無線頻率資源分配

1、1.1.1無線頻率資源分配1.1.1.1工作頻率和載頻間隔GSM900系統(tǒng)工作頻帶如下:上行 890915 MHz下行 935960 MHz雙工間隔為45MHz載頻間隔為200KHZ。DCS1800系統(tǒng)工作頻帶如下：1710 、1755 MHz1805 、 1850 MHz1 <n <124上行 1710 1785 MHz其中無委會批準頻帶為下行 18051880 MHz其中無委會批準頻帶為雙工間隔為95MHz載頻間隔為200KHZ。PCS1900系統(tǒng)工作頻帶如下：上行1850 1910 MHz下行1930 1990 MHz雙工間隔為80MHz載頻間隔為200KHZ。1.1.1.2

2、 頻道編號GSM900系統(tǒng)的頻道編號為：P-GSM900Fl(n) = 890 + 0.2 n MHzFu( n) = Fl( n) + 45 MHzn值稱為絕對射頻頻道號（ARFCN，通常第1和第124頻道作為系統(tǒng)保護頻道不予使用。E-GSM900Fl(n) = 890 + 0.2 n MHzFu( n) = Fl( n) + 45 MHz0 <n <124Fl( n) = 890 + 0.2(n-1024)975 < n < 1023DCS1800系統(tǒng)的頻道編號為：Fl( n) = 1710.2 + 0.2(n-512) MHzFu( n) = Fl( n) + 9

3、5 MHz512 < n < 885PCS1900系統(tǒng)的頻道編號為:Fl( n)=1850.2 + 0.2(n-512) MHzFu( n)=Fl( n) + 80 MHz512 < n < 8101.1.1.3 上行鏈路與下行鏈路基站信息傳輸給移動臺所占用的鏈路，稱為下行鏈路。移動臺信息傳輸給基站所占用的鏈路，稱為上行鏈路。1.1.1.4 小區(qū)頻率配置 CA和移動臺頻率配置 MA根據(jù)GSM網絡規(guī)劃，每個小區(qū)可以分到一些頻率，由絕對頻道號標識，這些頻率是可用頻率的一個子集，稱為小 區(qū)頻率配置 CA。在小區(qū)中的移動臺可以使用CA中的一些頻率（由網絡分配），這些頻率是 CA

4、的一個子集，稱為移動臺頻率配置MA。1.1.2無線信道GSM系統(tǒng)中，移動用戶和基站之間的傳輸媒介是自由空間。在GSM頻段內，存在噪聲、多徑和同頻干擾等。為了對付這些噪聲和干擾，在無線接口部分采用了有效的信道編碼、交織和調制方案。GSM系統(tǒng)中，用戶通信占用的信道采用頻分和時分兩種方式。GSM頻段每200KHz分為一個小段，每一小段是一個頻道，在每個頻道中，采用時分復用，分成8個時隙。1.121時隙與幀結構GSM采用頻分復用和時分復用的技術，從時分復用角度來看，在一個頻道上為了給不同用戶傳輸信息，就要對每 個用戶的數(shù)據(jù)進行分時傳輸，即在時間軸上切片，然后把幾個時間切片組成幀，幀內的時間切片稱為時隙

5、，這樣一個 幀就由幾個時隙組成， GSM中每幀由8個時隙構成，時隙號的編排從0乙如圖1.3所示。圖1.3 GSM系統(tǒng)中的幀定義每個TDMA幀含8個時隙，共占 60/13 ：4.615ms，每個時隙占15/26ms ：577s。存在兩類復幀:多個TDMA幀構成復幀，26個TDMA幀，時間間隔為 120ms,用于TCH( SACCH/T和FACCH51 個 TDMA幀，時間間隔為 3060/13ms ： 235ms,用于 BCCH CCCHAGCH PCH RAC) SDCCH51幀的復幀：包含26幀的復幀：包含(SACCH/C。多個復幀構成超幀(Super Frame ),它是一個連貫的 5U2

6、6的TDMA幀，超幀的周期為 1326個TDMA幀，即卩6.12 秒。2048個超幀構成超高幀，周期為 3h 28min 53s 760ms (即12533.76秒)，GSM幀結構如圖1.4所示。1 超高幀=2 04 8 超幀=2 71 5 64 8 TDMA 幀(3h 2 8m in01231 超幀=1 32 6 TDMA 幀(6.1 2 秒)5 3s 7 60 m s)2 04 4204 5204 62 04 7BC C HC C CHSD C HT CHSAC CH /TFA CC H0123011 復幀=26 TDMA 幀(120 ms)4748495 0 24251 復幀=5 1 T

