ch5 空中信道.docx
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ch5空中信道
第五章
空中接口上的信道
模拟和数字信号的发射
GSM采用数字空中接口的主要原因：
抗噪声能力强，能增加频率复用率，减小干扰。
可采用差错校正技术，保证传输话务的可靠性。
为移动用户增加了保密性，为系统操作员增加了安全性。
可与ISDN兼容，使用标准化开放式接口，并能为用户提供范围更广的业务。
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
对于模拟信号来说易于实现，但抗噪声性能差。
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
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（PhaseShiftKeying）。
调制技术
1.幅度调制（AM-AmplitudeModulation）
2.频率调制（FM-FrequencyModulation）
3.相移键控（PSK-PhaseShiftKeying）
数字信号的发射
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（GaussianMinimumShiftKeying）
高斯最小相移键控GMSK（GaussianMinimumShiftKeying）
如果采用二进制相移键控BPSK（BinaryPhaseShiftKeying），当数字信号从“1”到“0”或从“0”到“1”时，载频的相位随之立即变化，采用GMSK后，相位的变化需经过一个时间段，这样减少了高频分量。
采用GMSK时，数字信号首先经过一个高斯滤波器，使之变形，减少信号的锐变。
变形后的信号再用于载波的相位调制，这样载波的相位就不会即时的变化，而是缓慢的变化。
频谱
功率
频谱
发射的信号
高斯数字滤波器
相位调制
物理和逻辑信道
物理信道是指传输信息的媒介，在陆地接口中就是指电缆。
逻辑信道由物理信道上传输的信息组成。
GSM物理信道
单个GSMRF载频可以支持8个移动用户同时通话。
如对面图所示，每个通话的信道占用载频的八分之一的时间，这种技术称为时分复用。
时间被分成了多个时间段，每个时间段称为一个“时隙”，时隙按顺序排列，并编号为0到7。
每这样的8个时隙序列称为一个“TDMA帧”。
每个移动电话通话都会占用一个时隙，直到通话结束或发生切换。
根据信道类型TDMA帧被组建成了多种结构。
在后面将会讲到空中接口的信息如何在帧与复帧中发送，以及相关的定时。
与移动台之间收发信号的定时对于系统正常工作非常关键。
移动台和基站都必须在适当的时间发射和接收信号，否则就会错过它应该所在的时隙，一个时隙里所传的信息也称为一个突发脉冲序列（Burst）。
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。
时隙和TDMA帧
Timeslot（时隙）
Burst（突发脉冲序列）
GSM逻辑信道
GSM空中接口有两种逻辑信道：
业务信道（TrafficChannel）和控制信道（ControlChannel）。
业务信道TCH（TrafficChannel）
业务信道用于传送话音和数据信息。
共有以下几种业务信道：
●全速率（Fullrate）
TCH/FS:
话音（业务信息13kbit/s,全部信息
22.8kbit/sgross）
TCH/EFR:
话音（业务信息12.2kbit/s,全部信息
22.8kbit/sgross）
TCH/F9.6:
9.6kbit/s–数据
TCH/F4.8:
4.8kbit/s–数据
TCH/F2.4:
2.4kbit/s–数据
●半速率（Halfrate）
TCH/HS:
话音（业务信息6.5kbit/s，全部信息
11.4kbit/s）
TCH/H4.84.8kbit/s–数据
TCH/H2.42.4kbit/s–数据
缩略语：
TCHTrafficChannel业务信道
TCH/FSFullratespeechchannel全速率业务信道
TCH/HSHalfratespeechchannel半速率业务信道
TCH/9.6Datachannel9.6kb/s9.6kb/s数据信道
TCH/4.8Datachannel4.8kb/s4.8kb/s数据信道
TCH/2.4Datachannel2.4kb/s2.4kb/s数据信道
话音信道
话音信道有两种不同的编码方法：
全速率FR（FullRate）增强型全速率EFR（EnhancedFullRate）。
在相同空中接口带宽的条件下，增强型全速率编码与全速率话音编码相比，能提供更好的话音质量。
EFR采用了一种新的话音编码算法，能提供更好的话音质量，但是只有Phase2+以上的移动台才支持EFR。
空中接口的信道
TCH
TrafficChannels（业务信道）
NB
NB
Data（数据）
Speech（话音）
TCH/HS
TCH/FS
TCH/2.4
TCH/9.6
TCH/4.8
TCH/EFR
TCH
SACCH
FACCH
缩略语
NB=常规突发脉冲序列
SACCH=慢速随路控制信道
FACCH=快速随路控制信道
GSM控制信道
GSM控制信道包括：
广播控制信道BCCH（BroadcastControlChannel）;通用控制信道CCCH（CommonControlChannel）;专用控制信道DCCH（DedicatedCommonControlChannel）.
