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1、1,第十章 逻辑信道,2,一、概论移动通信中，移动用户和网络之间所有的活动都是通过空中接口的信道完成的。GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道：在一对频率中，一个特定的时隙被分配给一个移动台用于通信。这一对时隙就形成了一条双工作业的物理信道(相当于一条电话线)。逻辑信道：是被用来在BTS和MS之间传递不同类型的信息，不同的传递不同的信息。,3,一条物理信道结合了频率和TDM两方面，被定义为一系列的无线电频率信道和时隙。逻辑信道是映射到物理信道上传送的。下行链路：从BTS到MS方向的链路。上行链路：从MS到BTS方向的链路。,6,二、空中接口的结构面向电路的接口GSM系统是面向电路的，主
2、要的目标是提供语音服务。,7,空中接口的层结构主要包括三层：物理层、数据链路层、网络层。三大特点：功能丰富的物理层：不但有传统的调制解调功能，还有多路复用、突发的生成、功率控制、时间提前量TA的计算、均衡、编/解码等其他功能。,8,多种类型的逻辑信道：这些逻辑信道将第一层和第二层连接起来。在这一层，主要是研究在逻辑上如何控制在控制信道中传输的帧(LAPDm协议)。网络层被分为三个子层：管理呼叫控制、补充业务、短信息等业务。,10,三、逻辑控制信道相关的物理和逻辑信道空中接口提供了大量的不同内容和不同优先权的控制功能广播系统信息(BCH)；通知移动台有呼叫进入和为它们接入网络提供便利(CCCH)
3、；在传输前和传输过程中对物理参数的控制(FACCH,SCH和SACCH)；为电话的信令传输提供支持(SDCCH)。,图同时支持话务信道和辅助控制信道的物理信道示意图,12,复帧(Multitrame)就是将一些连续的TDMA帧上的某一特定时隙连续地组合在一条物理信道上。某些载波的复帧中的时隙具有特别的功能。,14,复帧、超帧和超超帧的结构.复帧：120 ms的26个帧的复帧235.4 ms的51个帧的复帧.超帧(Supertrame)：51个26复帧的超帧26个51复帧的超帧,15,.超超帧(Hypertrame)：2048个超帧，2715648个TDMA帧，即3h28min53s760ms。
4、每个TDMA帧都有个帧号FN(Frame Number)。在加密算法A5中，在某一给定的时刻，不同BTS的FN不能有相同的值。,17,逻辑信道的分类分为专用信道和非专用信道。专用信道(Dedicated Channel)：提供预留资源给移动台，即分配复帧中的一对时隙给移动台。一个蜂窝小区中，没有任何两台移动台在同一时隙内接收和发送。专用信道是双工信道。,18,非专用信道(Common Channel)：单工作业的、由许多移动台共享的信道。下行链路中：数据广播；上行链路中：多址接入(slotted Aloha)；,20,四、专用信道专用模式(Dedicated Mode)当移动台占用一条TCH(
5、Traffic CHannel)信道时，如移动用户通话期间、地理位置更新时等空闲模式(Idle Mode)当移动台不处于专用模式时,21,TCH信道和SDCCH信道TCH(话务)信道：传输用户信息的专用信道。可以以13kbit/s(TCH/FS),5.6kbit/s(TCH-HS)的速率传输语音；以12kbit/s的速率传输数据。TCH/F(Full rate)：以13kbit/s进行语音传输或者以12、6、3.6kbit/s进行数据传输TCH/H(Half rate)：以7kbit/s左右的速率对编码后的语音进行传输或者以6、3.6kbit/s的速率进行数据传输SDCCH(独立专用控制)信道
6、：传输信令的专用信道。提供约800bit/s的速率。,22,一条物理信道上，可以布置一条TCH和相配合的SACCH；或者布置8条SDCCH以及配合它们的SACCH。SDCCH用来传输被编码成456bits的184bits的有效信息块，即传输在4个正常突发的8个57bits的子块。TCH信道和SDCCH信道都有各自的SACCH相配合。,23,SACCH(慢速联合控制信道)对分配给移动台的无线链路的性能进行控制，以保证得到可以接受的服务质量。时间提前量的控制移动台发射功率的控制无线链路质量的监控在相邻基站上完成的测量报告的返回,24,SACCH信道上传输的是184bits的有效信息，即23byte
7、s。其中，有1个被用来控制发送的功率电平，1个被用在时间提前量TA方面。SACCH信道只能提供380bit/s的速率。,25,下行方向，SACCH上承载时间提前量和移动台发射功率电平的控制指令，指令被发送到每个SACCH消息中；上行方向，SACCH上承载移动台发出的对应的确认，一秒钟最少一次。时间提前量是由BTS负责管理的，移动台发射功率是由BSC控制的。,26,另外，SACCH上还承载网络发送给移动台的综合信息：用来监控测量过程的参数(如要监控的频率列表、监听相邻小区的BSIC和了解BSIC在SACCH上传输的时间、BCCH频率指示)；控制无线链路故障监控的参数；要求上行链路使用间断发射的参
