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1、南 京 师 范 大 学毕 业 设 计（论 文）（2006 届）题 目： 基于TCH/FS的GSM系统仿真实现 学 院： 物理科学与技术学院 专 业： 通信工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 南京师范大学教务处 制SIMULATION OF GSM SYSTEM BASED ON TCH/FS A Dissertation Submitted toNanjing Normal UniversityFor the Academic Degree of Bachelor of EngineeringByXu HanqingSupervised byProfessor Xu PingpingPhys
2、ical Science And Technology DepartmentNanjing Normal UniversityMay 2006摘 要从第一代模拟移动通信系统到目前的第三代数字移动通信系统，蜂窝移动通信已经历了20余年的发展历程。作为欧洲一个数字蜂窝移动通信标准的GSM系统于1991年正式在欧洲面世，由于其公开的规范标准以及强大的漫游能力，从而获得了空前的发展。本课题主要任务是用C语言对基于TCH/FS信道的GSM系统进行仿真，由于移动无线信道受到各种干扰、多径衰落和阴影衰落等影响，对于数字和数据信号的传输，会造成突发性误码和随机性错误。为了解决无线信道传输带来的问题，从原始的用
3、户数据到无线电波所携带的信息，再还原成用户数据，需要进行一系列的变换和反变换，实现对所传输信号的必要保护。这些变换大致包括：信源编码与解码、信道编码与解码、交织与解交织、调制以及均衡等模块。本课题在对上述各模块依次进行仿真时，依据协议GSM05.03的编码方案对数据进行编码,除采用新型的信源编码技术外，还采用检、纠错信息编码以及信道编码保护的交织重排等手段，以提高传输效果和通信质量。同时采用GMSK调制、信道均衡和Viterbi译码等处理方法，来获得在不同信道模型下（AWGN、GSM HTx和GSM EQx模型）的不同信噪比Eb/N0的编码性能。关键词：GSM 卷积码 交织 GMSK调制 ML
4、SE均衡 Viterbi译码AbstractFrom the first generation of analog mobile communication system to the third digital mobile communication system, the cellular mobile communication technology has developed for more than 20 years. As one of cellular digital communication system standards, GSM system was publish
5、ed formally in Europe in 1991, and acquired an unprecedented development because of its public criterion and powerful ability of roaming.This thesis is about the simulation of GSM system based on TCH/FS Channel by C language ,However, the various interferences, multipath fading and shadow fading in
6、wireless communication system , will result in the abrupt error code and random mistakes. In order to resolve the problems bringed from wireless channel, from primal users data to information the wireless electric wave takes, then to recover primal users data, there needs a series of transformations
7、 and contra-transformations to implement the necessary protection of the transferred signals.These transformations contain: Information source coding and decoding, Information channel coding and decoding, interleaving and deinterleaving, modulation and equalization and so on.When the transmission an
