《移动通信系统》PPT课件 (2).ppt

第七章第七章 移动通信系统移动通信系统 本章要点：本章要点：移动通信概述移动通信概述GSM数字蜂窝通信网数字蜂窝通信网CDMA系统系统3G系统的理论研究和发展概况系统的理论研究和发展概况移动通信概述移动通信概述n移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间进行的通信。这里所说的通信，不仅指双方的之间进行的通信。这里所说的通信，不仅指双方的通通话话，还包括，还包括数据数据、传真传真、图象图象等通信业务。等通信业务。n移动性移动性包括：包括：终端的移动性：手机、车载台等终端的移动性：手机、车载台等 个人的移动性：个人的移动性：SIM/UIMSIM/UIM卡方式支持的业务卡方式支持的业务 业务的移动性业务的移动性 通信网的智能化和无线化使三者统一起来。通信网的智能化和无线化使三者统一起来。n无线通信无线通信和和有线通信有线通信是移动通信的基础。是移动通信的基础。n移动通信移动通信卫星通信卫星通信和和光纤通信光纤通信一起被列为现代通一起被列为现代通信领域的三大新兴通信技术手段。信领域的三大新兴通信技术手段。移动通信的特点移动通信的特点 电波传播条件恶劣电波传播条件恶劣 移动通信使用的是移动通信使用的是甚高频甚高频（VHF,30300MHzVHF,30300MHz）和）和特高频特高频（UHF,3003000MHzUHF,3003000MHz）频段。其特点是传播）频段。其特点是传播距离在视距范围内，通常为几千米；天线短；抗干距离在视距范围内，通常为几千米；天线短；抗干扰能力强；多以地表面波扰能力强；多以地表面波电离层反射波电离层反射波 直射波直射波和散射波等方式传播，受地形地物影响较大。和散射波等方式传播，受地形地物影响较大。移动台接收到的电波一般是直射波和随时变化的移动台接收到的电波一般是直射波和随时变化的绕射波绕射波反射波反射波散射波的叠加，造成所接收信号散射波的叠加，造成所接收信号的电场强度起伏不定，最大可相差的电场强度起伏不定，最大可相差202030dB30dB，这种，这种现象称为现象称为衰落衰落。包括。包括长期（慢）衰落长期（慢）衰落和严重频繁的和严重频繁的短期（快）衰落短期（快）衰落。慢衰落慢衰落：电波传播路径上遇到建筑物：电波传播路径上遇到建筑物树林等障碍树林等障碍物阻挡，在阻挡物的后面形成电波阴影区，阴影区物阻挡，在阻挡物的后面形成电波阴影区，阴影区的电场强度较弱，移动台穿过阴影区就会发生阴影的电场强度较弱，移动台穿过阴影区就会发生阴影效应，使接收信号场强中值缓慢变化。阴影效应引效应，使接收信号场强中值缓慢变化。阴影效应引起的衰落一般服从正态分布，又称为起的衰落一般服从正态分布，又称为正态（高斯）正态（高斯）衰落衰落。多径衰落多径衰落：移动环境中到达移动台的信号是许多路：移动环境中到达移动台的信号是许多路径来的众多电波的合成，由于电波通过各个路径的径来的众多电波的合成，由于电波通过各个路径的距离不同，则到达时间不同，相位也就不同，不同距离不同，则到达时间不同，相位也就不同，不同相位的多个信号在接收端叠加，使接收信号的幅度相位的多个信号在接收端叠加，使接收信号的幅度急剧变化，这种衰落由多径引起，所以称为多径衰急剧变化，这种衰落由多径引起，所以称为多径衰落。又因为其振幅服从瑞利分布，又称为落。又因为其振幅服从瑞利分布，又称为瑞利衰落瑞利衰落。是移动环境中最主要的衰落。是移动环境中最主要的衰落。电波的多径传播电波的多径传播阴影效应n障碍物遮挡直射波引起接收信号中值的变化，表现为慢衰落。BSMS障碍物障碍物移动通信的特点（续）移动通信的特点（续）多普勒频移产生调制噪声多普勒频移产生调制噪声 多普勒效应：多普勒效应：当移动台的运动达到一定速度时，固当移动台的运动达到一定速度时，固定点接收到的载波频率定点接收到的载波频率将随运动速度将随运动速度v v的不同而产生的不同而产生不同的频移，即产生多普勒效应。不同的频移，即产生多普勒效应。多普勒效应多普勒效应与移动物体的运动速度与移动物体的运动速度v v，接收信号载，接收信号载波的波长波的波长，电波到达的入射角，电波到达的入射角 有关，即有关，即又又则则运动方向面向接收站，运动方向面向接收站，为正值，反之，为正值，反之，为负值。为负值。频率越高，频移越大，对信号传输的影响越大。频率越高，频移越大，对信号传输的影响越大。图图1 12 2 多普勒效应多普勒效应在高速移动通信系统中，多普勒效应可影响在高速移动通信系统中，多普勒效应可影响300Hz300Hz左左右的语音，产生附加调频噪声，出现失真。