[工學]第5章gsm數字蜂窩移動通信系統及設備(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 圖 TDMA/FDMA接入方式 時間0 1 2 3 4 5 6 7fnfn +1fn +2fn +3fn +4??幀4 . 6 m s時隙5 7 7 μ s2 0 0 k H Z= 物理信值頻率第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 圖 GSM系統各種幀及時隙格式 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7220 1 2 3 4 23 24 25 0 1 2 3 47 48 49 501 （ 26 幀）的復幀 ＝ 26 T D M A 幀 （ 1 2 0 m s）0 24 250 1 2 3 47 48 49 501（＝ 51 （ 26 幀）的復幀 或者 26 （ 51 幀）的復幀 ）2 0 42 2 0 43 2 0 44 2 0 45 2 0 46 2 0 470 1 2 3 4 5 61 超高幀 ＝ 2 0 4 8超 幀＝ 2 7 1 5 6 4 8 T D M A 幀0 1 2T D M A 幀1 超幀＝ 1 3 2 6 T D M A 幀（ 6 . 1 2 s)1 （ 51 幀）的復幀 ＝ 5 1 T D M A 幀（ 2 3 5 . 3 8 5 m s）第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 ?GSM系統中，由于在無線接口采用了 TDMA技術，那么某一移動臺必須在指配給它的時隙內發送，而在其余時間又必須保持寂靜，否則它會干擾使用同樣載頻上不同時隙的另一些移動用戶； ?上行傳輸所用的幀號和下行傳輸所用的幀號相同。所以上行幀相對于下行幀，在時間上推后 3個時隙。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 圖 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7↓ ↓0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7↑ ↑0 10 1T D M A 幀號T D M A 幀號↓↑B T S 到 MSMS 到 B T S偏移下行 C04 5 M H z ( G S M 9 0 0 )9 5 M H z ( D C S 1 8 0 0 )上行 C0第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 5． 2． 3信道分類 頻率較 正信道 F C C H同步信 道S C H廣播控 制信道 BCCH廣播信 道 BCH尋呼信 道P C H準許接 入信道A G C H隨機接 入信道R A C H公用控 制信道 CCCH獨立專 用控制信道 S D C C H慢速輔 助控制信道 S A C C H快速輔 助控制信道 F A C C H專用控 制信道 D C C H業務信 道T C H控制信 道 CH信道分 類（下行）（下行）（下行）（下行）（下行）（上行）（上/ 下行）（上/ 下行）（上/ 下行）圖 GSM系統的信道分類 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 ?GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道 ?一個 物理信道 就為一個時隙 (TS)； ?邏輯信道。 根據基站收發信機（ BTS）與移動臺（ MS）之間傳遞的信息種類的不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道映射到物理信道上傳送。從BTS到 MS的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路； ?邏輯信道又分為兩大類，業務信道和控制信道。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 1．業務信道 ?業務信道（ TCH）。 主要傳輸數字化話音或數據，其次還有少量的隨路控制信令。業務信道有全速率業務信道 (TCH/F)和半速率業務信道(TCH/H)之分。半速率業務信道所用時隙是全速率業務信道所用時隙的一半。 （ 1） 話音業務信道 。載有編碼話音的業務信道分為全速率話音業務信道 (TCH/FS)和半速率話音業務信道 (TCH/HS)，兩者的總速率分別為 kb/s和 kb/s。 對于全速率話音編碼，話音幀長 20ms，每幀含 260 bit 話音信息，提供的凈速率為 13 kb/s。 （ 2） 數據業務信道 。在全速率或半速率信道上， 通過不同的速率適配和信道編碼，用戶可使用下列各種不同的數據業務： ? kb/s, 全速率數據業務信道 (TCH/)； ? kb/s, 全速率數據業務信道 (TCH/)； ? kb/s, 半速率數據業務信道 (TCH/)； ?≤ kb/s, 全速率數據業務信道 (TCH/)； ?≤ kb/s, 半速率數據業務信道 (TCH/)。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 2．控制信道 ?控制信道 (CCH)用于傳送信令和同步信號。根據所需完成的功能又把控制信道定義成廣播、公共及專用三種控制信道： （ 1） 廣播信道 (BCH)。廣播信道是一種“一點對多點”的單方向控制信道，用于基站向移動臺廣播公用的信息。傳輸的內容主要是移動臺入網和呼叫建立所需要的有關信息。其中又分為： ? 頻率校正信道 (FCCH)：傳輸供移動臺校正其工作頻率的信息； ?同步信道 (SCH)：傳輸供移動臺進行同步和對基站進行識 ?廣播控制信道 (BCCH)：傳輸系統公用控制信息，例如公共控制信道 (CCCH)號碼以及是否與獨立專用控制信道 (SDCCH)相組合等信息。