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1、BSS 培训教材初稿 GSM 无线接口理论 第一节 工作频段的分配 一、我国 GSM 网络的工作频段 我国陆地蜂窝数字移动通信 网 GSM 通信系统采用 900MHz 与 1800MHz 频段:GSM900MHz 频段为：890915(移动台发,基站收),935960(基站发,移动台收);DCS1800MHz 频段为：17101785(移动台发,基站收),18051880(基站发,移动台收);GSM 系统 上行频段 下行频段 带宽 双工间隔 双工信道数 GSM900 890915 935960 225 45 124 GSM900E 880915 925960 235 45 174 GSM180
2、0 17101785 18051880 275 95 374 GSM1900 18501910 19301990 260 80 299 二、频道间隔 相邻两频点间隔为为 200kHz，每个频点采用时分多址TDMA方式，分为 8 个时隙，既 8 个信道全速率，如 GSM 采用半速率话音编码后，每个频点可容纳 16 个半速率信道，可使系统容量扩大一倍，但其代价必然是导致语音质量的降低。三、频道配置 绝对频点号和频道标称中心频率的关系为：GSM900MHz 频段为:fl(n)=890.2MHz+(n-1)0.2MHz (移动台发,基站收；fh(n)=fl(n)+45MHz (基站发,移动台收);n1
3、，124 GSM1800MHz 频段为：fl(n)=1710.2MHz+(n-512)0.2MHz (移动台发,基站收；fh(n)=fl(n)+95MHz (基站发,移动台收；n512，885 其中：fl(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率,n 为绝对频点号ARFCN。注：1、在我国 GSM900 使用的频段为：905915MHz 上行频率 950960MHz 下行频率 频道号为 76124,共 10M 带宽。中国移动公司：905909MH上行，950954MHz下行，共 4M 带宽，20 个频道，频道号为 7695。目前通过中国移动 TACS 网的压频，为GSM 网留出了更大的空间
4、，因而 GSM 实际可用频点号要远大于该范围 中国联通公司：909915MH上行，954960MHz下行，共 6M 带宽，29 个频道，频道号为 96124。2、目前只有中国移动公司拥有 GSM1800 网络，拥有 1800 网络的移动分公司大多申请 10M 的带宽，频道号为 512562。四、干扰保护比 载波干扰比C/I是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与 MS 的瞬时位置有关。这是由于地形不规那么性根本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其他一些因素如天线的类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等造成的。1、同频干扰保护比：C/I9dB。所谓 C/I，是
5、指当不同小区使用相同频率时，另一小区对效劳小区产生的干扰，它们的比值即 C/I，GSM 标准中一般要求 C/I 9dB；工程中一般加 3dB 余量，即要求 C/I12dB 2、邻频干扰保护比：C/I-9dB。C/A 是指在频率复用模式下，邻近频道会对效劳小区使用的频道进行干扰，这两个信号间的比值即 C/A。GSM标准中一般要求 C/A-9dB，工程中一般加 3dB 余量，即要求 C/A-6dB 3、载波偏离 400kHz 的干扰保护比：C/I-41dB 第二节 时分多址技术TDMA 多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术，实现多址的方法根本有三种，频分多址FDMA、时分多址TD
6、MA、码分多址CDMA。我国模拟移动通信网 TACS 就是采取的 FDMA 技术。CDMA 是以不同的代码序列实现通信的，它可重复使用所有小区的频谱，它是目前是最有效的频率复用技术。GSM 的多址方式为时分多址 TDMA 和频分多址 FDMA 相结合并采用跳频的方式，载波间隔为 200K，每个载波有 8 个根本的物理信道。一个物理信道可以由TDMA 的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。它的一个时隙的长度为 0.577ms,每个时隙的间隔包含比特 GSM 的调制方式为 GMSK，调制速率为。一、TDMA 信道的概念 在 GSM 中的信道可分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙，通常被定义
