GSM数字蜂窝移动通信系统的无线传输方式课件

3.2GSM数字蜂窝移动通信系统的无线传输方式3.2.1TDMA/FDMA接入方式3.2.2信道及其组合3.2.3时隙的格式3.2.4信道的组合方式3.2.1TDMA/FDMA接入方式1．时隙GSM蜂窝系统采用时分多址、频分多址和频分双工（TDMA/FDMA/FDD）制式。在25MHz的频段中共分124个频道，频道间隔200kHz。每载波含8个（以后可扩展为16个）时隙，时隙宽为0.577ms。8个时隙构成一个TDMA帧，帧长为4.615ms。时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。

TDMA较之FDMA具有通信口质量高，保密较好，系统容量较大等优点，但它必须有精确的定时和同步以保证移动终端和基站间正常通信，技术上比较复杂。把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带（称为子频带），把每个子频带分给一个用户专用（称为地址）。这种技术被称为“频分多址”技术。频分双工（FDD）：就是在频率上分了上行频率和下行频率。

如果拿现在的GSM通信系统来说的话。有不同的收发频率。它的上行频率是890MHZ到915MHZ---------这个主要是手机到基站的；它的下行频率是935MHZ到960MHZ，即：基站到手机的传输速率。时分双工（TDD）：它把每个信道分为上行帧和下行帧。------>也就是说它只用了一个频率，传输和接收的冲突通过时间分开。

对双工载波各用一个时隙构成一个双向物理信道，这种物理信道共有125 × 8 = 1000个，根据需要分配给不同的用户使用。移动台在特定的频率上和特定的时隙内，以猝发方式向基站传输信息，基站在相应的频率上和相应的时隙内，以时分复用的方式向各个移动台传输信息。图3-5TDMA/FDMA接入方式2．频率与频道序号GSM系统工作在以下射频频段：上行（移动台发、基站收）为890MHz～915MHz下行（基站发、移动台收）为935MHz～960MHz收、发频率间隔为45MHz。

移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。2．频率与频道序号由于载频间隔是0.2MHz，因此GSM系统整个工作频段分为124对载频。其频道序号用n表示，则上、下两频段中序号为n的载频可用下式计算：

下频段:fl(n) = (890 + 0.2n)MHz

上频段:fh(n) = (935 + 0.2n)MHz7-9一、GSM系统的接入方式

思考题2：GSM系统采用FDD模式，发送与接收是否是同时进行的？

可以做到，但是需要添加双工器

解决方法

上下行链路间偏差3个时隙4．载频复用与区群结构GSM系统中，基站发射功率为每载波500W，每时隙平均为500/8=62.5W。移动台发射功率分为0.8W、2W、5W、8W和20W五种，可供用户选择。小区覆盖半径最大为35km，最小为500m。前者适用于农村地区，后者适用于市区。由于系统采取了多种抗干扰措施，如自适应均衡、跳频和纠错编码等，同频道射频防护比可降到C/I = 9dB，因此在业务密集区，可采用3小区9扇区的区群结构。3.2.2信道及其组合每一个TDMA帧分为0～7共8个时隙，帧长度为4.615ms。由若干个TDMA帧构成复帧，其结构有两种：一种是由26帧组成的复帧，这种复帧长120ms，主要用于业务信息的传输，也称作业务复帧；另一种是由51帧组成的复帧，这种复帧长235.385ms，专用于传输控制信息，也称作控制复帧。由51个业务复帧或26个控制复帧均可组成一个超帧，超帧的周期为1326个TDMA帧，超帧长为51X26X4.615X10-3≈6.12s。由2048个超帧组成超高帧，超高帧的周期为2048X1326=2715648个TDMA帧，即12533.76s，即3小时28分53秒760毫秒。帧的编号（FN）以超高帧为周期，从0到2715647。二、GSM系统的帧格式时隙：每个含156.25个码元，占15/26≈0.577ms。帧：每帧分0～7共8个时隙，帧长度为120/26≈4.615ms，不同帧用不同帧号标识。业务复帧：26帧组成，长120ms，传输业务信息。超高帧超帧复帧帧时隙控制复帧：51帧组成，长235.385ms，传输控制信息。