右的语音，产生附加调频噪声，出现失真。为防止多普勒效应的影响，通常在地面设备上采用为防止多普勒效应的影响，通常在地面设备上采用“锁相技术锁相技术”，加入自动频率跟踪系统，即接收机，加入自动频率跟踪系统，即接收机在捕捉到高速移动物体发来的载频信号后，当发来在捕捉到高速移动物体发来的载频信号后，当发来的载频信号随速度的载频信号随速度v v变化时，地面接收机本振信号频变化时，地面接收机本振信号频率跟着变，这样就不会使信号丢失；另外还可以利率跟着变，这样就不会使信号丢失；另外还可以利用窄带性能，把淹没在噪声中的微弱信号提取出来。用窄带性能，把淹没在噪声中的微弱信号提取出来。在移动通信系统中，所有移动通信设备都采用锁相在移动通信系统中，所有移动通信设备都采用锁相技术。技术。移动通信的特点（续）移动通信的特点（续）移动台在强干扰情况下工作移动台在强干扰情况下工作 城市噪声，各种车辆发动机点火噪声，微波炉干城市噪声，各种车辆发动机点火噪声，微波炉干扰噪声等扰噪声等;自然界中如风，雨，雷等自然噪声，由于频率较自然界中如风，雨，雷等自然噪声，由于频率较低，可忽略其影响。低，可忽略其影响。互调干扰，临道干扰及同频干扰等。互调干扰，临道干扰及同频干扰等。在移动通信系统设计中要考虑抗干扰措施。在移动通信系统设计中要考虑抗干扰措施。远近效应n近处强信号压制远处弱信号移动通信的特点（续）移动通信的特点（续）通信系统复杂通信系统复杂 移动台在运动过程中要随机选用无线信道进行移动台在运动过程中要随机选用无线信道进行频率和功率控制；频率和功率控制；需要采用位置登记和越区切换等移动性管理技需要采用位置登记和越区切换等移动性管理技术来实现可靠而有效的通信；术来实现可靠而有效的通信；综合了交换机技术，计算机技术和传输技术等综合了交换机技术，计算机技术和传输技术等多种技术；多种技术；在入网和计费方式上也有特殊的要求。在入网和计费方式上也有特殊的要求。移动通信的特点（续）移动通信的特点（续）对移动设备要求苛刻对移动设备要求苛刻 移动台长期处于移动状态下，外界影响难预料，移动台长期处于移动状态下，外界影响难预料，因此其适应能力要强；因此其适应能力要强；性能稳定可靠，携带方便，小型，低功耗及能性能稳定可靠，携带方便，小型，低功耗及能耐低耐低高温等；高温等；要尽量使用户操作方便，适应新业务要尽量使用户操作方便，适应新业务新技术新技术的发展，满足不同人群的使用。的发展，满足不同人群的使用。移动通信的特点（续）移动通信的特点（续）信道容量有限信道容量有限 移动通信的频段只限于移动通信的频段只限于UHFUHF和和VHFVHF，信道容量，信道容量很有限，随着用户数的增加，只能在有限的已有频很有限，随着用户数的增加，只能在有限的已有频段中采取有效利用频谱措施，如窄带化，缩小频带段中采取有效利用频谱措施，如窄带化，缩小频带间隔，频道重复利用等方法来解决。间隔，频道重复利用等方法来解决。在通信建设中要作出长期增容的规划，以利于在通信建设中要作出长期增容的规划，以利于今后发展需要。今后发展需要。移动通信系统的分类移动通信系统的分类 按使用对象可分为按使用对象可分为民用设备民用设备和和军用设备军用设备；按用途和区域可分为按用途和区域可分为陆地通信陆地通信、海上通信海上通信和和航空通信航空通信；按多址方式可分为按多址方式可分为频分多址频分多址(FDMA)(FDMA)、时分多址时分多址(TDMA)(TDMA)、码分多址码分多址(CDMA)(CDMA)和和空分多址空分多址（SDMASDMA）等；）等；按基站配置可分为按基站配置可分为单区制单区制、多区制多区制、蜂窝制蜂窝制等；等；按与地面固定网连接方式可分为按与地面固定网连接方式可分为人工人工、半自动半自动、全自全自动动等连接方式；等连接方式；按用户的通话状态和频率使用方法可分为按用户的通话状态和频率使用方法可分为单工制单工制、双双工制工制和和半双工制半双工制；按经营方式或用户性质可分为按经营方式或用户性质可分为专用网专用网和和公用网公用网；按信号形式可分为按信号形式可分为模拟网模拟网和和数字网数字网。移动通信的工作方式移动通信的工作方式共有三种方式：共有三种方式：单工通信单工通信双工通信双工通信半双工通信半双工通信 1.1.单工通信单工通信 定义定义：所谓单工通信是指通信双方电台交替地进所谓单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。