7、为给定 TDMA 帧上的固定位置上的时隙TS。而逻辑信道是根据 BTS 与 MS 之间传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道是通过 BTS 来影射到不同的物理信道上来传送。逻辑信道又可分为业务信道和控制信道.（一）业务信道：业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。1、话音业务信道 TCH/FS：全速率语音信道 13Kbit/s TCH/HS:半速率语音信道 2、数据业务信道 全速率数据信道 全速率数据信道 半速率数据信道 半速率数据信道 全速率数据信道 二控制信道：控制信道用于携载信令或同步数据，可分为播送信道、公共控制信道和专用控制信道。播送信道BCH
8、：包括 BCCH、FCCH 和 SCH 信道，它们携带的信息目标是小区内所有的 ，所以它们是单向的下行信道。公共控制信道CCCH：包括 RACH、PCH、AGCH 和 CBCH，前一个是单向上行信道，后者是单向下行信道。专用控制信道DCCH：包括 SDCCH、SACCH、FACCH 1、播送信道：播送信道仅用在下行链路上，由 BTS 至 MS。它们用在每个小区的 TS0上作为标频，在一些特殊的情况下，也可用在 TS2，4 或 6 上，这些信道包括BCCH、FCCH 和 SCH。为了通信，MS 需要于 BTS 保持同步，而同步的完成就要依赖 FCCH 和 SCH 逻辑信道，它们全部为下行信道，为
9、点对多点的传播方式。频率校正信道FCCH：FCCH 信道携带用于校正 MS 频率的消息，它的作用是使 MS 可以定位并解调出同一小区的其它信息。同步信道SCH：在 FCCH 解码后，MS 接着要解出 SCH 信道消息，它给出了 MS 需要同步的所有消息及该小区的的标示信息如 TDMA 帧号需22 比特和基站识别码 BSIC 号需 6 比特。播送控制信道BCCH：MS 在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息。而这些信息都将在 BCCH 信道上来播送。信息根本上包括小区的所有频点、邻小区的 BCCH 频点、LAILAC+MNC+MCC、CCCH 和 CBCH信道的管理、控制和选择参数及小区的
10、一些选项。所有这些消息被称为系统消息SI在 BCCH 信道上播送，在 BCCH 上系统消息有八种类型 TYPE 1、2、2bis、2ter、3、4、7 和 8。2、公共控制信道：公共控制信道包括 AGCH、PCH、CBCH 和 RACH，这些信道不是供一个 MS 专用的，而是面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上，由 PCH、AGCH 和 CBCH 来播送寻呼请求、专用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH 信道来传送专用信道的请求消息。寻呼信道PCH：当网络想与某一 MS 建立通信时，它就会在 PCH信道上根据 MS 所登记的 LAC 号向所有具有该 LAC 号的小区进行寻呼，寻呼M
11、S 的标示为 TMSI 或 IMSI，属下行信道，点对多点传播。接入许可信道AGCH：当网络收到处于空闲模式下 MS 的信道请求后，就将给之分配一专用信道，AGCH 通过根据该指派的描述所分信道的描述，和接入的参数，向所有的移动台进行播送，看属于谁的，下行信道，点对点传播。小区播送控制信道CBCH：它用于播送短消息和该小区一些公共的消息如天气和交通情况，它通常占用 SDCCH/8 的第二个子信道，下行信道，点对多点传播。随机接入信道 RACH：当 MS 想与网络建立连接时，它会通过 RACH信道来播送它所需的效劳信道，请求消息包括 3 个比特的建立的原因如呼叫请求、响应寻呼、位置更新请求、及短
12、消息请求等等和 5 个比特的用来区别不同 MS 请求的参考随机数，属上行信道，点对点传播方式。3、专用控制信道包括 SDCCH、SACCH、FACCH、TCH，这些信道被用于某一个具体的 MS 上.独立专用控制信道SDCCH：SDCCH 是一种双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、用户鉴权消息、加密命令及应答及各种附加业务。慢速随路控制信道SACCH：SACCH 是一种伴随着 TCH 和 SDCCH 的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息包括 TA 值和功率控制级别；在下行链路上它主要传递系统消息 type5、5bis、5ter、6
