gsm移动通信原理

GSM移动通信原理,Page 2,Page 2,课程内容,第3章 GSM系统Um接口,Page 3,Page 3,第一节 Um接口频率规划 第二节 Um接口物理信道 第三节 Um接口逻辑信道 第四节 Um接口话音处理 第五节 Um接口控制技术,GSM系统Um接口,Page 4,Page 4,几个基本概念,突发脉冲序列：占有一个限定的持续时间和占有限定的无线频谱，它们在时间和频率窗上输出。 时隙（Time Slot）是隙缝的时间间隔，它的持续时间被用于作为时间单元BP，意为突发脉冲序列周期（Burst Period）. 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频率中传送突发脉冲序列,Page 5,突发脉冲序列：占有一个限定的持续时间和占有限定的无线频谱，它们在时间和频率窗上输出。 时隙（Time Slot）是隙缝的时间间隔，它的持续时间被用于作为时间单元BP，意为突发脉冲序列周期（Burst Period）. 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频率中传送突发脉冲序列 200KHz带宽称为频隙（Frequency Slot），相当于GSM规范书中的无线频道（Radio Frequency Channel），也称射频信道 TDMA帧（Frame）通常被表示为接连发生的 i 个时隙.GSM系统目前采用全速率业务信道，i 取为8,Page 6,Page 6,您知道吗？GSM无线信道有什么特点？GSM系统频点如何分配？,Um接口频率规划,Page 7,Page 7,GSM900无线频道特点： 上行（MSBTS）：890-915MHZ 下行（BTSMS）：935-960MHZ 双工间隔：45MHz 载频间隔：200KHz,Um接口频率规划,Page 8,Page 9,Page 9,DCS1800： 上行（MSBTS）：1710-1785MHZ 下行（BTSMS）：1805-1880MHZ 双工间隔：95MHz 载频间隔：200KHz,Um接口频率规划,Page 10,Page 10,GSM频道编号方法GSM900频道编号： 上行频率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行频率Fu(n)=(935+0.2n)MHz其中：n 为绝对射频号，从1到124 DCS1800频道编号： 上行频率F l(n)=1710+0.2×(n-511)MHz 下行频率Fu(n)=1805+0.2×(n-511)MHz 其中：n为绝对射频号，从512-885， 实际上，我国从512-（512+224）,Um接口频率规划,Page 11,Page 11,GSM系统频点分配基本的频率复用技术 4×3 将所有系统频点分为12组； 通常每个小区分配一组频点紧密频率复用技术 MRP 同心圆复用 1×3,Um接口频率规划,Page 12,Page 12,第一节 Um接口频率规划 第二节 Um接口物理信道 第三节 Um接口逻辑信道 第四节 Um接口话音处理 第五节 Um接口控制技术,GSM系统Um接口,Page 13,Page 13,您知道吗？ 每个载频上的时隙是如何成帧的？ Um接口上有哪几种突发脉冲序列？,Um接口物理信道,Page 14,Page 14,物理信道帧结构,什么是突发脉冲？ GSM的每个载频是时分复用的每个载频分给八个全速率用户使用； 每个用户在一个限定的、不连续的时间段内占用载频发送信号；突发脉冲 一个突发脉冲占用的时间缝隙时隙；,Page 15,Page 15,每个载频上的帧结构如何组成,帧结构中涉及以下概念： 时隙 TDMA帧 复帧 超帧 超高帧,业务信道与信令信道的帧结构组成不同，请看下页图示：,Page 16,Page 16,业务信道帧结构:8时隙TDMA帧 26TDMA帧1复帧 51复帧1超帧 2048超帧1超高帧,控制信道帧结构8时隙TDMA帧 51TDMA帧1复帧 26复帧 1超帧 2048超帧1超高帧,帧结构,Page 17,Page 17,突发脉冲种类与功能,每一种突发脉冲完成什么功能？,Um接口上有哪几种突发脉冲？,Internet,Page 18,Page 18,常规突发脉冲序列（NB） 频率校正突发脉冲序列（FB） 同步突发脉冲序列（SB） 接入突发脉冲序列（AB）,突发脉冲种类与功能,Page 19,Page 19,常规突发 双向信道上完成常规信息的传送 频率校正突发 下行信道上完成手机频率校正功能 同步突发 下行信道上完成手机帧同步功能 接入突发 上行信道上完成手机接入申请功能,突发脉冲种类与功能,Page 20,Page 20,突发脉冲应用实例,以手机开机为例，说明突发脉冲的应用：开机频率校正突发接收下行信道信息，完成手机频率校正功能同步突发接收下行信道信息，完成手机帧同步功能,Page 21,常规突发:接收下行信道上的系统消息接入突发:在上行信道上完成手机接入申请功能常规突发:在双向信道上完成鉴权，加密后，进入空闲状态,Page 22,Page 22,第一节 Um接口频率规划 第二节 Um接口物理信道 第三节 Um接口逻辑信道 第四节 Um接口话音处理 第五节 Um接口控制技术,GSM系统Um接口,Page 23,Page 23,Um接口逻辑信道,您知道吗？ 为什么引入逻辑信道？ 逻辑信道的种类？ 每一种逻辑信道的功能？ 逻辑信道如何组合？