GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化_第二章

1、第2章GSM無線接口理論21 工作頻段的分配211 我國GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段 我國陸地蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz與1 800MHz頻段。 GSM900MHz頻段為：890915MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收)，935960MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)； DCSl800MHz頻段為：17101785MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收)，18051880MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)，如表21所示。2。12頻道間隔 相鄰兩頻點(diǎn)間隔為為200kHz，每個(gè)頻點(diǎn)采用時(shí)分多址(TDMA)方式，分為8個(gè)時(shí)隙，既8個(gè)信道(全速率)，如GSM采用半速率話音編碼后，每個(gè)頻點(diǎn)可容納16個(gè)半速率信道，可使系統(tǒng)容量擴(kuò)大

2、一倍，但其代價(jià)必然是導(dǎo)致語音質(zhì)量的降低。213頻道配置 絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為： (1)GSM900MHz頻段： f1(n)=890.2MHz+(n-1)×0.2MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收) f h(n)=f1(n)+45MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)；n1，124 (2)GSMl800MHz頻段為： f1(n)=1710.2MHz+(n-512)×0.2MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收) f h(n)=f1(n)+95MHz(基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收)；n512，885 其中：f1(n)為上行信道頻率、fh(n)為下行信道頻率，n為絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào)(ARFCN)。 (1)在我國GSM9

3、00使用的頻段為： 905915MHz 上行頻率 950960MHz 下行頻率 頻道號(hào)為76124，共10M帶寬。 中國移動(dòng)公司：905909MHz(上行)，950954MHz(下行)，共4M帶寬，20個(gè)頻道，頻道號(hào)為7695。 (目前通過中國移動(dòng)TACS網(wǎng)的壓頻，為GSM網(wǎng)留出了更大的空間，因而GSM實(shí)際可用頻點(diǎn)號(hào)要遠(yuǎn)大于該范圍)。 中國聯(lián)通公司：909915MHz(上行)，954960MHz(下行)，共6M帶寬，29個(gè)頻道，頻道號(hào)為96124。 (2)目前只有中國移動(dòng)公司擁有GSMl800MHz網(wǎng)絡(luò)，擁有1800網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)分公司大多申請(qǐng)10M的帶寬，頻道號(hào)為512562。214干擾保護(hù)比

4、載波干擾比(C/I)是指接收到的希望信號(hào)電平與非希望信號(hào)電平的比值，此比值與MS的瞬時(shí)位置有關(guān)。這是由于地形不規(guī)則性基本地散射體的形狀、類型及數(shù)量不同，以及其他一些因素如天線的類型、方向性及高度，站址的標(biāo)高及位置，當(dāng)?shù)氐母蓴_源數(shù)目等造成的。 同頻干擾保護(hù)比：C/I9dB。所謂C/I，是指當(dāng)不同小區(qū)使用相同頻率時(shí)，另一小區(qū)對(duì)服務(wù)小區(qū)產(chǎn)生的干擾，它們的比值即C/I，GSM規(guī)范中一般要求C/I>9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I>12dB。 鄰頻干擾保護(hù)比：C/I-9dB。C/A是指在頻率復(fù)用模式下，鄰近頻道會(huì)對(duì)服務(wù)小區(qū)使用的頻道進(jìn)行干擾，這兩個(gè)信號(hào)間的比值即C/A。GSM規(guī)范

5、中一般要求C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求CA>-6dB。 載波偏離400kHz的干擾保護(hù)比：C/I-41dB。22 時(shí)分多址技術(shù)(TDMA) 多址技術(shù)就是要使眾多的客戶公用公共信道所采用的一種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多址的方法基本有三種，頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。我國模擬移動(dòng)通信網(wǎng)TACS就是采取的FDMA技術(shù)。CDMA是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的，它可重復(fù)使用所有小區(qū)的頻譜，它是目前是最有效的頻率復(fù)用技術(shù)。GSM的多址方式為時(shí)分多址TDMA和頻分多址FDMA相結(jié)合并采用跳頻的方式，載波間隔為200k，每個(gè)載波有8個(gè)基本的物理信道。一個(gè)物

6、理信道可以由TDMA的幀號(hào)、時(shí)隙號(hào)和跳頻序列號(hào)來定義。它的一個(gè)時(shí)隙的長度為0.577ms，每個(gè)時(shí)隙的間隔包含156.25bit，GSM的調(diào)制方式為GMSK（高斯最小頻移鍵控），調(diào)制速率為270.833kbit/s。221 TDMA信道的概念 在GSM中的信道可分為物理信道和邏輯信道。一個(gè)物理信道就是一個(gè)時(shí)隙，通常被定義為給定TDMA幀上的固定位置上的時(shí)隙(TS)。而邏輯信道是根據(jù)BTS與MS之間傳遞的消息種類不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道是通過BTS來影射到不同的物理信道上來傳送。 邏輯信道又可分為業(yè)務(wù)信道和控制信道。2211業(yè)務(wù)信道 業(yè)務(wù)信道用于攜載語音或用戶數(shù)據(jù)，可分為話音業(yè)務(wù)信道

7、和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。 (1)話音業(yè)務(wù)信道： TCH/FS：全速率語音信道13kbit/s： TCH/HS：半速率語音信道5.6kbit/s。 (2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道： TCH/F9.6：9.6kbit/s全速率數(shù)據(jù)信道： TCH/F4.8：4.8kbit/s全速率數(shù)據(jù)信道； TCH/H4.8：4.8kbit/s半速率數(shù)據(jù)信道； TCH/H2.4：2.4kbit/s半速率數(shù)據(jù)信道； TCH/F2.4：2.4kbit/s全速率數(shù)據(jù)信道。2212控制信道 控制信道用于攜帶信令或同步數(shù)據(jù)，可分為廣播信道、公共控制信道和專用控制信道。 廣播信道(BCH)：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它們攜帶的信息目標(biāo)是

8、小區(qū)內(nèi)所有的手機(jī)，所以它們是單向的下行信道。 公共控制信道(CCCH)：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，RACH是單向上行信道，其余均是單向下行信道。 專用控制信道(DCCH)：包括SDCCH、SACCH、FACCH。 1廣播信道 廣播信道僅用在下行鏈路上，由BTS至MS。信道包括BCCH、FCCH和SCH。為了隨時(shí)都能發(fā)起通信請(qǐng)求，MS需要與BTS保持同步，而同步的完成就要依賴FCCH和SCH邏輯信道，它們?nèi)渴窍滦行诺溃鶠辄c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳播方式。 (1)頻率校正信道(FCCH)：FCCH信道攜帶用于校正MS頻率的消息，它的作用是使MS可以定位并解調(diào)出同一小區(qū)的其它信息。 (2)同步

