《GSM无线接口》PPT课件.ppt

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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedInternal MD000102 GSM 无线接口ISSUE HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedGSM频点使用与分配Um接口的物理信道结构Um接口的逻辑信道功能与组合GSM话音的处理过程Um接口的控制技术Page 1HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedMSBTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口Um接口在系统中的位置Page 2HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LT

2、D.All rights reservedUm接口协议分层示意图Page 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第1 1章章章章 GSMGSM频点使用与分配频点使用与分配频点使用与分配频点使用与分配第第2章章 Um接口的物理信道结构接口的物理信道结构第第3章章 Um接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合第第4章章 GSM话音的处理过程话音的处理过程第第5章章 Um接口的控制技术接口的控制技术Page 4HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第1 1章章章章 G

3、SMGSM频点使用与分配频点使用与分配频点使用与分配频点使用与分配1.1 GSM900无线信道参数无线信道参数1.2 DCS1800无线频道参数无线频道参数1.3 GSM频道编号方法频道编号方法Page 5HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved上行（MSBTS）：890915MHZ下行（BTSMS）：935960MHZ双工间隔：45MHz载频间隔：200KHz我国目前实际占用高端10M频段从上往下联通6M，移动4M GSM900无线信道参数Page 6HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reser

4、ved频段总带宽：25MHz频道间隔：200kHz频点：25000/200=125个(可用)频道序号：n=1124 我国GSM900频点分配情况移动可压缩TACS，下扩GSM频点 872 880 890 897.5 905 915 917 925 935 942.5 950 960 MHz ETACS TACS GSM ETACS TACS GSM EGSMEGSMB网A网移动4M联通6M移动4M联通6MB网A网1 2 3 4 73 74 75 76 95 96 97 98 123 124 125 移动GSM 20个频点 联通GSM 29个频点Page 7HUAWEI TECHNOLOGIES

5、 CO.,LTD.All rights reserved上行(MSBTS)：17101785MHZ下行(BTSMS)：18051880MHZ我国目前实际使用低端45MHz，其中：移动用1710-1720MHz和1805-1815MHz联通用1745-1755MHz和1840-1850MHz双工间隔：95MHz载频间隔：200KHz 频点使用情况见示意图：DCS1800无线频道参数Page 8HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved 1710 1755 1785 1805 1850 1880 1 2 3 4 222 223 224 225 我

6、国DCS1800下行频段我国DCS1800上行频段DCS1800频点使用情况示意图Page 9HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved l上行频率F l(n)=1710+0.2(n-511)MHz 下行频率Fu(n)=1805+0.2(n-511)MHz其中：n为绝对射频号，从512885，实际上，我国从512（512+224）DCS1800DCS1800频道编号：频道编号：GSM900GSM900频道编号：频道编号：l上行频率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行频率Fu(n)=(935+0.2n)MHz其中：n为绝对射频号，从1

7、到124GSM频道编号方法Page 10HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 GSM频点使用与分配频点使用与分配第第第第2 2章章章章 UmUm接口的物理信道结构接口的物理信道结构接口的物理信道结构接口的物理信道结构第第3章章 Um接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合第第4章章 GSM话音的处理过程话音的处理过程第第5章章 Um接口的控制技术接口的控制技术Page 11HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第2 2章章章章 UmUm接口的物理信道结构接口

8、的物理信道结构接口的物理信道结构接口的物理信道结构2.1 突发脉冲突发脉冲2.2 每个突发脉冲上的帧结构每个突发脉冲上的帧结构2.3 突发脉冲种类突发脉冲种类Page 12HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved突发脉冲（Burst）GSM的每个载频是时分复用，每个载频分给八个全速率用户使用；每个用户在一个限定的、不连续的时间段内占用载频发送信号突发脉冲时间频率TDMA 突发脉冲Page 13HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved频率频率200kHzBP15/26ms隙缝隙缝时间时间物

