gsm數字移動通信原理-資料下載頁

　　

【正文】 ），而隙縫在時間上循環地發生，每次占15/（以TDMA角度觀察）。在給定的小區內，所有隙縫的時間范圍是同時存在的。這些隙縫的時間間隔稱為時隙（Time Slot），而它的持續時間被用于作為時間單元，標為BP，意為突發脈沖序列周期（Burst Period）。我們可用時間/頻率圖把隙縫畫為一個小矩形，其長為15/26ms、寬為200KHz，如圖51所示。類似地，我們可把GSM所規定的200KHz帶寬稱為頻隙（Frequency Slot），相當于GSM規范書中的無線頻道（Radio Frequency Channel），也稱射頻信道。時隙和突發脈沖序列兩術語，在使用中帶有某些不同的意思。例如突發脈沖序列，有時與時—頻“矩形”單元有關，有時與它的內容有關。類同地，時隙含有其時間值的意思，或意味著在時間上循環地使用每八個隙縫中的一個隙縫。使用一個給定的信道就意味著在特定的時刻和特定的頻率，也就是說在特定的隙縫中傳送突發脈沖序列。通常，一個信道的隙縫在時間上不是鄰接的。信道對于每個時隙具有給定的時間限界和時隙號碼TN（Time Slot Number），這些都是信道的要素。一個信道的時間限界是循環重復的。與時間限界類似，信道的頻率限界給出了屬于信道的各隙縫的頻率。它把頻率配置給各時隙，而信道帶有一個隙縫。對于固定的頻道，頻率對每個隙縫是相同的。對于跳頻信道的隙縫，可使用不同的頻率。幀（Frame）通常被表示為接連發生的i個時隙。在GSM系統中，目前采用全速率業務信道，i取為8。TDMA幀強調的是以時隙來分組而不是8BP。這個想法在處理基站執行過程中是很自然的，它與基站執行許多信道的實際情況相吻合。但是從移動臺的角度看，8BP周期的提法更自然，因為移動臺在同樣的一幀時間中僅處理一個信道，占用一個時隙，更有“突發”的函意。一個TDMA幀包含8個基本的物理信道。物理信道（Physical Channel）采用頻分和時分復用的組合，它由用于基站（BS）和移動臺（MS）之間連接的時隙流構成。這些時隙在TDMA幀中的位置，從幀到幀是不變的，參見圖57。圖57 時間和頻率中的隙縫邏輯信道（Logical Channel）是在一個物理信道中作時間復用的。不同邏輯信道用于BS和MS間傳送不同類型的信息，例如信令或數據業務。在GSM建議中。圖58示出了TDMA幀的完整結構，還包括了時隙和突發脈沖序列。必須記住，TDMA幀是在無線鏈路上重復的“物理”幀。圖58 幀、時隙和突法脈沖序列每一個TDMA幀含8個時隙，共占60/13≈。，占15/26≈。多個TDMA幀構成復幀（Multiframe），其結構有兩種，分別含連貫的26個或51個TDMA幀。當不同的邏輯信道復用到一個物理信道時，需要使用這些復幀。含26幀的復合幀其周期為120ms，用于業務信道及其隨路控制信道。其中24個突發序列用于業務，2個突發序列用于信令。含51幀的復合幀其周期為3060/13≈，專用于控制信道。多個復幀又構成超幀（Super frame）它是一個連貫的5126TDMA幀，即一個超幀可以是包括51個26TDMA復幀，也可以是包括26個51TDMA復幀。超幀的周期均為1326個TDMA幀。多個超幀構成超高幀（Hyper frame）。它包括2048個超幀，即3小時28分53秒760毫秒。用于加密的話音和數據，超高幀每一周期包含2715648個TDMA幀，這些TDMA幀按序編號，依次從0至2715647，幀號在同步信道中傳送。幀號在跳頻算法中也是必需的。 信道類型和組合無線子系統的物理信道支撐著邏輯信道。邏輯信道可分為業務信道（Traffic Channel）和控制信道（Control Channel）兩大類，其中后者也稱信令信道（Signalling Channel）。1. 業務信道業務信道（TCH）載有編碼的話音或用戶數據，它有全速率業務信道（TCH/F）和半速率業務信道（TCH/H）之分。使用全速率信道所用時隙的一半，就可得到半速率信道。因此一個載頻可提供8個全速率或16個半速率業務信道（或兩者的組合）并包括各自所帶有的隨路控制信道。(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）， 。對于全速率話音編碼，話音幀長20ms，每幀含260比特，提供的凈速率為13kbit/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、信道編碼和交織。