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 （ 2） 公用控制信道 (CCCH)。 CCCH是一種雙 向控制信道，用于呼叫接續階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令。其中又分為： ? 尋呼信道 (PCH)：傳輸基站尋呼移動臺的信息； ?隨機接入信道 (RACH)：這是一個上行信道，用于移動臺隨機提出的入網申請，即請求分配一個獨立專用控制信道 (SDCCH)； ?準許接入信道 (AGCH)：這是一個下行信道，用于基站對移動臺的入網申請作出應答，即分配一個獨立專用控制信道。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 3） 專用控制信道 (DCCH)。 DCCH是一種“點對點”的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續階段以及在通信進行當中，在移動臺和基站之間傳輸必需的控制信息。其中又分為： ? 獨立專用控制信道 (SDCCH)：用于在分配業務信道之前傳送有關信令。例如，登記、鑒權等信令均在此信道上傳輸，經鑒權確認后，再分配業務信道 (TCH)； ? 慢速輔助控制信道 (SACCH)：在移動臺和基站之間，需要周期性地傳輸一些信息。 SACCH是雙向的點對點控制信道。 SACCH可與一個業務信道或一個獨立專用控制信道聯用。 SACCH安排在業務信道時，以 SACCH/T表示；安排在控制信道時，以 SACCH/C表示； ? 快速輔助控制信道 (FACCH)：傳送與 SDCCH相同的信息，只有在沒有分配 SDCCH的情況下，才使用這種控制信道。使用時要中斷業務信息，把 FACCH插入業務信道，每次占用的時間很短，約 ms。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 5． 2． 4時隙格式 ?GSM系統中，每幀含 8 個 時隙 ，時隙的寬度為 ms，其中包含 bit。時分多址（ TDMA）信道上一個時隙中的信息格式稱為突發脈沖序列； ?所傳信息的不同，時隙所含的具體內容及其組成的格式也不相同。共有五種類型。 1．常規突發 (NB, Normal Burst)脈沖序列。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 圖 尾比特 信息比 特 57 1 訓練序 列 26 1 信息比 特 573 尾比特 3 保護期 8 . 2 5尾比特 3 固定比 特 尾比特 3 保護期 8 . 2 51 4 2尾比特 3 加密比 特 39 擴展的 訓練序列64尾比特 3 保護期 8 . 2 5加密比 特 391 5 6 . 2 5 b i t = 0 . 5 7 7 m s常規突 發序列頻率校 正突發序列同步突 發序列第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 （ 1） 普通突發脈沖序列（ NB） 。用于攜帶 TCH及除 RACHA，SCH和 FCCH以外的控制信道上的信息； （ 2） 頻率校正突發 (FB, Frequency Correction Burst)脈沖序列 。 頻率校正突發脈沖序列用于校正移動臺的載波頻率，其格式比較簡單； （ 3） 同步突發 (SB， Synchronisation Burst)脈沖序列 。同步突發脈沖序列用于移動臺的時間同步；如圖 。 基站識別碼 (BSIC)用于移動臺進行信號強度測量時區分同一個載頻而不同的基站。 尾比特 8 訓練序 列 41 加密比 特 36 保護期 6 8 . 2 5接人突 發序列 尾比特 3圖 接入突發脈沖序列的格式 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 4） 接入突發 (AB, Access Burst)脈沖序列 。接入突發脈沖序列用于上行傳輸方向，在隨機接入信道 (RACH)上傳送，用于移動用戶向基站提出入網申請。它有一個較長的保護間隔，這是為了適應移動臺首次接入（或切換到另一個 BTS）后不知道時間提前量而設置的； （ 5） 空閑突發脈沖序列（ DB） 。此突發脈沖序列在某些情況下由 BTS發出，不攜帶任何信息。它的格式與普通突發脈沖序列相同，其中加密比特改為具有一定比恃模型的混合比特。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 5． 2． 5話音和信道編碼 ?語音編碼。 主要由線性預測編碼 長期預測編碼 規則脈沖激勵編碼器（ LPCLTPRPE編碼器）組成； ?信道編碼。 歸入無線子系統，主要包括糾錯編碼和交織技術； ?GSM系統話音編碼器是采用聲碼器和波形編碼器的混合物 —— 混合編碼器，全稱為線性預測編碼 長期預測編碼 規則脈沖激勵編碼器（ LPCLTPRPE編碼器。 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 移動通信與終端（第 2版） 第 5章 GSM數字蜂窩移動通信系統及設備 圖 GSM系統的話音和信道編碼組成方框圖 聲 電 輸 出將 模 擬 信 號變 為 1 3 比 特線 性 碼R P E L T P編 碼 器無線子系統電 聲 輸 出將 1 3 比 特 線性 碼 變 為模 擬 信 號R P E L T P譯 碼 器R P E L T P譯 碼 器將 1 3 比 特線 性 碼 變 換 為8 比 特 A 律 碼移 動交 換 中 心公 用 電 話交 換 網163。 168。 P S T N /I S D N 163。 169。R P E L T P譯 碼 器將 8 比 特 A 律碼 變 換 為 1 3 比特 線 性 碼移 動 臺 （ M S ） 基 站 系 統 （ B S S ）1 0 4 k b / s 1 3 k b / s糾 錯 解 碼 去 交 織無 線 G M S K解 調前 向糾 差 編 碼交 織無 線 接 入 和G M S K 調 制無 線 接 入及 調 制交 織前 向糾 錯 編 碼無 線 解 調 去 交 織 糾 錯 解 碼