根据收、发频率的异同，又可分行收信和发信。根据收、发频率的异同，又可分为为同频单工同频单工和和异频单工异频单工。单工通信常用于点到点单工通信常用于点到点通信。通信。单工通信单工通信同频单工同频单工n同频单工是指通信的双方，使用相同工作频率（同频单工是指通信的双方，使用相同工作频率（f1 f1），），通信双方的操作采用通信双方的操作采用“按按讲讲”（push to talkpush to talk，PTTPTT）方式。）方式。n优点优点 ：设备简单；设备简单；移动台之间可直接通话，不需基站转接；移动台之间可直接通话，不需基站转接；不按键时发射机不工作，因此功耗小。不按键时发射机不工作，因此功耗小。n缺点：缺点：只适用于组建简单和甚小容量的通信网；只适用于组建简单和甚小容量的通信网；当有两个以上移动台同时发射就会出现同频干扰；当有两个以上移动台同时发射就会出现同频干扰；当附近有邻近频率的电台发射时，容易造成强干扰。当附近有邻近频率的电台发射时，容易造成强干扰。为了避免干扰，要求相邻频率的间隔大于为了避免干扰，要求相邻频率的间隔大于4MHz4MHz，频，频谱利用率低；谱利用率低；按键发话，松键受话，适用者不习惯。按键发话，松键受话，适用者不习惯。异频单工异频单工n异频单工通信是指通信的双方使用两个不同频率异频单工通信是指通信的双方使用两个不同频率f1 f1和和f2 f2，而操作仍采用，而操作仍采用PTTPTT方式。方式。n其优缺点与同频单工基本相同。其优缺点与同频单工基本相同。n这种方式主要用于这种方式主要用于有中心台转发有中心台转发（单工转发或双工（单工转发或双工转发）的情况。分单工转发和双工转发两种情况。转发）的情况。分单工转发和双工转发两种情况。所谓所谓单工转发单工转发是指中心转信台使用一组频率（如收是指中心转信台使用一组频率（如收用用f1 f1，发用，发用f2 f2），一旦接收有载波信号即转去发送。），一旦接收有载波信号即转去发送。所谓所谓双工转发双工转发是指中心转信台使用两组频率（一组是指中心转信台使用两组频率（一组收用收用f1 f1，发用，发用f2 f2；另一组收用；另一组收用f3 f3，发用，发用f4 f4），任一路），任一路一旦接收有载波信号即转去发送。一旦接收有载波信号即转去发送。n由于使用收发频率有一定保护间隔的异频工作，提由于使用收发频率有一定保护间隔的异频工作，提高了抗干扰能力，从而可用于组建有几个频道同时高了抗干扰能力，从而可用于组建有几个频道同时工作的通信网。工作的通信网。2.2.半双工通信半双工通信 定义定义：半双工通信的收发使用不同的频率，同一半双工通信的收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交替工作，也可以让移动部电台的收发信机可以交替工作，也可以让移动台采用单工的台采用单工的“按讲按讲”方式，即按下方式，即按下PTTPTT开关，开关，发射机才工作，而接收机总是工作的。基站工作发射机才工作，而接收机总是工作的。基站工作情况与双工方式完全相同。情况与双工方式完全相同。n优点：优点：移动台设备简单，价格低，耗电少；移动台设备简单，价格低，耗电少；收发采用不同频率，提高了频谱利用率；收发采用不同频率，提高了频谱利用率；移动台受邻近电台干扰小。移动台受邻近电台干扰小。n缺点：缺点：移动台仍需按键发话，松键受话，使用不方便。移动台仍需按键发话，松键受话，使用不方便。3 3 双工通信双工通信 定义定义：双工通信是指通信双方可同时进行传输消息双工通信是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，无需按的工作方式，无需按PTTPTT开关，有时亦称全双工通开关，有时亦称全双工通信。信。缺点：缺点：双工通信在使用过程中双工通信在使用过程中,不管是否发话不管是否发话,发射机发射机总是工作，故耗电量大，对以电池为能源的移动台总是工作，故耗电量大，对以电池为能源的移动台很不利。很不利。解决办法：解决办法：要求移动台接收机始终保持工作状态，要求移动台接收机始终保持工作状态，而令发射机仅在发话时才工作。称为准双工系统。而令发射机仅在发话时才工作。称为准双工系统。目前在移动通信系统中应用广泛。目前在移动通信系统中应用广泛。双工通信双工通信双工制也分为双工制也分为同频双工同频双工和和异频双工异频双工。同频双工。同频双工采用的是采用的是TDDTDD技术技术，是近年来发展起来的新技，是近年来发展起来的新技术。而异频双工具有以下优缺点：术。