无线频率资源分配

1、1.1.1无线频率资源分配1.1.1.1工作频率和载频间隔GSM900系统工作频带如下:上行 890915 MHz下行 935960 MHz双工间隔为45MHz载频间隔为200KHZ。DCS1800系统工作频带如下：1710 、1755 MHz1805 、 1850 MHz1 <n <124上行 1710 1785 MHz其中无委会批准频带为下行 18051880 MHz其中无委会批准频带为双工间隔为95MHz载频间隔为200KHZ。PCS1900系统工作频带如下：上行1850 1910 MHz下行1930 1990 MHz双工间隔为80MHz载频间隔为200KHZ。1.1.1.2

2、 频道编号GSM900系统的频道编号为：P-GSM900Fl(n) = 890 + 0.2 n MHzFu( n) = Fl( n) + 45 MHzn值称为绝对射频频道号（ARFCN，通常第1和第124频道作为系统保护频道不予使用。E-GSM900Fl(n) = 890 + 0.2 n MHzFu( n) = Fl( n) + 45 MHz0 <n <124Fl( n) = 890 + 0.2(n-1024)975 < n < 1023DCS1800系统的频道编号为：Fl( n) = 1710.2 + 0.2(n-512) MHzFu( n) = Fl( n) + 9

3、5 MHz512 < n < 885PCS1900系统的频道编号为:Fl( n)=1850.2 + 0.2(n-512) MHzFu( n)=Fl( n) + 80 MHz512 < n < 8101.1.1.3 上行链路与下行链路基站信息传输给移动台所占用的链路，称为下行链路。移动台信息传输给基站所占用的链路，称为上行链路。1.1.1.4 小区频率配置 CA和移动台频率配置 MA根据GSM网络规划，每个小区可以分到一些频率，由绝对频道号标识，这些频率是可用频率的一个子集，称为小 区频率配置 CA。在小区中的移动台可以使用CA中的一些频率（由网络分配），这些频率是 CA

4、的一个子集，称为移动台频率配置MA。1.1.2无线信道GSM系统中，移动用户和基站之间的传输媒介是自由空间。在GSM频段内，存在噪声、多径和同频干扰等。为了对付这些噪声和干扰，在无线接口部分采用了有效的信道编码、交织和调制方案。GSM系统中，用户通信占用的信道采用频分和时分两种方式。GSM频段每200KHz分为一个小段，每一小段是一个频道，在每个频道中，采用时分复用，分成8个时隙。1.121时隙与帧结构GSM采用频分复用和时分复用的技术，从时分复用角度来看，在一个频道上为了给不同用户传输信息，就要对每 个用户的数据进行分时传输，即在时间轴上切片，然后把几个时间切片组成帧，帧内的时间切片称为时隙

5、，这样一个 帧就由几个时隙组成， GSM中每帧由8个时隙构成，时隙号的编排从0乙如图1.3所示。图1.3 GSM系统中的帧定义每个TDMA帧含8个时隙，共占 60/13 ：4.615ms，每个时隙占15/26ms ：577s。存在两类复帧:多个TDMA帧构成复帧，26个TDMA帧，时间间隔为 120ms,用于TCH( SACCH/T和FACCH51 个 TDMA帧，时间间隔为 3060/13ms ： 235ms,用于 BCCH CCCHAGCH PCH RAC) SDCCH51帧的复帧：包含26帧的复帧：包含(SACCH/C。多个复帧构成超帧(Super Frame ),它是一个连贯的 5U2

6、6的TDMA帧，超帧的周期为 1326个TDMA帧，即卩6.12 秒。2048个超帧构成超高帧，周期为 3h 28min 53s 760ms (即12533.76秒)，GSM帧结构如图1.4所示。1 超高帧=2 04 8 超帧=2 71 5 64 8 TDMA 帧(3h 2 8m in01231 超帧=1 32 6 TDMA 帧(6.1 2 秒)5 3s 7 60 m s)2 04 4204 5204 62 04 7BC C HC C CHSD C HT CHSAC CH /TFA CC H0123011 复帧=26 TDMA 帧(120 ms)4748495 0 24251 复帧=5 1 T