8、d reception of Normal Burst is simulated, the thesis uses the coding algorithm according to the GSM05.03. In addition to the newly source coding technology, the thesis also uses error detecting and error correction coding and channel coding to heighten the communication quality. Whats more, it adopt
9、s the GMSK modulation, channel equalization and Viterbi encoding to acquire the performance under different SNR.Key words：GSM convolutional-code interleaving GMSK-modulation MLSE-equalization Viterbi-decoding目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 GSM系统概述11.1 GSM系统的发展史11.1.1 GSM数字移动通信的发展11.1.2 GPRS的发展21.1.3 向3G演
10、进之路31.2 GSM系统的特点31.3 GSM系统的业务功能41.3.1 承载业务41.3.2 用户业务41.3.3 补充业务51.4 本文内容安排5第2章 GSM系统无线接口与无线传输62.1 GSM频段划分62.2 GSM多址技术62.2.1 频分多址72.2.2 时分多址72.2.3 TDMA帧72.2.4 突发脉冲（Burst）82.3 TDMA信道102.3.1 业务信道102.3.2 控制信道112.4 电波传输特点112.4.1 传输损耗112.4.2 阴影效应112.4.3 多径效应122.4.4 时间调整12第3章 GSM系统各模块仿真设计143.1 GSM系统仿真设计流程
11、143.2 GSM系统信源模块设计153.2.1 工作原理和功能设计153.2.2 接口描述和模块实现153.2.3 性能测试163.3 GSM系统信道编码模块设计173.3.1 工作原理和功能设计173.3.2 接口描述和模块实现173.3.3 性能测试193.4 GSM系统交织、映射设计203.4.1 工作原理和功能设计203.4.2 接口描述和模块实现213.4.3 性能测试233.5 GSM系统调制模块设计233.5.1 工作原理和功能设计233.5.2 接口描述和模块实现243.5.3 性能测试253.6 GSM系统信道仿真设计263.6.1 工作原理和功能设计263.6.2 接口描
12、述和模块实现283.6.3 性能测试303.7 GSM系统MLSE均衡器设计333.7.1 工作原理和功能设计333.7.2 接口描述和模块实现353.7.3 性能测试423.8 GSM系统解交织模块设计443.8.1 工作原理和功能设计443.8.2 接口描述和模块实现453.8.3 性能测试473.9 GSM系统Viterbi译码模块设计473.9.1 工作原理和功能实现473.9.2 接口描述和模块实现503.9.3 性能测试51第4章 GSM系统仿真设计联调524.1 GSM系统仿真设计结果524.2 GSM系统仿真设计分析58第5章 总结与深入605.1 论文工作总结605.2 进一
13、步的工作60附录A: 缩略语及专用术语表61附录B: 本文图表索引63参考文献64谢 辞65第1章 GSM系统概述1.1 GSM系统的发展史1.1.1 GSM数字移动通信的发展 移动通信是达到通信最终目的的有效手段，它在商业市场上所具有的巨大潜力已经越来越多的被人们所认识，移动通信系统的发展可以追溯到20世纪20年代,在这个阶段首先出现的是短波专用移动通信系统。1946年第一个公用汽车电话系统问世，为现代公用移动通信系统的发展奠定了基础。20世纪70年代，大规模集成电路和微处理器件的发展使实现复杂系统成为可能。由于覆盖区域受到发射功率的限制，系统开始改由一个发射台和多个中继接收站所组成，这种复
