gsm無線通信基礎(chǔ)2

1、第3部分 GSM無線通信基礎(chǔ),3.1 無線電波傳播3.2 GSM頻率資源3.3 蜂窩技術(shù)3.4 多址技術(shù)3.5 信道概念3.6 邏輯信道與物理信道的映射3.7 空中控制技術(shù),在分析移動通信的信道時，主要考慮,主要以空間波方式傳播,典型的移動通信系統(tǒng)的主要的傳播路徑有：,直射波,反射波,散射波,——直線傳播。,直射波和 反射波的影響,繞射波,3.1 無線電波傳播,(1) 直射波（可按自由空間的傳播來考慮）,★　傳播模型,接收

2、機和發(fā)射機無任何阻擋的視距路徑,接收功率：,,Pt ：發(fā)射功率； Pr：接收功率；Gt ：發(fā)射天線增益； Gr：接收天線增益d: 發(fā)送與接收天線之間距離； 為信號波長,dB、dBm、dBW的含義,dBm、dBW：是一個表示功率的值。,例1：功率為10W，折算為多少dBm，多少dBW?,dB：是一個表示相對的值。,功率相比,,(dB),例2：甲功率比乙功率大一倍，那么,換句話說，甲功率比乙功率大 3dB,自由空間傳播損耗

3、：,f單位：MHz; d單位：Km,例：若某發(fā)射機發(fā)射功率為100W（瓦）,請將其換算成dBm和dBW。如果發(fā)射機載波頻率為900MHz，且 ，求在自由空間中距離天線100m處的接收功率為多少dBm?,Lbs =32.45+20lgf + 20lgd （dB),反射波：,電磁波在傳播過程中，從不同建筑物或其它物體反射后到達接收點的傳播信號。,(2) 反射波,反射波與直射波的周期相同，但相位

4、可能不同，導(dǎo)致接收到的信號與原信號增強或者減弱。,反射波對直射波的影響,,繞射：,無線電波在傳播過程中與尖銳的邊緣碰撞，信號能量繞過障礙物傳播,(3) 繞射損耗,繞射損耗 ：,電波遇到各種障礙物發(fā)生繞射所引起的損耗 。,3.2 GSM頻率資源,上行頻率：手機到基站下行頻率：基站到手機,,,GSM900:,基站收：f上（n）＝890.2＋(n-1）×0.2 MHz基站發(fā)：f下（n）＝ f上（n） ＋45 MHz

5、n: 1～ 124,GSM1800,基站收： f上（n） ＝1710.2＋(n-512）×0.2 MHz基站發(fā)： f下（n）＝ f上（n） ＋95 MHz n: 512～ 885,上行,下行,,,3.3 蜂窩技術(shù),小區(qū)的覆蓋形狀,★ 采用六邊形,★ 基站發(fā)射機位置,◆ 中心激勵小區(qū),◆ 頂點激勵小區(qū),★ 實際形狀,◆ 不規(guī)則形狀,,什么是頻率復(fù)用（頻率再用） ------不同地理區(qū)域用相同

6、的載波頻率進行覆蓋,D: 頻率復(fù)用距離 R: 小區(qū)半徑,頻率復(fù)用,,,,,,,,,Cell1,f1,,,,R,R,D,Cell2,f1,頻率復(fù)用距離D與N的關(guān)系,其中i , j為0，1，2 ，3…,令,同頻相鄰小區(qū)找法,沿著任何一個六邊形的邊垂直移動i個小區(qū) 逆時針旋轉(zhuǎn)60度再移動j個小區(qū),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

7、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,N越大，則D越大，這樣同頻干擾越小，但是頻率利用率越低,N越小，則D越小，這樣同頻干擾越大，但是頻率利用率越高,頻率利用率與同頻干擾是一對矛盾,載干比 C/I,定義：載（波）干（擾）比，即載波的信號電平(dBm)減去干擾的信號電平(dBm). 【單位為 dB】,1、同頻干擾比C/I要求：C/I≥9dB，工程中加3dB的余量，即C/I≥12dB,2、鄰

8、頻載干比（C/A） 所謂C/A是指在頻率復(fù)用情況下，服務(wù)小區(qū)周圍所有鄰頻信號（載波偏離200KHz）對服務(wù)小區(qū)頻道的干擾。要求：C/A ≥－9dB，工程中加3dB的余量，【即工程上C/A≥－6dB】,3、載頻偏離400KHz時的干擾保護比要求：C/I>= －41dB，工程中加3dB的余量，【即工程上C/I≥－38dB】,3.4 多址技術(shù),使眾多的用戶共用公共信道所采用的一種技術(shù),FDMA（頻分多址）,TDMA