7、DMA 帧(306 0/1 3m s)12345671 TDMA 帧二 8 时隙(1 20 /26 = 4.6 15 ms )在一个超高帧中，以帧号区分每一帧，帧号编排从或 T1' T3'。0至2715647。在GSM系统中帧号的传输一般使用T1、T2、T3其中 T1 = FN div (2651)(11bit, 0、2047)T2 = FN mod 26(5bit, 0、25)T3 = FN mod 51(6bit, 0、50)T1 '= (FN div 1326) mod 32T3 '= (T3-1) div 101.1.2.2 物理信道(5bit, 031

8、)(3bit, 04)012 42 50149 |50J一一0图1.4帧结构GSM系统中，信道可分为物理信道和逻辑信道。 物理信道是频分复用和时分复用的结合。从时域上来看，一个给定的物理信道在每个TDMA帧中占用相同的时隙号，因此可以由时隙号和帧号标识。1.1.2.3 多址方式GSM系统无线接口采用 FDMA与TDMA的混合方式，并采用跳频方式图1.5时域与频域中的时隙GSM多址方式如图1.5所示°GSM的突发传输是在时间窗口和频率窗口中进行的，称之为一个间隙，它持续577is,并占据200KHZ带宽。从频域角度来看，在系统频段内，每200KHZ设置一个间隙的中心频率，即GSM规范中

9、的射频信道。从时域的角度来看，间隙在频域上循环发生，每次占15/26ms (约577Ms),称之为突发脉冲序列周期BP( Burst Period),这些间隙的时间间隔称之为时隙(Time Slot)。GSM系统每8个时隙为一个周期，即每个载波有8个物理信道跳频是指载波频率在很宽的频率范围内按某种图案(序列)进行跳变。GSM系统的无线接口采用了慢跳频技术(SFH，在一个完整的突发序列传送期间，其频率保持不变。GSM勺跳频示意如图1.6所示。频率图1.6 GSM系统跳频示意图GSM系统引入慢跳频有两个原因。第一个原因是频率分集，主要用于抗瑞利衰落。我们知道，GSM系统在传输链中要引入纠错码，这种

10、码是建立在冗余基础上的：经过冗余处理的数据，即使有几个错误，也可以从接收流的其它部分 重建原始数据，而这种冗余是扩展到几个突发脉冲上的。移动无线传输在遇到障碍时不可避免地会遭受短期的幅度变 化，这种变化称为瑞利衰落。不同频率遭受的衰落是不同的，而且随着频率差别的增加，衰落更加独立，通过跳频， 包含码字一部分的所有突发脉冲不会被瑞利衰落以同一种方式破坏。引入跳频的第二个原因是干扰源分集(in terferer diversity)特性。在业务量密集区，蜂窝系统容易受到频率复用产生的干扰限制。相对载噪比(C/I )可能在呼叫中变化很大：C取决于移动台相对于基站的位置，I取决于此频率是否在邻近小区被

11、使用。引入跳频使得它可以在一个可能干扰的蜂房的许多呼叫之间分散干扰，而不是集中在一个 呼叫上。GSM系统有64种跳频序列，对它主要有两个描述参数：MAIO移动分配指数偏移和 HSN跳濒序列号。MAIO可取组中频率个数那么多的值，HSN可取64个不同的值，跳频序列选用伪随即序列。 通常，在一个小区内的信道具有相同的HSN和不同的 MAIO,这样可避免小区内的信道干扰。在使用相同频率集的远端小区，应使用不同的HSN以获得干扰源分集的增益。需要注意的是，对于跳频的使用有一个限制：公共信道(FCCH、SCH、BCCH、PCH、AGCH 和 RACH ）必须使用一个固定的频率。这一限制是为了简化初始同步