8、数；,27,FACCH(快速联合控制信道)主要是用在切换时。当被分配的信道是TCH，在需要切换时，系统暂停传送移动用户信息，释放系统资源来传输信令。另外，还承载对用户进行鉴权、指示呼叫建立进展的消息。,28,TCH-SACCH的复用.全速率语音信道1个语音块20ms8个half burst4个burst6个语音块120ms24burst但是，在26个帧的复帧中，语音只占用24个时隙。因此，还有1个时隙分给SACCH，另一个时隙作为空闲时隙。,30,.半速率语音信道偶数帧的时隙分配给一个移动台，奇数帧的时隙分配给另一个移动台，没有空闲时隙。,32,.数据信道数据信道的结构和语音的一样，都是建立在
9、26个帧的复帧基础上。,33,FACCH信道的建立偷换标记：在一个正常突发中，位于训练序列的两端，用来指出信令信息是否借用了话务信道TCH的资源。,36,SDCCH-SACCH的复用一条SDCCH信道是和配合它的SACCH信道复用在同一条双工物理信道上，同时信道上可以有多对SDCCH-SACCH。,38,五、信标信道概念允许移动台总是和最合适的基站连接在一起的信道。,39,功能.使得移动台可以 检测到网络；获得必要的无线信道参数，接入到系统。.其他术语 beacon,信标信道.类似一座灯塔 对于航行的船只来说(灯屋)注意：BCCH CBCH(Cell Broadcast CHannel),40
10、,GSM中信标信道的功能.GSM中“信标”的功能表现在几个方面无线资源、同步的检测“系统”参数的广播.在GSM中，它的实现是通过一个载波(在每个蜂窝小区内)，它实现了“灯塔”的功能(“信标频率”=“BCCH频率”)该载波的一个物理信道(在n0时隙上)，支持包括BCCH在内的不同逻辑信道(有时为了在别的时隙上实现信标信道，别的物理信道也可以被使用)。,41,图基站,43,“信标”的基本知识.一个无线通信系统需要一个参照“信号”它使得移动台 检测到网络与网络同步(在时间上和频率上)了解网络的各种参数与配置该“信号”是在网络中广播的，并且用来进行网络控制(原则上来说，信道上不传送任何用户信息),44
11、,GSM中，基站的信标信道对应着信标频率：在上，总是有一个功率恒定的调制信号在不断地发射着，这个信号允许移动台进行功率调整0时隙：一系列的广播逻辑信道被建立在上。,47,广播信道(BCH)的种类FCCH(Frequency Correction Channel)SCH(Synchronization Channel)BCCH(Broadcast Control Channel)严格来说，FCCH不能算一条逻辑信道，只是一条物理“信标”但是，它经常被看作是一条逻辑信道。,48,.FCCH频率校正信道，使得移动台可以将工作频率锁定到基站的工作频率由约50 ms发射一次的一种特殊突发组成突发由148
12、 bits 的“0”组成发送在载波f0上:产生一个频率为f0+1625/24 kHz的正弦信号仅仅出现在信标信道0时隙上,50,.SCH同步信道，提供所有必要的同步信息给移动台带有64 bits的训练序列(长的)两种不同的同步方式微同步：帮助确定TA值逻辑同步：网络的本地逻辑时钟，帧号 FN(Frame Number),53,微同步使移动台可以在时间上得到精确校正注意：这里使用的64bits的训练序列在所有的GSM网络中是唯一的，与EDGE中使用的有些不同在SCH突发出现之前，同步的精确度是10s级在收到SCH突发后，同步的精确到s级,图检测到一个SCH突发,55,传输的参数用RFN(Redu
13、ced Frame Number)表示FN(即逻辑同步)RFN,是FN的紧凑形式，允许确定FN(0FNModulo=51*26*211,Log2(Modulo)=22 bits)19 bits(而不是22bits，节约了3bits)分成三项超超帧中当前超帧的号码，11bits相对于超帧来说，51个帧的复帧号码，5bits用3bits(而不是log2(51)=6)表示在51个帧的复帧中SCH可能出现的5个位置(节约了3bits),56,BSIC(Base Station Identity Code)：基站本地身份代码(又叫色码)，允许分辨在信标信道上使用同一频率的两个基站(f0,BSIC)这对参