9、理信道上的突发脉冲Page 14HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved帧结构中涉及以下概念：帧结构中涉及以下概念：l时隙lTDMA帧l复帧l超帧l超高帧每个载频上的帧结构Page 15HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved帧结构Page 16HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedl8时隙TDMA帧l26TDMA帧1复帧l51复帧1超帧l2048超帧1超高帧业务信道帧结构业务信道帧结构l8时隙TDMA帧l51TDMA帧1复帧l26

10、复帧1超帧l2048超帧1超高帧控制信道帧结构控制信道帧结构GSM 无线信道TDMA帧结构Page 17HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved突发脉冲种类l常规突发脉冲序列（NB）双向信道上完成常规信息的传送l频率校正突发脉冲序列（FB）下行信道上完成手机频率校正功能l同步突发脉冲序列（SB）下行信道上完成手机帧同步功能l接入突发脉冲序列（AB）上行信道上完成手机接入申请功能l空闲突发脉冲序列格式与常规突发脉冲序列相同Page 18HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 G

11、SM频点使用与分配频点使用与分配第第2章章 Um接口的物理信道结构接口的物理信道结构第第第第3 3章章章章 UmUm接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合第第4章章 GSM话音的处理过程话音的处理过程第第5章章 Um接口的控制技术接口的控制技术Page 19HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第3 3章章章章 UmUm接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合3.1 逻辑信道的分类逻辑信道的分类3.2 业务信道业务信道3

12、.3 控制信道控制信道3.4 逻辑信道的组合逻辑信道的组合Page 20HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved逻辑信道分为两类：逻辑信道分为两类：l业务信道（Traffic Channel）：传送业务信息，包括:话音和数据；l控制信道（Control Channel）或称信令信道（Signalling Channel）：传送各种控制信息；逻辑信道的分类Page 21HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved逻辑信道控制信道CCH公共控制信道CCCH专用控制信道DCCH业务信道TCH独立专

13、用控制信道SDCCH随路控制信道ACCH广播信道BCH下行线上行线FCCH(BCCH1)SCH(BCCH2)BCCH(BCCH3)PCHAGCHRACHSACCHFACCH下行线下行/上行线逻辑信道类型Page 22HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved话音业务类型话音编码速率（Kbit/s）信道编码速率（Kbit/s）全速率话音13Enhanced Full-rate Speech半速率话音l全速率话音业务信道(TCH/F)l半速率话音业务信道(TCH/H)l增强型全速率话音业务信道(Enhanced TCH/F)话音业务信道话音业务信

14、道业务信道Page 23HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved数据业务信道数据业务信道，全速率数据业务信道(TCH/F9.6)，全速率数据业务信道(TCH/F4.8)，半速率数据业务信道(TCH/H4.8)，全速率数据数据业务信道(TCH/F2.4)，半速率数据数据业务信道(TCH/H2.4)业务信道Page 24HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved作用作用分类分类l控制信道(CCH)用于传送信令或同步数据。l广播信道(BCH)l公共控制信道(CCCH)l专用控制信道(DCCH)控

15、制信道Page 25HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved分类分类(三种三种)l频率校正信道（FCCH）移动台的频率校正信息l同步信道（SCH）基站识别码BSIC,简化TDMA帧号l广播控制信道（BCCH）手机由此获得各种系统参数l下行信道，传送频率校正、同步及系统消息广播信道（BCH）特点特点Page 26HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved l系统内移动台共用公共控制信道（CCCH）l寻呼信道（PCH）下行，用于寻呼移动台l随机接入信道（RACH）上行，用于移动台提出入网申请请

16、求分配一条SDCCH；l接入允许信道（AGCH）下行，用于入网应答，分配一条SDCCH或TCH特点特点分类分类Page 27HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved特点特点分类分类l由基站分给某一特定的移动台专用l独立专用控制信道（SDCCH）l慢速随路控制控制（SACCH）l快速随路控制控制（FACCH）专用控制信道（DCCH）Page 28HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved开机FCCH：接收频率校正信息SCH：接收BS同步信号BCCH：接收系统消息 RACH：接入申请 AGCH