7、DMA 幀(306 0/1 3m s)12345671 TDMA 幀二 8 時隙(1 20 /26 = 4.6 15 ms )在一個超高幀中，以幀號區(qū)分每一幀，幀號編排從或 T1' T3'。0至2715647。在GSM系統(tǒng)中幀號的傳輸一般使用T1、T2、T3其中 T1 = FN div (2651)(11bit, 0、2047)T2 = FN mod 26(5bit, 0、25)T3 = FN mod 51(6bit, 0、50)T1 '= (FN div 1326) mod 32T3 '= (T3-1) div 101.1.2.2 物理信道(5bit, 031

8、)(3bit, 04)012 42 50149 |50J一一0圖1.4幀結構GSM系統(tǒng)中，信道可分為物理信道和邏輯信道。 物理信道是頻分復用和時分復用的結合。從時域上來看，一個給定的物理信道在每個TDMA幀中占用相同的時隙號，因此可以由時隙號和幀號標識。1.1.2.3 多址方式GSM系統(tǒng)無線接口采用 FDMA與TDMA的混合方式，并采用跳頻方式圖1.5時域與頻域中的時隙GSM多址方式如圖1.5所示°GSM的突發(fā)傳輸是在時間窗口和頻率窗口中進行的，稱之為一個間隙，它持續(xù)577is,并占據(jù)200KHZ帶寬。從頻域角度來看，在系統(tǒng)頻段內，每200KHZ設置一個間隙的中心頻率，即GSM規(guī)范中

9、的射頻信道。從時域的角度來看，間隙在頻域上循環(huán)發(fā)生，每次占15/26ms (約577Ms),稱之為突發(fā)脈沖序列周期BP( Burst Period),這些間隙的時間間隔稱之為時隙(Time Slot)。GSM系統(tǒng)每8個時隙為一個周期，即每個載波有8個物理信道跳頻是指載波頻率在很寬的頻率范圍內按某種圖案(序列)進行跳變。GSM系統(tǒng)的無線接口采用了慢跳頻技術(SFH，在一個完整的突發(fā)序列傳送期間，其頻率保持不變。GSM勺跳頻示意如圖1.6所示。頻率圖1.6 GSM系統(tǒng)跳頻示意圖GSM系統(tǒng)引入慢跳頻有兩個原因。第一個原因是頻率分集，主要用于抗瑞利衰落。我們知道，GSM系統(tǒng)在傳輸鏈中要引入糾錯碼，這種

10、碼是建立在冗余基礎上的：經過冗余處理的數(shù)據(jù)，即使有幾個錯誤，也可以從接收流的其它部分 重建原始數(shù)據(jù)，而這種冗余是擴展到幾個突發(fā)脈沖上的。移動無線傳輸在遇到障礙時不可避免地會遭受短期的幅度變 化，這種變化稱為瑞利衰落。不同頻率遭受的衰落是不同的，而且隨著頻率差別的增加，衰落更加獨立，通過跳頻， 包含碼字一部分的所有突發(fā)脈沖不會被瑞利衰落以同一種方式破壞。引入跳頻的第二個原因是干擾源分集(in terferer diversity)特性。在業(yè)務量密集區(qū)，蜂窩系統(tǒng)容易受到頻率復用產生的干擾限制。相對載噪比(C/I )可能在呼叫中變化很大：C取決于移動臺相對于基站的位置，I取決于此頻率是否在鄰近小區(qū)被

11、使用。引入跳頻使得它可以在一個可能干擾的蜂房的許多呼叫之間分散干擾，而不是集中在一個 呼叫上。GSM系統(tǒng)有64種跳頻序列，對它主要有兩個描述參數(shù)：MAIO移動分配指數(shù)偏移和 HSN跳瀕序列號。MAIO可取組中頻率個數(shù)那么多的值，HSN可取64個不同的值，跳頻序列選用偽隨即序列。 通常，在一個小區(qū)內的信道具有相同的HSN和不同的 MAIO,這樣可避免小區(qū)內的信道干擾。在使用相同頻率集的遠端小區(qū)，應使用不同的HSN以獲得干擾源分集的增益。需要注意的是，對于跳頻的使用有一個限制：公共信道(FCCH、SCH、BCCH、PCH、AGCH 和 RACH ）必須使用一個固定的頻率。這一限制是為了簡化初始同步