13、 及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、LAI 号、CELLID、邻小区的标频信号强度等信息、NCC 的限制、小区选项、TA 值、功率控制级别。快速随路控制信道FACCH：FACCH 信道与一个业务信道 TCH 相关。FACCH 在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信道SACCH所能处理的高的多的速度传送信令消息，那么需借用 20ms 的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后 20ms 的话音，所以这种中断不会被用户发觉的。二、TDMA 帧 在 TDMA 中，每一个载频被定义为一个 TDMA 帧，相当于 FDMA 系统中的
14、一个频道。每帧包括 8 个时隙TS0TS7，并要有一个帧号，这是因为在计算加密序列的 A5 算法中是以 TDMA 帧号为一个输入参数，当有了 TDMA 帧号后，移动台就可以判断控制信道 TS0 上传送的为哪一类逻辑信道了。TDMA 的帧号是以 3 小时 28 分钟 53 秒 760 毫秒2715648 个 TDMA 帧为周期循环编号的。每 2715648 个 TDMAs，而每个超帧又是由 51 个 26 复帧或26 个 51 复帧组成。这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的，区别是：26 帧的复帧：包含 26 个 TDMA 帧，时间间隔为 120ms，它主要用于 TCHSACCH/T和
15、FACCH 等业务信道。51帧的复帧：包含51个TDMA帧，时间间隔为235ms,它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH 等控制信道。图示 帧结构图 三、突发脉冲序列Burst TDMA 信道上的一个时隙中的消息格式被称为突发脉冲序列，也就是说每个突发脉冲被发送在 TDMA 帧的其中一个时隙上。因为在特定突发脉冲上发送的消息内容不同，也就决定了它们格式的不同。可以分为五种突发脉冲序列：普通突发脉冲序列normal burst:用于携带 TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH 和 AGCH 信道的消息。接入突发脉冲序列access burst：用于携带 RACH 信道的消
16、息。频率校正突发脉冲序列frequency correction burst:用于携带 FCCH信道的消息。同步突发脉冲序列 synchronization burst:用携带 SCH 信道的消息.空闲突发脉冲序列dummy burst:当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列因为在小区中标频需连续不断的发送消息。在每种突发脉冲的格式中，都包括以下内容：尾比特tail bits:它总是 0，以帮助均衡器来判断起始位和终止位以防止失步。消息比特information bits:用于描述业务消息和信令消息，空闲突发脉冲序列和频率校正突发脉冲序列除外。训练序列training sequ
17、ence:它是一串序列，用于供均衡器产生信道模型一种消除色散的方法。训练序列是发送端和接收端所共知的序列，它可以用来确认同一突发脉冲其它比特确实定位置，它对于当接收端收到该序列时来近似的估算发送信道的干扰情况能起到很重要的作用。值得注意的是，它在普通突发脉冲序列可分为 8 种，但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列是固定的而并不随着小区的不同而不同。保护间隔guard period:它是一个空白空间，由于每个载频的最多同时承载 8 个用户，因此必须保证各自的时隙发射时不相互重叠，尽管使用了后面会讲到的定时提前技术，但来自不同移动台的突发脉冲序列仍会有小的滑动，因而就采用了保护间隔可是发射机在 GS
18、M 标准许可的范围内上下波动。从另一角度来讲,GSM 标准要求 MS 在一个突发脉冲的有用(不包括保护比特的其它比特)应保持恒定的传输幅度,并要求 MS 在两个突发脉冲之间传输幅度适当衰减,因此需要保护比特.相邻两个突发脉冲之间的幅度衰减并应用适当的调制比特流,将会减小对其它 RF 信道的干扰。现在让我们详细看一下每个突发脉冲序列的内容：1、普通突发脉冲序列：它有 2 个的 58 个比特的分组用于消息字段，具体的说有两个的 57 比特用于消息字段来发送用户数据或话音再加上 2 个偷帧标志位，它用于表述所传的是业务消息还是信令消息，如用来区分 TCH 和 FACCH当 TCH 信道需用做 FAC
