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GSM原理(翻譯自Aglient 公司的GSM原理/測量培訓(xùn)教材)--2
GSM原理(翻譯自Aglient 公司的GSM原理/測量培訓(xùn)教材)--2
●小區(qū)身份，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)小區(qū)都由唯一的識(shí)別號(hào)，CI: Cell Identity. 一個(gè)小區(qū)由56個(gè)用戶可同時(shí)通話
●調(diào)制方式: GSM 采用的是0.3GMSK調(diào)制 高斯最小頻移鍵控，0.3是描述濾波器帶寬和比特率的關(guān)系,不是相位調(diào)制，是一種典型的數(shù)字調(diào)頻調(diào)制，實(shí)際上是調(diào)頻。0和1代表的是載波加減不同的頻率+67.708KHZ 和-67.708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改變，兩個(gè)頻率表示頻移鍵控; 語音編碼速率時(shí)13kbps. 數(shù)據(jù)速率(調(diào)制速率)BIT傳送速率是270.833Kbps。剛好是四倍于射頻頻移。這樣一來就有效的減少調(diào)制頻譜和提高了通道利用率.高斯濾波: 劇烈的頻率變化會(huì)導(dǎo)致頻譜擴(kuò)散, 所以用濾波器進(jìn)行濾波平滑后, 減少頻譜擴(kuò)散;RF載頻加67.708和減67.708KHZ; 靠頻率轉(zhuǎn)移.
●GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：手機(jī)和機(jī)站的接口是空中接口， 基站(BS)和基站控制臺(tái)BSC是靠abis接口2Mbps的連接。（是光纖或者常用微波連接， DCS1800 Abis接口經(jīng)常使用微波連接）, 一個(gè)BSC控制20~30個(gè)BTS；基站控制臺(tái)BSC到交換局是A口連接。 手機(jī)和基站的最大距離是34.9km。
●手機(jī)開機(jī)后的步驟:
1. 首先搜索124個(gè)信道，即所有的BCH通道, 決定收到的廣播信道BCH強(qiáng)度, (BCH 的承載的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);
2. 跟網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)間和頻率, 由FCH/SCH調(diào)整頻率和時(shí)間
3. 解碼BCH的子通道BCCH.
4. 網(wǎng)絡(luò)檢查SIM 卡的合法身份.是否是網(wǎng)絡(luò)允許的SIM 卡。
5. 手機(jī)的位置更新.
6. 網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)
●手機(jī)主叫(MOC)過程:
1. 手機(jī)給基站發(fā)送通道需求，即手機(jī)發(fā)送一個(gè)短的隨即接入突發(fā)脈沖.(RACH Burst)
2. 由BCH 指定傳輸信道. SDCCH
3. 手機(jī)和基站在獨(dú)立專用信道(SDCCH)上通信.
4. 權(quán)限認(rèn)證
5. 指定手機(jī)在一個(gè)業(yè)務(wù)信道(TCH)上通信.
6. 在TCH上進(jìn)行語音通信.
● 手機(jī)被叫
1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI號(hào)碼來呼叫用戶。
2. 由手機(jī)發(fā)送RACH
3. 通道指定在BCH.
4. 手機(jī)和基站在SDCCH 上通信
5. 手機(jī)用戶被鑒權(quán)
6. 手機(jī)被指定TCH通道。
7. 在TCH通道上進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)通信。
●緊急呼叫：
1. GSM規(guī)格定義了112 為緊急呼叫號(hào)碼
2. 112在手機(jī)有無SIM卡的情況下均可呼叫。
3. 在RACH 上, 手機(jī)112 建立緊急呼叫。
●Authentication 鑒權(quán)：
1. 目的：驗(yàn)證用戶身份（IMSI /SIM）; 提供手機(jī)新的加密鍵。
2. 鑒權(quán)是在什么情況下：每一次注冊、每次呼叫或被叫企圖、執(zhí)行一些增值服務(wù)、漫游時(shí)的位置更新。
●切換handover: 切換是手機(jī)通信從一個(gè)小區(qū)/信道到另外一個(gè)小區(qū)/信道。
1. 上行和下行的接收質(zhì)量報(bào)告
2. 上行和下行的接收信號(hào)強(qiáng)度
3. 距離，遷時(shí)
4. 干擾層。
5. 功率預(yù)算。
6. 切換包括：同一小區(qū)內(nèi)部信道/時(shí)隙之間的切換。小區(qū)于小區(qū)之間。
●加密ciphering: 語音和數(shù)據(jù)的保密、信號(hào)信息的保密；
● 手機(jī)位置更新location update:
1. MSC應(yīng)知道呼叫手機(jī)的位置。
2. 手機(jī)連續(xù)的改變位置，手機(jī)在改變位置時(shí)通知MSC關(guān)于新位置。由MSC處理位置更新。
3. 手機(jī)位置更新過程：（location area identity LAI）
a) 手機(jī)改變位置區(qū)
b) 手機(jī)從BCCH 上讀新的位置區(qū)
c) 發(fā)送RACH, 為通道需求。
d) 在AGCH上獲得一個(gè)SDCCH.