17、：允许接入，并分配SDCCHSDCCH/SACCH：在SDCCH上进行鉴权；在SACCH上进行功率控制空闲状态接收BCCH移动手移动手移动手移动手MSMS开机流程开机流程开机流程开机流程逻辑信道应用实例Page 29HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved独立专用控制信道独立专用控制信道(SDCCH):(SDCCH):慢速随路控制信道慢速随路控制信道(SACCH):(SACCH):快速随路控制信道快速随路控制信道(FACCH)(FACCH)：l双向，用于传送鉴权、业务信道指配信息；l双向，与一条业务信道或一条SDCCH联用；在传送用户信息期

18、间代传某些特定信息，例如无线传输的测量报告、功率控制。l与一条业务信道联用，携带与SDCCH同样的信号；l通过从业务信道借取的帧来实现信令传输；l传送诸如“越区切换”等指令信息。专用控制信道(DCCH)功能Page 30HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved逻辑信道的组合lTCH/F+FACCH/F+SACCH/TFlTCH/H+FACCH/H+SACCH/THlFCCH+SCH+BCCH+CCCHlFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4lBCCH+CCCHlSDCCH/8+SACCH/C8Page 31H

19、UAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved主BCCHPage 32HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved组合BCCHPage 33HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedSDCCH/8+SACCH/C8Page 34HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedTCH/FPage 35HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章

20、GSM频点使用与分配频点使用与分配第第2章章 Um接口的物理信道结构接口的物理信道结构第第3章章 Um接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与组合第第第第4 4章章章章 GSMGSM话音的处理过程话音的处理过程话音的处理过程话音的处理过程第第5章章 Um接口的控制技术接口的控制技术Page 36HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第4 4章章章章 GSMGSM话音的处理过程话音的处理过程话音的处理过程话音的处理过程4.1 话音编码话音编码4.2 信道编码信道编码4.3 交织交织4.4 加密技术加密技术4.5 调制技术调制技术P

21、age 37HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved RPE-LTP 话音编码器话音编码器 信道信道 编码器编码器TDMA帧的形成帧的形成 射频射频 发信机发信机13kb/s信道码信道码交织交织/加密加密TDMA帧数据流 RPE-LTP 话音译码器话音译码器 信道信道 解码器解码器 均衡器均衡器 射频射频 收信机收信机13kb/s 信道码信道码去织去织/解密解密TDMA帧数据流 射频射频 双工器双工器 VCO频频率综合器率综合器定时和控制定时和控制话音在手机中的处理过程中频中频GMSK调制调制中频中频GMSK 解调制解调制Page 38HU

22、AWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved规则脉冲激励长期线性预测编码(RPE-LTP)：较高的音质，且所需的传输速率较低；便于进行回声和时延处理；能够在话音频带中传送非话音业务；话音编码Page 39HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedl为了检测和纠正传输期间引入的误码，在数据流中引入冗余BIT用于纠错；l结果使20MS段BIT数从260BIT增加到456BIT，相应的话音速率从13K增加到。l信道编码过程如下图：块编码器激变编码器78bit132bit50bit456bit+32+4信

23、道编码Page 40HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved交织处理的目的：交织处理的目的：l减少一个话音帧内的误码数量l实现部分误码的纠正l增加了话音处理的时延及复杂程度交织处理的缺点：交织处理的缺点：交织Page 41HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedl在信道编码后，20MS的语音块占用BIT数为456BIT，首先在块内进行一次交织。1917 449210 450311 451412 452513 453614 454715 455816 45657bit交织过程Page 42

24、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBCAAAAAAAABBBCCCBBBBCCCC在块间进行在块间进行:二次交织Page 43HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved 为什么引入加密技术？为什么引入加密技术？加密技术l对无线接口上传送的信息（话音或数据）进行加密，防止无线侦听导致失密；lGSM系统的加密技术仅仅保护无线接口。l目前，我国尚未允许启用。Page 44HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved+A5A5KcTDMA帧号

25、KcTDMA帧号未加密话音已加密话音无线传播解密话音MS侧BTS侧加密过程Page 45HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedGMSK高斯滤波最小频移键控进一步压缩调制频谱；防止信号能量扩散到邻近信道，带外辐射-60-80dB；在200KHz频道间隔中，传输的数字信号。调制技术Page 46HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 GSM频点使用与分配频点使用与分配第第2章章 Um接口的物理信道结构接口的物理信道结构第第3章章 Um接口的逻辑信道功能与组合接口的逻辑信道功能与