BCCH类
广播控制信道仅是下行信道（从基站到移动台）,包括:
BCCH广播控制信道,用来发送网络相关的信息。
该信道是连续发射的,供周围小区中的移动台测量其信号强度。
SCH（SynchronizingChannel）同步信道，用来发送帧同步信息。
FCCH（FrequencyControlChannel）频率控制信道，发射载波同步信息。
CCCH类
通用控制信道类是双向的，即包括上行和下行两个方向：
RACH（RandomAccessChannel）随机接入信道是上行信道用于移动台接入系统。
PCH（PagingChannel）寻呼信道和AGCH（AccessGrantedChannel）接入允许信道都是下行的，AGCH用于给MS分配资源，如SDCCH。
PCH用于系统寻呼移动台。
PCH和AGCH从不同时使用。
CBCH（CellBroadcastChannel）小区广播信道，用于向小区内所有的移动台广播信息，如话务信息等。
DCCH类
专用控制信道在移动台呼叫建立或用户身份验证时，唯一的分配给该移动台。
DCCH包括：
SDCCH（StandaloneDedicatedControlChannel）独立专用控制信道，用于移动台在呼叫建立或做用户身份验证时，向移动台发送或接收数据。
随路控制信道（AssociatedControlChannel），包括慢速随路控
缩略语
NB=常规突发脉冲序列FB=频率校正突发脉冲序列
AB=接入突发脉冲序列DB=填充突发脉冲序列
SB=同步突发脉冲序列
制信道SACCH（SlowAssociatedControlChannel）和快速随路控制信道FACCH（FastAssociatedControlChannel）。
SACCH用于无线链路功率测量及传送功率控制消息。
FACCH用于传送“事件”型消息，如切换消息。
FACCH和SACCH都工作在上行和下行两个方向。
控制信道
CCH
ControlChannel（控制信道）
NB
NB/AB
BCCH
仅为下行
DCCH
NB/DB
ACCH
SDCCH
同步信道
BCCH
SB
FB
SACCH
FACCH
SCH
FCCH
CCCH
AB
NB
CBCH
-下行
RACH
-上行
NB
PCH/AGCH
-下行
名词缩写
BCCHBroadcastControlChannelCCCHCommonControlChannel
DCCHDedicatedControlChannelPCHPagingChannel
RACHRandomAccessChannelCBCHCellBroadcastChannel
ACCHAssociatedControlChannelAGCHAccessGrantedChannel
SDCCHStandaloneDedicatedControlChannel
GSM逻辑信道
控制信道
广播控制信道BCCH（BroadcastControlChannel）
BTS在所有时间都发送广播控制信道，用来载送BCCH的无线载频称为BCCH载频，当移动台开机但没有通话时，会周期性的监视BCCH中的信息（至少每30秒）
广播控制信道BCCH中传送的信息有：
位置区识别号LAI（LocationAreaIdentity）
移动台应监视的相邻小区列表
本小区使用的频率列表
小区识别号
功率控制指示
是否允许不间断发射DTX（DiscontinuousTransmission）
接入控制（如紧急呼叫、呼叫阻断）
小区广播信道描述。
BCCH总是在所有的时刻以恒定功率发射，使所有可能会用到它的移动台能测量它的信号强度。
当BCCH没有信息发送时就发送填充比特，或称为虚拟突发脉冲序列。
●频率校正信道FCCH（FrequencyControlChannel）
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，相当于时隙0的标志，使移动台能识别到时隙0。
●同步信道SCH（SynchronizingChannel）
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（BaseSiteIdentityCode）
移动台将会监视相邻小区中BCCH的信息，并存储信号最强的6个小区的信息。
这些小区的SCH信息也被存了下来，以便移动台到了一个新小区时，可以快速的与之同步。
广播控制信道BCCH
（BroadcastControlChannel）
CCH
控制信道
FCCH
SCH
BCCH
同步信道
BCCH
广播控制信道
-仅为下行
GSM逻辑信道
控制信道
通用控制信道CCCH（CommonControlChannel）
通用控制信道用于在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
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