1、2022-3-222022-3-22Security Level: 1GSMGSM無線接口理論無線接口理論 Page 2 主要知識點主要知識點: :一：移動通訊系統概述二：GSM信號調制與解調三：GSM系統信道類型四：GSM幀結構五：GSM小區信道配置 Page 3 FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA一：移動通訊系統概述 Page 4 一：移動通訊系統概述GSM900GSM900主頻段（主頻段（P-GSMP-GSM）：）：上行：上行：Fl = 890 + 0.2 Fl = 890 + 0.2 *

2、*N (MHz) (1 N (MHz) (1 N N 124) 124)下行：下行：Fu = Fl + 45 Fu = Fl + 45 (MHz)(MHz)GSMGSM擴展頻段（擴展頻段（E-GSME-GSM）上行：上行：Fl = 890 + 0.2 Fl = 890 + 0.2 * * (N - 1024) (MHz) (N - 1024) (MHz)下行：下行：Fu = Fl + 45 Fu = Fl + 45 (MHz) (975 (MHz) (975 N N 1023) 1023)DCS1800DCS1800頻段頻段上行：上行：Fl = 1710.2 + 0.2Fl = 1710.2

3、+ 0.2* *(N-512) (MHz)(N-512) (MHz)下行：下行：Fu = Fl + 95 Fu = Fl + 95 (MHz) (512 (MHz) (512 N N 885) 885) Page 5 二：GSM 信號調制與解調調制與解調在接收和發射鏈中所處位置調制與解調在接收和發射鏈中所處位置 Page 6 二：GSM 信號調制與解調 Page 7 二：GSM 信號調制與解調 MSK MSK調制方式的改進，為獲取良好的通信質量（調制方式的改進，為獲取良好的通信質量（QOSQOS），提高系統），提高系統的冗余量；矛盾在于在移動通信系統中降低鄰道干擾和減小誤碼率之的冗余量；矛盾在

4、于在移動通信系統中降低鄰道干擾和減小誤碼率之間有不可同時兼顧的矛盾。間有不可同時兼顧的矛盾。GMSKGMSK是從是從MSKMSK前面加了前面加了Gaussian-LPFGaussian-LPF。 Page 8 三：GSM 系統信道類型 TDMATDMA信道的概念信道的概念 GSM中的信道可分為物理信道和邏輯信道。一個物理信道就是一個時隙，通常被定義為給定TDMA幀上的固定位置上的時隙（TS）。 邏輯信道是根據BTS與MS之間傳遞的消息種類不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道是通過BTS來映射到不同的物理信道上來傳送。 邏輯信道又可分為業務信道和控制信道。 Page 9 三：GSM 系統信道類

5、型 Page 10 三：GSM 系統信道類型 Page 11 三：GSM 系統信道類型 Page 12 三：GSM 系統信道類型System informationSystem informationtype1 小區信道描述+RACH控制參數 (TC=0,若系統采用跳頻，1.88秒一次)type2 鄰小區BCCH頻點描述+RACH控制消息+允許的PLMN（TC=1，1.88秒一次）type2bis 擴展鄰小區BCCH頻點描述+RACH控制消息（TC=5，1.88秒一次）type2ter 擴展鄰小區BCCH頻點描述2（TC=4或5，1.88秒一次） type3 小區識別（CELLID）+位置區識

6、別（LAI）+控制信道描述+小區選擇+小區 選擇參數+RACH控制參數（TC=2且TC=6，1.88秒兩次）type4 位置區識別（LAI）+小區選擇參數+RACH控制參數+CBCH信道描述+CBCH 移動配置（TC=3且TC=7，1.88秒兩次）type5 鄰近小區BCCH頻點描述type5bis 擴展鄰近小區BCCH頻點描述type5ter 擴展鄰近小區BCCH頻點描述type6 小區識別（CELLID）+位置區識別（LAI）+小區選擇type7 小區重選參數（TC=7，1.88秒一次）type8 小區重選參數（TC=3，1.88秒一次） Page 13 三：GSM 系統信道類型 Page