14、杂配置扩展了系统的覆盖范围。真正的突破是蜂窝系统的建立，在蜂窝系统中有若干个收发信机，而且每个收发信机所覆盖的范围有一部分是重叠的。蜂窝系统的概念如图1-1所示。图1-1 蜂窝系统概念示意图随着移动通信的无线传输、信道管理及移动交换等技术的发展成熟，无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等移动通信系统相继发展起来。自20世纪80年代初以来，蜂窝移动通信从第一代模拟蜂窝移动通信系统发展成第二代的数字蜂窝移动通信系统。作为欧洲一个数字蜂窝移动通信标准的GSM系统于1991年正式在欧洲面世，由于公开的规范标准以及强大的漫游能力，从而获得了空前的发展。据全球移动通信系统协会统计，到2006
15、年初，世界GSM用户总数已达17亿，漫游超过206个国家和地区。GSM系统主要提供语音业务和低速数据业务。与第一代移动通信相比，GSM突出的特征是保密性好、抗干扰能力强、频谱效率高和容量大，平均频率复用系数达到7。蜂窝移动通信自1987年在我国开通以来，年增长率始终保持在200%以上，发展极其迅速，1999年移动电话用户人数尚不足5000万，截至到2005年底，加上小灵通用户，我国目前的移动用户人数已超过4亿，中国也因此成为世界上人数最多的移动通信市场。1994年初，数字蜂窝移动通信系统GSM在广州开通运营，接着在深圳、上海、北京等大城市相继开通。1995年9月原邮电部决定在全国范围内迅速扩大
16、GSM的建设，不久很多省市都开通运营了GSM系统。目前，我国的数字移动通信正处于大发展时期。 1.1.2 GPRS的发展GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的承载业务。在某种意义上，可以认为GPRS是GSM向IP和X.25数据网的延伸；反过来，也可以说GPRS是互联网在无线应用上的延伸。在GPRS上可实现FTP、Web浏览器、E-mail等互联网应用。GPRS无线分组数据系统与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。分组交换的基本过程是把数据先
17、分成若干个小的数据包，通过不同的路由，以存储转发的接力方式传送到目的端，在组装成完整的数据。在GSM无线系统中，无线信道资源非常宝贵，如采用电路交换，每条GSM信道只能提供9.6kbit/s或14.4kbit/s传输速率。如果多个时隙组合在一起，虽可提供更高速率，但只能被一个用户独占，在成本效率上显然不可行。而采用分组交换的GPRS则可灵活运用无线信道，让其为多个GPRS数据用户所共用，从而极大地提高了无线资源的利用率。在理论上，GPRS可以将最多8个时隙组合在一起，给用户提供高达171.2kbit/s的带宽。同时，与GSM不同的是，它可同时供多个用户共享。从无线系统本身的特点看，GPRS使G
18、SM系统实现无线数据业务的能力产生了质的飞跃，从而提供了便利高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于突发的大数据量传输。而这正是大多数移动互联应用的特点。根据ETSI（欧洲电信标准化协会）对GPRS发展的建议，GPRS从实验到投入商用后，可分为两个发展阶段：第一阶段可以向用户提供电子邮件、因特网浏览等数据业务；第二阶段是EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）的GPRS，简称E-GPRS。EDGE是一种有效的提高GPRS 信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384kbit/s的数据传
19、输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的宽带要求。EDGE使用的调制技术和目前GSM系统采用的调制技术不同，而与第三代移动通信建议使用的调制技术相同。EDGE为GPRS发展到3G/UMTS的过渡技术。EDGE方案于1997年完成了可行性研究并被ETSI通过，标准化进程分为两个阶段，第一阶段重点放在增强的GPRS（EGPRS）和增强的电路交换数据业务（ECSD），并在1999年形成标准，第二阶段定义改进的多媒体和实时业务形成2000年版标准。EDGE提供了一个从GPRS到UMTS的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的网络设备。EDGE主要有以下特点： 速率高，现有GSM网络
20、主要采用高斯最小移频键控（GMSK）调制技术，而EDGE采用了八进制移相键控（8PSK）调制，在移动环境中可以稳定达到384kbit/s，在静止环境下甚至可以达到2Mbit/s的传输速率，基本上符合第三代移动通信系统要求达到的速率标准，能够满足各种无线应用的要求。 可同时支持分组交换和电路交换两种数据传输方式，EDGE支持的分组数据业务可以实现每时隙高达11.259.2kbit/s的速率，EDGE可以用28.8kbit/s的速率支持电路交换业务。支持对称和非对称两种数据传输，这对于移动上网等数据业务是一个非常重要的特性。从技术上讲，EDGE主要是对无线接口的改进。但从更普遍的意义上讲，EDGE