12、的提取：一旦移动台发现了一个FCCH脉冲。就可以在同一频率上寻找SCH脉冲。由于这个脉冲太小，不能包括对BCCH的跳频序列的描述，最简单的办法是将BCCH放在与SCH相同的频率上。如果PCH、AGCH和RACH是跳频信道，它们的跳频序列应在 BCCH上广播，然而这只会增加系统的复杂性而获得的好处不多。因此，选定TNO的公共信道不跳频，公共信道的扩展集也不跳频。1.124逻辑信道GSM系统划分了在GSM系统无线接口上传输的数据包含用户数据，信令，广播消息等等，为了区分这些数据,多种逻辑信道，在每条逻辑信道中传输固定类型的数据。逻辑信道一般分为业务信道(TCH)和控制信道(CCH)两大类。如图1.

13、7所示。14.4Kbit/s全速率数据业务信道仃C H/F14.4)信道业务信道9.6Kbit/s4.8Kbit/s2.4Kbit/sL数据信道4.8Kbit/s2.4Kbit/sBC HCCCHD C CH全速率数据业务信道仃C H /F9.6)全速率数据业务信道仃C H /F4.8)全速率数据业务信道仃C H /F2.4)半速率数据业务信道仃C H /H 4.8)半速率数据业务信道仃C H /H 2.4)全速率话音业务信道仃C H /FS)增强型全速率话音业务信道仃C H/EFR )半速率话音业务信道仃C H/H S)FC CH （下行）SC H （下行）BC C H （下行） C BC

14、H （下行）R AC H （上行）AG C H（下行）PC H （下行）SD C C HFACSAC业务信道图1.7逻辑信道分类业务信道携载编码语音或用户数据，它有全速率业务信道(TCH/F)和半速率业务信道(TCH/F)之分: 全速率业务信道(TCH/F):总速率为 22.8kbit/s 半速率业务信道(TCH/F):总速率为11.4kbit/s话音业务信道TCH/FS全速率话音业务信道TCH/HS半速率话音业务信道数据业务信道TCH/F14.4 :14.4kbit/s全速率数据业务信道TCH/F9.6 :9.6kbit/s全速率数据业务信道TCH/F4.8 :4.8kbit/s全速率数据业

15、务信道TCH/H4.8:4.8kbit/s半速率数据业务信道TCH/F2.4 :< 2.4kbit/s全速率数据业务信道TCH/H2.4 :乞2.4kbit/s半速率数据业务信道控制信道控制信道用于携载信令或同步数据，包括三类控制信道：广播信道、公共控制信道和专用控制信道。广播信道是基站到移动台的单向传输，它分为四种信道：* FCCH频率校准信道，该信道携载用于MS频率纠正的信息。* SCH:同步信道，携载 MS帧同步和BS收发信机（BTS）识别信息。BSIC（基站识别码）：6bit其中 NCC: 3bit （ 0 7）BCC : 3bit （ 0 7） 缩减 TDMA帧号（RFN :

16、19bit （T1、T2、T3'）* BCCH广播控制信道，该信道广播BTS的一般信息。在每个基站收发信台中总有一个收发信机含有这个信道，以向移动台广播系统信息。CCCH_CONF公共控制信道结构）由此参数可知：-BS_CC_CHAN公共控制信道数）-BS_CCCH_SDCCH_CC是否与SDCCH吉合使用）CCCH_CONBS_CC_CCHANSBS_CCCH_SDCCH_COMFB0001false0011True0102False1003False1104FalseBS AG BLKS RES每个公共控制信道上保留准予接入信道的块数）：3bit （信道编码前）范围 0、7。BS_

17、PA_MFRM传输寻呼消息给同一寻呼组的MS的51个TDMA帧的复帧数）：3bit （信道编码前）范围 2-9。CBCH :小区广播信道。用于 BSS向MS发送短消息广播。它占用 SDCCH2子信道。公共控制信道为网络中移动台所共用，分为三种信道：* PCH:寻呼信道，用于基站寻呼移动台（下行）* RACH随机接入信道，用于移动台随机提出入网申请，即请求分配可用信道（上行）* AGCH :准予接入信道，用于基站对移动台的随机接入请求作出应答，即分配一个SDCCH或直接分配一个TCH （下行）。基站将其分配给移动台，进行基站与移动台之间点对点的传输。* SDCCH独立专用控制信道，用于传送信道分