7、 14 三：GSM 系統信道類型 Page 15 四：GSM 幀結構 三個概念需要提及：時隙三個概念需要提及：時隙SlotSlot、突發脈沖、突發脈沖BurstBurst和幀和幀FrameFrame。1. 1.時隙時隙SlotSlot 每個小區都有若干個載頻，每個載頻都有8個時隙，因而我們可以定義載頻數為C0、C1、Cn，時隙數為TS0、TS1、.、TS7。 2. 2.突發脈沖序列（突發脈沖序列（BurstBurst） TDMA信道上的一個時隙中的消息格式被稱為突發脈沖序列，也就是說每個突發脈沖被發送在TDMA幀的其中一個時隙上。 3. 3.幀幀FrameFrame 在TDMA中，每一個載頻被

8、定義為一個TDMA幀，相當于FDMA系統中的一個頻道,每幀包括 8個時隙（TS0TS7），并要有一個幀號。 Page 16 四：GSM 幀結構時隙的概念：時隙的概念： Page 17 四：GSM 幀結構突發脈沖的概念：突發脈沖的概念：TDMA信道上的一個時隙中的消息格式被稱為突發脈沖序列，也就是說每個突發脈沖被發送在TDMA幀的其中一個時隙上。因為在特定突發脈沖上發送的消息內容不同，也就決定了它們格式的不同。可以分為五種突發脈沖序列：4普通突發脈沖序列（normal burst）:用于攜帶TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。4接入突發脈沖序列（ac

9、cess burst）：用于攜帶RACH信道的消息。4頻率校正突發脈沖序列（frequency correction burst）: 用于攜帶FCCH信道的消息。4 同步突發脈沖序列（synchronization burst）: 用攜帶SCH信道的消息.4空閑突發脈沖序列（dummy burst）:當系統沒有任何具體的消息要發送時就傳送這種突發脈沖序列（因為在小區中標頻需連續不斷的發送消息）。 Page 18 四：GSM 幀結構普通突發脈沖序列（normal burst） Page 19 四：GSM 幀結構頻率校正突發脈沖序列（frequency correction burst） 同步突發

10、脈沖序列（synchronization burst） Page 20 四：GSM 幀結構空閑突發脈沖序列（dummy burst） 接入突發脈沖序列（access burst） Why 68.25bits Page 21 四：GSM 幀結構 Page 22 四：GSM 幀結構業務信道的多幀結構業務信道的多幀結構思考：為什么思考：為什么SACCH burstSACCH burst沒有出現在不同幀的同一時隙上？沒有出現在不同幀的同一時隙上？ Page 23 四：GSM 幀結構為什么為什么MSMS有收發三個時隙的差有收發三個時隙的差手機在不進行收發的時候在做什么手機在不進行收發的時候在做什么 Pa

11、ge 24 四：GSM 幀結構控制信道的測量周期為什么是控制信道的測量周期為什么是470ms470ms？ Page 25 四：GSM 幀結構業務信道的測量周期為什么是業務信道的測量周期為什么是480ms480ms？ Page 26 五：五：GSM GSM 小區信道配置小區信道配置下面是可使用的邏輯信道的組合形式：FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH 稱為稱為mainBCCHmainBCCHFCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RACH+SDCCH/4+SACCH FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH+RA

12、CH+SDCCH/4+SACCH 稱稱為為 mainBCCHcombinedmainBCCHcombinedSDCCH/8(0,7)+SACCH/8(0,7) SDCCH/8(0,7)+SACCH/8(0,7) 稱為稱為 SDCCHSDCCHTCH/F+ SACCH/TF ,TCH/F+ SACCH/TF ,稱為稱為tchfulltchfullTCH/H+FACCH/H+SACCH/TF,TCH/H+FACCH/H+SACCH/TF,稱為稱為TCHhalfTCHhalfBCCH+PCH+AGCH+RACH BCCH+PCH+AGCH+RACH 稱為稱為CCCHCCCH同同2 2，但其中，但其中

