第7章 GSM网络无线接口的优化.docx

第7章 GSM网络无线接口的优化.docx

《第7章 GSM网络无线接口的优化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章 GSM网络无线接口的优化.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第7章GSM网络无线接口的优化

第七章

无线接口的优化

本书中的信息仅用于培训,具体以设备所附手册中的信息为准。

目录

页码

发射定时----------------------------------------------------------2

电池寿命----------------------------------------------------------4

功率控制----------------------------------------------------4

话音激活检测VAD-VoiceActivityDetection-------------6

不连续发射DTX-DiscontinuousTransmission----------6

不连续接收DRX-DiscontinuousReception--------------8

多径衰落-----------------------------------------------------------10

均衡------------------------------------------------------------------12

分集接收------------------------------------------------------------14

跳频------------------------------------------------------------------16

本章目标：

完成本章的学习后，学员应能：

知道对于GSM中存在的下列问题所采取的解决方法。

1.发射定时。

2.多径衰落。

3.电池寿命。

第七章目标

通过本章学习，学生应该能够：

1．理解解决GSM以下问题的方法：

a.传输定时

b.多径衰落

c.电池寿命

发射定时

为了简化手机的设计，GSM规范在BSS和MS之间的定时规定了3个时隙的偏移，这样使MS不必同时的发射和接收，如对面图所示。

TDMA系统的同步是很关键的，因为突发脉冲序列必须“实时的”在分配给它的时隙发射和接收。

MS离基站越远，突发脉冲序列的传送时间将越长。

GSMBTS为了解决这一问题，为MS引入了一定时间提前量，以补偿增加的传输时延。

时间提前量被加到了正常的三个时隙的偏移量上。

时间提前量信息每秒钟通过SACCH给MS发送两次。

最大的时间提前量大约是233ns，对应最大的小区半径是35km。

时间提前量

3个时隙的

偏移量

时间提

前量

下行

Rx电平

上行

电池寿命

限制手机尺寸大小的一个主要因素之一就是电池。

MS的电池体积一方面须足够大，对应电池的容量也较大，能保证充电一次后可以使用一定的时间，用户不希望需要频繁的对电池充电；另一方面电池体积应尽量小，这样可以使MS也更小更轻。

GSM的以下功能可以延长GSMMS电池的使用时间：

功率控制------PowerControl

话音激活检测VAD-----VoiceActivityDetection

不连续发射DTX------DiscontinuousTransmission

不连续接收DRX------DiscontinuousReception

功率控制

由于BTS和MS之间有一定的矩离，系统不仅要考虑时间提前量，还要考虑调整BTS和MS的发射功率。

MS离BTS越近，MS和BTS的发射功率都可以越小，这样不仅可以节省MS的电池，还可以减小同频干扰和邻频干扰。

上行和下行功率都可在网络提供者设定的离散值上独立的受到控制。

MS的初始功率设定值信息是由小区通过BCCH发送给它的。

BSS能控制MS和BTS的发射功率。

MS的发射功率由BSS监视，BTS的发射功率由MS监视并上报给BSS。

BSS根据这些测量值可以分别调整MS和BTS的功率。

功率控制

2瓦发射功率

MS

A

须降低功率

BTS

RX

注:

BTS将调整每个MS的发射功率,保证该MS发射的信号被BTS接收时,处在预先定义的功率控制箱内.

须提高功率

功率控制箱

A

B

MS

B

1瓦

话音激活检测VAD---VoiceActivityDetection

VAD是指移动台发射时检测是否有话音的一种机制。

当采用VAD时，没有讲话时的话音编码速率是500bit/s，而不是13kbit/s。

这样发射的信号在接收端相当于背景噪声，也称为“舒适”噪声。

如果没有“舒适”噪声，用户可能会认为通话已中断。

不连续发射DTX----DiscontinuousTransmission

DTX技术通过减小可能的无线发射干扰，提高了系统的有效性。

DTX技术是通过使MS在没有消息数据要发送时停止发射。

DTX用在为通话而建立的呼叫中，两个MS间通话时，可以明显的觉察到这种效果。

DTX用在MS时可以明显的节省功率，因为在静音时MS不需要发射，所以总的功率输出要求降低了。

DTX的实现很大程度上取决于网络运营商的判断，且对于不同作用的信道有不同的规范。

DTX通过SACCH复帧实现。

在可能的104帧中，可能只会发射4个SACCH帧及8个静音描述帧SID（SilenceDescriptor）。

话音激活检测（VAD）与不连续发射（DTX）

没有采用

DTX

采用了

DTX

SACCH

复帧

（480ms）

（静音描述单元）

不连续接收DRX—DiscontinuousReception

DRX技术使MS在没有消息接收时“关闭”接收部分。

MS通过监视广播控制信道BCCH（BroadcastControlChannel），频率校正控制信道FCCH（FrequencyCorrectionControlChannel），及同步控制信道SCCH（SynchronizationControlChannel），来获知帧号及帧同步重复格式，所以当MS锁定到BCCH后就可以知道后续信息的发送时间，这样MS可在必要时处于“休眠”和监听状态，这样也可以有效的节省电池。