9、信道(SCH)：在FCCH解碼后，MS接著要解出SCH信道消息，解碼所得的信息給出了MS需要同步的所有消息及該小區(qū)的TDMA幀號(hào)(22bit)和基站識(shí)別碼BSIC號(hào)(6bit)。 (3)廣播控制信道(BCCH)：MS在空閑模式下為了有效的工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)信息，而這些信息都將在BCCH信道上來廣播。信息包括小區(qū)的所有頻點(diǎn)、鄰小區(qū)的BCCH頻點(diǎn)、LAI(LAC+MNC+MCC)、CCCH和CBCH信道的管理、控制和選擇參數(shù)及小區(qū)的一些選項(xiàng)。所有這些消息被稱為系統(tǒng)消息(sI)在BCCH信道上廣播，在BCCH上系統(tǒng)消息有八種類型，分別為：系統(tǒng)消息類型l、系統(tǒng)消息類型2、系統(tǒng)消息類型2bis、系統(tǒng)消息

10、類型2ter、系統(tǒng)消息類型3、系統(tǒng)消息類型4、系統(tǒng)消息類型7、系統(tǒng)消息類型8。 2公共控制信道 公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，這些信道不是供一個(gè)MS專用的，而是面向這個(gè)小區(qū)內(nèi)所有的移動(dòng)臺(tái)的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH來廣播尋呼請(qǐng)求、專用信道的指配和短消息。在上行方向上由RACH信道來傳送專用信道的請(qǐng)求消息。 (1)尋呼信道(PCH)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)想與某一MS建立通信時(shí)，它就會(huì)根據(jù)MS所登記的LAC號(hào)向所有具有該LAC號(hào)的小區(qū)的PCH信道上進(jìn)行尋呼，尋呼MS的標(biāo)識(shí)為TMSI或IMSI。尋呼信道屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播方式。 (2)接入許可信道(AGCH)：當(dāng)網(wǎng)

11、絡(luò)收到處于空閑模式下的MS發(fā)出的信道請(qǐng)求后，就根據(jù)該請(qǐng)求需要分配一專用信道，AGCH通過根據(jù)該指配的描述(所分信道的描述，和接入的參數(shù))，向所有的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行廣播。接入許可信道屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播方式。 (3)小區(qū)廣播控制信道(CBCH)：它用于廣播短消息和該小區(qū)一些公共的消息(如天氣和交通情況)，它通常占用SDCCH/8的第三個(gè)子信道，屬于下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳播。 (4)隨機(jī)接入信道(RACH)：當(dāng)MS想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，它會(huì)通過RACH信道來發(fā)起接入請(qǐng)求，在PHASEl標(biāo)準(zhǔn)中，請(qǐng)求消息包括3bit的建立原因(如呼叫請(qǐng)求、響應(yīng)尋呼、位置更新請(qǐng)求及短消息請(qǐng)求等等)和5bit的參考隨機(jī)數(shù)。屬

12、于上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播方式。 3專用控制信道 包括SDCCH、SACCH、FACCH、TCH，這些信道被用于某一個(gè)具體的MS上。 (1)獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)：SDCCH是一種雙向的專用信道，它主要用于傳送建立連接的信令消息、位置更新消息、短消息、鑒權(quán)消息、加密命令及處理各種附加業(yè)務(wù)。 (2)慢速隨路控制信道(SACCH)：SACCH是一伴隨著TCH和SDCCH的專用信令信道。在上行鏈路上它主要傳遞無線測量報(bào)告和第一層報(bào)頭消息(包括FA值和功率控制級(jí)別)；在下行鏈路上它主要傳遞系統(tǒng)消息type5、5bis、5ter、6及第一層報(bào)頭消息。這些消息主要包括通信質(zhì)量、LAI號(hào)、CELLID、

13、鄰小區(qū)的BCCH頻點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度、NCC的限制、小區(qū)選項(xiàng)、TA值、功率控制級(jí)別等。 (3)快速隨路控制信道(FACCH)：FACCH信道與業(yè)務(wù)信道TCH相關(guān)。FACCH用于在話音傳輸過程中給系統(tǒng)提供比慢速隨路控制信道(SACCH)又高的多的速度來傳送信令消息。它是通過借用20ms的話音突發(fā)脈沖序列來傳送信令，這種情況被稱為偷幀，如在系統(tǒng)執(zhí)行越局切換時(shí)。由于話音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音，所以這種中斷不會(huì)被用戶察覺的。222 TDMA幀 在GSM中，每一個(gè)載頻被定義為一個(gè)TDMA幀。每幀包括8個(gè)時(shí)隙(TS0TS7)，并都有一個(gè)幀號(hào)，這是因?yàn)樵谟?jì)算加密序列的A5算法中是以TDMA幀號(hào)為一個(gè)輸入?yún)?shù)

14、。當(dāng)有了TDMA幀號(hào)后，移動(dòng)臺(tái)就可以判斷控制信道TS0上傳送的為哪一類邏輯信道了。 TDMA的幀號(hào)是以3h 28min 53s 760ms(271564.8個(gè)TDMA幀)為周期循環(huán)編號(hào)的。每2715648個(gè)TDMA幀為一個(gè)超高幀；每一個(gè)超高幀又由2048個(gè)超幀組成，一個(gè)超幀的持續(xù)時(shí)間為6.12s；而每個(gè)超幀又是由51個(gè)26復(fù)幀或26個(gè)51復(fù)幀組成。這兩種復(fù)幀是為滿足不同速率的信息傳輸而設(shè)定的，區(qū)別是： (1)26幀的復(fù)幀：包含26個(gè)TDMA幀，時(shí)間間隔為120ms，它主要用于TCH(SACCHT)和FACCH等業(yè)務(wù)信道。 (2)51幀的復(fù)幀：包含51個(gè)TDMA幀，時(shí)間間隔為235ms，它主要用

15、于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。TDMA幀結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。223突發(fā)脈沖序列(Burst) TDMA信道上的一個(gè)時(shí)隙中的消息格式被稱為突發(fā)脈沖序列，也就是說每個(gè)突發(fā)脈沖被發(fā)送在TDMA幀的其中一個(gè)時(shí)隙上。因?yàn)樵谔囟ㄍ话l(fā)脈沖上發(fā)送的消息內(nèi)容不同，也就決定了它們格式的不同。 可以分為五種突發(fā)脈沖序列： (1)普通突發(fā)脈沖序列(Normal Burst)：用于攜帶TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。 (2)接入突發(fā)脈沖序列(Access Burst)：用于攜帶RACH信道的消息。 (3)頻率校正突發(fā)脈沖序列(Frequency Corre

