GPRS信道的組成

1、GPRS的無線接口 Um2010-04-07 13:06GPRS的無線接口 Um無線接口 Um是移動臺(MS)與基站(BTS)之間的連接接口，GPRS中接口標(biāo)準(zhǔn)遵循GSM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。 與GSM系統(tǒng)相同，在GPRS系統(tǒng)的空中接口中，一個TDMA幀分為8個時隙，每個時陳發(fā)送的信息 稱為一個突發(fā)脈沖串”(Burst)，每個TDMA幀的一個時隙構(gòu)成一個物理信道。物理信道被定義成不同 的邏輯信道。與GSM系統(tǒng)不同，在GPRS系統(tǒng)中，一個物理信道既可以定義為一個邏輯信道，也 可以定義為一個邏輯信道的一部分，即一個邏輯信道可以由一個或幾個物理信道構(gòu)成。MS與BTS之間需要傳送大量的用戶數(shù)據(jù)和控制信令，不同種

2、類的信息由不同的邏輯信道傳送， 邏輯信道映射到物理信道上。分組數(shù)據(jù)鏈路邏輯信道分組公共控制信道(PCCCH,Packet Common Control Channel)它包括如下一組傳輸公共控制信令的邏輯信道。分組隨機接入信道(PRACH, Packet Randem Access Channel):只存在與上行鏈路，MS用來發(fā)起上行傳輸數(shù)據(jù)和信令信息。分組接入突發(fā)和擴展分組接入突發(fā) 使用該信道。分組尋呼信道(PPCH, Packet Paging Channel):只存在于下行鏈路。在下行數(shù)據(jù)傳輸之前用于尋呼MS?？梢杂脕韺ず綦娐方粨Q業(yè)務(wù)。，分組接入許可信道(PAGCH， Packet Ac

3、cess Grant Channel):只存在于下行鏈路。在發(fā)送分組之前，網(wǎng)絡(luò)在分組傳輸建立階段向MS發(fā)送資源分配信息。分組通知信道(PNCH,Packet Notification Channel):只存在于下行鏈路。當(dāng)發(fā)送點到多點-組播(PTM-M)分組之前，網(wǎng)絡(luò)使用該信道向MS發(fā)送通知信 息。分組廣播控制信道(PBCCH, Packet Broadcast Control Channel)只存在于下行鏈路。廣播分組數(shù)據(jù)特有的系統(tǒng)信息。分組業(yè)務(wù)信道(PTCH, Pachet Traffic Channel )分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(PDTCH，Pachet Data Traffic Channe

4、l:用于傳輸分組數(shù)據(jù)。在PTM-M方式，該信道在某個時間只能屬于一個MS或者一組MS。在多時隙 操作方式時，一個MS可以使用多個PDTCH并行地傳輸單 個分組。所有的數(shù)據(jù)分組信道都是單向 的，對于移動發(fā)起的傳輸就是上行鏈路(PDTCH/U)，對于移動終止分組傳輸就是下行鏈路 (PDTCH/D)。分組相關(guān)控制信道(PACCH, Packet Associate Control Channel):它攜帶與特定MS有關(guān)的信令信息。這些信令信息包括確認、功率控制等內(nèi)容。它還攜帶資源分 配和重分配消息，包括分配的PDTCH的容量和將要分配的PACCH的容量。當(dāng)PACCH與PDTCH共 享時，就是共享時已

5、經(jīng)分配給MS的資源。另外，當(dāng)一個MS正在進行分組傳輸時，可以使用PACCH 進行電路交換業(yè)務(wù)的傳輸?？傊?，GPRS系統(tǒng)定義了為分組數(shù)據(jù)而優(yōu)化的邏輯信道，如表5-1所示。表5-1 GPRS邏輯信道組別名稱方向功能PCCCHPRACH上行隨機接入PPCH下行尋呼PAGCH下行允許接入PNCH下行多播PBCCHPBCCH下行廣播PTCHPDTCH下行和上行數(shù)據(jù)PACCH下行和上行隨路控制無線接口 UmGPRS的無線接口 Um可以用圖5-1 GPRS MS-網(wǎng)絡(luò)參考模型來描述。MS與網(wǎng)絡(luò)之間的通信涉及了 物理射頻(RF)、物理鏈路、無線鏈路控制/媒體接入控制(RLC/MAC)、邏輯鏈路控制和子網(wǎng)依賴

