无线接口理论

1、载波频率范围载波频率范围GSM 900上行： 890 - 915 Mhz下行: 935 - 960 MhzCarrier Pairs (in Mhz)890.0935.0890.2935.2890.4935.4.914.8959.8915.0960.0双工频率 = 45 MhzGSM 1800上行:1710 - 1785 Mhz下行: 1805 - 1880 MhzCarrier Pairs (in Mhz)1710.01805.01710.21805.21710.41805.4.1784.81879.81785.01880.0双工频率 = 95 Mhz124 Carriers374 Carr

2、iers载波频率范围载波频率范围GSM 900 的 双 工 频 率 (上 行 链 路 和 下 行 链 路 频 率 的 差 )是 45 MHz ， GSM 1800 是 95 MHz 。 在 GSM 900 和 GSM 1800中 ， 最 低 和 最 高 信 道 不 使 用 以 避 免 与 使 用 相 邻 频 率 的 业 务 相 互 干 扰 GSM 900 的 总 载 波 数 是 124 ， 而 GSM 1800 则 为 374GSM无线传输无线传输GSM 网 的 无 线 传 输 基 于 数 字 技 术GSM 的 数 字 传 输 采 用 两 种 方 案 实 现 ， 这 就 是 所 谓 的 频 分

3、 多 址 (FDMA) 和 时 分 多 址 (TDMA) 接 入 方 式频分多址频分多址FDMA频 分 多 址 (FDMA) 是 指 每 个 基 站 被 分 配 不 同 的 无 线 频 率 信 道 。 在 相 邻 小 区 (或 相 同 小 区) 的 移 动 电 话 能 够 同 时 (但 根 据 频 率 被 分 隔 ) 操 作 。 通 过 使 用 多 路 载 波 频 率( GSM 900 的 124 加 GSM 1800 的 374) ， 来 实 现FDMA时分多路访问时分多路访问 (TDMA)时 分 多 路 访 问 (TDMA) ， 正 如 名 字 所 示 ， 它 是 在 多 个 用 户 之

4、间 ， 通 过 为 每 一 用 户 分 配 一 个 特 定 的 时 间 (称 为 时 隙 ) 共 享 资 源 的 方 法这 与 模 拟 移 动 网 中 通 话 期 间 无 线频 率 只 被 单 个 用 户 使 用 形 成 对 照 。 在 时 分 多 路 访 问(TDMA) 系 统 中 ， 每 个 用 户 只 在 分 配 的 时 隙 中 接 收 或 发射 信 息 突 发 脉 冲 序 列 。 只 有 当 用 户 完 成 呼 叫 的 建 立时 ， 这 些 时 隙 才 被 分 配 给 语 音 ， 而 且 有 些 时 隙 被 用 于提 供 呼 叫 间 的 信 令 和 位 置 更 新时分复用原理时分复用原

5、理T = Allocated timetASlot for user 1Slot for user 2Slot for user 3Slot for user 5Slot for user 7Slot for user 8Slot for user 4Slot for user 6调制的概念调制的概念以 一 预 定 的 方 式 ， 数 字 0 和 1 被 用 于 改 变 摸 拟 无 线 信 号 的 一 个 特 性 。 通 过 用 数 字 信 号 的 每 一 比 特 改 变 模 拟 信 号 的 特 性 ， 我 们 能 够 在 频 域 将 每 一 模 拟 信 号翻 译 成 一 个 比 特 流 。

6、这 种 技 术 就 称 为 调 制 。方式三种: 调 幅 调 频 调 相调制技术调制技术频率调制幅度调制相位调制相位调制1 bit duration1 bit changedGSM信号调制信号调制GSM 在 空 中 接 口 上 使 用 相 位 调 制 技 术 ， 就 是 所 谓 的 高 斯 最 小 移 频 键 控 (GMSK)物理信道与物理信道与 TDMA 祯祯一个TDMA祯可分为8个时隙，这每个时隙就是一个物理信道一个载波频率总包含8个物理信道传送的信息的总类超过8类.物理和逻辑信道物理和逻辑信道 TDMA 帧 的 时 隙 代 表 物 理 信 道物 理 信 道 的 内 容 - 根 据 他 们