而异频双工具有以下优缺点：n优点：优点：收发频率分开可大大减小干扰；收发频率分开可大大减小干扰；用户使用方便。用户使用方便。n缺点：缺点：移动台在通话过程中总是处于发射状态，因此移动台在通话过程中总是处于发射状态，因此功耗大；功耗大；移动台之间通话需占用两个频道；移动台之间通话需占用两个频道；设备较复杂，价格较贵。设备较复杂，价格较贵。准双工通信准双工通信移动台基站多址方式多址方式n多址技术多址技术：在移动通信系统中，有许多用户要同时使：在移动通信系统中，有许多用户要同时使用同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不用同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从众多用户台的信号中区分出是哪个用户台发出来的信众多用户台的信号中区分出是哪个用户台发出来的信号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的。发给自己的。n多址方式的基本类型有四种多址方式的基本类型有四种，即频分多址，即频分多址(FDMA)(FDMA)、时分多址时分多址(TDMA)(TDMA)、码分多址、码分多址(CDMA)(CDMA)和空分多址和空分多址（SDMASDMA）。）。分类：分类：频分多址（频分多址（FDMAFDMA）按频道划分用户，频按频道划分用户，频 带独享，时间共享；带独享，时间共享；时分多址（时分多址（TDMATDMA）按时隙划分用户，时按时隙划分用户，时隙独享，频带共享；隙独享，频带共享；码分多址（码分多址（CDMACDMA）按码型划分用户，时按码型划分用户，时隙隙/频率共享；频率共享；空分多址（空分多址（SDMASDMA）按空间角度划分用户，按空间角度划分用户，时间时间/频率频率/码型共享。码型共享。FDMATDMACDMASDMA蜂窝的概念蜂窝的概念n19741974，BellBell实验室提出蜂窝概念实验室提出蜂窝概念n蜂窝系统蜂窝系统-“小区制小区制”系统系统 将所要覆盖的地区划分为若干个小区，在每个小区将所要覆盖的地区划分为若干个小区，在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。并可通过设立一个基站为本小区范围内的用户服务。并可通过小区分裂进一步提高系统容量。小区分裂进一步提高系统容量。“频率复用频率复用”的概念的概念：同频干扰的强弱与同频复用小同频干扰的强弱与同频复用小区间距和小区半径的比值有关，信干比可控。区间距和小区半径的比值有关，信干比可控。特点特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等。户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等。新的问题新的问题：系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新和管理、以及系统鉴权等。和管理、以及系统鉴权等。小区制移动通信网小区制移动通信网n小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区，小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。联络和控制。蜂窝的分类蜂窝的分类n宏蜂窝宏蜂窝(Macro-cell)(Macro-cell)：220km220kmn微蜂窝微蜂窝(Micro-cell)(Micro-cell)：0.42km0.42kmn微微（皮）蜂窝微微（皮）蜂窝(Pico-cell)(Pico-cell)：400m Bit =Bit 周期周期=3.692 us=3.692 us =BW =BWFilterFilter=81.3 kHz=81.3 kHz语音编码和信道编码语音编码和信道编码GSM GSM 话音信号处理话音信号处理n话音编码的目的：话音编码的目的：压缩压缩(具有质量要求具有质量要求)，以时隙方式发送，以时隙方式发送 不连续发送不连续发送(DTX)(DTX)n具有这种功能的器件被称为是具有这种功能的器件被称为是语音编解码器语音编解码器。n每一个移动台都有一个语音编解码器。在网络这一边，语每一个移动台都有一个语音编解码器。在网络这一边，语音编解码器形成音编解码器形成TRATRA。TRATRA在在BSSBSS中存在，中存在，GSMGSM支持支持各种语音编解码器。