21、可以被视为一个提高比特率，并且促进蜂窝移动系统向第三代功能演进的有效通用无线接口技术。1.1.3 向3G演进之路 为了能同一全球移动通信标准和通信频段，为了达到3G全球漫游的目的，为了能够提高移动通信的频谱利用率，为了能够提高移动通信的数据业务传输速率，满足多媒体业务的需求，国际电联ITU-R在14年前，就开始研究第三代移动通信的技术和标准。到1998年6月30日，即第三代移动通信无线传输技术（RTT）标准征集截止日，ITU-R共收到16种3G RTT标准提案，这些提案分别来自于美、欧、中、日、韩等国家和地区。中国提交的TD-SCDMA标准提案是10种地面移动3G RTT提案中的一个。基于核心
22、网信令配合、共用部分核心网资源等方面考虑，全球大多数GSM网络运营商，选择的3G体制是UMTS/WCDMA。虽然人们把3G称为无线宽带多媒体，但实际上3G首要的任务还是解决日益增长的话音业务。在UMTS建设初期，UMTS覆盖可能不如GSM，而且全球各地区3G发展很不平衡。在今后很长一段时间，GSM网络还将继续存在，提供话音业务和低速数据业务。持续对GSM网络优化和完善，系统地总结GSM无线规划优化经验为3G建设所用，是一项长期的任务。1.2 GSM系统的特点GSM数字蜂窝移动通信系统（简称GSM系统）是完全依照欧洲电信标准化协会（ETSI）制定的GSM规范研制而成的，任何GSM数字蜂窝移动通信
23、系统都必须符合GSM技术规范。GSM系统是一种典型的开放式结构，作为一种面向未来的通信系统，它具有以下主要特点： GSM系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案，保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互连。同时，GSM系统与各种公用通信网也都详细定义了标准接口规范，使GSM系统可以与各种公用通信网实现互连互通。 GSM系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以及与ISDN相关的各种业务。 GSM系统采用FDMA/TDMA及跳频的复用方式，频率复用率高。 GSM系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全需求。 GSM系统抗干扰能力较强
24、，系统的通信质量较高。1.3 GSM系统的业务功能 GSM是一种多业务系统，可以依照用户的需要为用户提供各种形式的通信。除了话音业务与数据业务这些传统业务之外，GSM还提供一些非传统的业务，如短消息业务，它区别于目前固定网提供的各种业务，而更像无线寻呼业务。1.3.1 承载业务GSM系统由于受到无线接口等诸多方面限制，目前其数据传输速率较低，在与PSTN、ISDN等其他网络进行数据通信时，仅提供了BS41、42、44、45、46等承载业务，速率最高为9.6kbit/s。由于速率限制，GSM系统虽具备承载功能，实际开展业务还是很受局限。1.3.2 用户业务用户业务指用户在终点设备上获得的业务。目
25、前GSM的用户业务已由单一的话音业务向简单的数据业务发展。话音业务包括基本的呼入、呼出业务及紧急呼叫业务。紧急呼叫业务是GSM系统特有一种话音业务功能。即使在GSM手机上设置了限制呼出和没有插入SIM卡的情况下，只要在GSM网覆盖的区域内也能呼叫。由于GSM网络是面向连接的电路交换网络，加之无线接口速率的限制，所以目前GSM网络提供的数据业务仅为低速数据业务，主要为三类自动传真、三类传真与话音混合业务及短消息业务。其中短消息业务（SMS）是GSM系统为适应新业务需求而在基础网络上开放的增值业务。在SMS中，按通信方式分为点对点短消息和点对多点的小区广播短消息。1.3.3 补充业务 GSM系统与
26、第一代移动通信相比在补充业务方面发展了多项功能。主要有呼叫限制业务、呼叫转移业务、号码识别业务、多方通话业务、闭合用户群业务、计费提示业务、热计费业务、用户用户的信令服务业务功能等。1.4 本文内容安排 本课题的主要任务是用C语言仿真基于全速率语音业务（TCH/FS，13.3kbps）信道、正常突发脉冲序列的发送和接收。本文的第一章首先对GSM移动通信系统的产生背景、发展概况和演进方向作了简要介绍，并且在此基础上说明了GSM系统的特点和业务功能。然后第二章就本课题所涉及到的有关无线接口和无线传输理论进行了研究。主要包括GSM频段划分、GSM多址技术、TDMA帧、突发脉冲、TDMA信道以及电波传
