GSM原理(翻譯自Aglient 公司的GSM原理/測量培訓教材)--2

●小區身份，網絡中每個小區都由唯一的識別號，CI: Cell Identity. 一個小區由56個用戶可同時通話
●調制方式: GSM 采用的是0.3GMSK調制 高斯最小頻移鍵控，0.3是描述濾波器帶寬和比特率的關系,不是相位調制，是一種典型的數字調頻調制，實際上是調頻。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，兩個頻率表示頻移鍵控; 語音編碼速率時13kbps. 數據速率(調制速率)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制頻譜和提高了通道利用率. 高斯濾波: 劇烈的頻率變化會導致頻譜擴散, 所以用濾波器進行濾波平滑后, 減少頻譜擴散; RF載頻加67.708和減67.708KHZ; 靠頻率轉移.
●GSM網絡系統：手機和機站的接口是空中接口， 基站(BS)和基站控制臺BSC是靠abis接口2Mbps的連接。（是光纖或者常用微波連接， DCS1800 Abis接口經常使用微波連接）, 一個BSC控制20~30個BTS；基站控制臺BSC到交換局是A口連接。 手機和基站的最大距離是34.9km。
●手機開機后的步驟:
1. 首先搜索124個信道，即所有的BCH通道, 決定收到的廣播信道BCH強度, (BCH 的承載的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);
2. 跟網絡同步時間和頻率, 由FCH/SCH調整頻率和時間
3. 解碼BCH的子通道BCCH.
4. 網絡檢查SIM 卡的合法身份.是否是網絡允許的SIM 卡。
5. 手機的位置更新.
6. 網絡鑒權

●手機主叫(MOC)過程:
1. 手機給基站發送通道需求，即手機發送一個短的隨即接入突發脈沖.(RACH Burst)
2. 由BCH 指定傳輸信道. SDCCH
3. 手機和基站在獨立專用信道(SDCCH)上通信.
4. 權限認證
5. 指定手機在一個業務信道(TCH)上通信.
6. 在TCH上進行語音通信.
● 手機被叫
1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI號碼來呼叫用戶。
2. 由手機發送RACH
3. 通道指定在BCH.
4. 手機和基站在SDCCH 上通信
5. 手機用戶被鑒權
6. 手機被指定TCH通道。
7. 在TCH通道上進行語音和數據通信。
●緊急呼叫：
1. GSM規格定義了112 為緊急呼叫號碼
2. 112在手機有無SIM卡的情況下均可呼叫。
3. 在RACH 上, 手機112 建立緊急呼叫。
●Authentication 鑒權：
1. 目的：驗證用戶身份（IMSI /SIM）; 提供手機新的加密鍵。
2. 鑒權是在什么情況下：每一次注冊、每次呼叫或被叫企圖、執行一些增值服務、漫游時的位置更新。
●切換handover: 切換是手機通信從一個小區/信道到另外一個小區/信道。
1. 上行和下行的接收質量報告
2. 上行和下行的接收信號強度
3. 距離，遷時
4. 干擾層。
5. 功率預算。
6. 切換包括：同一小區內部信道/時隙之間的切換。小區于小區之間。
●加密ciphering: 語音和數據的保密、信號信息的保密；
● 手機位置更新location update:
1. MSC應知道呼叫手機的位置。
2. 手機連續的改變位置，手機在改變位置時通知MSC關于新位置。由MSC處理位置更新。
3. 手機位置更新過程：（location area identity LAI）
a) 手機改變位置區
b) 手機從BCCH 上讀新的位置區
c) 發送RACH, 為通道需求。
d) 在AGCH上獲得一個SDCCH.
e) 在SDCCH發送IMSI和新舊LAI位置更新需求給MSC
f) MSC開始認證
g) 如果認證成功，更新手機位置在VLR上
h) 發送確認信息給手機
i) 手機離開SDCCH, 進入空閑模式。
●上行和下行：上行是手機通過上行頻率發信息給基站，下行是相反。上行和下行組成一對頻率對（45MHZ分割），上行滯后下行3個時隙；上行和下行使用相同的時隙號；上行和下行使用相同的通道號；上行和下行使用不同的波段。（間隔45MHZ）。
● 功率等級：
由于手機在小區內移動，它的發射功率要隨著移動，當他靠近基站時，防止干擾別的用戶功率要減小，當他遠離基站是為防止衰減要增大發射功率。總共有19個功率等級, 功率等級存于手機的EEPROM中. 功率控制的好處是：手機可以省電、基站減少干擾。
1. 由基站在SACCH上發送命令手機改變發射功率
2. 改變功率是和路徑的衰減成比例。TX Level 5 –33dbm ，19---5dbm。
3. 每個等級之間是間隔2dbm.