16、ction Burst)：用于攜帶FCCH信道的消息。 (4)同步突發(fā)脈沖序列(Synchronization Burst)：用于攜帶SCH信道的消息。 (5)空閑突發(fā)脈沖序列(Dummy Burst)：當(dāng)系統(tǒng)沒有任何具體的消息要發(fā)送時(shí)就傳送這種突發(fā)脈沖序列(因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)需要在BCCH：信道上連續(xù)不斷的發(fā)送消息)。 每種突發(fā)脈沖都包括以下內(nèi)容： (1)尾比特(Tail Bits)：它總是0，以幫助均衡器來判斷起始位和終止位以避免失步。 (2)消息比特(Infomation：BRs)：用于描述業(yè)務(wù)消息和信令消息，空閑突發(fā)脈沖序列和頻率校正突發(fā)脈沖序列除外。 (3)訓(xùn)練序列(Trmning Seque

17、nce)：它是一串已知序列，用于供均衡器產(chǎn)生信道模型(一種消除色散的方法)。訓(xùn)練序列是發(fā)送端和接收端所共知的序列，它可以用來確認(rèn)同一突發(fā)脈沖里其它比特的確定位置，它對(duì)于接收端在收到該序列時(shí)近似的估算出發(fā)送信道的干擾情況能起到很重要的作用。值得注意的是，訓(xùn)練序列在普通突發(fā)脈沖序列中可分為8種，但在接入突發(fā)脈沖和同步突發(fā)脈沖序列中是固定的，而并不隨著小區(qū)的不同而不同。 (4)保護(hù)間隔(Guard Period)：它是一個(gè)空白空間，由于每個(gè)載頻的最多同時(shí)承載8個(gè)用戶，因此必須保證在各自的時(shí)隙發(fā)射時(shí)不相互重疊，盡管使用了后面會(huì)講到的定時(shí)提前技術(shù)，但來自不同移動(dòng)臺(tái)的突發(fā)脈沖序列仍會(huì)有小的滑動(dòng)，因而就采用

18、了保護(hù)間隔。采用了這種手段后，可允許發(fā)射機(jī)在GSM規(guī)范許可的范圍內(nèi)上下波動(dòng)。從另一角度來講，GSM規(guī)范要求移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)突發(fā)脈沖的有用比特(不包括保護(hù)比特的其它比特)應(yīng)保持恒定的傳輸幅度，并要求移動(dòng)臺(tái)在兩個(gè)突發(fā)脈沖之間傳輸幅度適當(dāng)衰減，因此需要保護(hù)比特。相鄰兩個(gè)突發(fā)脈沖之間的幅度衰減并應(yīng)用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制比特流，將會(huì)減小對(duì)其它RF信道的干擾。 現(xiàn)在讓我們?cè)敿?xì)看一下每個(gè)突發(fā)脈沖序列的內(nèi)容： 1普通突發(fā)脈沖序列 如圖2-2所示，它有2個(gè)58bit的分組用于消息字段，具體的說有兩個(gè)57bit用于消息字段來發(fā)送用戶數(shù)據(jù)或話音再加上2個(gè)偷幀標(biāo)志位，它用于表述所傳的是業(yè)務(wù)消息還是信令消息，那用來區(qū)分TCH和：FA

19、CCH。當(dāng)TCH信道需用做FACCH信道來傳送信令時(shí)，它所使用的8個(gè)半突發(fā)脈沖相應(yīng)的偷幀標(biāo)志須置1，在TCH以外的信道上沒有什么用處但可被認(rèn)為是訓(xùn)練序列的擴(kuò)展，總是置為1的。它還包括兩個(gè)3bit的尾位及825bit的保護(hù)間隔。它的訓(xùn)練序列放在了兩個(gè)消息字段的中間被稱為中間對(duì)位，這樣導(dǎo)致的唯一缺陷是接收機(jī)在能解調(diào)之前需要存儲(chǔ)突發(fā)脈沖的前一部分。它的突發(fā)脈沖共有26bit，其中消息位有16bit，但為了得到26bit，它采取了將前5bit重復(fù)到該訓(xùn)練序列的最后并將后5bit重復(fù)到該訓(xùn)練序列頭部的辦法。訓(xùn)練序列共有8種(該八種序列的相關(guān)聯(lián)性最小)，它們分別和不同的基站色碼(BCC，3bit)相對(duì)應(yīng)，

20、目的是用來區(qū)分使用同一頻點(diǎn)的兩個(gè)小區(qū)。 2接入突發(fā)脈沖序列 如圖23所示，該序列用于隨機(jī)接入(是指用于向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起初始的信道請(qǐng)求并用于切換時(shí)的接入)。它是基站在上行方向上解調(diào)所需的第一個(gè)突發(fā)脈沖。接入突發(fā)脈沖系列包括41bit的訓(xùn)練序列、36bit的信息位，它的保護(hù)間隔是68.25bit。對(duì)于接入突發(fā)脈沖只規(guī)定了一種固定的訓(xùn)練序列，由于干擾的可能性很小，因此不值得增加多種訓(xùn)練序列使網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜. 它的訓(xùn)練序列和保護(hù)間隔都要比普通脈沖要長，這是為了適應(yīng)移動(dòng)臺(tái)首次接入基站(或切換到另一個(gè)BTS)后不知道時(shí)間提前量而設(shè)定的。 如圖2-4所示，該序列用于移動(dòng)臺(tái)的頻率同步，相當(dāng)于一個(gè)未調(diào)載波。該序列有14

21、2固定比特用于頻率同步，它的結(jié)構(gòu)十分簡單，固定比特全部為0。當(dāng)使用調(diào)制技術(shù)后，其結(jié)果是一個(gè)純正弦波。它應(yīng)用在FCCH信道上來幫助移動(dòng)臺(tái)找到并且解調(diào)出同一小區(qū)的同步突發(fā)脈沖序列。MS通過該突發(fā)脈沖序列知道該小區(qū)的頻率后，才能在此上讀出在同一物理信道上的突發(fā)脈沖序列的信息(如SCH及BCCH)。它的保護(hù)間隔和尾比特與普通突發(fā)脈沖序列相同。 4同步突發(fā)脈沖序列 如圖2-5所示，該序列用于移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間同步，它的訓(xùn)練序列為64bit，2個(gè)39bit的信息字段，它用于SCH信道，屬下行方向。因?yàn)橥酵话l(fā)脈沖序列是第一個(gè)需要被移動(dòng)臺(tái)解調(diào)的突發(fā)脈沖，因而它的訓(xùn)練序列較長，較容易被檢測到。它的突發(fā)脈沖只有一種，

22、而且只能有一種，因?yàn)槿绻x了幾種序列，移動(dòng)臺(tái)便無法知道基站使用的是哪種序列。該突發(fā)脈沖的信息位中有19bit描述TDMA的幀號(hào)(用于MS與網(wǎng)絡(luò)的同步和加密過程)，有6bit描述基站識(shí)別號(hào)BSIC(NCC+BCC)，經(jīng)過信道卷積后就得到了2個(gè)39bit。它的保護(hù)間隔和尾比特同普通突發(fā)脈沖序列一樣。5空閑突發(fā)脈沖序列此突發(fā)脈沖序列在某些情況下由BTS發(fā)出，不攜帶任何信息，它的格式與普通突發(fā)脈沖序列相同，只是其中加密比特改為具有一定比特模型的混合比特。224邏輯信道與物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 我們知道，每個(gè)小區(qū)都有若干個(gè)載頻，每個(gè)載頻都有8個(gè)時(shí)隙，因而我們可以定義載頻數(shù)為CO、C1、Cn，時(shí)隙數(shù)為r