19、CH 信道来传送信令时，它所使用的 8 个半突发脉冲相应的偷帧标志须置 1，在 TCH 以外的信道上没有什么用处但可被认为是训练序列的扩展，总是置为 1 的。它还包括两个 3 比特的尾位及 8.25 比特的保护间隔。它的训练序列放在了两个消息字段的中间被称为中间对位，它的唯一缺陷是接收机在能解调之前需要存储突发脉冲的前一局部。它的突发脉冲共有 26 个比特,其中消息位有 16 个比特,但为了得到 26 个比特,它采取了将前 5 个比特重复到该训练序列的最后和并将后 5 个比特重复到该训练序列头部的方法.这种训练序列共有八种(该八种序列的相关联性最小),它们分别和不同的基站色码(BCC,3 个比
20、特)相对应,目的是用来区分使用同一频点的两个小区.2、接入突发脉冲序列:用于随机接入(是指用于向网络发起初始的信道请求并用于切换时的接入).它是基站在上行方向上解调所需的第一个突发脉冲。它包括 41 比特的训练序列,36 比特的信息位,它的保护间隔是比特。对于接入突发脉冲只规定了一种固定的训练序列，由于干扰的可能性很小，不值得多增加多种训练序列所引起的复杂性。它的训练序列和保护间隔都要比普通脉冲要长，这是为了适应移动台首次接入(或切换到另一个 BTS)后不知道时间提前量的缺陷并提高系统的解调能力而设定的.3、频率校正突发脉冲序列:它用于移动台的频率同步,相当于一个未调载波,该序列有 142 固
21、定比特用于频率同步,它的结构十分简单,固定比特全部为 0，当使用调制技术后，其结果是一个纯粹弦波.它应用在FCCH 信道上来使移动台找到并且解调出同一小区内的同步突发脉冲序列,当 MS 通过该突发脉冲序列知道该小区的频率后,才能在此标频上读出在同一物理信道上的随后的突发脉冲序列的信息来(如 SCH 及BCCH).保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列.4、同步突发脉冲序列:它用于移动台的时间同步,它的训练序列为 64 比特,2 个 39 比特的信息字段,它用于 SCH 信道,属下行方向.因为它是第一个需被移动台解调突发脉冲,因而它的训练序列较长而容易被检测 图示 突发脉冲序列结构图 到.而且它的突
22、发脉冲只有一种，而且只能有一种，因为如果定义了几种序列，移动台无法知道基站选择的序列。该突发脉冲的信息位中有 19 比特描述TDMA的帧号(用于MS与网络的同步和加密过程),有6比特来描述基站识别号BSIC(NCC+BCC),经过信道卷积后就得到了 2 个 39 比特.保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列.5、空闲突发脉冲序列:此突发脉冲序列在某些情况下由 BTS 发出,不携带任何信息,它的格式与普通突发脉冲序列相同,其中加密比特改为具有一定比特模型的混合比特.四、逻辑信道与物理信道之间的对应关系 我们知道，每个小区都有假设干个载频，每个载频都有 8 个时隙，因而我们可以定义载频数为 C0、C1
23、、Cn，时隙数为 TS0、TS1、.、TS7。1、控制信道的映射 在某个小区超过一个载频时，那么该小区 C0 上的 TS0 就映射播送和公共控制信道FCCH、SCH、BCCH、CCCH，可使用 mainBCCH 的组合，该时隙不间断的向该小区的所有用户发送同步信息、系统消息及寻呼消息和指派消息。即使没有寻呼和接入进行，BTS 也总在 C0 上发射空闲突发脉冲。我们从帧的分级结构知道，51 帧的复帧是用于携带 SCH 和 CCCH，因此 51帧的复帧共有 51 个 TS0，也就是说将 51 个连续 TDMA 帧的 8 个时隙中的 TSO 都取出来以组成一个 51 帧的复帧。该序列在映射完一个 5
24、1 复帧后开始重复下一个 51 帧的复帧。以上表达了下行链路 C0 上的 TS0 的映射，对于上行链路 CO 上映射的 TS0是不含有上述信道的，它只含有随机接入信道RACH，用于移动台的接入。下行链路 C0 上的 TS1 用于映射专用控制信道，它可使用 SDCCH 的信道组合形式。它是 102 个 TDMA 帧重复一次。由于是专用信道，所以上行链路 C0 上的 TS1 也具有同样的结构，这就意味着对一个移动台同时可双向连接，但在时间上会有一个偏移以后我们会讲到出现这种情况的原因。当某个小区的容量很小，仅使用一个载频时，那么该载频的 TSO 即用做公共控制信道又用做专用控制信道，即可采用 ma