12、的提?。阂坏┮苿优_發(fā)現(xiàn)了一個FCCH脈沖。就可以在同一頻率上尋找SCH脈沖。由于這個脈沖太小，不能包括對BCCH的跳頻序列的描述，最簡單的辦法是將BCCH放在與SCH相同的頻率上。如果PCH、AGCH和RACH是跳頻信道，它們的跳頻序列應在 BCCH上廣播，然而這只會增加系統(tǒng)的復雜性而獲得的好處不多。因此，選定TNO的公共信道不跳頻，公共信道的擴展集也不跳頻。1.124邏輯信道GSM系統(tǒng)劃分了在GSM系統(tǒng)無線接口上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包含用戶數(shù)據(jù)，信令，廣播消息等等，為了區(qū)分這些數(shù)據(jù),多種邏輯信道，在每條邏輯信道中傳輸固定類型的數(shù)據(jù)。邏輯信道一般分為業(yè)務信道(TCH)和控制信道(CCH)兩大類。如圖1.

13、7所示。14.4Kbit/s全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道仃C H/F14.4)信道業(yè)務信道9.6Kbit/s4.8Kbit/s2.4Kbit/sL數(shù)據(jù)信道4.8Kbit/s2.4Kbit/sBC HCCCHD C CH全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道仃C H /F9.6)全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道仃C H /F4.8)全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道仃C H /F2.4)半速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道仃C H /H 4.8)半速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道仃C H /H 2.4)全速率話音業(yè)務信道仃C H /FS)增強型全速率話音業(yè)務信道仃C H/EFR )半速率話音業(yè)務信道仃C H/H S)FC CH （下行）SC H （下行）BC C H （下行） C BC

14、H （下行）R AC H （上行）AG C H（下行）PC H （下行）SD C C HFACSAC業(yè)務信道圖1.7邏輯信道分類業(yè)務信道攜載編碼語音或用戶數(shù)據(jù)，它有全速率業(yè)務信道(TCH/F)和半速率業(yè)務信道(TCH/F)之分: 全速率業(yè)務信道(TCH/F):總速率為 22.8kbit/s 半速率業(yè)務信道(TCH/F):總速率為11.4kbit/s話音業(yè)務信道TCH/FS全速率話音業(yè)務信道TCH/HS半速率話音業(yè)務信道數(shù)據(jù)業(yè)務信道TCH/F14.4 :14.4kbit/s全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道TCH/F9.6 :9.6kbit/s全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道TCH/F4.8 :4.8kbit/s全速率數(shù)據(jù)業(yè)

15、務信道TCH/H4.8:4.8kbit/s半速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道TCH/F2.4 :< 2.4kbit/s全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道TCH/H2.4 :乞2.4kbit/s半速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道控制信道控制信道用于攜載信令或同步數(shù)據(jù)，包括三類控制信道：廣播信道、公共控制信道和專用控制信道。廣播信道是基站到移動臺的單向傳輸，它分為四種信道：* FCCH頻率校準信道，該信道攜載用于MS頻率糾正的信息。* SCH:同步信道，攜載 MS幀同步和BS收發(fā)信機（BTS）識別信息。BSIC（基站識別碼）：6bit其中 NCC: 3bit （ 0 7）BCC : 3bit （ 0 7） 縮減 TDMA幀號（RFN :

16、19bit （T1、T2、T3'）* BCCH廣播控制信道，該信道廣播BTS的一般信息。在每個基站收發(fā)信臺中總有一個收發(fā)信機含有這個信道，以向移動臺廣播系統(tǒng)信息。CCCH_CONF公共控制信道結構）由此參數(shù)可知：-BS_CC_CHAN公共控制信道數(shù)）-BS_CCCH_SDCCH_CC是否與SDCCH吉合使用）CCCH_CONBS_CC_CCHANSBS_CCCH_SDCCH_COMFB0001false0011True0102False1003False1104FalseBS AG BLKS RES每個公共控制信道上保留準予接入信道的塊數(shù)）：3bit （信道編碼前）范圍 0、7。BS_