18、配等信息，它可分为：SDCCH/8 :独立专用控制信道SDCCH/4: 与 CCCH相组合的独立专用控制信道* SACCH慢速随路控制信道，与一条业务信道或一条SDCCH联合使用，用来传送用户信息期间某些特定信息，例如：功率和帧调整控制信息、测量数据等。该信道可分为以下几种：SACCH/TF:与TCH/F随路的慢速随路控制信道SACCH/TH与TCH/H随路的慢速随路控制信道SACCH/C4:与SDCCH/4随路的慢速随路控制信道SACCH/C8:与SDCCH/8随路的慢速随路控制信道* FACCH快速随路控制信道，与一条业务信道联合使用，携带与SDCCH同样的信号。它通过借用业务信道来实现信

19、令传输，传送如“越区切换”等指令。FACCH可分为以下几种：FACCH/F：全速率快速随路控制信道FACCH/H:半速率快速随路控制信道1.125 TRXTRX是GSM系统中的一个较为重要的概念，一般是指一个基本收发信单元，它包含8条物理信道。1.1.3信道组合类型1.131信道组合种类GSM系统中，几种逻辑信道组合成某种特定的类型，用于传输用户数据或信令，一般称之为信道组合类型，一种信道组合类型可以映射到一条物理信道上。信道组合类型主要有以下几种。a TCH/F + FACCH/F + SACCH/TFb TCH/H(0,1) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1)c

20、TCH/H(0,0) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1) + TCH/H(1,1)d FCCH + SCH + BCCH + CCCHe FCCH + SCH + BCCH + CCCH + SDCCH/4(0.3) + SACCH/C4(0.3)f BCCH + CCCHg SDCCH/8(0 .7) + SACCH/C8(0 . 7)其中 CCCH = PCH + RACH + AGCH注1:当支持SMSC(小区广播短消息业务)时，在 e, g情况下用CBCH弋替SDCCH(2>注2：仅当无其它 CCCH分配时，才使用组合的 CCCH/SDCC分配e)。注3

21、: d和e在一个小区中不能同时存在。业务信道(TCH、控制信道FACCH和SACCH/T使用26帧的复帧。信道结构如图 1.8所示。FACCF占用TCH信道传 输，通过偷帧标志区分 TCH和 FACCH数据。控制信道(除FACCH和SACCH/T以外)使用51复帧结构，如图1.9所示。每个蜂房广播一个 FCCH和一个SCH其基本组合在下行方向包括一个FCCH 个SCH 一个BCCH和一个CCCH(PCH+AGCH 如图 1.9(a)。TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTI01 22 5T :TC H /F信道A :SACCH /TF信道I:id le(a ) T C H /F+F

22、AC C H/F+ SAC CH /TFTtTtTtTtTtTtAtTtTtTtTtTtTa01 22 5T :子信道号0的TC H /H A :子信道号0的SAC CH /THt :子信道号1的TC H/H a :子信道号1 的S AC CH /TH(b) T CH /H (0,1)+ FACC H/H (0 ,1)+ SACC H/TH (0 ,1 )图1.8 26 帧的信道结构51帧FSCCCCFSBFSFSFSIBCC H +C CCH(下行)8 SD CCH /8(下行)D0I I ID 1Il I ID2I I ID3 1 1D4I I ID |5JD6I I ID 7I I IA

23、(IIA1IpIA2I I IA3I I IIII11 1D0|1 11II1D 1111IIID21 1 11 1 1D31 11 1 1D41 1 11D11511 1 1D61 1 111 1D 711 11A41111A51 1ri1 1 1A6a I i1 I 1A71 1 1III(上行)Ip1%1i1%1III10 11Fd'1 '1 1 1'd'2 'I I IFd'3 1I I I1 D”4 1I I I'd'5 1I I I'd'6 1I I I'D7 1 1 1 A0 11 II Ia