各种语音编解码器。n在在GSMGSM的第的第1 1阶段定义支持阶段定义支持全速语音编解码全速语音编解码，所谓全速编，所谓全速编码是指该编译码器在语音传送时每帧均占有一个时隙。该码是指该编译码器在语音传送时每帧均占有一个时隙。该编译器使用编译器使用RPELTPRPELTP长期预测的规律脉冲激励。全速长期预测的规律脉冲激励。全速编码器输出是编码器输出是13kbps13kbps，EFREFR输出也为输出也为13kbps13kbps，但具有更高，但具有更高的语音质量。的语音质量。nGSMGSM的第二阶段定义支持的第二阶段定义支持半速编解码半速编解码。半速编解码器每隔。半速编解码器每隔二帧使用一个二帧使用一个TDMATDMA时隙。半速编码输出时隙。半速编码输出6.5kbps6.5kbps，采用半，采用半速编码可以支持二倍的全速编码用户，在另一方面，半速速编码可以支持二倍的全速编码用户，在另一方面，半速的语音质量差一些。的语音质量差一些。用户 人的语音 语音的13kbps数据序列 语音的16kbps数据序列 语音的64kbps数据序列 语音的64kbps数据序列 人的语音 用户 移动台 BTS TRAU MSC&PSTN ISDN电话 不同不同GSMGSM接口的语音传输示意接口的语音传输示意BTSBTS增加速率为增加速率为3kbs3kbs的信令，用于的信令，用于BTSBTS控制远端码型变换器控制远端码型变换器单元单元TCUTCU的工作，称为的工作，称为带内信息带内信息，包括同步和控制比特，包括同步和控制比特（包括坏帧指示、编码器类型、（包括坏帧指示、编码器类型、DTXDTX指示等）指示等）GSM GSM 信道编码信道编码n目标：在传输的数据中选择性地引入冗余，保护数据传输目标：在传输的数据中选择性地引入冗余，保护数据传输不出差错不出差错(检错和纠错编码检错和纠错编码)。n话音和数据的编码类型话音和数据的编码类型:分组编码分组编码 卷积码卷积码n从语音编解码器来的从语音编解码器来的260bit260bit数据块按照重要性和作用被分成数据块按照重要性和作用被分成三类。重要的信息进行重点保护，非重要的进行非重点保三类。重要的信息进行重点保护，非重要的进行非重点保护。三类信息分别分为护。三类信息分别分为a a、b b和和类。类。a a类是最重要的，类是最重要的，b b类第二重要，类第二重要，II II类不重要（类不重要（78bits78bits）末受到任何保护。）末受到任何保护。n用户数据速率用户数据速率=456 bits/20 ms=22.8 kbps(13kbps=456 bits/20 ms=22.8 kbps(13kbps 原始数据原始数据+9.8 kbps+9.8 kbps 奇偶校验和信道编码奇偶校验和信道编码)语音编码器（260bits）3bit奇偶校验半速卷积编码器8时隙交织Ia类（50bit）Ib类（132bit）类（78bit）53bit378编码比特456bit（8个子块，57bit/子块）4尾比特语音编解码的前向纠错（全速业务信道）语音编解码的前向纠错（全速业务信道）GSM GSM 话音编码后的数据复接话音编码后的数据复接n456bits456bits 4 4 114bits114bits在复接和交织之在复接和交织之后安放在后安放在4 4个时个时隙的数据域中。隙的数据域中。交织器原理交织器原理GSM GSM 系统中的交织系统中的交织n交织交织：在信道编码之前打乱源信息比特的时间顺序，把一个：在信道编码之前打乱源信息比特的时间顺序，把一个较长的突发差错离散成随机差错，再利用纠正随机差错的编较长的突发差错离散成随机差错，再利用纠正随机差错的编码技术消除随机误差。码技术消除随机误差。n交织的处理可以交织的处理可以抗端利衰落抗端利衰落。n在空中接口中使用的交织深度有在空中接口中使用的交织深度有4 4（多数据控制信道）、（多数据控制信道）、8 8（全速语音）、（全速语音）、1919（数字信道）。（数字信道）。nGSMGSM所采用的交织是一种所采用的交织是一种既有块交织又有比特交织既有块交织又有比特交织的交织技的交织技术。全速语音的时块被交织成术。全速语音的时块被交织成8 8个突发时隙，即，从语音编个突发时隙，即，从语音编码器来的码器来的456bits456bits输出被分裂成输出被分裂成8 8个时块，每个子块个时块，每个子块5757个比特，个比特，再将每再将每5757个比特进行比特交织，然后再根据奇偶原则分配到个比特进行比特交织，然后再根据奇偶原则分配到不同的突发块口，交织造成不同的突发块口，交织造成6565个突发周期或个突发周期或37.5ms37.5ms滞后。