25、inBCCHcombined 的信道组合形式。该信道组合每 102 重复一次。当某小区业务量很高时，它可把 C0 的 TS0 配置成为 mainBCCH，并可在TS2、TS4、TS6 上扩展三个组合集，使用 CCCH 的配置形式，该配置形式包括除 SCH 和 FCCH 外的 TS0 的所有组合，因为这两个信道只能出现在 C0 的 TS0上。BCCH+CCCH下行51 复帧 F S B C F S C C F S C C F S C C F S C C N BCCH+CCCH上行RACH51 复帧 R R R R R R R R R R R R R R R R R R 8 SDCCH/8下行 2
26、51 复帧 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 N N N D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 N N N 8 SDCCH/8 上行 251 复帧 A5 A6 A7 N N N D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 N N N D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A4 BCCH+CCCH+4SDCCH/4下行 251 复帧 F S B C F S C C F S D0 D1 F S D2 D3 F S A0 A1 N F S B C F S C C F S D0 D1 F S
27、D2 D3 F S A2 A3 N BCCH+CCCH+4SDCCH/4上行 251 复帧 D3 R R A2 A3 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R D0 D1 R R D2 D3 R R A0 A1 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R D0 D1 R R D2 F：频率校正脉冲序列 TDMA 帧 S：同步脉冲序列 TDMA 帧 R：用于 RACH 的 TDMA 帧 B：用于 BCCH 的消息块4 个 TDMA 帧 D：用于 SDCCH 的消息块4 个 TDMA 帧 C：用于 C
28、CCH 的消息块4 个 TDMA 帧 A：用于 SACCH 的消息块4 个 TDMA 帧 表 控制信道的映射 2、业务信道的映射 在每个小区携带有BCCH信道的载频的TS0和TS1上按上述映射安排控制逻辑信道，TS2 至 TS7 以及其它载频的 TS0 至 TS7 均可安排业务信道。除映射控制信道外的时隙均映射在业务信道 TCH 上，用于携带 TCH/F的复帧是 26 复帧的，因此它有 26 个帧的 TSn。第 26 个 TSn 是空闲时隙，空闲时隙之后序列从 0 开始。上行链路的结构与下行的是一样的，一个接通的 GSM 移动信道业务信息在每一帧分配的 TS 中以突发脉冲的形式发送，唯一的不同
29、是有一个时间偏移，这个时间偏移为 3 个时隙。TCH 信道用于传送话音和数据。SACCH 信道用于传送随路控制信息。IDLE信道不含任何信息。它有两个作用，一方面是针对全速率 TCH 信道，在呼叫接续的状态下，为了预同步它的相邻小区，移动台可利用 IDLE 时隙所在的第 26个空闲帧所提供的这一段时间的间隔，去读取其邻小区的基站识别码 BSIC；另一方面是针对半速率 TCH 信道，在此时该时隙用于传输另一个 TCH/H 业务信道的 SACCH。全速率 TCH 的 26 复帧 T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T N T：TCH 的
30、TDMA 帧 A：SACCH 的 TDMA 帧 N：空闲 TDMA 帧 五、信道组合种类 下面是可使用的逻辑信道的组合形式：1）FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH 称为 mainBCCH 2）FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH+SDCCH/4+SACCH 称为 mainBCCHcombined 3）SDCCH/8(0,7)+SACCH/8(0,7)称为 SDCCH 4）TCH/F+SACCH/TF,称为 tchfull 5）TCH/H+FACCH/H+SACCH/TF,称为 TCHhalf 6）BCCH+PCH+AGCH+RACH 称为 CCCH 7）同