23、S0、TSl、TS7。2241控制信道的映射 在某個(gè)小區(qū)超過一個(gè)載頻時(shí)，該小區(qū)CO上的TS0就映射廣播和公共控制信道(FCCH、SCH、BCCH、CCCH)，可使用main BCCH的組合。該時(shí)隙不間斷的向該小區(qū)的所有用戶發(fā)送同步信息、系統(tǒng)消息、尋呼消息和指配消息。即使沒有尋呼消息和接入請(qǐng)求，BTS也總在CO上發(fā)射空閑突發(fā)脈沖。 我們從幀的分級(jí)結(jié)構(gòu)知道，51復(fù)幀是用于攜帶SCH和CCCH，因此51復(fù)幀共有51個(gè)TS0，也就是說將51個(gè)連續(xù)TDMA幀的8個(gè)時(shí)隙中的TS0都取出來以組成一個(gè)51幀的復(fù)幀。該序列在映射完一個(gè)51復(fù)幀后開始重復(fù)下一個(gè)5l幀的復(fù)幀。 以上敘述了下行鏈路CO上的TS0的映射

24、，而對(duì)于上行鏈路CO上映射的。TS0是不含有上述信道的，它只含有隨機(jī)接入信道(RACH)，用于移動(dòng)臺(tái)的接入。 下行鏈路CO上的TSl用于映射專用控制信道，它可使用SDCCH的信道組合形式。它是102個(gè)TDMA幀重復(fù)一次。由于是專用信道，所以上行鏈路CO上的TSl也具有同樣的結(jié)構(gòu)，這就意味著對(duì)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)可同時(shí)雙向連接，但在時(shí)間上會(huì)有一個(gè)偏移(以后我們會(huì)講到出現(xiàn)這種情況的原因)。 當(dāng)某個(gè)小區(qū)的容量很小，僅使用一個(gè)載頻時(shí)，則該載頻的TS0即用做公共控制信道又用做專用控制信道，即可采用MAIN BCCH COMBINE)的信道組合形式。該信道組合每102重復(fù)一次。 當(dāng)某小區(qū)業(yè)務(wù)量很高時(shí)，它可把CO的T

25、S0配置成為main：BCCH，并可在TS2、TS4、TS6上擴(kuò)展三個(gè)組合集，使用CCCH的配置形式。該配置形式包括除SCH和FCCH外的TS0的所有組合，因?yàn)檫@兩個(gè)信道只能出現(xiàn)在CO的TS0上。 控制信道的映射關(guān)系如圖26所示。2242業(yè)務(wù)信道的映射 小區(qū)中攜帶有BCCH載頻的TS0和TSl按上述映射安排控制邏輯信道，TS2至TS7以及其它載頻的TS0至TS7均可安排業(yè)務(wù)信道。 除映射控制信道外的時(shí)隙均映射在業(yè)務(wù)信道TCH上。用于攜帶TCHF的復(fù)幀是26復(fù)幀的，因此它有26個(gè)幀的TSn。第26個(gè)TSn是空閑時(shí)隙，空閑時(shí)隙之后，序列從0開始。 上行鏈路的結(jié)構(gòu)與下行的是一樣的，一個(gè)接通的GSM：

26、移動(dòng)信道業(yè)務(wù)信息在每一幀分配的TS中以突發(fā)脈沖的形式發(fā)送，唯一的不同是有一個(gè)時(shí)間偏移，這個(gè)時(shí)間偏移為3個(gè)時(shí)隙。 TCH信道用于傳送話音和數(shù)據(jù)，SACCH信道用于傳送隨路控制信息，空閑信道不含任何信息。它有兩個(gè)作用，一方面是針對(duì)全速率TCH信道，在呼叫接續(xù)的狀態(tài)下為了預(yù)同步它的相鄰小區(qū)，移動(dòng)臺(tái)可利用空閑時(shí)隙所在的第26個(gè)空閑幀所提供的這一段時(shí)間的間隔，去讀取其鄰小區(qū)的基站識(shí)別碼BSIC；另一方面是針對(duì)半速率TCH信道，在此時(shí)該時(shí)隙用于傳輸另一個(gè)TCHH業(yè)務(wù)信道的SACCH。全速率TCH的26復(fù)幀結(jié)構(gòu)如圖27。225系統(tǒng)消息介紹 MS為了能得到或提供各種各樣的服務(wù)通常需要從網(wǎng)絡(luò)來獲得許多消息。這些

27、在無線接口廣播的消息被稱做系統(tǒng)消息，可共分為12種類型：typel、2、2bis、2ter、3、4、5、5bis、5ter、6、7、8。 每個(gè)系統(tǒng)消息都由如下不同的元素組成： 1)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)、位置區(qū)和小區(qū)的識(shí)別消息； 2)小區(qū)供切換的測量報(bào)告消息和小區(qū)選擇的進(jìn)程消息； 3)當(dāng)前控制信道結(jié)構(gòu)的描述消息； 4)該小區(qū)不同的可選項(xiàng)的消息；5)關(guān)于鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)的分配。 系統(tǒng)消息在兩種邏輯信道中傳送，BCCH或SACCH信道： 1)在空閑模式下，網(wǎng)絡(luò)通過BCCH信道傳送系統(tǒng)消息14及7、8； 2)在通信模式下，網(wǎng)絡(luò)通過SACCH信道傳送系統(tǒng)消息5和6。 各種系統(tǒng)消息分別包含的主要內(nèi)容如下： (1)系

28、統(tǒng)消息類型1：小區(qū)信道描述+RACH控制參數(shù)。 (2)系統(tǒng)消息類型2：鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述+RACH控制消息+允許的PLMN。 (3)系統(tǒng)消息類型2bis：擴(kuò)展鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述+RACH控制消息。 (4)系統(tǒng)消息類型2ter：擴(kuò)展鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述2。 (5)系統(tǒng)消息類型3：小區(qū)識(shí)別(CELLID)+位置區(qū)識(shí)別(LAI)+控制信道描述+小區(qū)選擇+小區(qū)選擇參數(shù)+RACH控制參數(shù)。 (6)系統(tǒng)消息類型4：位置區(qū)識(shí)別(LAI)+小區(qū)選擇參數(shù)+RACH控制參數(shù)+CBCH信道描述+CBCH移動(dòng)配置。 (7)系統(tǒng)消息類型5：鄰近小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述。 (8)系統(tǒng)消息類型5bis：擴(kuò)展鄰近小區(qū)B