滞后。n交织深度越大，离散度越大，抗突发差错能力越强。交织深度越大，离散度越大，抗突发差错能力越强。n交织深度越大，交织编码处理时间越长，抗差错能力是以时交织深度越大，交织编码处理时间越长，抗差错能力是以时间为代价的。间为代价的。n所有的交织器都有一个固定延时，实际中，所有的无线数据所有的交织器都有一个固定延时，实际中，所有的无线数据交织器的延时都不超过交织器的延时都不超过40ms40ms，这种延时是人们可以忍受的。，这种延时是人们可以忍受的。跳频技术跳频技术n采用采用慢跳频慢跳频技术，每帧跳频一次，每秒技术，每帧跳频一次，每秒217217跳，可确保通跳，可确保通信的秘密性和抗干扰性。信的秘密性和抗干扰性。跳频技术n发射机发射的频率不断跳变，使包含字码部分的所有突发脉冲在两个完全独立(相距1MHz)的频率上传输。n由于不同频率的信号遭受衰落的影响不同，消除衰落对信号的影响，提高系统的抗干扰能力。跳频作用跳频作用：改善衰落。改善衰落。多径环境中的慢速移动的移动台，通过采用跳频技多径环境中的慢速移动的移动台，通过采用跳频技术，大大改善移动台的通信质量，相当于术，大大改善移动台的通信质量，相当于频率分频率分集集。nGSMGSM系统中的跳频分为系统中的跳频分为基带跳频基带跳频和和射频跳频射频跳频两种。两种。不连续发送和话音激活检测不连续发送和话音激活检测nGSMGSM的话音编解码器，当它检测到话音的间隙后，在间隙的话音编解码器，当它检测到话音的间隙后，在间隙期不发送。这就是期不发送。这就是GSMGSM所谓的不连续发送（所谓的不连续发送（DTXDTX）。）。nDTXDTX能在通话期对话音进行能在通话期对话音进行13kbps13kbps编码，在停顿期用编码，在停顿期用500bps500bps编码。编码。n在停顿期要用在停顿期要用500bps500bps发送，发送，GSMGSM称之为发送舒适的噪声。在称之为发送舒适的噪声。在讲话停顿时，对讲话者的背景噪声进行编码。背景噪声往讲话停顿时，对讲话者的背景噪声进行编码。背景噪声往往不同，由于同样的背景噪声在讲话者实际讲话中同样部往不同，由于同样的背景噪声在讲话者实际讲话中同样部分编码，在停顿时编码对用户可提供连续感。分编码，在停顿时编码对用户可提供连续感。n为了实现为了实现DTXDTX，要使用，要使用话音激活检测话音激活检测（VADVAD），一旦讲话），一旦讲话出现停顿能给出指示。出现停顿能给出指示。nDTXDTX的作用：的作用：1 1、使用、使用DTXDTX可以减小系统中的干扰等级，并提高系统有效可以减小系统中的干扰等级，并提高系统有效性。性。2 2、由于使用了、由于使用了DTXDTX发射机，发射总时间下降了，功率损耗发射机，发射总时间下降了，功率损耗降低的同时延长了降低的同时延长了MSMS的电池寿命。的电池寿命。定时前置和功率控制定时前置和功率控制n如果在任何距离上所有移动台同时发送信息，这些信息到如果在任何距离上所有移动台同时发送信息，这些信息到达的达的BTSBTS时间由于距离上的变化而有轻微的变化。时间由于距离上的变化而有轻微的变化。n如果所有移动台均用同样的功率发射。接近如果所有移动台均用同样的功率发射。接近BTSBTS的的MSMS要比要比在小区边缘的在小区边缘的MSMS在在BTSBTS上的接收要强。上的接收要强。n定时前置和功率控制的目的定时前置和功率控制的目的：在：在GSMGSM系统中，通过这些参系统中，通过这些参数的控制使所有的发送时隙在时间和功率上在数的控制使所有的发送时隙在时间和功率上在BTSBTS的接收的接收端保持同步。端保持同步。定时前置（定时前置（Timing advanceTiming advance）n如果考虑可能的最大传输时延。在每个时隙片的结尾要留有如果考虑可能的最大传输时延。在每个时隙片的结尾要留有足够的保护时间作补偿。足够的保护时间作补偿。MSMS在保护期内不能发送用户数据，在保护期内不能发送用户数据，即使两个时间出现重叠只能在保护时间内重叠。由于在该时即使两个时间出现重叠只能在保护时间内重叠。由于在该时间内无用户信息发送间内无用户信息发送,就无数据丢失。这一方案虽然具有简就无数据丢失。这一方案虽然具有简单及信令要求最小的优点，但降低了系统的频谱的利用率。单及信令要求最小的优点，但降低了系统的频谱的利用率。