能常规突发——双向信道上完成常规信息的传送频率校正突发——下行信道上完成手机频率校正功能同步突发——下行信道上完成手机帧同步功能接入突发——上行信道上完成手机接入申请功能突发脉冲应用实例以手机开机为例，说明突发脉冲的应用：→开机→频率校正突发接收下行信道信息，完成手机频率校正功能→同步突发接收下行信道信息，完成手机帧同步功能→常规突发接收下行信道上的系统消息→接入突发在上行信道上完成手机接入申请功能→常规突发在双向信道上完成鉴权，加密后，进入空闲状态逻辑信道--控制信道控制信道广播信道(BCH)均为下行信道，用于向MS发送广播消息。FCCH：使MS明确BCCH的载频及使MS保持频率同步SCH：使MS接收TDMA，保持与系统的同步。同时，接收TDMA帧号、BTS色码(BSIC)。BCCH：当MS要进行漫游，等待呼叫或发起呼叫时，要知道一些关于小区的信息。这些信息通过BCCH传送，包括位置区识别(LAI)、小区允许最大输出功率和相邻小区BCCH载频等。由于基站之间不同步，所以MS必须根据广播信道(BCH)来获取应进入其它小区的信息。逻辑信道--控制信道公共控制信道寻呼信道(PCH)：MS每隔一定时间守听PCH，以判断是否有来自它的呼叫，其中包括MS的IMSI或TMSI。它是下行信道。随机接入信道(RACH)：当MS在PCH听到有人发起对自己的呼叫时，即通过RACH要求接入网络。它是上行信道。接入许可信道(AGCH)：网络通过AGCH分配一个信令信道（独立专用控制信道SDCCH）。它是下行信道。逻辑信道的分类逻辑信道的组合几种不同的逻辑信道可以在同一物理时隙上传输，同一逻辑信道也可以在不同的物理时隙上传输多种组合方法：TCH/F+FACCH/F+SACCH/TFTCH/H+FACCH/H+SACCH/TH 26复帧FCCH+SCH+BCCH+CCCHFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4BCCH+CCCHSDCCH/8+SACCH/C8 51复帧逻辑信道组合的实例（一）逻辑信道组合的实例（二）逻辑信道应用实例以MS开机为例，说明逻辑信道的应用：→开机→FCCH： 接收频率校正信息→SCH： 接收BS同步信号→BCCH： 接收系统消息→RACH： 接入申请→AGCH： 允许接入，并分配SDCCH→SDCCH/SACCH： 在SDCCH上进行鉴权； 在SACCH上进行功率控制→空闲状态接收BCCH

课程内容基站接口与无线通信信道的分配与管理无线链路的建立与控制基站功能及其完善无线链路的建立与控制—MO实例一移动用户呼叫固定用户：移动用户呼叫固定用户1MS通过RACH要求分配信令信道SDCCH。2BSC分配SDCCH后，用AGCH通知MS。3MS通过SDCCH向MSC/VLR发送呼叫建立请求。其后，所有建立呼叫前所需信号均在其上传送，包括鉴权、加密、设备识别、发送被叫号码等等。4MSC/VLR要求BSC分配一TCH给MS并转至BTS，再由BTS告知MS。5MSC/VLR传送被叫号到PSTN，根据被叫号建立连结。课程内容基站接口与无线通信信道的分配与管理无线链路的建立与控制基站主要技术及其功能完善基站主要技术GSM系统中语音信号的传输信道编码交织加密跳频DTX传输技术话音在无线信道上的传送我们一话音的发送为例，讲述话音的无线传输；话音的接收仅仅是发送的反过程.话音处理过程综述首先，语音通过一个模/数转换器，实际上是经过8KHZ抽样，每个脉冲均匀量化为13bit；每20ms为一段，再经语音编码后降低传码率为──13bit/s；经信道编码变为22.8Kbit/s；再经码字交织、加密和突发脉冲格式化后变为33.8kbit/s的码流；经调制后发送出去.接收端的处理过程相反.信道编码为了检测和纠正传输期间引入的误码，在数据流中引入冗余BIT用于纠错；信道编码器把话音分成“很重要（50bit）、较重要（132bit）和不重要（78bit）三部分.对前两部分分别加入3、4位奇偶校正码（（50+3）+（132+4））=189bit，然后做1：2的卷积（189*2=378bit），再加上不重要的78bit，形成了456bit/20ms=22.8kbit/s的信道编码组.结果使20ms段BIT数从260BIT增加到456BIT，相应的话音速率从13K增加到22.8K.为什么引入话音交织？无线传输干扰和误码通常在某个较小时间段内发生，影响连续的几个突发脉冲；如果把话音帧内的BIT顺序按一定的规则错开，使原来连续的BIT分散到若干个突发脉冲中传输，则可分散误码，使连续的长误码变为若干分散的短误码，以便于纠错，提高话音质量.交织交织交织处理的两个缺点：话音处理的长时延；信号处理的复杂程度.交织处理的两个优点：可以减少一个话音帧内的误码数量；通过信道解码，可实现部分误码的纠正.