6、的匯聚層幾個層次。圖5-1 GPRS MS-網(wǎng)絡(luò)參考模型物理層分為物理RF層和物理鏈路層兩 個子層。物理RF層執(zhí)行物理波形的調(diào)制和解調(diào)功能，把 物理鏈路層收到的比特序列調(diào)制成波形，或把接收的波形解調(diào)成物理鏈路層所需要的比特序列。 物理鏈路層提供在MS和網(wǎng)絡(luò)之間的物理信道上進行信息傳輸?shù)姆?wù)。這些功能包括數(shù)據(jù)單元 成幀、數(shù)據(jù)編碼、檢測和糾正物理介質(zhì)上傳輸錯誤。物理鏈路層使用物理RF層提供的服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層包括RLC和MAC兩個子層。RLC/MAC層提供通過GPRS無線接口傳輸信息的服務(wù)。這 些功能包括后向糾錯過程。MAC層提供多個MS接入共享媒體的方法。RLC/MAC層使用物理鏈路 層提供的服務(wù)

7、，并向上層(LLC)提供服務(wù)。物理射頻(RF)層物理RF層由GSM05系列標(biāo)準(zhǔn)定義，包括如下的內(nèi)容：載波頻率的特點和GSM信道結(jié)構(gòu)；發(fā)送波 形的調(diào)制方式和GSM信道的數(shù)據(jù)速；發(fā)射機和接收機的特性及其要求。物理鏈路層物理鏈路層運行在物理RF層的上面，在MS和網(wǎng)絡(luò)之間提供物理鏈路。其目標(biāo)是通過GSM的無線 接口傳輸信息，包括RLC/MAC層的信息。物理鏈路層支持多個MS共享一個物理信道。物理鏈路層的控制功能提供維持通信能力所需要的服務(wù)。在GPRS中不使用網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換， 而是由MS執(zhí)行小區(qū)的重新選擇。層功能物理鏈路層職責(zé)前向糾錯編碼、檢測和糾正發(fā)送的碼字并提供錯誤碼字的指示、塊交織、在TDMA

8、幀的連續(xù)四個 突發(fā)上進行正交交織和提供檢測物理鏈路層擁塞的過程。物理鏈路層的控制功能同步過程包括決定和調(diào)整MS定時提前的方法；無線鏈路信號質(zhì)量的監(jiān)視和評估過程；小區(qū)選擇和重選的過程；發(fā)射機的功率控制過程；電池功率管理過程，例如非連續(xù)接收(DRX)過程。無線塊結(jié)構(gòu)傳輸不同的數(shù)據(jù)和控制信息有不同的無線塊結(jié)構(gòu)，塊結(jié)構(gòu)包含MAC層頭部、RLC數(shù)據(jù)塊或RLC/MAC 層控制塊，一般情況下包括4個正常的突發(fā)，如圖5-2所示。圖5-2無線塊結(jié)構(gòu) MACi |RliJMAE控制信用 .一 kMACS； Rix ftRLT jfeSiMAC層的頭部包含控制域，8比特的固定長度，上 行和下行不同。RLC頭部包含上

9、行和下行方向不同的控制域，RLC是可變長度的。RLC數(shù)據(jù)域包含一個或多個LLC PDU數(shù)據(jù)字(8比特)。塊校驗序列(BCS)用于錯誤檢測。RLC/MAC控制信息域包含一個RLC/MAC控制信息。信道編碼分組數(shù)據(jù)信道定義了 4種分組數(shù)據(jù)編碼方案，CS-1到CS-4。編碼塊結(jié)構(gòu)如圖5-3和圖5-4所示。 除了 PRACH、PTACH/U,其它所有的分組控制信道一般使用CS-1。對于PRACH的接入突發(fā)，指定 了兩種編碼方案。MS都必須提供所有的編碼方案，而網(wǎng)絡(luò)端只需提供CS-1。圖 5-3 CS-1、CS-2、CS-3 的塊結(jié)構(gòu)無線塊USFB3C1琳S悶4家始別torL45 比物圖5-4 CS-4