,Page 24,Page 24,为什么引入逻辑信道,Um接口物理信道上传送的信息种类繁多； 每一类信息均有一定的要求和规律；由一定的物理信道支撑； 为了表述每一类信息的方便，定义了多种逻辑信道.,Page 25,Page 25,逻辑信道的分类,逻辑信道分为两类： 业务信道（Traffic Channel）：传业务信息，包括：话音和数据； 控制信道（Control Channel），或称为信令信道（Signalling Channel）：传各种控制信息；,Page 26,Page 26,逻辑信道类型,Page 27,Page 27,话音业务信道 全速率话音业务信道（TCH/F) 半速率话音业务信道（TCH/H) 增强型全速率话音业务信道（Enhanced TCH/F）,业务信道,Page 28,Page 28,数据业务信道 9.6kbit/s，全速率数据业务信道（TCH/F9.6） 4.8kbit/s，全速率数据业务信道（TCH/F4.8） 4.8kbit/s，半速率数据业务信道（TCH/H4.8） 2.4kbit/s，全速率数据业务信道（TCH/F2.4） 2.4kbit/s，半速率数据业务信道（TCH/H2.4）,业务信道,Page 29,Page 29,作用：控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据.分类（三大类）: 广播信道（BCH） 公共控制信道（CCCH） 专用控制信道（DCCH）,控制信道,Page 30,Page 30,特点：下行信道，传频率校正、同步及系统消息 分类（三种）：频率校正信道（FCCH） 同步信道（SCH） 广播控制信道（BCCH）,广播信道（BCH）,Page 31,Page 31,频率校正信道（FCCH），传送：移动台的频率校正信息 同步信道（SCH），传送同步信息：基站识别码BSIC,简化TDMA帧号 广播控制信道（BCCH），传送：手机由此获得各种系统参数,广播信道（BCH）功能,Page 32,Page 32,特点：系统内移动台共用 分类： 寻呼信道（PCH） 随即接入信道（RACH） 接入允许信道（AGCH）,公共控制信道（CCCH）,Page 33,Page 33,寻呼信道（PCH）下行，用于寻呼移动台 随即接入信道（RACH）上行，用于移动台提出入网申请，请求分配一条SDCCH； 接入允许信道（AGCH）下行，用于入网应答，分配一条SDCCH或TCH,公共控制信道（CCCH）功能,Page 34,Page 34,特点：由基站分给某一特定的移动台专用,专用控制信道（DCCH）,独立专用控制信道（SDCCH）双向，用于传送鉴权、业务信道指配信息； 慢速随路控制信道（SACCH）双向，与一条业务信道或一条SDCCH联用；在传送用户信息期间代传某些特定信息，例如无线传输的测量报告、功率控制。,Page 35,Page 35,快速随路控制信道（FACCH）:与一条业务信道联用，携带与SDCCH同样的信号；只在未分配SDCCH时才分配FACCH；通过从业务信道借取的帧来实现信令传输；传送诸如“越区切换”等指令信息。,专用控制信道（DCCH）功能,Page 36,Page 36,还有其他的逻辑信道吗,小区广播控制信道CBCH， 用于下行短消息业务的小区广播信息！,YES！,Page 37,Page 37,逻辑信道应用实例,以MS开机为例，说明逻辑信道的应用：开机FCCH： 接收频率校正信息SCH： 接收BS同步信号BCCH： 接收系统消息 PCH： 接收寻呼消息RACH： 接入申请 AGCH： 允许接入，并分配SDCCHSDCCH /SACCH：在SDCCH上进行鉴权；在SACCH上进行功率控制空闲状态接收BCCH,Page 38,Page 38,第一节 Um接口频率规划 第二节 Um接口物理信道 第三节 Um接口逻辑信道 第四节 Um接口话音处理 第五节 Um接口控制技术,GSM系统Um接口,Page 39,Page 39,Um接口话音处理,您知道吗？ 话音是如何在无线信道上传送的？ 您知道语音编码、信道编码、交织、加密、调制吗？,Page 40,Page 40,话音在无线信道上的传送,我们一话音的发送为例，讲述话音的无线传输； 话音的接收仅仅是发送的反过程。,Page 41,Page 41,话音处理过程综述,首先，语音通过一个模/数转换器，实际上是经过8KHZ抽样，每个脉冲均匀量化为13bit； 每20ms为一段，再经语音编码后降低传码率为13bit/s； 经信道编码变为22.8Kbit/s； 再经码字交织、加密和突发脉冲格式化后变为33.8kbit/s的码流； 经调制后发送出去。 接收端的处理过程相反。,Page 42,Page 42,信道编码,为了检测和纠正传输期间引入的误码，在数据流中引入冗余BIT用于纠错； 信道编码器把话音分成“很重要（50bit）、较重要（132bit）和不重要（78bit）三部分。对前两部分分别加入3、4位奇偶校正码（50+3）+（132+4）=189bit，然后做1：2的卷积（189*2=378bit），,Page 43,再加上不重要的78bit，形成了456bit/20ms=22.8kbit/s的信道编码组。结果使20ms段BIT数从260BIT增加到456BIT，相应的话音速率从13K增加到22.8K。,Page 44,Page 44,为什么引入话音交织？ 无线传输干扰和误码通常在某个较小时间段内发生，影响连续的几个突发脉冲； 如果把话音帧内的BIT顺序按一定的规则错开，使原来连续的BIT分散到若干个突发脉冲中传输，则可分散误码，使连续的长误码变为若干分散的短误码，以便于纠错，提高话音质量。,交织,Page 45,交织处理的两个优点： 可以减少一个话音帧内的误码数量； 通过信道解码，可实现部分误码的纠正。,交织处理的两个缺点： 话音处理的长时延； 信号处理的复杂程度。,Page 46,Page 46,一次交织（块内交织）,第一次交织把456bit/20ms的话音码分成8块，每块57bit.前后两个20ms段的块交织，组成8个 114bit的块,