用于不同用戶數據速率的業務信道，具體有：l ，全速率數據業務信道（TCH/）l ，全速率數據業務信道（TCH/）l ，半速率數據業務信道（TCH/）l ≤，全速率數據數據業務信道（TCH/）l ≤，半速率數據數據業務信道（TCH/）數據業務信道還支撐具有凈速率為12kbit/s 的非限制的數字承載業務。在GSM系統中，為了提高系統效率，還引入額外一類信道，即TCH/8，它的速率很低，僅用于信令和短消息傳輸。如果TCH/H可看作為TCH/F的一半，則TCH/8便可看作為TCH/F的八分之一。TCH/8應歸于慢速隨路控制信道（SACCH）的范圍。2. 控制信道控制信道（CCH）用于傳送信令或同步數據。它主要有三種：廣播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和專用控制信道（DCCH）。(1) 廣播信道廣播信道僅作為下行信道使用，即BS至MS單向傳輸。它分為如下三種信道：① 頻率校正信道（FCCH）載有供移動臺頻率校正用的信息。② 同步信道（SCH）載有供移動臺幀同步和基站收發信臺識別的信息。實際上，該信道包含兩個編碼參數。基站識別碼（BSIC），它占有6個比特（信道編碼之前），其中3個比特為0～7范圍的PLMN色碼，另3個比特為0～7 范圍的基站色碼（BCC）。簡化的TDMA幀號（RFN），它占有19個比特。③ 廣播控制信道（BCCH）通常，在每個基站收發信臺中總有一個收發信機含有這個信道，以向移動臺廣播系統信息。BCCH所載的參數主要有：CCCH（公共控制信道）號碼以及CCCH是否與SDCCH（獨立專用控制信道）相組合。為接入準許信息所預約的各CCCH上的區塊（block）號碼。向同樣尋呼組的移動臺傳送尋呼信息之間的51TDMA復合幀號碼。(2) 公共控制信道公共控制信道為系統內移動臺所共用，它分為下述三種信道：① 尋呼信道（PCH）這是一個下行信道，用于尋呼被叫的移動臺。② 隨機接入信道（RACH）這是一個上行信道，用于移動臺隨機提出入網申請，即請求分配一個SDCCH。③ 準予接入信道（AGCH）這是一個下行信道，用于基站對移動臺的入網請求作出應答，即分配一個SDCCH或直接分配一個TCH。 (3) 專用控制信道使用時由基站將其分給移動臺，進行移動臺與基站之間的信號傳輸。它主要有如下幾種：① 獨立專用控制信道（SDCCH）用于傳送信道分配等信號。它可分為獨立專用控制信道（SDCCH/8）與CCCH相組合的獨立專用控制信道（SDCCH/4）。② 慢速隨路控制信道（SACCH） 它與一條業務信道或一條SDCCH聯用，在傳送用戶信息期間帶傳某些特定信息，例如無線傳輸的測量報告。該信道包含下述幾種：l TCH/F隨路控制信道（SACCH/TF）。l TCH/H隨路控制信道（SACCH/TH）。l SDCCH/4 隨路控制信道（SACCH/C4）。l SDCCH/8 隨路控制信道（SACCH/C8）。③ 快速隨路控制信道（FACCH） 與一條業務信道聯用，攜帶與SDCCH同樣的信號，但只在未分配SDCCH時才分配FACCH，通過從業務信道借取的幀來實現接續，傳送諸如“越區切換”等指令信息。FACCH可分為如下幾種：l TCH/F 隨路控制信道 （FACCH/F）。l TCH/H隨路控制信道 （FACCH/H）。 除了上述三類控制信道外，還有一種小區廣播控制信道（CBCH），它用于下行線，載有短消息業務小區廣播（SMSCB）信息，使用像SDCCH相同的物理信道。圖59歸納了上述邏輯信道的分類。圖59 邏輯信道類型3. 信道組合可能的信道組合有多種，例如：TCH/F+FACCH/F+SACCH/TFTCH/H+FACCH/H+SACH/TH 26—復幀FCCH+SCH+BCCH+CCCHFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4BCCH+CCCHSDCCH/8+SACCH/C8 51—復幀其中CCCH=PCH+RACH+AGCH；上述組合的第3和第4種，嚴格地分配到小區配置的BCCH載頻的時隙0位置上。圖510和圖511示出了全速率情況下，支撐廣播、公共控制和業務信道的復幀格式。圖510 廣播和公共控制信道的復幀圖511 業務信道的復幀 系統消息 系統消息的作用在GSM移動通信系統中，系統消息的發送方式有兩種，一種是廣播消息，另一種是隨路消息。