17、PA_MFRM傳輸尋呼消息給同一尋呼組的MS的51個TDMA幀的復幀數(shù)）：3bit （信道編碼前）范圍 2-9。CBCH :小區(qū)廣播信道。用于 BSS向MS發(fā)送短消息廣播。它占用 SDCCH2子信道。公共控制信道為網絡中移動臺所共用，分為三種信道：* PCH:尋呼信道，用于基站尋呼移動臺（下行）* RACH隨機接入信道，用于移動臺隨機提出入網申請，即請求分配可用信道（上行）* AGCH :準予接入信道，用于基站對移動臺的隨機接入請求作出應答，即分配一個SDCCH或直接分配一個TCH （下行）?；緦⑵浞峙浣o移動臺，進行基站與移動臺之間點對點的傳輸。* SDCCH獨立專用控制信道，用于傳送信道分

18、配等信息，它可分為：SDCCH/8 :獨立專用控制信道SDCCH/4: 與 CCCH相組合的獨立專用控制信道* SACCH慢速隨路控制信道，與一條業(yè)務信道或一條SDCCH聯(lián)合使用，用來傳送用戶信息期間某些特定信息，例如：功率和幀調整控制信息、測量數(shù)據(jù)等。該信道可分為以下幾種：SACCH/TF:與TCH/F隨路的慢速隨路控制信道SACCH/TH與TCH/H隨路的慢速隨路控制信道SACCH/C4:與SDCCH/4隨路的慢速隨路控制信道SACCH/C8:與SDCCH/8隨路的慢速隨路控制信道* FACCH快速隨路控制信道，與一條業(yè)務信道聯(lián)合使用，攜帶與SDCCH同樣的信號。它通過借用業(yè)務信道來實現(xiàn)信

19、令傳輸，傳送如“越區(qū)切換”等指令。FACCH可分為以下幾種：FACCH/F：全速率快速隨路控制信道FACCH/H:半速率快速隨路控制信道1.125 TRXTRX是GSM系統(tǒng)中的一個較為重要的概念，一般是指一個基本收發(fā)信單元，它包含8條物理信道。1.1.3信道組合類型1.131信道組合種類GSM系統(tǒng)中，幾種邏輯信道組合成某種特定的類型，用于傳輸用戶數(shù)據(jù)或信令，一般稱之為信道組合類型，一種信道組合類型可以映射到一條物理信道上。信道組合類型主要有以下幾種。a TCH/F + FACCH/F + SACCH/TFb TCH/H(0,1) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1)c

20、TCH/H(0,0) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1) + TCH/H(1,1)d FCCH + SCH + BCCH + CCCHe FCCH + SCH + BCCH + CCCH + SDCCH/4(0.3) + SACCH/C4(0.3)f BCCH + CCCHg SDCCH/8(0 .7) + SACCH/C8(0 . 7)其中 CCCH = PCH + RACH + AGCH注1:當支持SMSC(小區(qū)廣播短消息業(yè)務)時，在 e, g情況下用CBCH弋替SDCCH(2>注2：僅當無其它 CCCH分配時，才使用組合的 CCCH/SDCC分配e)。注3

21、: d和e在一個小區(qū)中不能同時存在。業(yè)務信道(TCH、控制信道FACCH和SACCH/T使用26幀的復幀。信道結構如圖 1.8所示。FACCF占用TCH信道傳 輸，通過偷幀標志區(qū)分 TCH和 FACCH數(shù)據(jù)?？刂菩诺?除FACCH和SACCH/T以外)使用51復幀結構，如圖1.9所示。每個蜂房廣播一個 FCCH和一個SCH其基本組合在下行方向包括一個FCCH 個SCH 一個BCCH和一個CCCH(PCH+AGCH 如圖 1.9(a)。TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTI01 22 5T :TC H /F信道A :SACCH /TF信道I:id le(a ) T C H /F+F

22、AC C H/F+ SAC CH /TFTtTtTtTtTtTtAtTtTtTtTtTtTa01 22 5T :子信道號0的TC H /H A :子信道號0的SAC CH /THt :子信道號1的TC H/H a :子信道號1 的S AC CH /TH(b) T CH /H (0,1)+ FACC H/H (0 ,1)+ SACC H/TH (0 ,1 )圖1.8 26 幀的信道結構51幀F(xiàn)SCCCCFSBFSFSFSIBCC H +C CCH(下行)8 SD CCH /8(下行)D0I I ID 1Il I ID2I I ID3 1 1D4I I ID |5JD6I I ID 7I I IA