7、 的 角 色 分类， 被 称 为 “ 逻 辑 信 道 ”(logical channels)呼叫建立涉及的信道呼叫建立涉及的信道 (1)用来传输信息来帮助移动台调协至网络用的信道用来传输同步信号的信道用来传输关于网络所用频率的信息以便帮助移动台知道所要调至的频率及周围的频率的信道BTSBTSTDMA FrameSync. Information呼叫建立涉及的信道呼叫建立涉及的信道(2)用来传送移动台要建立一个呼叫的请求信息的信道用来建立一个呼叫的信道用来传送切换信息的信道BTSTDMA FrameRequestChannel allocation Traffic呼叫建立涉及的信道呼叫建立涉及的

8、信道(3)用来寻呼被叫方的信道用来传送测量信息的信道结论结论: 没有用来传送通话信息的信道没有用来传送通话信息的信道解决方法解决方法: 我们必须在一个物理信道上传输多于一种类型我们必须在一个物理信道上传输多于一种类型的信息，几种类型的信息必须共享一个信道的信息，几种类型的信息必须共享一个信道BTSTDMA FramePagingAnswerTraffic逻辑信道逻辑信道逻辑信道逻辑信道公共信道公共信道专用信道专用信道广播信道广播信道FCCHSCHBCCH公共控制信道公共控制信道PCHRACHAGCHSDCCHSACCHFACCH专用控制信道专用控制信道TCH/FTCH/H话务信道话务信道TCH

9、/EFR专用信道和公共信道专用信道和公共信道公 共 信 道 是 那 些 用 于 对 移 动 台 广 播 不 同 信 息 和 在 MSC/VLR 与 移 动 台 之 间 的 建 立 信 令 信 道在 无 线 通 道 上 ， 不 同 类 型 的 信 令 信 道 用 于 促 进 移 动 台 与 BTS, BSC 和 MSC/VLR 之 间 的 信 息 交 流 。 所 有 这 些 信 令 信 道 被 称 为 专 用 控 制 信 道 。业 务 信 道 也 是 专 用 信 道 ， 因 为 每 个 信 道 只 被 一 个 用 户 专 用 于 传 送 话 音 或 数 据广播信道广播信道频率矫正信道 (FCCH

10、)纯sine 波移动台开机时搜索这个信道下行同步信道 (SCH)在移动台锁定频率后，将同步至同步信道 SCHSCH 包含有基站的 BSIC 信息和 TDMA 祯号 (用来进行语音加密)广播控制信道 (BCCH)关于 BTS的公共信息:使用的频率跳频序列信道合成寻呼组周边小去信息公共控制信道公共控制信道寻呼信道 (PCH)BTS 用来寻呼一个移动台下行信道随机访问信道 (RACH)MS用来请求一个专用控制信道比如：移动台始发的呼叫上行信道准许访问信道 (AGCH)BTS 用来分配一个专用控制信道下行信道专用信道专用信道独立专用控制信道 (SDCCH)双向信道用于呼叫建立过程, 比如：鉴权话务信道

11、 (TCH) 是由 SDCCH分配慢速随路控制信道 (SACCH)伴随 SDCCH 和 TCH一起使用测量报告MS 功率控制时间校准快速随路控制信道 (FACCH)和 TCH一起使用用于快速控制通信，如：切换物理上替代了20ms的一个语音脉冲, “偷祯”话务信道话务信道话务信道, 全速率双向信道用于用户数据传输用户数据速率 13 kbit/s话务信道, 半速率双向信道用于用户数据传输用户数据速率 6-7 kbit/s空中接口的脉冲和时隙空中接口的脉冲和时隙B T S.Bursts from Mobile StationOne Time Slot脉冲类型脉冲类型频率校正突发脉冲序列用来传输 FC

12、CH 信道. 不含信息同步突发脉冲序列用来传输同步信息接入突发脉冲序列用来传输 RACH信息RACH 包含 MS 到 BTS的第一个信息有一串用于保护的比特，用于 BTS 来计算MS和 BTS之间的距离，提供时间提前量给MS普通突发脉冲序列用来传输所有其他逻辑信道信息填充突发脉冲序列时隙与突发脉冲序列时隙与突发脉冲序列移 动 台 的 语 音 信 号 必 须 置 入 连 接 BTS 和 BSC 的 2Mbit/s 信 号 中 。在 同 一 小 区 内 的 所 有 移 动 台 在 正 确 的 时 间 发 送 数 字 信 息 以 确 保 BTS 将 这 一 信 息 置 入 2Mbit/s 信 号 中