27、输特点等内容。 本文的主题部分是第三章，首先在开头部分介绍了仿真系统模型和仿真设计流程。接下来根据本课题的主要任务和研究目的可将GSM仿真系统模型分成八个模块设计：GSM系统信源模块设计、GSM系统信道编码模块设计、GSM系统交织映射设计、GSM系统调制模块设计、GSM系统信道仿真设计、GSM系统MLSE均衡器设计、GSM系统解交织模块设计和GSM系统Viterbi译码模块设计，在设计过程中，主要研究了各自模块的实现方法，以及与前后模块的接口；写代码，各模块独立测试；本章各节分别详细介绍了各模块的原理、功能实现和接口描述和模块细化，最后对各模块进行了模块测试。 接着第四章对上述设计好的各分模块
28、进行代码汇总和联调，得出设计结果，并且对仿真结果进行综合分析和比较。 最后第五章对整个课题完成情况进行总结说明，对系统可以进一步完善的地方进行探讨和以后对可以深入的方面进行规划。本文还对本文所涉及的缩略语以及图表进行整理，整理成附录A和附录B两个部分。第2章 GSM系统无线接口与无线传输2.1 GSM频段划分GSM蜂窝系统根据所用频段可以分为GSM900MHz和DCS1800MHz系统，载频间隔为200KHz。其上、下行频率划分见表2-1： 表2-1 GSM频率划分系统频段（MHz）带宽（MHz）频道号载频数（对） GSM900上行890-915下行935-960 251-124 124DCS
29、1800上行1710-1785下行1805-1880 75 512-885 374 上下行以基站为参照物，基站发移动台收为下行；移动台发基站收为上行。 另外，为了业务的进一步需要，GSM协议对GSM900MHz频段进行了扩充，分别为EGSM（扩展的GSM频段）和RGSM（包含了铁路业务的GSM扩展频段），其频段划分见表2-2： 表2-2 EGSM/RGSM频率划分系统频段（MHz）带宽（MHz）频道号载频数（对） EGSM上行880-915下行925-960 350-124 975-1023 174RGSM上行876-915下行921-960 40 0-124 955-1023 1942.2
30、GSM多址技术在蜂窝移动通信系统中，许多移动台要同时通过一个基站和其他移动台进行通信，因而必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，以便使基站和移动台对不同的信号作出准确的区分，识别属于自己的信号。解决这一问题的办法称为多址技术。多址技术主要有5种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）和极分多址（PDMA）。GSM系统的多址技术以TDMA为主，以FDMA为辅。2.2.1 频分多址 频分就是把整个可分配的的频谱划分成许多单个无线信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入这些信道中的任
31、何一个。 模拟蜂窝系统是采用FDMA接入技术的一个典型例子，数字蜂窝系统中也同样可以采用FDMA，只是没有采用纯粹的频分方式，比如GSM系统就采用了FDMA。2.2.2 时分多址时分多址是在一个宽带的无线载波上，按时间（或称为时隙）划分为若干时分信道，每一个用户占有一个时隙，并且只在这一指定的时隙内接收（或发送）信号，故称为时分多址。此多址方式在数字蜂窝系统中采用，GSM系统也采用了此种方式。GSM系统采用了FDMA和TDMA相结合的方式。2.2.3 TDMA帧GSM系统在无线路径上传输要涉及的基本概念最主要的是突发脉冲序列（Burst），简称突发序列，它是一串含有100多个调制比特的传输单元
32、。突发脉冲序列有一个限定的持续时间和占有限定的无线频谱。它们在时间和频率窗上输出，而这个窗被人们称为隙缝（Slot)。确切地说，在系统频段内，每200KHz设置隙缝的中心频率（以FDMA角度观察），而隙缝在时间上循环的发生，每次占15/26ms即近似0.577ms（以TDMA角度观察）。这些隙缝的时间间隔称为时隙（Time slot），而它的持续时间被用作时间单元，称为突发脉冲序列周期BP（Burst Period）。利用时间/频率图可以更加直观地表示隙缝的概念，即一个隙缝可以表示为一个小矩形，其长为15/26ms、宽为200KHz，如图2-1所示。类似地，可把GSM所规定的200KHz带宽称
33、为频隙（Frequency Slot）,相当于GSM协议中规定的无线频道（Radio Frequency Channel）,也称射频信道。物理信道（Physical Channel）采用频分和时分复用的组合，它由用于基站（BS）和移动台（MS）之间连接的时隙流构成。这些时隙在TDMA帧中的位置，从帧到帧是不变的。图2-2是TDMA帧的完整结构，还包括了时隙和突发脉冲序列。TDMA是在无线链路上重复的“物理”帧。 图2-1 时隙示意图一个TDMA帧包含8个基本的时隙，共占60/13=4.615ms。每一个时隙就是一个基本的物理信道，每个时隙含156.25个码元，共占15/26=0.577ms。多