29、CCH頻點(diǎn)描述。 (9)系統(tǒng)消息類型5ter：擴(kuò)展鄰近小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述。 (10)系統(tǒng)消息類型6：小區(qū)識(shí)別(CELLID)+位置區(qū)識(shí)別(LAI)+小區(qū)選擇。 (11)系統(tǒng)消息類型7：小區(qū)重選參數(shù)。 (12)系統(tǒng)消息類型8：小區(qū)重選參數(shù)。 BCCH信道是一個(gè)小容量的信道，每51復(fù)幀(235ms)僅有四幀(一個(gè)消息塊)傳送一個(gè)23字長Lapdm的消息。 各種信息單元包含的主要內(nèi)容如下： 1)小區(qū)信道描述中含有該小區(qū)所使用到的所有頻點(diǎn)，包括BCCH頻點(diǎn)和跳頻頻點(diǎn)。 2)RACH控制消息中含有參數(shù)MAX RETRANS(最大重傳數(shù))、TX INTEGER(傳輸?shù)臅r(shí)隙數(shù))、CELLBARACCESS

30、(小區(qū)是否被禁止接入)、RE(呼叫重建允許比特)、EC(緊急呼叫允許比特)、AC(被限制接入的用戶級(jí)別)。 3)鄰小區(qū)BCCH頻點(diǎn)描述包括其鄰小區(qū)所使用的BCCH頻點(diǎn)。 4)允許的PLMN用來提供小區(qū)內(nèi)BCCH載波上移動(dòng)臺(tái)監(jiān)測所允許的NCC。 5)控制信道描述中包括：ATT(移動(dòng)臺(tái)附著分離允許指示)、BS AG BLKS RES(留做接入允許AGCH的塊數(shù))、CCCH CONF(公共控制信道結(jié)構(gòu))、BA PA MFRMs(傳輸尋呼消息留給同一尋呼組的51TDMA復(fù)幀數(shù))、T3212(用做周期性位置更新的時(shí)間)。 6)小區(qū)選擇中包括：PWRC(功率控制指示)、DTX(不連續(xù)發(fā)射指示)、RADIO

31、 LINKTIMEOUT(無線鏈路超時(shí)值) 7)小區(qū)選擇參數(shù)包括：小區(qū)重選滯后值、MS TXPWR MAX CCH(移動(dòng)臺(tái)接入小區(qū)應(yīng)使用的最大TX功率電平)、RXLEV ACCESS MIN(允許接入系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的最小接入電平)。 8)CBCH信道描述中包括：信道類別和TDMA偏差(哪種專用信道的組合)、TN(時(shí)隙號(hào))、TSC(訓(xùn)練序列碼)、H(跳頻信道指示)、MAIO(移動(dòng)配置指數(shù)偏移量)、HSN(跳頻序列號(hào))、ARFCN(絕對(duì)頻點(diǎn)號(hào))。 9)CBCH移動(dòng)配置中包括參與跳頻的頻道順序與小區(qū)信道描述的關(guān)系。 10)小區(qū)重選參數(shù)包括PI(小區(qū)重選指示)、CBQ(小區(qū)禁止限制)、CRO(小區(qū)重選偏

32、置量)、TO(臨時(shí)偏置量)、PT(懲罰時(shí)間)。23 移動(dòng)環(huán)境中的電波傳播 231 陸地移動(dòng)通信環(huán)境的特點(diǎn) 1移動(dòng)臺(tái)的天線比較低 由于傳播路徑總是受到地形及人為環(huán)境的影響，移動(dòng)臺(tái)的天線又總是處在各種地形環(huán)境和復(fù)雜的人為建筑物、樹林中，這使得移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)為大量的散射、反射信號(hào)的迭加。 2移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性 移動(dòng)臺(tái)總是在移動(dòng)，而且即使移動(dòng)臺(tái)不移動(dòng)，周圍環(huán)境也一直在變化，如人、車的移動(dòng)、風(fēng)吹動(dòng)樹葉等這使得基站與移動(dòng)臺(tái)之間的傳播路徑不斷發(fā)生變化。此外，移動(dòng)臺(tái)相對(duì)于基站的移動(dòng)方向、移動(dòng)速度的不同，都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)電平的變化。 3信號(hào)電平隨機(jī)變化 信號(hào)電平隨時(shí)間和位置的變化而變化，只能用隨機(jī)過程的概率分布來描

33、述。 4在城市環(huán)境中存在著波導(dǎo)效應(yīng) 由于街道兩旁高大的建筑物導(dǎo)致的波導(dǎo)效應(yīng)，使得沿傳播方向的街道上信號(hào)增強(qiáng)，垂直于傳播方向的街道上信號(hào)減弱，兩者相差達(dá)10dB左右。這種現(xiàn)象在離基站約8km左右將有所減弱。 5人為噪聲現(xiàn)象嚴(yán)重 人為噪聲主要是機(jī)動(dòng)車的點(diǎn)火噪聲，還有電力線噪聲和工業(yè)噪聲。 6干擾現(xiàn)象嚴(yán)重 比較常見的有同頻干擾、鄰頻干擾，還有互調(diào)干擾、近端對(duì)遠(yuǎn)端比干擾等。隨著頻率復(fù)用系數(shù)的提高，同鄰頻干擾將成為主要因素。232信號(hào)在無線路徑上的衰落 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)和基站的距離逐漸增加時(shí)，所收到的信號(hào)會(huì)越來越弱，原因是發(fā)生了路徑損耗。路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。下面讓我

34、們具體研究一下衰落產(chǎn)生的各種原因。2321 自由空間信號(hào)強(qiáng)度的傳播衰落 自由空間是指相對(duì)于介電參數(shù)和相對(duì)導(dǎo)磁率均為一的均勻介質(zhì)所存在的空間，它是一個(gè)理想的無限大的空間，是為了減化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象。在自由空間的傳播衰落我們不考慮其它衰落因素，僅考慮由能量的擴(kuò)散而引起的損耗。通過研究我們發(fā)現(xiàn)該衰落符合以下公式的規(guī)律：Pr=Pt×(/4d)2GlG2 式中 Pr接收機(jī)的接收功率； Pt發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(單位為w或mw)； 波長(即c/f) d接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離； G1發(fā)射機(jī)的天線增益； G2接收機(jī)的天線增益。 從公式中我們可以看出，如果將其它參數(shù)保持不變僅使工作頻率，