10、的塊結(jié)構(gòu)a. PDTCH的信道編碼對于攜帶RLC的無線塊，定義了 4種編碼方案。編碼過程的第一步是附加塊校驗序列(BCS)。對于CS-1、CS-2和CS-3，第二步包括：上行鏈路狀態(tài)標(biāo)志(USF)預(yù)編碼(除CS-1)，附加4比特 的尾碼，半速率卷積碼，之后進行截短以便提 供希望的編碼速率。對于CS4，不對糾錯碼進行編碼。表5-2不同編碼方案的編碼參數(shù)方案碼率SF預(yù)編碼USF無線塊BCS尾碼編碼后比 特截短比 特數(shù)據(jù)速率 kbit/sCS-11/23318140445609.05CS-22/33626816458813213.4CS-33/43631216467622015.6CS-423124

11、2816-456-21.4PACCH、PBCCH、PAGCH、PPCH、PNCH 和 PTCCH 信道編碼它們使用CS-1的編碼方案。PARCH信道編碼PARCH可以使用兩種突發(fā)：8比特信息的接入突發(fā)或11比特信息的擴展接入突發(fā)。MS支持兩種 突發(fā)。對于8比特的突發(fā)，信道編碼方案使用與GSM05.03中定義的隨機接入信道的編碼方案相同。11比特的突發(fā)編碼方案使用8比特編碼的截短碼方案。時間提前時間提前過程用于導(dǎo)出正確的時間提前值，以便MS在上行鏈路傳輸無線塊。它包括兩個部分： 初始時間提前估計和連續(xù)時間提前更新。初始時間提前估計是根據(jù)攜帶分組信道請求的單個接入突發(fā)作出。分組上行鏈路分配或分組下

12、 行鏈路分配之后攜帶這些估計的時間值到MSOMS使用該值在上行鏈路上進行傳輸直到連續(xù)時間 提前更新過程提供一個新值。連續(xù)提前更新在分組傳輸模式MS使用連續(xù)時間提前更新過程。連續(xù)時間提前更新過程由分配 給MS的PTCCH攜帶。在上行(下行)分組傳輸，在分組上行(下 行)鏈路分配信息中，分配給MS 時間提前指示和PTCCH。媒體介入控制和無線鏈路控制層(MAC/RLC)MAC層的功能定義了多個MS共享傳輸媒體的過程，共享媒體由幾個物理信道組成。其提供了對 多個MS的競爭仲裁過程、沖突避免、檢測和恢復(fù)方法。MAC層 功能還允許單個的MS并行地使 用幾個物理信道。RLC功能定義了選擇性重傳未成功發(fā)送的

13、RLC數(shù)據(jù)塊的過程。RLC/MAC功能提供了非確認和確認 兩種操作模式。層功能GPRS的MAC層功能主要負責(zé)：提供在上行和下行鏈路高效的數(shù)據(jù)和信令的復(fù)用功能，復(fù)用的控制留給網(wǎng)絡(luò)端。在下行鏈路， 復(fù)用根據(jù)調(diào)度機制來控制；在上行鏈路，復(fù)用通過分配媒體到單個用戶來控制。對于移動發(fā)起的信道接入，進行競爭裁決，包括沖突的檢測和恢復(fù)。對于移動終止的信道接入，包括分組接入的排隊。優(yōu)先級處理。操作模式一般地，在GPRS中，多個MS和網(wǎng)絡(luò)共享媒體資源，即PDCHo GPRS無線接口由非對稱的和獨立 的上行和下行鏈路組成。下行鏈路是從網(wǎng)絡(luò)到多個MS的傳輸，不需要競爭裁決。上行鏈路是在 多個MS之間共享的媒體之間進