31、 2，但其中 SDCCH/42，用做 CBCH 称为 bcchsdcch4CBCH 8）同 3，但其中 SDCCH/82用做 CBCH，称为 sdcch8CBCH 对于不同容量的基站，控制信息速率随之不同，因此控制信道和业务信道的安排不尽相同。1、对于小容量基站，只有一个 TRX 的情况，TS0 可使用第二种mainBCCHcombined 的形式。TS1TS7，可使用 TCH/F 的信道类型。2、对于中等容量的基站，如有四个 TRX 的情况，TS0 可使用第一种mainBCCH 的类型，再用 2 个 TS 作为 SDCCH 信道类型。剩余 29 个用做 TCH/F。3、对于大容量基站，可将
32、TS0 使用 mainBCCH 组合方式，TS2、TS4 可使用第六种 CCCH 的组合方式。其于用做 SDCCH 或 TCH/F。六、系统消息 MS 为了能得到或提供各种各样的效劳通常需要从网络来获得许多消息。这些在无线接口播送的消息被称做系统消息，可共分为 12 种类型：type1、2、2bis、2ter、3、4、5、5bis、5ter、6、7、8。每个系统消息都由不同的元素组成，如以下阐述：当前网络、位置区和小区的识别消息 小区供切换的测量报告消息和小区选择的进程消息 当前控制信道结构的描述消息 该小区不同的可选项的消息 关于邻小区 BCCH 频点的分配 系统消息在两种逻辑信道中传送，B
33、CCH 或 SACCH 信道。在不同的模式下通过不同的逻辑信道来收听系统消息 在空闲模式下，用 BCCH 信道传送系统消息 1 至 4 及 7、8 在通信模式下，用 SACCH 信道传送系统消息 5 和 6 系统消息的主要内容如下：SI type1 小区信道描述+RACH 控制参数(TC=0,假设系统采用跳频，秒一次)SI type2 邻小区 BCCH 频点描述+RACH 控制消息+允许的 PLMNTC=1，秒一次 SI type2bis 扩展邻小区 BCCH 频点描述+RACH 控制消息TC=5，秒一次 SI type2ter 扩展邻小区 BCCH 频点描述 2TC=4 或 5，秒一次 SI
34、 type3 小区识别CELLID+位置区识别LAI+控制信道描述+小区选择+小区选择参数+RACH 控制参数TC=2 且 TC=6，秒两次 SI type4 位置区识别LAI+小区选择参数+RACH 控制参数+CBCH信道描述+CBCH 移动配置TC=3 且 TC=7，秒两次 SI type5 邻近小区 BCCH 频点描述 SI type5bis 扩展邻近小区 BCCH 频点描述 SI type5ter 扩展邻近小区 BCCH 频点描述 SI type6 小区识别CELLID+位置区识别LAI+小区选择 SI type7 小区重选参数TC=7，秒一次 SI type8 小区重选参数TC=3，
35、秒一次 其中 TC 为循环序号，这些消息被循环在 BCCH 或 SACCH 信道中向移动台播送。BCCH 信道是一个小容量的信道，每 51 复帧235ms 仅有四帧 一个消息块传送一个 23 字长 Lapdm 的消息。注：1、小区信道描述中含有该小区所使用到的所有频点，包括 BCCH 频点和跳频频点。2、RACH 控制消息中含有参数 max retrans 最大重传数、TX_integer 传输的时隙数、cell bar access小区是否被禁止接入、RE呼叫重建允许比特、EC紧急呼叫允许比特、AC CN被限制接入的用户级别 3、邻小区 BCCH 频点描述包括其邻小区所使用的 BCCH 频点
36、 4、允许的 PLMN 用来提供小区内 BCCH 载波上移动台监测的所允许的NCC。5、控制信道描述中包括：ATT移动台附着别离允许指示、BS-AG-BLKS-RES留做接入允许 AGCH 的块数、CCCH-CONF 公共控制信道结构、BA-PA-MFRMS传输寻呼消息留给同一寻呼组的51TDMA 复帧数、T3212用做周期性位置更新的时间。6、小区选择中包括：PWRC功率控制指示、DTX不连续发射指示、RADIO-LINK-TIMEOUT无线链路超时值 7、小区选择参数包括：小区重选滞后值、MS-TXPWR-MAX-CCH移动台接入小区应使用的最大 TX 功率电平、RXLEV-ACCESS-
37、MIN允许接入系统的移动台的最小接入电平。8、CBCH 信道描述中包括：信道类别和 TDMA 偏差哪种专用信道的组合、TN时隙号、TSC训练序列码、H跳频信道指示、MAIO移动配置指数偏移量、HSN 跳频序列号、ARFCN 绝对频点号。9、CBCH 移动配置中包括参与跳频的频道顺序与小区信道描述的关系。10、小区重选参数包括 CELLRESELIND小区重选指示、CBQ小区禁止限制、CRO小区重选偏置量、TO临时偏置量、PT惩罚时间 第三节 无线路径的损耗和衰落 一、无线路径的损耗和衰落 当移动台和基站的距离逐渐增加时，所收到的信号会越来越弱，这就是发生了 路径损耗。路径损耗不仅与载频频率、传