35、或傳播距離d提高一倍，則其接收功率就為發(fā)射功率的四分之一，即自由空間的傳播損耗就增加了6dB。然而在實(shí)際上電波還要受到諸如平地面的吸收、反射和曲率地面的繞射以及地面上覆蓋物等產(chǎn)生的傳輸損耗的影響。因而需要采取更為復(fù)雜的傳播模型。 傳播模型分為統(tǒng)計(jì)型模型和決定型模型。 1)統(tǒng)計(jì)型模型是利用測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到的傳播模型，一般計(jì)算量較小，對(duì)電子地圖的數(shù)據(jù)要求也較低，統(tǒng)計(jì)型模型一般可以利用測試數(shù)據(jù)加以修正。 2)決定型模型是根據(jù)傳播路徑上的地物、建筑物的幾何信息，利用波的繞射、反射的理論得到的的模型。一般計(jì)算量大，對(duì)電子地圖的數(shù)據(jù)要求也較高，它需要建筑物的信息，一般不能利用測試數(shù)據(jù)加以修正。

36、統(tǒng)計(jì)型模型和決定型模型的選擇：1km的分水嶺。統(tǒng)計(jì)型模型在135 km預(yù)測的準(zhǔn)確性比較高。常見的統(tǒng)計(jì)型模型有OkumuraHata模型、COST-231模型；決定型模型在1km內(nèi)預(yù)測的準(zhǔn)確性較高，常見的決定型模型有COST-231-Walfish-Ikegami模型。 下面簡單介紹一下Okumura-Hata模型和COST-231-Walfish-Ikegami模型。 一、Okumura-Hata模型 1適用條件 當(dāng)符合以下條件時(shí)可以考慮使用該模型：GSM900頻段比較適合；基站天線有效高度為30200m；移動(dòng)臺(tái)天線高度為110m；通信距離為120km；地形為城區(qū)、郊區(qū)、開闊地、丘陵、山地、水

37、域等。 2Okomura-Hata基本模型公式如下： Lp(城區(qū))=69.55+26.16logf-13.82loghb+(44.9-6.55loghb)logda(h m) Lp(農(nóng)村)=Lp(市區(qū))-2log(fl28)2-5.4 Lp(開闊地帶)=Lp(市區(qū))-4.78(logf)2+18.33logf)-40.94 式中 L p 無線衰耗； f載波頻率(適用于GSM900M頻段)； h b基站天線高度(30200m)； d 基站與移動(dòng)臺(tái)的距離(120km)； h m移動(dòng)臺(tái)的天線至地面的高度(110m)。 3天線有效高度的影響 在其它條件不變的情況下，天線有效高度增加一倍，損耗減少6dB

38、； OkumuraHata模型在1km處的天線高度增益比實(shí)際要小，因此實(shí)際使用中也有使用修正量的。二、COST-231-Walfish-Ikegami模型 1適用條件 1)可選頻段為GSM9001800； 2)允許移動(dòng)臺(tái)天線高度為l10m： 3)通信距離為205km。 2COST-23 1-Walfish-Ikegami模型基本公式 1)視線通暢情況： Lb=42.6+261gd+201gf 2)非視線通暢情況：Lb=L0+Lrts+Lmsd 式中 Lmsd多重屏障的繞射損耗； Lrts屋頂至街道的繞射及散射損耗； L0一自由空間傳輸損耗。2322長期衰落 常常在移動(dòng)臺(tái)和基站之間有高大建筑物、

39、樹林和高低起伏的地勢地貌，這些障礙物的阻擋造成電磁場的陰影而產(chǎn)生陰影效應(yīng)，致使接收信號(hào)強(qiáng)度下降。經(jīng)過大量的野外測試表明，這種衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)衰落，它的接收信號(hào)的中值電場與基站和移動(dòng)臺(tái)的距離的四次方成反比。由于這種場強(qiáng)的變化隨著地理位置的改變而緩慢的變化，故稱為長期衰落或慢衰落。又因?yàn)槠浣邮請(qǐng)鰪?qiáng)中值受電磁場陰影影響而變化，所以又稱為陰影衰落。其次，大氣折射條件的變化使多徑信號(hào)相對(duì)時(shí)延變化，造成同一地點(diǎn)場強(qiáng)中值隨時(shí)間的慢變化，但這種變化遠(yuǎn)小于地形因素的影響，這也是產(chǎn)生慢衰落的一種原因，因此由于季節(jié)不同、氣候不同等對(duì)無線信號(hào)的影響也就不同。 長期衰落的統(tǒng)計(jì)特性如下： 1)長期衰落是指接收到的衰落信號(hào)

40、的平均值。是指在一個(gè)特定的長度L內(nèi)平均得到的信號(hào)電平值(或場強(qiáng)值、或損耗值)。L的取值為40個(gè)波長內(nèi)取3650個(gè)測試信號(hào)； 2)長期衰落形成的原因是由于傳播路徑上的地形和人為環(huán)境結(jié)構(gòu)的變化而造成的； 3)長期衰落的概率密度分布服從對(duì)數(shù)正態(tài)概率密度函數(shù)，長期衰落的累積概率分布服從對(duì)數(shù)正態(tài)累積分布。2323短期衰落 移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道，一發(fā)射的信號(hào)在城市中常常會(huì)受到建筑物或地形的阻擋，要經(jīng)過直射、反射、散射等多種傳播路徑才到達(dá)接收端，而且隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，各條傳播路徑上的信號(hào)幅度時(shí)延及相位也在隨時(shí)隨地發(fā)生著變化，所以接收到的信號(hào)是起伏不穩(wěn)定的。這些多徑信號(hào)相互迭加產(chǎn)生的矢量和就會(huì)形成一

41、個(gè)嚴(yán)重的衰落谷點(diǎn)，使矢量和非常接近為零。迭加后的信號(hào)幅度變化符合瑞利分布，因而又被稱為瑞利衰落。瑞利衰落隨時(shí)間而急劇變化，又常常被稱為短期衰落或快衰落。根據(jù)理論推導(dǎo)，衰落最快時(shí)為每秒2v次(v為移動(dòng)速度，為信號(hào)波長)嚴(yán)重衰落時(shí)深度達(dá)2040dB，這將嚴(yán)重的影響信號(hào)傳播質(zhì)量，從這里可以看出經(jīng)歷衰落谷點(diǎn)的時(shí)間取決于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度及發(fā)射的工作頻率，作為一種近似，兩谷點(diǎn)之間的的距離可以認(rèn)為是半個(gè)波長，對(duì)于900MHz頻帶，它約為17cm。根據(jù)該公式還可以看出當(dāng)采用1800MHz時(shí)兩衰落谷點(diǎn)的時(shí)間是900MHz的一半。瑞利衰落在開闊地帶的對(duì)通信影響要小一些。 在陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)中，主要的傳播模式是視距