nGSMGSM具有非常严格的时间同步系统，具有非常严格的时间同步系统，GSMGSM选择了小的保护选择了小的保护周期和对各时隙的定时进行动态控制的方案周期和对各时隙的定时进行动态控制的方案。定时前置允许。定时前置允许对每个时隙的对每个时隙的上行发送时间上行发送时间独立控制，远离独立控制，远离BTSBTS的的MSMS要求比要求比离离BTSBTS近的近的MSMS发射早。在发射早。在GSMGSM中最大的定时前置限制小区尺中最大的定时前置限制小区尺寸在寸在35Km35Km左右。左右。功率控制功率控制n为了补偿小区的不同距离造成的衰落。为了补偿小区的不同距离造成的衰落。BTSBTS能够指导能够指导MSMS改变改变它的发射功率，以使到达它的发射功率，以使到达BTSBTS接收机的功率在每个时隙相同。接收机的功率在每个时隙相同。这样可以减少整个系统的干扰电平，提高频谱效率。这样可以减少整个系统的干扰电平，提高频谱效率。nBTSBTS能够独立控制每一条上行和下行链路时隙的功率电平，能够独立控制每一条上行和下行链路时隙的功率电平，即在即在GSMGSM系统中，上行和下行链路的功率控制是彼此独立的。系统中，上行和下行链路的功率控制是彼此独立的。功率电平控制方案由功率电平控制方案由BSCBSC完成。完成。n在在GSMGSM中，功率电平中，功率电平每每60ms60ms变化台阶为变化台阶为2dB2dB（步长）。上行（步长）。上行功率控制范围是功率控制范围是20-30dB20-30dB，步长，步长2 dB2 dB；下行功率控制范围一般；下行功率控制范围一般可达可达30 dB30 dB，步长也是，步长也是2 dB2 dB。BTSBTS是功率控制的管理者，通过是功率控制的管理者，通过指令规定指令规定BTSBTS和和MSMS的功率。的功率。GSM GSM 的信道类型和组成的信道类型和组成业务信道业务信道n业务信道业务信道TCHTCH传输话音和数据传输话音和数据n话音业务信道按速率的不同，可分为话音业务信道按速率的不同，可分为全速率全速率话音业务信道话音业务信道TCH/FSTCH/FS和和半速率半速率话音业务信道话音业务信道TCH/HSTCH/HS。n数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道(TCH/F9.6TCH/F9.6，TCH/F4.8TCH/F4.8，TCH/F2.4TCH/F2.4)和半速率数据业务信道和半速率数据业务信道(如如TCH/H4.8,TCH/H2.4TCH/H4.8,TCH/H2.4)，这里的数字，这里的数字9.69.6、4.84.8和和2.42.4表示数据表示数据速率，单位为速率，单位为kb/skb/s。GSM GSM 的控制信道的控制信道n控制信道（控制信道（CCHCCH）传输各种信令信息）传输各种信令信息n广播信道（广播信道（BCHBCH）频率校正信道（频率校正信道（FCCHFCCH）同步信道（同步信道（SCHSCH）广播控制信道（广播控制信道（BCCHBCCH）n公共控制信道（公共控制信道（CCCH CCCH）呼叫信道（呼叫信道（PCHPCH）随机接入信道（随机接入信道（RACHRACH）接入许可信道（接入许可信道（AGCHAGCH）n专用控制信道（专用控制信道（DCCHDCCH）独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCHSDCCH）慢相关控制信道（慢相关控制信道（SACCHSACCH）快相关控制信道（快相关控制信道（FACCHFACCH）广播控制信道（广播控制信道（BCCHBCCH）n单向下行信道单向下行信道，传输系统公用控制信息。传输系统公用控制信息。如网络同步信息，如网络同步信息，建立在该信息上，建立在该信息上，MSMS能够决定是否和如何通过现行小区接能够决定是否和如何通过现行小区接入系统，该信道的信息还可以使入系统，该信道的信息还可以使MSMS识别网络，接入网络等识别网络，接入网络等等。等。n广播信息可分成下面几组：广播信息可分成下面几组：给出网络和相邻小区的唯一识别信息，小区识别移动网编码给出网络和相邻小区的唯一识别信息，小区识别移动网编码（形成（形成IMSIIMSI的部分），位置地区识别（的部分），位置地区识别（LAILAI）和相邻小区广播控）和相邻小区广播控制信道的频率信息等。制信道的频率信息等。描述当前控制信道结构的信息，用于小区的控制信道配置，周描述当前控制信道结构的信息，用于小区的控制信道配置，周期位置更新计时器和类似信息。期位置更新计时器和类似信息。