9、（時分多址）,多址方式（常用3種）：,CDMA （碼分多址）,GSM采用TDMA/FDMA的多址方式,TDMA工作原理,★ 在一個無線載波上，把時間分成周期性的幀，每一幀再分成若干個時隙（SLOT）,★ 每個時隙就是一個信道，分配給一個用戶,★ 基站按時隙排列順序收發(fā)信號，各移動臺 在指定的時隙內(nèi)收發(fā)信號,時隙,,TDMA系統(tǒng)工作示意圖,TDMA幀結(jié)構(gòu)圖,★ GSM中，每幀包括8個時隙（TS0---TS7)，每個時隙時間為4.61

10、5ms，含156.25bit信息,物理信道,一個物理信道就是一個時隙TS,,邏輯信道,3.5 信道概念,指在物理信道上傳輸?shù)膬?nèi)容,,GSM邏輯信道分類：,業(yè)務(wù)信道（TCH)：主要是語音或數(shù)據(jù),控制信道（TCH)： 主要傳送信令和同步信號。 分為三種：廣播信道（BCH）、公共 控制信道（CCCH)和專用控制信道 （DCCH),① 廣播信道（BCH）,一點對多點的單方向

11、控制信道,＊ 頻率校正信道（FCCH）,＊ 同步信道（SCH）,＊ 廣播控制信道（BCCH）,頻率校正信道（FCCH）,攜帶用于校正MS頻率的信息，使MS可以定位并解調(diào)出同一小區(qū)的其它信息,同步信道（SCH）,攜帶用于MS需要的幀同步（TDMA幀號）以及基站的識別碼BSIC,廣播控制信道（BCCH）------廣播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息,1、小區(qū)頻點2、鄰小區(qū)BCCH頻點3、LAI4、控制和選擇參數(shù)等,② 公共控制信道（CCCH）,是一種雙

12、向控制信道，用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令,＊ 尋呼信道（PCH）,＊ 隨機接入信道（RACH）,＊ 準(zhǔn)許接入信道（AGCH）,公共控制信道（CCCH）,尋呼信道PCH－－－下行信道，點對多點。用于尋呼 MS， 尋呼范圍為MS所在整個LAC區(qū),接入許可信道AGCH－－－下行信道，點對多點，用于

13、 BTS給MS分配專用控制信道,隨即接入信道RACH－－－上行信道，點對點，MS通過 RACH發(fā)起接入請求,③ 專用控制信道（DCCH）,是一種“點對點”雙向控制信道，用于在呼叫接續(xù)階段以及在通信進行中，移動臺和基站傳輸必要的控制信息。,＊ 獨立專用控制信道（SDCCH）,＊ 慢速輔助控制信道（SACCH）,＊ 快速輔助控制信道（F

14、ACCH）,獨立專用控制信道SDCCH －－－雙向信道，用于呼叫建立過程，如鑒權(quán)、位置更新、短消息；用于指配TCH,慢速隨路控制信道SACCH －－－雙向信道，伴隨TCH和SDCCH的專用信令 信道。用于傳遞測量報告；傳遞MS功率控制消息；傳遞TA、鄰區(qū)BCCH強度、LAI等,快速隨路控制信道FACCH －－－雙向信道，伴隨TCH，提供比SACCH高又多的速度來傳送信令信息，借用20m

15、s的突 發(fā)話音突發(fā)脈沖序列來傳遞信令，稱為偷幀,1、處于空閑模式下的手機所需的大量網(wǎng)絡(luò)信息來自 信道。A、BCCHB、SCHC、RACHD、SDCCH,2、在GSM無線網(wǎng)絡(luò)中 邏輯信道攜帶用于校正手機頻率的消息。A、BCCHB、FCCHC、SCHD、AGCH,3.在GSM系統(tǒng)中，鑒權(quán)是在下面哪個邏輯信道中進行的（A)PCH （B）RACH （C）SDCCH （D）SACCH,4．RACH（ ）是

16、下行信道，是為了保證MS接入，在此信道上申請一SDCCHMS通過此信道申請SDCCH，作為對尋呼的響應(yīng)或MS主叫登記時的接入用于MS校正頻率、同步時間用于搜索MS，是下行信道,5.GSM的一個頻點的帶寬是（ ）。 A、200KHz B、30KHz C、3.75MHz D、1.25MHz,6.移動公司的GSM雙頻網(wǎng)是指（ ）。800MHz和1800MHz B、900MHz和1900MHz

17、 C、900MHz和1800MHz D、800MHz和1900MHz,3.6 邏輯信道與物理信道的映射,一個基站有N個載頻， 每個載頻有8個時隙定義載頻為：,在載頻 上,：映射 BCH和CCCH ：映射 DCCH ：映射業(yè)務(wù)信道,其它 載頻的 時隙全部是業(yè)務(wù)信道,在載頻 上,,,邏輯信道應(yīng)用舉例（以MS開機撥打電話為例）,