42、內(nèi)的直射波和反射波傳播。大部分情況是移動(dòng)臺(tái)附近散射體產(chǎn)生的多個(gè)反射波，即多徑傳播模式。 多徑信號(hào)的構(gòu)成主要有兩類：一類是遠(yuǎn)地散射體產(chǎn)生的回波，這種回波的時(shí)延較長且較穩(wěn)定；另一類是從移動(dòng)臺(tái)附近半徑為50400波長的建筑物和樹林反射和散射的回波，這類回波數(shù)量大、時(shí)延短，它們是構(gòu)成多徑信號(hào)的主要部分。 圖28是一個(gè)典型的無線信號(hào)的瑞利衰落包絡(luò)圖，實(shí)線代表了主通路信號(hào)而虛線則代表了分集通路的信號(hào)包絡(luò)。其中y軸代表信號(hào)強(qiáng)度，單位為dB，而x軸則是反映距離信息的半波長數(shù)，單位為2。 可以看出瑞利衰落是與空間相關(guān)的，因此只有處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的接收機(jī)才能采用分集算法來補(bǔ)償瑞利衰落。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，即使對(duì)于處于慢速

43、移動(dòng)狀態(tài)下的移動(dòng)臺(tái)，如時(shí)速為5km/h時(shí)，仍可以通過分集增益，補(bǔ)償瑞利衰落使信號(hào)包絡(luò)接近平均值，且均方差不大于2.5dB。 短期衰落的統(tǒng)計(jì)特性： 1)短期衰落是指接收的衰落信號(hào)的瞬時(shí)值; 2)短期衰落形成的原因是由于傳播受到移動(dòng)臺(tái)周圍(50100個(gè)波長內(nèi))的散射體(主要指人為建筑物)或自然障礙(主要指樹林)的反射在地面上造成多徑波干涉，結(jié)果形成駐波場。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)通過這個(gè)駐波場時(shí)，接收信號(hào)呈現(xiàn)短期衰落，場強(qiáng)會(huì)出現(xiàn)起伏。2324 多普勒頻移 快速運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)還會(huì)發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象，這是因?yàn)樵谝苿?dòng)臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)接收和發(fā)送信號(hào)將導(dǎo)致信號(hào)頻率將發(fā)生偏移而引起的干擾。多普勒頻移符合下面的公式： f=f0-fD

44、cos=f0-(v/)cos 式中 f合成后的頻率； f0工作頻率； f D最大多普勒頻移； v移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度； 多徑信號(hào)合成的傳播方向與移動(dòng)臺(tái)行進(jìn)方向的夾角； 波長。 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)快速遠(yuǎn)離基站時(shí)為頻率降低，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)快速靠近基站時(shí)為頻率升高。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度過高時(shí)，多普勒頻移的影響必須考慮，而且工作頻率越高，頻移越大。233無線信號(hào)的傳播損耗2331傳播損耗的定義 傳輸損耗是指對(duì)于某一無線電鏈路，從發(fā)射天線輸出端的信號(hào)經(jīng)過一定的傳播路徑，到達(dá)接收天線的輸入端時(shí)，功率電平的損耗(或衰減)值，一般用dB表示。2332傳播損耗與距離的一般關(guān)系 在移動(dòng)通信中，隨著傳播距離的增加，傳播損耗將增加。在120km

45、范圍內(nèi)，大致為40dBdec，其中dec為l0倍距離。當(dāng)距離在增大時(shí)，將增大至5060dBdec。2333傳播損耗的常見類型 (1)自由空間的傳播損耗。 (2)繞射損耗：一繞射損耗分單刃繞射、多刃繞射、圓球形繞射；繞射損耗一般比較大，其中圓球形繞射損耗最大。多刃繞射損耗可以由單刃繞射損耗累加得到。 (3)反射損耗：反射損耗與反射面的反射系數(shù)(擴(kuò)散系數(shù)、鏡面反射系數(shù)、漫反射系數(shù)等)有關(guān)，也和反射角的大小有關(guān)。 (4)建筑物貫穿損耗：建筑物的貫穿損耗是指電波通過建筑物的外層結(jié)構(gòu)時(shí)所受到的衰減，它等于建筑物外與建筑物內(nèi)的場強(qiáng)中值之差。 (5)人體損耗：手持機(jī)位于使用者的腰部和肩部時(shí)，接收的信號(hào)場強(qiáng)比

46、天線離開人體幾個(gè)波長時(shí)將分別降低47dB和12dB。一般人體損耗設(shè)為3dB。 (6)車內(nèi)損耗：一般車內(nèi)損耗為810dB。 (7)植被損耗：植被損耗與樹林的稠密程度、樹葉形狀、樹林的厚度、樹林與接收天線的距離等有關(guān)，具體情況如下： 1)在樹林內(nèi)部的損耗大約為0.2dBm(900MHz)、0.3dBm(1800MHz)； 2)部分穿過樹林或繞射，大約為20dBdec 3)接收天線周圍有樹林，低于樹林，大致為10dB。234信號(hào)傳播的其它特性 (1)衰落電平交叉率：在單位時(shí)間內(nèi)，信號(hào)中值以正斜率通過某一規(guī)定電平的預(yù)期速率。當(dāng)規(guī)定電平為中值電平時(shí)的衰落電平交叉率，稱為衰落率。 (2)衰落平均持續(xù)時(shí)間：

47、衰落平均持續(xù)時(shí)間是指場強(qiáng)低于某一電平的持續(xù)時(shí)間，將引起傳輸數(shù)據(jù)的突發(fā)差錯(cuò)。 (3)時(shí)延展寬：在多徑傳播環(huán)境下，由于接收到來自各個(gè)方向的反射波的路徑時(shí)延差，對(duì)于不連續(xù)的數(shù)字脈沖信號(hào)將產(chǎn)生時(shí)延展寬現(xiàn)象。時(shí)延展寬是決定相干帶寬的唯一因素，也是產(chǎn)生碼間干擾的主要原因。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，傳輸比特率受到時(shí)延展寬的限制。 (4)相干帶寬：當(dāng)兩個(gè)頻率f1與f2的間隔大于相干帶寬時(shí)，fl與f2兩個(gè)信號(hào)的衰落不相關(guān)或相關(guān)系數(shù)較小；如果兩個(gè)頻率f1與f2的間隔小于相干帶寬時(shí)，則兩個(gè)信號(hào)的衰落相關(guān)；采用頻率分集時(shí)要考慮相干帶寬。 (5)碼間干擾：碼間干擾是由于在多徑傳播中相對(duì)于大的時(shí)延展寬或高的傳輸比特率所引起的。2

48、35分集接收 多徑衰落和陰影衰落產(chǎn)生的原因是不同的。隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，瑞利衰落隨著信號(hào)的瞬時(shí)值快速變動(dòng)，而對(duì)數(shù)正態(tài)衰落隨著信號(hào)平均值變動(dòng)，這兩者是構(gòu)成移動(dòng)通信接收信號(hào)不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號(hào)被大大惡化。雖然通過增加發(fā)信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但采用這些方法在移動(dòng)通信中比較昂貴，有時(shí)也顯得不切實(shí)際。如果采用分集方法即在若干支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過合并技術(shù)再將各個(gè)支路的信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。 由于衰落具有頻率、時(shí)間和空間的選擇性，因此分集技術(shù)主要包括空間分集、時(shí)間分集、頻率分集、極化分集等。 1空間分集 若在空間設(shè)