38、播速度有关，而且还与传播地形和地貌有关。下面让我们具体研究一下损耗产生的各种原因。1、自由空间信号强度的传播衰落 自由空间是指相对于介电参数和相对导磁率均为一的均匀介质所存在的空间 它是一个理想的无限大的空间，是为了减化问题的研究而提出的一种科学的抽象。在自由空间的传播衰落我们不考虑其它衰落因素，仅考虑由能量的扩散而引起的损耗。通过研究我们发现该衰落符合以下公式的规律：Pr=Pt(/4d)2.G1G2 其中，Pr 为接收机的接收功率，Pt 为发射机的发射功率 单位为瓦或毫瓦，为波长 即 c/f，d 为接收机和发射机之间的距离，G1为发射机的天线增益，G2为接收机的天线增益。从公式中我们可以看出
39、，如果将其它参数保持不变仅使工作频率 f 或传播距离 d 提高一倍，那么其接收功率就为发射功率的四分之一，即自由空间的传播损耗就增加了 6dB。然而在实际上电波还要受到诸如平地面的吸收、反射和曲率地面的绕射以及地面上覆盖物等产生的传输损耗的影响。因而采取更为复杂的模型如爱立信的 Okomura 模型更接近实际，Okomura 模型如下：bb)logd-a(hm)Lp(农村)=Lp(市区)-2log(f/28)2 Lp(开阔地带)=Lp(市区)-4.78logf2 其中，Lp 为无线衰耗，f 为载波频率适用于 GSM900M 频段，hb基站天 线高度30 200m，d 为基站与移动台的距离1 2
40、0km,hm为移动台的天线至地面的高度1-10m.Okomura 模型在大量实测场强数据的根底上，采用数理统计分析方法，确认了市区移动通信场强预测模型，它适用于市区和郊区的各种不同条件，是一个比拟全面的模式，此模式被目前移动通信场强预测广泛采用，必须指出在使用该模式时必须结合本地的地形地物特性做必要的修正。对非理想地面的条件下的更好近似是平均信号强度与距离的四次方成反比。2、对数正态衰落 常常在移动台和基站之间有高大建筑物、树林和上下起伏的地势地貌，这些障碍物的阻挡造成电磁场的阴影，产生了阴影效应，致使接收信号强度下降。经过大量的野外测试说明，这种衰落服从对数正态衰落，它的接收信号的中值电场与
41、基站和移动台的距离的四次方成反比。由于这种场强的变化随着地理位置改变而较慢的变化，故称为慢衰落。又因为其接收场强中值是受电磁场阴影而变化的所以又称为阴影衰落。其次，大气折射条件的变化使多径信号相对时延变化，造成同一地点场强中值随时间的慢变化，但这种变化远小于地形因素的影响，这也是产生慢衰落的一种原因，因此由于季节不同、气候不同等对无线信号的影响也就不同 3、多径传播引起的衰落 移动通信信道是一种多径衰落信道,发射的信号在城市中常常会受到建筑物或地形的阻挡要经过直射、反射、散射等多种传播路径才到达接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号幅度时延及相位随时随地发生的变化，所以接收到的信号
42、是起伏不稳定的这些多径信号相互迭加产生的矢量和就会形成一个严重的衰落谷点，使矢量和非常接近为零。迭加后的信号幅度变化符合瑞利分布，因而又被称为瑞利衰落。瑞利衰落随时间而急剧变化，又常常 图示 瑞利衰落 被称为快衰落。根据理论推导，衰落最快时为每秒 2V/次V 为移动速度，为信号波长严重衰落时深度达2040dB，这将严重的影响信号传播质量，从这里可以看出在经历衰落谷点的时间取决于移动台的运动速度及发射的工作频率，作为一种近似，两谷点之间的的距离可以认为是半个波长，对于 900MHz频带，它约为 17cm。根据该公式还可以看出当采用 1800MHz 时两衰落谷点的时间是 900 MHz 的一半。瑞
43、利衰落在开阔地带的对通信影响要小一些。4、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。多普勒频移符合下面的公式：fI=f0-fDcosI=f0-v/cosI fI为合成后的频率，f0为工作频率，fD为最大多普勒频移，I为多径信号合成的传播方向与移动台行进方向的夹角，v 为移动台的运动速度，为波长，当移动台快速远离基站时为 fI=f0-fD，当移动台快速靠近基站时为 fI=f0+fD。当运动速度过高时，多普勒频移的影响必须考虑，而且工作频率越高，频移越大。二、分集接收 多径衰落和阴影衰落产生的原因是不同的，随着