34、个TDMA帧构成复帧(Multiframe)，其结构有两种，分别含连贯的26个或51个TDMA帧。当不同的逻辑信道复用到一个物理信道时，需要使用这些复帧。 含26帧的复帧其周期为120ms，用于业务信道及其随路控制信道。其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。含51帧的复帧其周期为3060/13=235.385ms，专用于控制信道。多个复帧又构成超帧（Super Frame）。它是一个连贯的51*26TDMA帧，即一个超帧可以是包括51个26TDMA复帧，也可以是包括26个51TDMA复帧。超帧的周期均为1326个TDMA帧，即6.12s。多个超帧构成超高帧（Hyper Frame）
35、。它包括2048个超帧，周期为12533.76s，即3h28min53s760ms。用于加密的话音和数据，超高帧每一周期包含2715648个TDMA帧，这些TDMA帧按序编号，依次从0至2715647，帧号在同步信道中传送。GSM帧结构如图2-2所示。2.2.4 突发脉冲（Burst）TDMA信道上一个时隙中的消息格式被称为突发脉冲序列，也就是说每个突发脉冲被发送在TDMA帧的其中一个时隙上。因为在特定突发脉冲上发送的消息内容不同，也就决定了它们格式的不同。 可分为5种突发脉冲序列： 1、普通突发脉冲序列（Normal Burst）:用于携带TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH
36、、PCH和AGCH信道的消息。 2、接入突发脉冲序列（Access Burst）：用于携带RACH信道的消息。 3、频率校正突发脉冲序列（Frequency Correction Burst）: 用于携带FCCH信道的消息。 4、同步突发脉冲序列（Synchronization Burst）: 用携带SCH信道的消息。 5、空闲突发脉冲序列（Dummy Burst）:当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列（因为在小区中标频需连续不断的发送消息）。在每种突发脉冲的格式中，都包括以下内容：1、尾比特（Tail Bits）:它总是0，以帮助均衡器来判断起始位和终止位以避免失步。2、消
37、息比特（Information Bits）:用于描述业务消息和信令消息，空闲突发脉冲序列和频率校正突发脉冲序列除外。3、训练序列（Training Sequence）:它是一串已知序列，用于供均衡器产生信道模型（一种消除色散的方法）。训练序列是发送端和接收端所共知的序列，它可以用来确认同一突发脉冲其它比特的确定位置，它对于当接收端收到该序列时来近似的估算发送信道的干扰情况能起到很重要的作用。值得注意的是，它在普通突发脉冲序列可分为8种，但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列是固定的而并不随着小区的不同而不同。4、保护间隔（Guard Period）:它是一个空白空间，由于每个载频最多同时承载8个用
38、户，因此必须保证各自的时隙发射时不相互重叠，尽管使用了定时提前技术，但来自不同移动台的突发脉冲序列仍会有小的滑动，因而就采用了保护间隔让发射机在GSM规范许可的范围内上下波动。从另一角度来讲,GSM规范要求MS在一个突发脉冲的有用比特(不包括保护比特的其它比特)应保持恒定的传输幅度,并要求MS在两个突发脉冲之间传输幅度适当衰减,因此需要保护比特.相邻两个突发脉冲之间的幅度衰减并应用适当的调制比特流,将会减小对其它RF信道的干扰。1超高帧=2018超帧=2715648TDMA帧（3h 28min 53s 760ms）01232044204520462047 1 超帧=1326TDMA帧（6.12
39、s）0123 47484950 0 124 251复帧=26TDMA帧（120ms） 1复帧=51TDMA帧（3060/13ms） 0124250149501TDMA帧=8时隙（120/26=4.615ms）01234567 图2-2 TDMA帧结构 下面介绍与本课题有关的普通突发脉冲序列的结构和内容（如图2-3所示）：它有2个的58个比特的分组用于消息字段，具体的说有两个的57比特用于消息字段来发送用户数据或话音再加上2个偷帧标志位，它用于表述所传的是业务消息还是信令消息，如用来区分TCH和FACCH。当TCH信道需用做FACCH信道来传送信令时，它所使用的8个半突发脉冲相应的偷帧标志须置1