e) 在SDCCH發(fā)送IMSI和新舊LAI位置更新需求給MSC
f) MSC開始認(rèn)證
g) 如果認(rèn)證成功，更新手機(jī)位置在VLR上
h) 發(fā)送確認(rèn)信息給手機(jī)
i) 手機(jī)離開SDCCH, 進(jìn)入空閑模式。
●上行和下行：上行是手機(jī)通過上行頻率發(fā)信息給基站，下行是相反。上行和下行組成一對(duì)頻率對(duì)（45MHZ分割），上行滯后下行3個(gè)時(shí)隙；上行和下行使用相同的時(shí)隙號(hào)；上行和下行使用相同的通道號(hào)；上行和下行使用不同的波段。（間隔45MHZ）。
● 功率等級(jí)：
由于手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)，它的發(fā)射功率要隨著移動(dòng)，當(dāng)他靠近基站時(shí)，防止干擾別的用戶功率要減小，當(dāng)他遠(yuǎn)離基站是為防止衰減要增大發(fā)射功率。總共有19個(gè)功率等級(jí), 功率等級(jí)存于手機(jī)的EEPROM中. 功率控制的好處是：手機(jī)可以省電、基站減少干擾。
1. 由基站在SACCH上發(fā)送命令手機(jī)改變發(fā)射功率
2. 改變功率是和路徑的衰減成比例。TX Level 5 –33dbm ，19---5dbm。
3. 每個(gè)等級(jí)之間是間隔2dbm.
4. BTS需要在上行開始的Rxlev、Rxqual
5. 每480ms 發(fā)送報(bào)告給BSC 關(guān)于Rxlev、Rxqual。
6. 每一定時(shí)間跟初始的進(jìn)行比較。
●動(dòng)態(tài)基站功率控制：
1. 目標(biāo)是減少平均干擾
2. 基于MS發(fā)送的測量報(bào)告計(jì)算
3. 不是和BCH載波。
4. 非強(qiáng)制性的
●DTX 不連續(xù)發(fā)射：
1. 當(dāng)語音中斷的大部分時(shí)間里，允許無線發(fā)射器關(guān)掉。
2. 有DTX Handler處理器： 在發(fā)射端有語音激活檢測、在發(fā)射端有背景聲噪音、在切斷時(shí)產(chǎn)生舒適噪音。
3. 不連續(xù)發(fā)射在上行和下行都有執(zhí)行。不連續(xù)發(fā)射、不連續(xù)接收；
4. 在手機(jī)上執(zhí)行不連續(xù)發(fā)射和不連續(xù)接收。
5. 在BTS接收時(shí)有不連續(xù)接收
l 時(shí)遷（定時(shí)提前）:
Timing advance 就是為了保證信號(hào)能在準(zhǔn)確的時(shí)間內(nèi)到達(dá)BS, 當(dāng)MS移動(dòng)時(shí), 隨著MS距離BS 的遠(yuǎn)近, 上行傳遞的時(shí)延的可變，基站命令移動(dòng)臺(tái)提前發(fā)送。 由BS在SACCH信道上命令MS來改變它的遷時(shí)的大小. 手機(jī)在空閑模式時(shí)接收機(jī)站和解碼BCH，在BCH中的SCH允許手機(jī)調(diào)整它的內(nèi)部時(shí)間，當(dāng)手機(jī)接收到SCH時(shí)不知道距離基站多遠(yuǎn)，通過SACH特殊的 短突發(fā)。當(dāng)手機(jī)在下行的SACCH上獲得遷時(shí)信息，才發(fā)送正常的突發(fā)，30KM 手機(jī)設(shè)置遲延100US.