44、移动台的移动，瑞利衰落随着信号的瞬时值快速变动，而对数正态衰落随着信号平均值变动，这两者是构成移动通信接收信号不稳定的主要因素，使接收信号被大大恶化，虽然通过增加发信功率、天线尺寸和高度等方法能取得改善，但采用这些方法在移动通信中比拟昂贵，有时也显得不切实际，而采用分集方法即在假设干支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路的信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。由于衰落具有频率、时间和空间的选择性，因此分集技术包括空间分集、时间分集、频率分集和极化分集四种。1.空间分集：假设在空间设立两副接收天线，独立接收同一信号，由于其传播环境及衰落各不
45、相同，具有不相干或相干性很小的特点，采用分集合并技术并使输出较强的有用信号，降低了传播因素的影响。在移动通信中，空间的间距越大，多径传播的差异就越大，所收场强的相关性就越小。天线间隔可以是垂直间隔也可以是水平间隔。但是，垂直间隔的分集性能太差，不主张用这种方式。为获得相同的相关系数，基站两分集天线之间的垂直距离应大于水平距离。这种方式在移动通信中是最有效的，也是应用最普遍的一种分集方式。2.时间分集：可采用通过一定的时延来发送同一消息，或在系统所能承受的时延范围以内在不同时间内的各发送消息的一局部。在 GSM 中采用的是后面会讲到的交织技术来实现时间分集的。3.频率分集：这种分集技术在 GSM
46、 中是通过调频来实现的，4.极化分集：它是通过采用垂直电子天线、垂直磁性天线和环状天线来实现 的 第四节 移动台和基站的时间调整 移动台收发信号要求有 3 个时隙的间隔,由于移动台是利用同一个频率合成器来进行发射和接收的.因而在接收和发送信号之间应有一定的间隔。从基站的角度上来看，上行链路的编排方式可由下行链路的编排方式延迟 3 个突发脉冲获得。这 3 个突发脉冲的延时对于整个 GSM 网络是个常数。典型的移动台在一个时隙间接收，在频率上平移 45MHz，经过一段时间3 个突发脉冲减去传播的校正时间后发送，然后可能再次平移监视其它信道，并使接收频率移动到能重新开始整个周期。在通信过程中，如移动
47、台在呼叫期间向远离基站的方向上移动，因而从基站发出的消息将越来越迟的到达移动台。与此同时，移动台的应答信息也会越来越迟的到达基站.如不采取措施，该时延长至当基站收到该进动台在本时隙上发送的消息会与基站在其下一个时隙收到的另一个呼叫信息重叠起来，而引起干扰。因此，在呼叫进行期间由移动台向发送的基站SACCH 上的测量报告的报头上携带着由移动台测量的时延值，而基站必须监视呼叫到达的时间，并 BTS 在下行的 SACCH 的系统报告上每次两秒的频次向移动台发出指令，随着移动台离开基站的距离，逐步指示移动台提前发送的时间，这就是时间的调整。在 GSM 中被称为时间提前量 TA。时间提前量值可以由 0
48、至 233us，该值会影响到小区的无线覆盖，在给定光速下，GSM小区的无线覆盖半径最大可到达 35km，这个限制值是由于 GSM 定时提前的编码是在 063之间。基站最大覆盖半径算法如下：633108m/s2=35km 其中，3.7us:每个比特的时长；63：时间调整的最大比特数；3108m/s:光速。但在某些情况下，客观需要基站能覆盖更远的地方，比方在沿海地区，如需用来覆盖较大范围的一些海域或岛屿。这种覆盖在 GSM 中是能实现的，代价是须减少每载频所容纳的信道数，方法是仅使用 TN 为偶数的信道因为 TN0 必须用做 BCCH，空出奇数的 TN，来获得较大的保持时间。这在北电中被称为扩展小
49、区技术,这一技术有专门的接收处理.这样定时提前的编码将会增大一个突发脉冲的时长。即基站的最大覆盖半径为：(63+156.25)3108m/s2=120km TS0 TS1 TS2 TS3 图示：扩展小区的 TDMA 帧 第五节 跳频技术 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.根据 GSM 的建议，基站无线信道的跳频是以每一个物理信道为根底的，因此对于移动台来说，只需要在每个帧的相应时隙跳变一次，其跳频速率为 217 跳/秒，它在一个时隙内用固定的频率发送和接收，然后在该时隙后需跳到下一个 TDMA 帧，由于监视其它基站需要时
50、间，故允许跳频的时间约为 1ms，收发频率为双工频率。但对基站系统来说，每个基站中的 TRX收发信机要同时于多个移动台通信，因此，对于每个 TRX 来说，能根据通信使用的物理信道，在其每个时隙上按照不同的跳频方案来进行跳变。一、跳频的种类及各自实现的方法 GSM 中的跳频可分为基带跳频和射频跳频两种。在北电系统中采用的是射频跳频。基带跳频是通过腔体合成器来实现的，而射频跳频是通过混合合成器来实现的。当采用基带跳频时，它的原理是在真单元和载频单元之间参加了一个以时隙为根底的交换单元，通过把某个时隙的信号切换到相应地无线频率上来实现跳频，这种做法的特点是比拟简单，而且费用也底。但由于采用的腔体合成