18、1、FCCH 2、SCH3、BCCH4、RACH5、AGCH6、SDCCH/SACCH7、TCH8、BCCH,接收頻率矯正信息 接收BTS同步信號 接收系統(tǒng)消息接入申請允許接入并分配SDCCH鑒權(quán)和加密（SDCCH），功率控制、TA（SACCH）進入TCH通話通話結(jié)束，進入空閑狀態(tài)，守候在BCCH信道上,,,,,,,,,3.7 空中控制技術(shù),分集技術(shù) 是一項典型的抗衰落技術(shù)，它可以大大提高多徑

19、衰落信道下的傳輸可靠性。,一般分為時間分集、空間分集、頻率分集等。,（一）空間分集,空間分集是利用不同位置的天線接收信號，然后再合并輸出（要求接收端天線之間的距離滿足不相關(guān)）。,空間分集的典型結(jié)構(gòu)為：發(fā)送端為一副天線，接收端則有N副天線,（二）頻率分集,實現(xiàn)時可以將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在頻率不相關(guān)的載波上發(fā)射（如跳頻）,（三）時間分集,可采用通過一定的時延來發(fā)送同一消息，或在系統(tǒng)能承受的時延范圍以內(nèi)在不同的時間各發(fā)送消息的一部分,自動功

20、率控制技術(shù)（APC）,如何進行APC？,為何需要APC？,可降低手機功耗，延長電池使用時間；可減小干擾，提高頻率利用率，增加系統(tǒng)容量。,非連續(xù)發(fā)射技術(shù)(DTX),為何需要DTX？,1）可降低手機功耗，延長電池使用時間；2）降低干擾，改善通話質(zhì)量，提高容量,如何進行DTX？,采用VAD（話音激活檢測）技術(shù)： 即在說話時，正常發(fā)射信號（傳輸13Kbit/s的話音編碼）不說話時，由解碼器產(chǎn)生舒適噪聲；,非連續(xù)接收技術(shù)(DRX),為何需

21、要DRX？,1）手機絕大部分時間處于空閑狀態(tài)，此時需要隨時 準(zhǔn)備接收BTS發(fā)來的尋呼信號；系統(tǒng)按照IMSI將 MS用戶分類，不同類別的手機在不同的時刻接收 系統(tǒng)尋呼消息，無需連續(xù)接收；2）可降低手機功耗，延長電池使用時間；,跳頻技術(shù),為何引入跳頻？,1) 可減少瑞利衰落，（頻率分集）2) 可減小系統(tǒng)內(nèi)的干擾（可以使用更緊密的頻率復(fù)用

22、 以實現(xiàn)增容。）,跳頻------是指某次通話所使用載波頻率在一定范圍內(nèi)， 按某種規(guī)律跳變。每個小區(qū)信道組的跳頻功能都能單獨激活或關(guān)閉。,基帶跳頻（一般移動采用） 射頻跳頻（一般聯(lián)通采用）,GSM跳頻示意圖,,頻率,f 0,,,,,,,,,,幀,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,f 1,f 2,f 3,f 4,,,,,時間,,,,,,,,,

23、,,,,跳頻方式,,跳頻多慢呢？（速率多少）,時延調(diào)整（TA）,TA值由6位二進制表達MS所需要的延時bit數(shù),1bit的時間為：3.7us所以TA最大時間設(shè)置為3.7*63=233us,小區(qū)最大半徑？,,TA在0～ 63范圍內(nèi)調(diào)整例如：TA=1，表示1個bit的時間,1.跳頻能有效地改善以下哪種現(xiàn)象           

24、A.單通 B.時間擴散  C.多徑衰落 D.互調(diào)干擾,2. －10DBm的無線信號比－20DBm的無線信號強。          A.對  B.不對  C.不能確定   D.不可比較,3、TA限制了小區(qū)的什么特性?   

25、60;       A.允許同時的通話數(shù)量   B.呼叫建立的頻率   C.半徑   D.天線長度,4.一個TA表示      KM，常規(guī)的GSM小區(qū)的最大TA是   （

26、）   A.1、30   B.0.5、63   C.0.5、60 D. 1.1、63,5.一個TDMA幀的周期是,1、在手機通話過程中，用來傳遞切換命令消息的邏輯信道是 。A、SACCH B、SDCCH C、SCH D、FACCH,2、以下不能增加系統(tǒng)容量的是：A、變換調(diào)制方法 B、增加可用

27、頻率數(shù)C、復(fù)用模式從4/12變?yōu)?/9 D、小區(qū)分裂,3、處于空閑模式下的手機所需的大量網(wǎng)絡(luò)信息來自（ )信道。A、BCCH B、FCCH C、RACH D、SDCCH,3、GSM中使用兩種不同類型的復(fù)幀結(jié)構(gòu)是（ ）：A、13、26幀 B、26、51幀C、51、102幀 D、13、51幀,4、SACCH向基站傳送測量報告的周期為 。A、48