23、(IIA1IpIA2I I IA3I I IIII11 1D0|1 11II1D 1111IIID21 1 11 1 1D31 11 1 1D41 1 11D11511 1 1D61 1 111 1D 711 11A41111A51 1ri1 1 1A6a I i1 I 1A71 1 1III(上行)Ip1%1i1%1III10 11Fd'1 '1 1 1'd'2 'I I IFd'3 1I I I1 D”4 1I I I'd'5 1I I I'd'6 1I I I'D7 1 1 1 A0 11 II Ia

24、5iii.a6j1i111IIIJ10 111 D!1 11 11 1 1'dL 1I 1 1'dL 11 1 J觸11 1 16 11 1111A411 1 18 SD CCH /8BCC H +C CCH+4SD CC H/4(下行)BCC H +C CCH+4SD CC H/4(上行)FS1 BI11 C11 1FSC 11 1 1r C11IFS"D01 1d'1 11 1FSD 21 1 11 d°I I3 'IFSA01 a1 1I I IIFSB1n1 1C1 1FS1 1 1C1 11Ci11FS1 1D 01 iT ID 1

25、1 1FS1 1 1D 21 1 11 1D1 1131FSA2L1 1 1A31 1 1I(b) SDC C H/8(0,.,7)+SAC C H/C 8(0,.,7)11IID3IIIRRIIIA21 J 11 1A31 L IRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR1 11D0I J.11 1 1D 1I IIRRD2J |l III11D3111RRIIIA01 1 11 1 1A11 1 1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR1 I ID01 1 11 1 1D 1i 11RR1 1 1D21 1 1(c) F CC H +SC H+C CC H +SD CC H /

26、4(0,.,3)+SACC H /C 4(0,.,3)F : FC C HB : BC C HR : RA C HA : SACC H/CS : SC HC : C C C H (CCC H=PCH +AGCH+RACH )D : SD C C HI : idle圖1.9 控制信道結構1.1.3.2小區(qū)內信道安排在一個小區(qū)內，存在控制信道和業(yè)務信道，控制信道和業(yè)務信道之間的分配比例和小區(qū)容量有關，下面給出幾個 分配的例子。* 只有1個TRX的小容量小區(qū)TNO: FCCH+SCH+CCCH+SDCCH/4(0,_,3)+SACCH/C4(0,_,3);TN1_7: TCH/F+FACCH/F+S

27、ACCH/TF* 有4個TRX的中等容量小區(qū)1 個 TN0 組：FCCH+SCH+BCCH+CCCH2 個 SDCCH/8(0,_,7)+SACCH/C8(0,_,7)；29 個 TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF* 有12個TRX的大容量小區(qū)1 個 TN0 組：FCCH+SCH+BCCH+CCCH1 個 TN2 組、1 個 TN4組和 1 個 TN6組：BCCH+CCCH5 個 SDCCH/8(0,_,7)+SACCH/C8(0,_,7)；87 個 TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF1.1.3.3 信道和信道組合的操作-BTS必須在小區(qū)配置的無線頻道( RFCN C0的下

28、行信道的每個 TDMA幀的每個時隙發(fā)送一個突發(fā)脈沖，用以MS做支持BCCH的RFCN功率測試，該突發(fā)脈沖為虛擬突發(fā)脈沖。-C0 的時隙 0(即 TN0)必須是 FCCH+SCH+BCCH+CCCHCCH SCH +BCCH +CCCH + SDCCH/4 +SACCH/C4-BCCH中的BS_CC_CHAN參數(shù)定義了支持 CCCH的基本物理信道數(shù)。所有 CCCH將使用C0的各個時隙 (TN0,TN2,TN4,TN6)。在空閑模式，每一個 CCCH攜載其自己 MS的CCCH組(CCCH_GROUP)在特定的 CCCH!中的 MS將 在其屬于的CCCHk等待尋呼消息和做隨機接入。-BBCH 中的 BS_CCCH_SDCCH_CO參數(shù)定義了 CCCH是否和 SDCCH/4(0,_,3) 枱ACCH/C4(0,_,3)共同使用一個基本 物理信道。若是則可用的的隨機接入信道塊數(shù)(準予接入信道塊和尋呼信道塊)將減少。當PCH和 AGCH使用同一基本物理信道時， 它們共用相同的 TDMA幀映射(模51)。信道在塊的基礎上共用， 每塊 內的信息可使 MS決定是否該塊包含尋呼消息或準予接入消息。為了保護MS滿意接入系統(tǒng)，在每復幀(51幀)中的可變塊數(shù)預留給給接入。在BCCH上廣播的參數(shù) BS_PA_MFRM表示傳輸尋呼消息給同一尋呼組的MS