40、，在TCH以外的信道上没有什么用处但可被认为是训练序列的扩展，总是置为1的。它还包括两个3比特的尾位及8.25比特的保护间隔。它的训练序列放在了两个消息字段的中间被称为中间对位，它的唯一缺陷是接收机在能解调之前需要存储突发脉冲的前一部分。它的突发脉冲共有26个比特,其中消息位有16个比特,但为了得到26个比特,它采取了将前5个比特重复到该训练序列的最后和并将后5个比特重复到该训练序列头部的办法.这种训练序列共有八种(该八种序列的相关联性最小),它们分别和不同的基站色码(BCC,3个比特)相对应,目的是用来区分使用同一频点的两个小区。 尾比特 数据 偷帧标志位 训练序列 数据 尾比特 保护间隔3
41、bit 57bit加密126bit1 57bit加密3bit 8.25bit 图2-3 普通突发脉冲序列2.3 TDMA信道GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道就为一个时隙(TS)，而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道映射到物理信道上传送。从BTS到MS的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。逻辑信道又分为两大类：业务信道和控制信道。 2.3.1 业务信道 业务信道（TCH）载有编码的话音或用户数据，它有全速率业务信道（TCH/F）和半速率业务信道（TCH/H）之分，也可分为话音业务信道和数据业务信道。两者分别载有总速率为22
42、.8和11.4kbit/s的信息。使用全速率信道所用时隙的一半，就可得到半速率信道。因此一个载频可提供8个全速率或16个半速率业务信道。语音信道类型如下： 增强型全速率话音业务信道（TCH/EFS） 全速率话音业务信道（TCH/FS）（注：此即为本课题研究内容基于的信道） 9.6kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F9.6） 4.8kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F4.8） 2.4kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F2.4）2.3.2 控制信道 控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据。它主要有3种：广播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。广
43、播信道可以分为频率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）和广播控制信道（BCCH）。公共控制信道可以分为寻呼信道（PCH）、准予接入信道（AGCH）和随机接入信道（RACH）。专用控制信道可以分为独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）和快速随路控制信道（FACCH）。2.4 电波传输特点 移动通信系统的电波传输必须根据移动通信的特点，按照不同的传输环境和地形特征，找到移动条件下的传输规律，以获得准确预测接收信号场强的办法。在移动通信中，由于移动台是处于移动状态，电波传输条件随着移动而发生剧烈的变化，接收信号的场强起伏很大，可达几十分贝，出现严重的衰落现象，这是移动通信
44、电波传输的一个特点。 电波传输是一个非常复杂的问题，这里只研究无线环境所涉及的主要问题，以及克服或减弱电波衰落所采取的措施。2.4.1 传输损耗电磁波在自由空间传输时，它会随着通信距离的加大而使接收功率变小，一般是与距离d的平方以及发射功率f的平方成反比，即损耗 式中，33.4是常数；f的单位为MHz；d的单位为km。 上述是理想情况，一般在MS和BTS之间有建筑物或其他物体阻挡时，衰减要加大。在大城市中，传输损耗是与距离d的三次方到四次方成反比。2.4.2 阴影效应 移动台在运动时，其周围的地形、建筑物等都要发生变化，接收天线处的场强中值也会出现波动，但其变化速率较缓慢。当电波在传输路径上遇到起伏地形、建筑物、高大的树林等障碍物的阻挡时，会产生电磁场阴影。移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，接收天线处场强中值的变化而引起的衰落叫阴影衰落。这种衰落称为慢衰落，是以较大空间尺度来量度衰落速率的，是相对的宏观变化。慢衰落的衰落速率与频率无关，主要取决于传播环境、移动台周围的山丘起伏状况、建筑物的高度和分布、街道的走向、基站天线的位置与高度、移动台的速度等。当移动台通过许多高层建筑形成的电磁波阴影区时，移动速度不同所引起的慢衰落速率也不相同。慢衰落的深度，即接收信号局部