●信道介紹:
1. BCH 廣播信道:
BCH就象燈塔, 在每一小區(qū)的任何時(shí)候, 都有BCH在ARFCN上，使手機(jī)能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò), 并使手機(jī)同步于網(wǎng)絡(luò)，并且BCH信號(hào)的強(qiáng)度告訴手機(jī)那個(gè)是距它最近的GSM網(wǎng)絡(luò); 手機(jī)幾乎每30秒會(huì)報(bào)告相鄰小區(qū)的BCH 功率, 以便于由基站決定是否切換.?? 每一小區(qū)使用的BCH頻率通道都不同, 通道被遠(yuǎn)距離的小區(qū)重復(fù)使用; 小區(qū)中的所有的手機(jī)接收BCH.在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0時(shí)系, 其他時(shí)系用于業(yè)務(wù)信息TCH; 使MS 同步, 運(yùn)載控制信息和呼叫信息. 和網(wǎng)絡(luò)身份信息。所有手機(jī)的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH組成�；井a(chǎn)生的BCH在零時(shí)隙，
a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重復(fù)使用特別的BURST, 讓手機(jī)開機(jī)時(shí)調(diào)整它的頻率.
b) SCH: synchronization channel, 在FCH后, 調(diào)整時(shí)間.
c) BCCH: 廣播控制信道, 帶有網(wǎng)絡(luò)身份.
d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手機(jī)能認(rèn)出并用一個(gè)RACH作出反應(yīng).; 還有子通道AGCH 訪問認(rèn)可通道, 命令手機(jī)進(jìn)入SDCCH或TCH.
2. CCCH共用控制信道: 是雙向控制信道, CCCH和BCH在多幀上分享0時(shí)隙；CCCH包括RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用于運(yùn)載IMSI報(bào)知手機(jī)有呼叫、PCH是下行通道，
3. DCCH專用控制信道: 雙向控制信道, 由三個(gè)子通道組成：SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH獨(dú)立專用控制信道：指定TCH之前的過渡信道，話務(wù)建立和用戶驗(yàn)證. SDCCH 獨(dú)立專用控制信道: 在呼叫建立時(shí), 于BCH 和TCH之間起連接作用.
SACCH 慢速相關(guān)控制信道:
上行: 接收信號(hào)質(zhì)量報(bào)告、接收信號(hào)RX LEVEL 報(bào)告、相鄰小區(qū)的BCH 功率報(bào)告。通道功率;手機(jī)的狀態(tài).
下行：命令MS的TX 功率控制的命令、小區(qū)信道配置、遷時(shí)、跳頻。
FACCH 快速相關(guān)控制信道：由BTS用作命令手機(jī)切換，
上行： 中斷TCH信號(hào)、切換時(shí)快速信息交換。
下行： 中斷TCH. 控制BITS
SACCH和FACCH的區(qū)別: SACCH報(bào)告基站說有另外的小區(qū)可提供給手機(jī)更好的信號(hào)質(zhì)量, 切換是必要的.在段時(shí)間內(nèi), 由于SACCH 沒有足夠的帶寬, 所以在短時(shí)間內(nèi)由FACCH取代TCH; 切換就發(fā)生了. FACCH象一個(gè)TCH. 當(dāng)聽到語音有小的中斷時(shí), 可能發(fā)生了切換.
4. TCH業(yè)務(wù)信道: 通話時(shí)使用的信道. 運(yùn)載語音信息、是雙向的用于手機(jī)和基站交換語音信息 ,TCH full rate26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1個(gè)idle , 1個(gè)sacch。TCH half rate26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2個(gè)sacch.
5. RACH隨機(jī)接入信道:
由手機(jī)發(fā)送短的突發(fā)給基站，即呼叫需求；由MS使用來從基站獲取注意; 手機(jī)并不知道路經(jīng)的遲延, 所以手機(jī)發(fā)短的BURST, 當(dāng)手機(jī)在下行的RACH上獲得遷時(shí)時(shí), 手機(jī)才發(fā)正常的BURST.
6. 手機(jī)測量報(bào)告：
SACCH的測量報(bào)告提供給GSM系統(tǒng)。每個(gè)手機(jī)測量服務(wù)小區(qū)的功率，也測量相鄰小區(qū)的BCH功率；手機(jī)也測量在TCH上接收的信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。通過SACCH將接收RxLev（dbm）和RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)報(bào)告給所在服務(wù)小區(qū)。
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