14、行，需要競爭裁決過程。PLMN分配無線資源和MS使用這些資源能分割成兩個部分：PLMN按對稱的方式對GPRS分配無線 資源（上行和下行）。對點到點、點到多點組播和組呼呼叫服務(wù)使用上行和行鏈路的無線資源是 獨立的，也允許上行和下行相關(guān)的分配方式，以便支持少數(shù)MS在兩個方向上同時傳輸數(shù)據(jù)。一 個MS也可分配幾個PDTCH。媒體接入模式支持三種媒體接入模式：動態(tài)分配、擴展動態(tài)分配和固定分配。其中，支持GPRS的所有網(wǎng)絡(luò)都 支持動態(tài)媒體接入模式和固定接入模式，擴展動態(tài)媒體接入模式是 可選的。MS應(yīng)該支持動態(tài)媒體接入模式和固定媒體接入模式。移動端發(fā)起的分組傳輸a.移動端發(fā)起的分組傳輸包括上行鏈路接入MS

15、通過在取PRACH或RACH上發(fā)送分組信道的請求發(fā)起分組的傳輸過程。網(wǎng)絡(luò)分別在PRACCH或 AGCH信道上進行響應(yīng)。如圖5-5示出了上行鏈路接入圖。圖5-5上行鏈路接入圖動態(tài)/擴展動態(tài)分配上行鏈路的分組傳輸過程。分組上行鏈路分配信息包括PDCH列表和每個PDCH的相應(yīng)的USF值， 分配一個唯一的TFI值，并用在之后的臨時塊流的RLC數(shù)據(jù)和控制塊中。MS在分配的PDCH上監(jiān) 視USF，并在其上傳輸無線塊。固定分配固定分配使用分組上行鏈路分配通知MS詳細的分組上行鏈路資源分配。固定分配包括開始幀、 時隙分配和塊分配的比特映像(每個時隙的塊的分配)。競爭解析競爭的解析是RLC/MAC層的一個重要的

16、部分，特別是因為一個信道分配可以用于傳送一些數(shù)據(jù) 幀。在動態(tài)信道分配和固定信道分配方案中都使用競爭解析。b.移動端終止的分組傳輸包括分組尋呼網(wǎng)絡(luò)端啟動的分組傳輸是在等待狀態(tài)時在下行PPCH或PCH信道上發(fā)送一個分組尋呼請求信息。MS通過啟動一個分組響應(yīng)過程來響應(yīng)分組尋呼請求。RLC/MAC分組尋呼響應(yīng)信息包含TLLI，同 樣，完整的LLC幀也包含TLLI信息。在分組尋呼響應(yīng)后，MS的移動性管理狀態(tài)進入準(zhǔn)備好狀態(tài)。 如圖5-6示出了下行鏈路分組傳輸?shù)膶ず粜诺赖男畔⑿蛄小5網(wǎng)路分翅導(dǎo)呼諾求M； PPCH PCH)!分韁隹道請求 詫* PRACH (或 RACK)分翊下行蜜路分配L s居; 傅 AGCB):FACCH圖5-6下行鏈路分組傳輸?shù)膶ず粜诺赖男畔⑿蛄邢滦墟溌返姆纸M傳輸網(wǎng)絡(luò)在準(zhǔn)備好狀態(tài)下使用分組下行鏈路分配信息啟動向MS的傳輸。當(dāng)小區(qū)中已經(jīng)分配PCCCH時，分組下行鏈路分配在PAGCH傳輸；在沒有PCCCH時，在AGCH上發(fā)送分配信息。,資源的釋放資源的釋放由網(wǎng)絡(luò)端完成，網(wǎng)絡(luò)終止下行鏈路的傳輸，并輪詢MS，要求最后的分組進行下行鏈 路的確認和非確認。上行和下行鏈路同時進行分組傳輸在進行上行鏈路的臨時流塊的傳輸時，MS監(jiān)視下行鏈路的PDCH，查看在PACCH中是否含有分組 下行鏈路的分配信息。當(dāng)MS在接收下行鏈路的臨時塊信息時想要進行上行