GSM的上下行链路同步上行TDMA帧起始时刻延迟3个时隙TDMA帧（4.615ms）固定延迟传输3个时隙下行TDMAF1MHz上行TDMAF1+45MHz

GSM系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号相同。

以便移动台在这3个时隙内，进行帧调整以及对收发信机的调谐和转换。一、GSM系统的接入方式2．信道分类图3-8GSM系统的信道分类（1）业务信道。①语音业务信道。②数据业务信道。

（2）控制信道。

①广播信道（BCH）广播信道是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息，传输的内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息。其中又分为：频率校正信道（FCCH）：传输供移动台校正其工作频率的信息；同步信道（SCH）：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息，因为基站识别码是在同步信道上传输的；广播控制信道（BCCH）：传输系统公用控制信息。

②公用控制信道（CCCH）

CCCH是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需的控制信令，其中又分为：寻呼信道（PCH）：传输基站寻呼移动台的信息；随机接入信道（RACH）：这是一个上行信道，用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道（SDCCH）；准许接入信道（AGCH）：这是一个下行信道，用于基站对移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。

③专用控制信道（DCCH）这是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输所必要的控制信息。其中又分为如下几种：独立专用控制信道（SDCCH）：用于在分配业务信道之前传送有关信令。例如：登记、鉴权等信令均在此信道上传输，经鉴权确认后，再分配业务信道（TCH）。慢速辅助控制信道（SACCH）：在移动台和基站之间，需要周期性的传输一些信息。例如：移动台要不断的报告正在服务的基站和邻近基站的信号强度，以实现“移动台辅助切换功能”。此外，基站对移动台的功率调整、时间调整命令也在此信道上传输，因此SACCH是双向的点对点控制信道。SACCH可与一个业务信道或一个独立专用控制信道联用。快速辅助控制信道（FACCH）：传送与SACCH相同的信息，只有在没有分配SDCCH的情况下，才使用这种控制信道。使用时要中断业务信息，把FACCH插入业务信道，每次占用的时间很短。3.2.3时隙的格式在GSM系统中，每帧含8个时隙，时隙的宽度为0.577ms，其中包含156.25bit。TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。二、GSM系统的帧格式TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。

常规突发（NB，NormalBurst）频率校正突发（FB，FrequencyCorrectionBurst）同步突发（SB，SynchronizationBurst）

接入突发（AB，AccessBurst）二、GSM系统的帧格式TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。

常规突发（NB，NormalBurst）频率校正突发（FB，FrequencyCorrectionBurst）同步突发（SB，SynchronizationBurst）

接入突发（AB，AccessBurst）1．常规突发（NormalBurst，NB）脉冲序列

常规突发脉冲序列也称普通突发脉冲序列，用于业务信道及专用控制信道，其组成格式如图3-8所示。常规突发脉冲序列：“57个加密比特”是客户数据或话音；“1”比特用作借用标志。借用标志是表示此数据的性质是业务信号或控制信号；“26个训练比特”作自适应均衡器训练序列，以消除多径效应产生的码间干扰；“TB”尾比特总是000帮助均衡器判断起始位和中止位。“GP”保护间隔，8.25个比特（相当于大约30ms），是一个空白空间。由于每载频最多8个客户，因此必须保证各自时隙发射时不相互重迭。尽管使用了时间调整方案，但来自不同移动台的突发脉冲序列彼此间仍会有小的滑动，因此8.25个比特的保护可使发射机在GSM建议许可范围内上下波动。

2．频率校正突发（FrequencyCorrectionBurst，FCB）脉冲序列

频率校正突发脉冲序列用于校正移动台的载波频率，其格式比较简单，如图3-8所示。图中“固定比特”全部是0，发送的射频是一个与载频有固定偏移（频移）的纯正弦波，以便于调整移动台的载频。“TB”和“GP”同普通突发脉冲序列中的“TB”和“GP”。

3．同步突发（SynchronizationBurst，SB）脉冲序列

同步突发脉冲序列用于移动台的时间同步，其格式如图所示，主要组成包括64bit的同步信号（扩展的训练序列）以及两段