DRX仅当MS不是处在呼叫状态时使用。

当使用DRX时，MS通过BCCH上的广播信息获知它所在的“寻呼群”，寻呼群可能会在一个控制信道复帧中出现一次，也可能被安排成多个复帧才出现一次。

寻呼群的重复率由网络提供者决定，其重复率信息在BCCH上广播，所以MS也就能知道它所在的寻呼群。

不连续接收

不连续接收

某移动台可能只在C1这个寻呼块才能被寻呼到

每235毫秒一次

例：

只有每经过3个复帧，移动台才能在C1被寻呼

一次

某移动台可能只在C1这个寻呼块才能被寻呼到

每235毫秒一次

可以选择让移动台在多个复帧才能被寻呼一次

例：

只有每经过3个复帧，移动台才能在C1被寻呼

一次

才在C1对MS寻呼一次

多径衰落（MultipathFading）

发射器发射的信号经过多条路由到达接收器时，存在多径衰落。

多径衰落是由于信号被物体反射，或者是信号经过大气中不同的温度层、湿度层时受到干扰引起的。

接收信号可能在不同的时间到达，不同时间到达的信号之间相位不同，可能会超过时间离散度。

到达接收器时，信号可能会建设性的叠加在一起，也可能会破坏性的叠加在一起，即互相加强或者互相抵消，如果互相抵消，则几乎无法收到可用信号。

对于GSM使用的频段，由于无线电波波长的原因，“好”的位置可能与“差”的位置只相距15cm。

当接收天线移动时，每条路径上接收的信号的相位也在改变，因此，叠加信号的强度也会不断的变化。

当天线移动较快时，丢失的信号可以通过交织和信道编码恢复出来，当天线移动较慢或静止时，有可能正好处在信号最弱处，使连续多帧的信号都丢失，无法通过编码纠错机制恢复出丢失的信号。

对面图示的是一个无线突发脉冲列从基站传到MS经过的几条路由，每条路由在传送中都会有不同程度的路径衰耗。

在市区多径衰落信号的时间离散度达到5ms，在多山地区，时间离散度会达到20ms。

GSM采用了5种技术来对抗多径衰落：

均衡

分集接收

跳频

交织

信道编码

均衡器必须能对抗大于17ms的时间离散度。

多径衰落

建筑物

建筑物

发射的突发脉冲序列经过多条路径到达接收天线

建筑物

建筑物

发射的突发脉冲序列经过多条路径到达接收天线

均衡

由于多径信号造成了信号的时间离散，接收器无法准确判断突发脉冲序列的到达时间和扭曲程度。

为了帮助接收器识别及同步于突发脉冲序列，在突发脉冲序列中间加进了训练序列。

训练序列是收发方都知道的比特串。

收到一个突发脉冲序列后，均衡器搜索训练序列码，找到后，再测量和摸拟信号受到的扭曲。

均衡器将扭曲后的数据与接收到的数据做比较，并选择最象是正确的一个。

共有8种训练序列码，编号从0到7。

邻近小区中相同RF载频使用不同的训练序列，使接收器能辨别正确的信号。

训练序列码

保护带

保护带

信息

训练序列

信息

尾比特

偷帧标志

尾比特

标准突发脉冲序列

保护带

保护带

信息

训练序列

信息

尾比特

偷帧标志

尾比特

标准突发脉冲序列

分集接收

信号会从多条路径到达接收器，所以接收器接收天线收到的信号是不相同的，有的处在波峰，有的却处在波谷，也就是说有的信号叠加在一起会使信号增强，有的却互相抵消，使信号减弱。

使用分集接收时，给接收器装两根接收天线，且这两根接收天线相距几个波长，以减小两条接收路径的相关性。

将两根天线接收到的信号叠加在一起可以使接收信号强度改善。

信号强度

天线1

时间

信号强度

天线2

时间

信号强度

合成信号

时间

分集接收

10个波长

合路器

合路后得到的信号

相距大约10个波长

合路器

合路后得到的信号

跳频

简介

跳频允许用于载送信令信道时隙或业务信道时隙的无线信号在每帧（或每4.615ms）使用的频率都不相同，这样由于干扰平均化，提高了抗干扰能力，有效解决了信号衰落的问题。

因为不是每个分配的信道都会有严重的干扰，当载送TCH时隙的RF信道在每帧都改变成一个新分配的频率时，会得到“无线信道干扰平均化”的效果，所以数据发送过程中只有一部分时间会受到干扰。

所有的移动台都可以在BSS的控制下完成跳频。

为完成跳频功能，BSS软件里必须有跳频的功能选项。

有两种跳频方式可供网络运营商选择：

循环方式和伪随机方式。

跳频

循环跳频，采用的频点有10、20、30和40