26、组合第第4章章 GSM话音的处理过程话音的处理过程第第第第5 5章章章章 UmUm接口的控制技术接口的控制技术接口的控制技术接口的控制技术Page 47HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第5 5章章章章 UmUm接口的控制技术接口的控制技术接口的控制技术接口的控制技术5.1 自动功率控制技术（自动功率控制技术（APC）5.2 非连续发射技术非连续发射技术(DTX)5.3 非连续接收技术非连续接收技术(DRX)5.4 跳频技术跳频技术5.5 时延调整时延调整Page 48HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Al

27、l rights reserved如何进行如何进行APCAPC？为何需要为何需要APCAPC？l可降低手机功耗，延长电池使用时间；l可减小干扰，提高频率利用率，增加系统容量。自动功率控制技术（APC）lMS功率控制：BTS接收MS发射的信号，得到射频信号强度、质量等级参数，进行APC；手机起始发射功率由系统消息决定；BTS功率控制：手机接收BTS发射功率，得到射频信号强度、质量等级参数，(BTS预处理)上报BSC，由BSC进行APC；Page 49HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved如何进行如何进行DTXDTX？为何需要为何需要DTXD

28、TX？l通话是双向的，对于MS用户/来说，平均的说话时间约在40%以下；l可降低手机功耗，延长电池使用时间；l可减小系统内的干扰，提高频率利用率，增加系统容量。l采用VAD（话音激活检测）技术：l在说话时，正常发射信号；l在停止说话时，每隔一段时间发送一个静音帧，由静音帧在BTS产生舒适噪声；使对方不会误以为通话中断。l重新开始说话时，由VAD功能检测到话音，重新正常发射信号。非连续发射技术(DTX)Page 50HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved 如何进行如何进行DRXDRX？为何需要为何需要DRXDRX？l手机绝大部分时间处于空闲

29、状态，此时需要随时准备接收BTS发来的寻呼信号；系统按照IMSI将MS用户分类，不同类别的手机在不同的时刻接收系统寻呼消息，无需连续接收；l可降低手机功耗，延长电池使用时间；l系统根据IMSI将MS分类，分时刻接收寻呼消息。非连续接收技术(DRX)Page 51HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved 如何跳频？如何跳频？为何引入跳频？为何引入跳频？l采用慢跳频，完成每个突发脉冲(时隙)跳频一次；在上、下行线两个方向上，突发序列号在时间上相差3BP，跳频序列在频率上相差45MHz；跳频技术l可减少瑞利衰落，提高每用户的话音质量；l可减小系统

30、内的干扰，提高频率利用率，增加系统容量。Page 52HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedGSM跳频示意图频率频率f 0帧f 1f 2f 3f 4时间时间跳频技术Page 53HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved为什么引入时延调整？为什么引入时延调整？时延调整l由于GSM采用TDMA，每载频8个时隙，要求严格保持时隙间的同步；lGSM的小区半径可以达到35km，从手机出来的信号需要经过一定时间才能到达基站，单程传输极限时间是100us；l通过时延调整来保证信号在恰当的时候到达基站

31、。Page 54HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved如何进行时延调整？如何进行时延调整？时延调整l初次接入时，采用较短的RACH接入脉冲，以防止时隙间的碰撞冲突。只有在收到基站的时序调整信号后，手机才能发送正常长度的脉冲。l采用时间提前量参数调整发信时间正常通话中，当MS接近基站时，基站就会通知MS减小时间提前量；而当MS远离小区中心时，基站就会要求MS加大时间提前量。Page 55HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved小结lGSM系统有哪些可用频点?l无线接口有哪几种突发脉冲?各有什么作用?l无线接口有哪些逻辑信道?各有什么作用?如何在物理信道承载?l话音在无线接口上是如何处理与发射的?l无线接口需要哪些控制技术?Page 56谢谢