13、 的 正 确 位 置.突发脉冲序列突发脉冲序列普 通 突 发 脉 冲 序 列 用 于 发 送 业 务 信 道 ， 独 立 专 用 信 道 ， 广 播 控 制 信 道 、 寻 呼 信 道 、 准 许 访 问 信 道 、慢 速 和 快 速 随 路 控 制 信 道 。接 入 突 发 脉 冲 序 列 用 于 在 随 机 访 问 信 道 (RACH) 上 发 送 信 息 。目 的 是 在 连 接 的 开始 ， 测 量 移 动 台 到 基 站 之 间 的 距 离.确 保 来 自 不 同 移 动 台 的 突 发 脉 冲 序 列 在 即 使 各 个 移 动 台 与 BTS 之 间 的 距 离 不 同 时 仍

14、旧 能 在 正 确 的 时 间 到 达空中接口的问题和解决方案空中接口的问题和解决方案无 线 空 中 接 口 链 路 是 GSM 连 接 最 脆 弱 的 部 分在 空 中 接 口 中 ， 问 题 主 要 有 三 种 来 源 ， 它 们 将 导 致 数 据 的 丢 失 。 这 些 是 ： 多 路 径 传 播 阴 影 响 应 传 播 时 延多径传播影响多径传播影响大 多 数 情 况 中 ， 到 达 移 动 台 的 信 号 拥 有 来 自 各 个 表 面 的 反 射移 动 台 (和 基 站 ) 多 次 收 到 相 同 的 信 号 ,取 决 于 反 射 信 号 传 输 的 距 离 ， 可 能 影 响

15、同 一 信 息 的 比 特 或 破 坏 连 续 位 。 最 坏 的 情 况 是 丢 失 整 个 突 发 脉 冲 序 列根 据 反 射 信 号 来 自 近 处 还 是 远 处 ， 影 响 有 所 不 同, 远 距 离 的 反 射 信 号 将 引 起 “ 符 号 间 干 扰 ” ，而 近 的 反 射 引 起 “ 频 率 衰 落 点 ”多径传播多径传播approx 17 cmRx sensitivityFading dips码间干扰由多径传播引起的衰落空中接口解决方法空中接口解决方法维特比均衡信道编码Received signalf1f2f3f4RxRxDSPUBTS跳频天线分集接受维特比均衡适 用

16、 于 从 远 处 物 体 反 射 回 来 的 信 号每 一 TDMA 突 发 脉 冲 序 列 中 附 加 26 位 信 息移 动 台 和 基 站 都 知 道 这 些 比 特 数 并 通 过 相 应算 法 在 这 些 BIT 位 上 分 析 无 线 传 播 的 影 响分集接收分集接收空间分集时间分集频率分集极化分集跳频跳频跳频可分为快速跳频和慢速跳频，在GSM中采用的是慢速跳频，其特点是按照固定的 间隔改变一个信道使用的频率。 如 果 在 一 个 小 区 中 少 于 四 个 频 率 ， 跳 频 通 常 对 性 能 不 会 有 很 大 的 改 善天线分集接收天线分集接收两个物理上分离的天线接收和处

17、理同一信号。 这将对消除衰落点十分有益 。如果一个衰落发 生在其中一个天线的位置 ，那么另一个天线仍 能接收到信号多普勒频移多普勒频移 快速运动的移动台还会发生多普勒频移现象，这是因为在移动台高速运动时接收和发送 信号将导致信号频率将发生偏移而引起的干扰。信道编码信道编码用于克服由衰落点引起的问题提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的交织交织由于在通信过程中，差错的出现往往是成串的，为了使连续传输的数据具有最大不相关 性而引入了交织的概念，它的目的是改善信道编码的性能，去除差错以及比特流中位置的相 关性。交织以后，每个突发脉冲就形成了一个数据信息块。阴影效应阴影效应阴 影 效 应 通 常 是 上 行 链 路 方 向 上 的 一 个 问 题 ， 因 为 基站 较 之 移 动 台 发 射 信 息 的 功 率 高 得 多 。 克 服 这 个 问 题采 用 的 方 法 就 是 所 谓 的 自 适 应 功 率 控 制传播延迟传播延迟分配的时隙BTS分配的时隙BTS传播延迟的结果采用自适应祯校准解决方法BTS 配置配置BTSBTSBTS全向BTS3 扇区BTS2 扇区BTSf1f2f3f1f2f2f1f5f6f3f4BSC - BTS 连接连接BSCBTSB