移動臺在空閑模式下，與網絡設備間的聯系是通過廣播的系統消息實現的。網絡設備向移動臺廣播系統消息，使得移動臺知道自己所處的位置，以及能夠獲得的服務類型，在廣播的系統消息中的某些參數還控制了移動臺的小區重選。移動臺在進行呼叫時，與網絡設備間的聯系是通過隨路的系統消息實現的。網絡設備向移動臺發送的隨路系統消息中的某些內容，控制了移動臺的傳輸、功率控制與切換等行為。廣播的系統消息與隨路的系統消息是緊密聯系的。在廣播的系統消息中的內容可以與隨路的系統消息中的內容重復。隨路的系統消息中的內容可以與廣播的系統消息中的內容不一致，這主要是由于隨路的系統消息只影響一個移動臺的行為，而廣播的系統消息影響的是所有處于空閑模式下的移動臺。 系統消息包含種類及內容1. 系統消息1系統消息1為廣播消息。內容：l 小區信道描述：為移動臺跳頻提供頻點參考。l 隨機接入信道控制參數：控制移動臺在初始接入時的行為。l 系統消息1的剩余字節：通知信道位置信息。2. 系統消息2系統消息2為廣播消息。內容：l 鄰近小區描述：移動臺監視鄰近小區載頻的頻點參考。l 網絡色碼允許：控制移動臺測量報告的上報。l 隨機接入信道控制參數：控制移動臺在初始接入時的行為。3. 系統消息2bis系統消息2bis為廣播消息。內容：l 鄰近小區描述；移動臺監視鄰近小區載頻的頻點參考。l 隨機接入信道控制參數：控制移動臺在初始接入時的行為。l 系統消息2bis剩余字節：填充位，無有用信息。4. 系統消息2ter系統消息2ter 為廣播消息。內容：l 附加多頻信息：要求的多頻測量報告數量。l 鄰近小區描述：移動臺監視鄰近小區載頻的頻點參考。l 系統消息2ter 剩余字節：填充位，無有用信息。5. 系統消息3系統消息3為廣播消息。內容：l 小區標識：當前小區的標識。l 位置區標識：當前小區的位置區標識。l 控制信道描述：小區的控制信道的描述信息。l 小區選項：小區選項信息。l 小區選擇參數：小區選擇參數信息。l 隨機接入信道控制信息：控制移動臺在初始接入時的行為。l 系統消息3 剩余字節：小區重選參數信息與3類移動臺控制信息。6. 系統消息4系統消息4為廣播消息。內容：l 位置區標識：當前小區的位置區標識。l 小區選擇參數：小區選擇參數信息。l 隨機接入信道控制信息。控制移動臺在初始接入時的行為。l 小區廣播信道描述：小區的廣播短消息信道描述信息。l 小區廣播信道移動分配信息：小區廣播短信道跳頻頻點信息。l 系統消息4剩余字節；小區重選參數信息。7. 系統消息5系統消息5為隨路消息。內容：l 鄰近小區描述：移動臺監視鄰近小區載頻的頻點參考。8. 系統消息5bis系統消息5bis為隨路消息。內容：l 鄰近小區描述；移動臺監視鄰近小區載頻的頻點參考。9. 系統消息5ter系統消息5ter 為隨路消息。內容：l 附加多頻信息：要求的多頻測量報告數量。l 鄰近小區描述；移動臺監視鄰近小區載頻的頻點參考。10. 系統消息6系統消息6為隨路消息。內容：l 小區標識；當前小區的標識。l 位置區標識：當前小區的位置區標識。l 小區選項：小區選項信息。l 網絡色碼允許：控制移動臺測量報告的上報。11. 系統消息7系統消息7為廣播消息。內容：l 系統消息7剩余字節：小區重選參數信息。12. 系統消息8系統消息8為廣播消息。內容：l 系統消息8剩余字節：小區重選參數信息。13. 系統消息9系統消息9為廣播消息。內容：l 隨機接入信道控制信息：控制移動臺在初始接入時的行為。l 系統消息9剩余字節：廣播信道參數信息。第6章 系統管理功能介紹 GSM系統的安全性管理l GSM系統主要有如下安全性措施l 訪問AUC，進行用戶鑒權l 無線通道加密l 移動設備確認l IMSI臨時身份－TMSI的使用在明確這些措施之前，有必要回顧一下表明用戶身份的SIM卡的內容和鑒權中心(AUC)的內容：l SIM卡中有如下內容：固化數據，IMSI，Ki，安全算法臨時的網絡數據TMSI，LAI，Kc，被禁止的PLMN業務相關數據l AUC有如下內容：用于生成隨機數(RAND)的隨機數發生器鑒權鍵Ki各種安全算法以下對GSM安全措施詳細說明(1) 訪問AUC，進用用戶鑒權AUC的基本功能是產生三參數組(RAND、SRES、Kc)，其中RAND由隨機數發生器產生，SRES由RAND和Ki由A3算法得出；Kc由RAND和Ki用A8算出。三參數組存于HLR中。對于某一已登記的MS，由其服務區的MSC/VLR從H