一次交织（块间交织）第一次交织把456bit/20ms的话音码分成8块，每块57bit.前后两个20ms段的块交织，组成8个114bit的块二次交织（块内交织）第二次把每个114bit块里来自两个20ms话音码段的57bit块进行比较交织，形成第二次交织后的114bit块为什么引入加密技术？加密技术对无线接口上传送的信息（话音或数据）进行加密，防止无线侦听导致失密；GSM系统的加密技术仅仅保护无线接口.加密技术++A5A5KcTDMA帧号KcTDMA帧号未加密话音已加密话音无线传播解密话音MS侧BTS侧把交织后的114bit块和一个114bit的加密块进行加密

GSM无线接口-Um接口控制技术您知道吗？系统如何控制手机与基站的功率？系统如何控制手机的信号传输起始时刻？什么是DTX、DRX？什么是跳频技术？系统如何控制手机的发射时刻？为何需要APC？可降低手机功耗，延长电池使用时间；可减小系统内的干扰，提高频率利用率，增加系统容量.如何进行APC？MS功率控制：MS接收BTS发射的信号，得到射频信号强度、质量等级参数，进行APC；手机起始发射功率由系统消息决定；可能导向切换、掉话.BTS功率控制：BTS接收MS发射信号，得到射频信号强度、质量等级参数，（BTS预处理）上报BSC，由BSC进行APC自动功率控制技术（APC）为何需要DTX？通话是双向的，对于MS用户/来说，平均的说话时间约在40%以下；可降低手机功耗，延长电池使用时间；可减小系统内的干扰，提高频率利用率，增加系统容量.如何进行DTX？采用VAD（话音激活检测）技术：在说话时，正常发射信号；在停止说话时，每隔一段时间发送一个静音帧，由静音帧在BTS产生舒适噪声；使对方不会误以为通话中断.重新开始说话时，由VAD功能检测到话音，重新正常发射信号.非连续发射技术（DTX）为何需要DRX？手机绝大部分时间处于空闲状态，此时需要随时准备接收BTS发来的寻呼信号；系统按照IMSI将MS用户分类，不同类别的手机在不同的时刻接收系统寻呼消息，无需连续接收；可降低手机功耗，延长电池使用时间；如何进行DRX？系统根据IMSI将MS分类，分时刻接收寻呼消息.非连续接收技术（DRX）跳频即：在不同时隙发射载频在不断地改变为何引入跳频？可减少瑞利衰落，提高每用户的话音质量；可减小系统内的干扰，提高频率利用率，增加系统容量GSM系统的无线接口采用了慢速跳频（SFH）技术，即系统在整个突发序列传输期(BP)，传送频率保持不变跳频技术为什么引入时延调整？时延调整由于GSM采用TDMA，每载频8个时隙，应严格保持时隙间的同步；GSM的小区半径可以达到35km，从手机出来的信号需要经过一定时间才能到达基站，单程传输极限时间是100US，双程传输极限时间为200US；因此