定义小区所支持选择信息，是否允许不连续发送（定义小区所支持选择信息，是否允许不连续发送（DTXDTX）；小区）；小区重新选择的滞后，重新选择的滞后，MSMS在接入控制信道时可使用的最大发射功率在接入控制信道时可使用的最大发射功率级，级，MSMS允许接入系统所需要的最小接收信号级别，是否支持半允许接入系统所需要的最小接收信号级别，是否支持半速编解码或者支持扩展的速编解码或者支持扩展的GSMGSM频率。频率。控制接入的信息，最多的试呼次数，试呼的平均间隔小区是否禁控制接入的信息，最多的试呼次数，试呼的平均间隔小区是否禁止接入，小区是否允许重建，是否允许紧急呼叫等。止接入，小区是否允许重建，是否允许紧急呼叫等。频率校正信道（频率校正信道（FCCHFCCH）n传输供传输供MSMS校正其工作频率的信息。校正其工作频率的信息。nMSMS使用使用FCCHFCCH来纠正它内部的时钟基准，使其容易定位并来纠正它内部的时钟基准，使其容易定位并解调出同一小区的其他信息。解调出同一小区的其他信息。n该信道同时也给该信道同时也给MSMS提供一个指示的同步信道（提供一个指示的同步信道（SCHSCH）。因）。因为一个为一个SCHSCH总跟着总跟着FCCHFCCH同样频率的同样频率的8 8个时隙。个时隙。同步信道（同步信道（SCHSCH）n该信道提供该信道提供MSMS有关有关MSMS接收另外信道突发时隙所必须的训接收另外信道突发时隙所必须的训练序列。练序列。n因为因为MSMS和和BTSBTS预先都知道训练序列，预先都知道训练序列，MSMS可以调整它的内可以调整它的内部定时方案，并正确进行解码。部定时方案，并正确进行解码。n该信道提供有关该信道提供有关BSBS使用训练序列的信息码，国家彩色码和使用训练序列的信息码，国家彩色码和TDMATDMA帧号。帧号。公共控制信道（公共控制信道（CCCHCCCH）nCCCHCCCH是一种是一种双向控制信道双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。其中又分为：接所需要的控制信令。其中又分为：随机接入信道（随机接入信道（RACHRACH）：这是一个上行信道，：这是一个上行信道，用于移动用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道道(SDCCH)(SDCCH)。寻呼信道寻呼信道(PCH)(PCH)：传输基站寻呼移动台的信息。寻呼标识为传输基站寻呼移动台的信息。寻呼标识为TMSITMSI或或IMSIIMSI。接入许可信道接入许可信道(AGCH)(AGCH)：这是一个下行信道，这是一个下行信道，用于基站对用于基站对移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。道。专用控制信道（专用控制信道（Dedicated Control ChannelsDedicated Control Channels）nDCCHDCCH是一种是一种“点对点点对点”的的双向控制信道双向控制信道，其用途是在呼叫，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必在移动台和基站之间传输必需的控制信息。其中又分为：需的控制信息。其中又分为：独立专用控制信道独立专用控制信道(SDCCH)(SDCCH)：用于在分配业务信道之前传用于在分配业务信道之前传送有关信令。主要传送建立连接的信令信息、位置更新信息、送有关信令。主要传送建立连接的信令信息、位置更新信息、短消息、鉴权消息、加密命令及处理各种附加业务。短消息、鉴权消息、加密命令及处理各种附加业务。慢相关控制信道（慢相关控制信道（SACCHSACCH）：SACCHSACCH结合结合TCHTCH或或SDCCHSDCCH进进行分配。它是双向的专用信道，它携带控制和测量参数及用行分配。它是双向的专用信道，它携带控制和测量参数及用于保持于保持MSMS和和BTSBTS之间无线链路必要的路由数据。现主要用于之间无线链路必要的路由数据。现主要用于短信，手机测量下行信道的测量参数，功率控制等等。短信，手机测量下行信道的测量参数，功率控制等等。快相关控制信道（快相关控制信道（FACCHFACCH）：）：FACCHFACCH是一个需要时才是一个需要时才出现的信道，与业务信道出现的信道，与业务信道TCHTCH相关。在该信道所能携带的相关。在该信道所能携带的信息与信息与SDCCHSDCCH一样。与一样。与SDCCHSDCCH不同