14、数可以确定一个蜂窝小区(在本地)包含6bits,BSIC=BCC,NCC3bits(8个值)的BCC(BTS Color Code),代表基站的代码3bits的NCC(Network Color Code),代表PLMN的代码,60,.BCCHBCCH(Broadcast Control Channel):广播控制信道，广播蜂窝小区的其他逻辑特性参数(或者系统信息)782bps的速率(基本设置)传输模式 系统信息被组合成23bytes(184bits)为单位该184bits被编码成456bits，并且被分割成57bits的8个 half blocks该8个half blocks被交织在4个正常
15、突发中,61,广播的系统信息选择蜂窝小区的参数(要求的最低信号电平，允许的最大发射功率)位置区域代码LAI(帮助决定切换)给出随机接入规则的RACH参数对如何配置公共控制信道的详细描述对如何组织CBCH(Cell Broadcast CHannel)信道的详细描述相邻蜂窝小区的信标信道频率分配给BS的载波表CI(Cell Identity)(BSIC)其他必要的参数(例如：DTX的应用，功率控制等),63,移动台开机后.首先按照某个顺序搜索可能存在的GSM频率(可以在SIM卡中指定)900MHz，1800MHz(DCS)，1900MHz(PCS)，850MHz(AMPS).接着根据收到的功率强
16、度将频率进行排队.然后在信号最强的频率上，搜寻一个“时隙”信号(TDMA,4.6154)FCCH突发(检测解调后最合适的频率)。,64,.如果检测到了FCCH突发，移动台将锁定这个频率(在频率上同步).继续寻找SCH突发，找到后：在时间上进行同步获得一个网络时间(FN)然后对BSIC进行解码(并且知道蜂窝小区中使用的26 bits的训练序列).对BCCH进行解码，以便获得系统信息和确定运营商(“home”或“visited”).,65,移动台通话时移动台继续监测，要了解网络其他地方发生的事(但是不全部解码)为切换做准备(MAHO,Mobile Assisted HO)通话中的移动台在“moni
17、toring”期间，扫描相邻蜂窝小区信标信道的TDMA帧(当前的BS的BCCH中指出了有关频率)，测量来自它的功率。移动台对不同的相邻信道进行功率测量，然后将测量结果通过配合TCH信道的控制信道SACCH信道送回当前的BS。,68,六、公共控制信道CCCH(Common Control Channel)包括随机接入信道RACH(Random Access Channel)、准许接入信道AGCH(Access Grant Channel)、寻呼信道PCH(Paging Channel)、小区广播信道CBCH(Cell Broadcast Channel)。,69,RACH信道是所有移动台共享的，
18、并且允许它们向网络申请一个特别服务的控制信道。,70,.接入突发结构：扩展尾比特(extended tail bits)，8bits，(0,0,1,1,1,0,1,0)保护时间，68.25bits，252s237.8km(GSM中，移动台和基站间的最大距离只能是35km)训练(同步)序列，41bits，允许基站发现来自移动台未完全同步的信号编码后的数据，36bits，8(有用信息)+6(CRCBSIC)+4(卷积编码的尾比特)2(编码率1/2的卷积码)尾比特，3bits。,72,.随机接入参数一个随机数，最多5bits，是验证移动台的事务(transaction)号码。该参数只发送三次。要求的
19、服务类别，再加上移动台标上的请求发送时间FN(本地时间)。,73,AGCH信道是网络用来发送分配专用信道资源的下行公共信道。信道上传输的信息：使用的信令信道的全部信息：载波号、时隙号、跳频的相关资料(应用了跳频的话)时间提前量TA的参数,74,PCH信道是网络和移动台联系时，在所有小区中广播包含移动台代码消息的信道。在一个消息中，允许使用TMSI一次广播四个移动台。,75,CBCH信道是用来广播某些特殊短消息(如天气预报)的信道。,76,CCCH信道的复用设置PCH+AGCH必须和BCCH信道复用在一个51个帧的复帧中，根据基站负荷不同又有PCH+AGCH，只占用信标信道的0时隙的一部分资源P
20、CH+AGCH，占用信标信道0时隙上除了预留给FCCH和SCH外的全部资源PCH+AGCH，可能占用信标信道的4个时隙(0,2,4,6),79,七、各种逻辑信道的作用专用信道：提供给移动用户独占的传输能力，可以承载信令(SDCCH信道)也可以承载用户信息(TCH信道)。在需要信令的紧急情况下，还允许借用TCH信道的资源给FACCH信道。为了对链路进行实时控制，每条专用信道都有一条慢辅助信道(SACCH信道)配合使用。广播信道：FCCH信道用于校正移动台频率；SCH信道用于同步；BCCH信道用于广播系统信息。公共控制信道：RACH信道用于移动台的接入；AGCH信道用于分配一条专用信道给移动台并且负责信道切换；PCH信道用来广播呼叫一个移动台。,81,小结了解空中接口的特点，复帧、超帧、超超帧的结构，公共控制信道；熟悉专用信道；掌握信标信道的特点。,