13、SDCCH/4SDCCH/4（2 2），用做），用做CBCH CBCH 稱為稱為 bcchsdcch4CBCHbcchsdcch4CBCH同同3 3，但其中，但其中SDCCH/8SDCCH/8（2 2）用做）用做CBCHCBCH，稱為，稱為sdcch8CBCHsdcch8CBCH Page 27 五：五：GSM GSM 小區信道配置小區信道配置 Page 28 五：五：GSM GSM 小區信道配置小區信道配置 Page 29 五：五：GSM GSM 小區信道配置小區信道配置 Page 30 五：五：GSM GSM 小區信道配置小區信道配置 Page 31 五：五：GSM GSM 小區信道配置小

14、區信道配置 對于不同容量的基站，控制信息速率隨之不同，因此控制信道對于不同容量的基站，控制信息速率隨之不同，因此控制信道和業務信道的安排不盡相同。和業務信道的安排不盡相同。 對于小容量基站，只有一個對于小容量基站，只有一個TRXTRX的情況，的情況，TS0TS0可使用第二種可使用第二種mainBCCHcombinedmainBCCHcombined的形式。的形式。TS1TS7TS1TS7，可使用，可使用TCH/FTCH/F的信道類的信道類型。型。 對于中等容量的基站，如有四個對于中等容量的基站，如有四個TRXTRX的情況，的情況，TS0TS0可使用第一種可使用第一種mainBCCHmainBC

15、CH的類型，再用的類型，再用2 2個個TSTS作為作為SDCCHSDCCH信道類型。剩余信道類型。剩余2929個個用做用做TCH/FTCH/F。 對于大容量基站，可將對于大容量基站，可將TS0TS0使用使用mainBCCHmainBCCH組合方式，組合方式，TS2TS2、TS4TS4可使用第六種可使用第六種CCCHCCCH的組合方式。其于用做的組合方式。其于用做SDCCHSDCCH或或TCH/FTCH/F。 Page 32 附：基本概念（同鄰頻干擾）附：基本概念（同鄰頻干擾）有用信號和無用信號的比值稱為載干比有用信號和無用信號的比值稱為載干比相同頻率產生的干擾稱為同頻干擾，記做相同頻率產生的干

16、擾稱為同頻干擾，記做C/IC/I相鄰頻率產生的干擾稱為鄰頻干擾，記做相鄰頻率產生的干擾稱為鄰頻干擾，記做C/AC/Af1=90f1=90f2=90f2=90f3=89or91f3=89or91干擾小區電平比服務干擾小區電平比服務小區電平低很多的時小區電平低很多的時候，不會產生干擾候，不會產生干擾C/I9dBC/I9dBC/A-9dBC/A-9dB工程上增加工程上增加3dB3dB余量余量環境噪聲其他信號 Page 33 附：附：基本概念基本概念( (話音質量等級編碼）話音質量等級編碼）RXQUAL Mean BER BER rangeclass (%)from. to00.14 12.8 % 較

17、好 不可容忍好 可以接受解碼和糾錯前的誤碼率解碼和糾錯前的誤碼率接收質量（接收質量（RXQUALRXQUAL）接收質量等級（接收質量等級（0 . 70 . 7） Page 34 附：附：GSMGSM中使用的編碼方式中使用的編碼方式 Page 35 附：交織技術附：交織技術交織：把碼字順序相關的交織：把碼字順序相關的bitbit非相關化。非相關化。好處：可以克服相鄰好處：可以克服相鄰bitbit連續誤碼；只有當誤碼隨機出現的時候，才能執行較好連續誤碼；只有當誤碼隨機出現的時候，才能執行較好 的糾錯功能。的糾錯功能。特點：交織就是把特點：交織就是把m m個個bitbit分布到分布到n n個個burstburst當中。當中。n n越大，交織效果越好；同時，越大，交織效果越好；同時， n n 越大因交織產生的時延就越大。越大因交織產生的時延就越大。比如空中接口傳送的比如空中接口傳送的456bit456bit可以如下分布：可以如下分布： Page 36 附：關于附：關于TA (TA (時間提前量時間提前量) )傳播時延傳播時延t傳播時延傳播時延tTA這樣下去不行，得讓手機提前一個TA值時間發給我！ Page 37 附：跳頻（附：跳頻（FHFH）頻率頻率f 0幀幀f 1f 2f 3f 4時間時間 Page 38 附：不連續發射（