49、立兩副接收天線，獨(dú)立接收同一信號(hào)，由于它們所處的傳播環(huán)境和接收信號(hào)的衰落各不相同，具有不相干或相干性很小的特點(diǎn)，因而采用分集合并技術(shù)并使之輸出較強(qiáng)的有用信號(hào)，便降低了傳播因素的影響。在移動(dòng)通信中，空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收?qǐng)鰪?qiáng)的相關(guān)性就越小。天線間隔可以是垂直間隔也可以是水平間隔。但是，垂直間隔的分集性能太差，一般不主張用這種方式。為獲得相同的相關(guān)系數(shù)，基站兩分集天線之間的垂直距離應(yīng)大于水平距離。在同一基站或小區(qū)，采用兩副水平間隔數(shù)十個(gè)波長的天線接收同一信號(hào)，通過分集組合技術(shù)便可以選出最強(qiáng)信號(hào)或組合成衰落較小的信號(hào)。可以用分集增益來表示空間分集的改善情況，其大小與采用組合技術(shù)有

50、關(guān)，但主要改善取決于分集天線的有效高度(he)與水平間距(d)之比值(hed=)及接收信號(hào)到達(dá)角(來波角)。當(dāng)接收正面來的信號(hào)(即=0o)時(shí)，兩幅分集接收天線上信號(hào)相關(guān)系數(shù)最小，分集增益最大；當(dāng)接收側(cè)面來的信號(hào)(即=90o)時(shí)，則其相關(guān)系數(shù)最大，分集增益最小。這種方式在移動(dòng)通信中是最有效的，也是應(yīng)用最普遍的一種分集方式。 2時(shí)間分集 可采用通過一定的時(shí)延來發(fā)送同一消息，或在系統(tǒng)所能承受的時(shí)延范圍以內(nèi)在不同時(shí)間內(nèi)各發(fā)送消息的一部分。在GSM中采用的是交織技術(shù)來實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集的，交織技術(shù)將在后面的篇幅作具體介紹。 3頻率分集 這種分集技術(shù)在GSM中是通過跳頻來實(shí)現(xiàn)的。 4極化分集 指把兩副接收天線的

51、極化角度互成一定的角度，這樣就可以獲得較好的分集增益，并且可以把這種分集天線集成于一副天線內(nèi)實(shí)現(xiàn)，這樣對(duì)于一個(gè)扇區(qū)只需一副TX天線和一副RX天線即可，若采用雙工器，則只需一副收發(fā)合一的天線，但對(duì)天線要求較高。24 移動(dòng)臺(tái)和基站的時(shí)間調(diào)整 移動(dòng)臺(tái)收發(fā)信號(hào)要求有3個(gè)時(shí)隙的間隔，這是由于移動(dòng)臺(tái)是利用同一個(gè)頻率合成器來進(jìn)行發(fā)射和接收的，因而在接收和發(fā)送信號(hào)之間應(yīng)有一定的間隔。從基站的角度上來看，上行鏈路的編排方式可由下行鏈路的編排方式延遲3個(gè)突發(fā)脈沖獲得。這3個(gè)突發(fā)脈沖的延時(shí)對(duì)于整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)是個(gè)常數(shù)。 移動(dòng)臺(tái)在接收信號(hào)的同時(shí)，將在頻率上平移45MHz，并在偏移3個(gè)時(shí)隙的基礎(chǔ)上考慮TA后發(fā)送，然后可以

52、再次平移以監(jiān)視其它小區(qū)的BCCH信道。 在通信過程中，如移動(dòng)臺(tái)在呼叫期間向遠(yuǎn)離基站的方向上移動(dòng)，則從基站發(fā)出的消息將越來越遲的到達(dá)移動(dòng)臺(tái)。與此同時(shí)，移動(dòng)臺(tái)的應(yīng)答信息也會(huì)越來越遲的到達(dá)基站。如不采取措施，時(shí)延過長會(huì)導(dǎo)致這樣一種情況：基站收到的移動(dòng)臺(tái)在本時(shí)隙上發(fā)送的消息與基站在其下一個(gè)時(shí)隙收到的另一個(gè)呼叫信息重疊起來，而引起干擾。因此，在呼叫進(jìn)行期間，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送給基站的測量報(bào)告報(bào)頭上攜帶著移動(dòng)臺(tái)測量的時(shí)延值，而基站必須監(jiān)視呼叫到達(dá)的時(shí)間，并在下行SACCH的系統(tǒng)消息上以每兩秒一次的頻率向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出指令，隨著移動(dòng)臺(tái)離開基站的距離的變化，逐步指示移動(dòng)臺(tái)應(yīng)提前發(fā)送的時(shí)間，這就是時(shí)間的調(diào)整。在GSM中被稱

53、為時(shí)間提前量TA，如圖29。 時(shí)間提前量值可以由0233us，該值會(huì)影響到小區(qū)的無線覆蓋。GSM小區(qū)的無線覆蓋半徑最大可達(dá)到35km，這個(gè)限制值是由于GSM定時(shí)提前的編碼是在063之間?；咀畲蟾采w半徑算法如下： 3.7usbit×63bit×(3×108)ms÷2=35km 其中，3.7usbit每個(gè)比特的時(shí)長；63bit-一一時(shí)間調(diào)整的最大比特?cái)?shù)；3×108ms一一光速。 但在某些情況下，客觀需要基站能覆蓋更遠(yuǎn)的地方，比如在沿海地區(qū)，如需用來覆蓋較大范圍的一些海域或島嶼。這種覆蓋在GSM中是能實(shí)現(xiàn)的，代價(jià)是須減少每載頻所容納的信道數(shù)，辦法是

54、僅使用TN為偶數(shù)的信道(因?yàn)門N0必須用做BCCH)，空出奇數(shù)的TN，來獲得較大的保持時(shí)間。這被稱為擴(kuò)展小區(qū)技術(shù)，這一技術(shù)有專門的接收處理。這樣定時(shí)提前的編碼將會(huì)增大一個(gè)突發(fā)脈沖的時(shí)長。即基站的最大覆蓋半徑為： 3.7usbit×(63+156.25)bit×(3×108)ms÷2=120km 根據(jù)以上所述，lbit對(duì)應(yīng)的距離是554m，精確度為0.25bit(即138.5m)。表22給出了TA值所對(duì)應(yīng)的距離和精確度。 由于多徑傳播和MS同步精確度的影響，兩個(gè)在同一位置接收同一小區(qū)信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)對(duì)TA測量的差異，可能會(huì)達(dá)到3bit左右(1.6kin)。25 跳頻技術(shù) 跳頻可分為快速跳頻和慢速跳頻，在GSM中采用的是慢速跳頻，其特點(diǎn)是按照固定的間隔改變一個(gè)信道使用的頻率。 根據(jù)GSM的建議，基站無線信道的跳頻是以每