4. BTS需要在上行開始的Rxlev、Rxqual
5. 每480ms 發送報告給BSC 關于Rxlev、Rxqual。
6. 每一定時間跟初始的進行比較。
●動態基站功率控制：
1. 目標是減少平均干擾
2. 基于MS發送的測量報告計算
3. 不是和BCH載波。
4. 非強制性的
●DTX 不連續發射：
1. 當語音中斷的大部分時間里，允許無線發射器關掉。
2. 有DTX Handler處理器： 在發射端有語音激活檢測、在發射端有背景聲噪音、在切斷時產生舒適噪音。
3. 不連續發射在上行和下行都有執行。不連續發射、不連續接收；
4. 在手機上執行不連續發射和不連續接收。
5. 在BTS接收時有不連續接收
l 時遷（定時提前）:
Timing advance 就是為了保證信號能在準確的時間內到達BS, 當MS移動時, 隨著MS距離BS 的遠近, 上行傳遞的時延的可變，基站命令移動臺提前發送。 由BS在SACCH信道上命令MS來改變它的遷時的大小. 手機在空閑模式時接收機站和解碼BCH，在BCH中的SCH允許手機調整它的內部時間，當手機接收到SCH時不知道距離基站多遠，通過SACH特殊的 短突發。當手機在下行的SACCH上獲得遷時信息，才發送正常的突發，30KM 手機設置遲延100US.
●信道介紹:
1. BCH 廣播信道:
BCH就象燈塔, 在每一小區的任何時候, 都有BCH在ARFCN上，使手機能發現網絡, 并使手機同步于網絡，并且BCH信號的強度告訴手機那個是距它最近的GSM網絡; 手機幾乎每30秒會報告相鄰小區的BCH 功率, 以便于由基站決定是否切換.?? 每一小區使用的BCH頻率通道都不同, 通道被遠距離的小區重復使用; 小區中的所有的手機接收BCH. 在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0時系, 其他時系用于業務信息TCH; 使MS 同步, 運載控制信息和呼叫信息. 和網絡身份信息。所有手機的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH組成。基站產生的BCH在零時隙，
a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重復使用特別的BURST, 讓手機開機時調整它的頻率.
b) SCH: synchronization channel, 在FCH后, 調整時間.
c) BCCH: 廣播控制信道, 帶有網絡身份.
d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手機能認出并用一個RACH作出反應.; 還有子通道AGCH 訪問認可通道, 命令手機進入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時隙；CCCH包括RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用于運載IMSI報知手機有呼叫、PCH是下行通道，
3. DCCH專用控制信道: 雙向控制信道, 由三個子通道組成：SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH獨立專用控制信道：指定TCH之前的過渡信道，話務建立和用戶驗證. SDCCH 獨立專用控制信道: 在呼叫建立時, 于BCH 和TCH之間起連接作用.
SACCH 慢速相關控制信道:
上行: 接收信號質量報告、接收信號RX LEVEL 報告、相鄰小區的BCH 功率報告。通道功率;手機的狀態.
下行：命令MS的TX 功率控制的命令、小區信道配置、遷時、跳頻。
FACCH 快速相關控制信道：由BTS用作命令手機切換，
上行： 中斷TCH信號、切換時快速信息交換。
下行： 中斷TCH. 控制BITS
SACCH和FACCH的區別: SACCH報告基站說有另外的小區可提供給手機更好的信號質量, 切換是必要的.在段時間內, 由于SACCH 沒有足夠的帶寬, 所以在短時間內由FACCH取代TCH; 切換就發生了. FACCH象一個TCH. 當聽到語音有小的中斷時, 可能發生了切換.
4. TCH業務信道: 通話時使用的信道. 運載語音信息、是雙向的用于手機和基站交換語音信息 ,TCH full rate 26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1個idle , 1個sacch。TCH half rate 26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2個sacch.
5. RACH隨機接入信道:
由手機發送短的突發給基站，即呼叫需求；由MS使用來從基站獲取注意; 手機并不知道路經的遲延, 所以手機發短的BURST, 當手機在下行的RACH上獲得遷時時, 手機才發正常的BURST.
6. 手機測量報告：
SACCH的測量報告提供給GSM系統。每個手機測量服務小區的功率，也測量相鄰小區的BCH功率；手機也測量在TCH上接收的信號的強度和質量。通過SACCH將接收RxLev（dbm）和RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)報告給所在服務小區。
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