24、5iii.a6j1i111IIIJ10 111 D!1 11 11 1 1'dL 1I 1 1'dL 11 1 J触11 1 16 11 1111A411 1 18 SD CCH /8BCC H +C CCH+4SD CC H/4(下行)BCC H +C CCH+4SD CC H/4(上行)FS1 BI11 C11 1FSC 11 1 1r C11IFS"D01 1d'1 11 1FSD 21 1 11 d°I I3 'IFSA01 a1 1I I IIFSB1n1 1C1 1FS1 1 1C1 11Ci11FS1 1D 01 iT ID 1

25、1 1FS1 1 1D 21 1 11 1D1 1131FSA2L1 1 1A31 1 1I(b) SDC C H/8(0,.,7)+SAC C H/C 8(0,.,7)11IID3IIIRRIIIA21 J 11 1A31 L IRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR1 11D0I J.11 1 1D 1I IIRRD2J |l III11D3111RRIIIA01 1 11 1 1A11 1 1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR1 I ID01 1 11 1 1D 1i 11RR1 1 1D21 1 1(c) F CC H +SC H+C CC H +SD CC H /

26、4(0,.,3)+SACC H /C 4(0,.,3)F : FC C HB : BC C HR : RA C HA : SACC H/CS : SC HC : C C C H (CCC H=PCH +AGCH+RACH )D : SD C C HI : idle图1.9 控制信道结构1.1.3.2小区内信道安排在一个小区内，存在控制信道和业务信道，控制信道和业务信道之间的分配比例和小区容量有关，下面给出几个 分配的例子。* 只有1个TRX的小容量小区TNO: FCCH+SCH+CCCH+SDCCH/4(0,_,3)+SACCH/C4(0,_,3);TN1_7: TCH/F+FACCH/F+S

27、ACCH/TF* 有4个TRX的中等容量小区1 个 TN0 组：FCCH+SCH+BCCH+CCCH2 个 SDCCH/8(0,_,7)+SACCH/C8(0,_,7)；29 个 TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF* 有12个TRX的大容量小区1 个 TN0 组：FCCH+SCH+BCCH+CCCH1 个 TN2 组、1 个 TN4组和 1 个 TN6组：BCCH+CCCH5 个 SDCCH/8(0,_,7)+SACCH/C8(0,_,7)；87 个 TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF1.1.3.3 信道和信道组合的操作-BTS必须在小区配置的无线频道( RFCN C0的下

28、行信道的每个 TDMA帧的每个时隙发送一个突发脉冲，用以MS做支持BCCH的RFCN功率测试，该突发脉冲为虚拟突发脉冲。-C0 的时隙 0(即 TN0)必须是 FCCH+SCH+BCCH+CCCHCCH SCH +BCCH +CCCH + SDCCH/4 +SACCH/C4-BCCH中的BS_CC_CHAN参数定义了支持 CCCH的基本物理信道数。所有 CCCH将使用C0的各个时隙 (TN0,TN2,TN4,TN6)。在空闲模式，每一个 CCCH携载其自己 MS的CCCH组(CCCH_GROUP)在特定的 CCCH!中的 MS将 在其属于的CCCHk等待寻呼消息和做随机接入。-BBCH 中的 BS_CCCH_SDCCH_CO参数定义了 CCCH是否和 SDCCH/4(0,_,3) 枱ACCH/C4(0,_,3)共同使用一个基本 物理信道。若是则可用的的随机接入信道块数(准予接入信道块和寻呼信道块)将减少。当PCH和 AGCH使用同一基本物理信道时， 它们共用相同的 TDMA帧映射(模51)。信道在块的基础上共用， 每块 内的信息可使 MS决定是否该块包含寻呼消息或准予接入消息。为了保护MS满意接入系统，在每复帧(51帧)中的可变块数预留给给接入。在BCCH上广播的参数 BS_PA_MFRM表示传输寻呼消息给同一寻呼组的MS