時(shí)分多址幀結(jié)構(gòu)

1、時(shí)分多址（TDMA）幀結(jié)構(gòu)（1）TDMA信道概念GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道，一個(gè)物理信道就為一個(gè)時(shí)隙 （TS），而邏輯信道是根據(jù)BTS與MS之間傳遞的信息種類(lèi)的不同而定義 的不同邏輯信道。這些邏輯信道映射到物理信道上傳送。從BTS到MS 的方向稱(chēng)為下行鏈路，相反的方向稱(chēng)為上行鏈路。邏輯信道又分為兩大類(lèi)，業(yè)務(wù)信道和控制信道。業(yè)務(wù)信道（TCH）:用于傳送編碼后的話音或客戶(hù)數(shù)據(jù)，在上行 和下行信道上，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（BTS對(duì)一個(gè)MS，或反之）方式傳播?？刂菩诺溃河糜趥魉托帕罨蛲綌?shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又 把控制信道定義成廣播、公共及專(zhuān)用三種控制信道，它們又可細(xì)分為：廣播信道（BCH）:-頻率校正

2、信道（FCCH）:攜帶用于校正MS頻率的消息，下行信 道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（BTS對(duì)多個(gè)MS）方式傳播。-同步信道（SCH）:攜帶MS的幀同步（TDMA幀號(hào)）和BTS的識(shí)別 碼（BSIC）的信息，下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式傳播。-廣播控制信道（BCCH）:廣播每個(gè)BTS的通用信息（小區(qū)特定信 息）。下行，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式傳播。公共控制信道（CCCH）:-尋呼信道（PCH）:用于尋呼（搜索）MS。下行，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式 傳播。-隨機(jī)接入信道（RACH） : MS通過(guò)此信道申請(qǐng)分配一個(gè)獨(dú)立專(zhuān)用控 制信道（SDCCH），可作為對(duì)尋呼的響應(yīng)或MS主叫/登記時(shí)的接入。上 行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播。-允許接人信道（AGCH）:

3、用于為MS分配一個(gè)獨(dú)立專(zhuān)用控制信道 （SDCCH）。下行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播。專(zhuān)用控制信道（DCCH）：-獨(dú)立專(zhuān)用控制信道（SDCCH）:用在分配TCH之前呼叫建立過(guò)程 中傳送系統(tǒng)信令。例如登記和鑒權(quán)在此信道上進(jìn)行。上行和下行信道， 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播。-慢速隨路控制信道（SACCH）:它與一個(gè)TCH或一個(gè)SDCCH相關(guān)， 是一個(gè)傳送連續(xù)信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信息，如傳送移動(dòng)臺(tái)接收到的關(guān)于服務(wù) 及鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試報(bào)告。這對(duì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)參與切換功能是必 要的。它還用于MS的功率管理和時(shí)間調(diào)整。上行和下行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 方式傳播。-快速隨路控制信道（FACCH）:它與一個(gè)TCH相關(guān)。工作于借用 模式，即在

4、話音傳輸過(guò)程中如果突然需要以比SACCH所能處理的高得多 的速度傳送信令信息，則借用20ms的話音（數(shù)據(jù)）來(lái)傳送。這一般在 切換時(shí)發(fā)生。由于語(yǔ)音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音，因此這種中斷 不被用戶(hù)查覺(jué)?？刂菩诺赖呐渲檬且罁?jù)每小區(qū)（BTS）的載頻（TRX）數(shù)而定的，見(jiàn) 圖3-7所示。在使用6MHz帶寬的情況下，每小區(qū)最多兩個(gè)控制信道， 當(dāng)某小區(qū)配置一個(gè)載頻時(shí)，僅需一個(gè)控制信道。圖3-7小區(qū)信令信道配置（2）TDMA 幀在TDMA中，每個(gè)載頻被定義為一個(gè)TDMA幀，相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的 一個(gè)頻道，每幀包括8個(gè)時(shí)隙（TS0-7），要有TDMA幀號(hào)，這是因?yàn)?GSM的特性之一是客戶(hù)保密性好，是通過(guò)

5、在發(fā)送信息前對(duì)信息進(jìn)行加密 實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算加密序列的算法是以TDMA幀號(hào)為一個(gè)輸入?yún)?shù)，因此每 一幀都必須有一個(gè)幀號(hào)。有了 TDMA幀號(hào)，移動(dòng)臺(tái)就可判斷控制信道TS0 上傳送的是哪一類(lèi)邏輯信道。TDMA幀號(hào)是以3.5小時(shí)（2715648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)超高幀又可分為2048個(gè)超 幀，一個(gè)超幀持續(xù)時(shí)間為6.12s，每個(gè)超幀又是由復(fù)幀組成。復(fù)幀分為 兩種類(lèi)型（見(jiàn)圖3-8所示）。圖3-8幀結(jié)構(gòu)圖26幀的復(fù)幀-它包括26個(gè)TDMA幀，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)120ms,51個(gè)這樣的 復(fù)幀組成一個(gè)超幀。這種復(fù)幀用于攜帶TCH （和SACCH加FACCH）。5

6、1幀的復(fù)幀-它包括51個(gè)TDMA幀，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)3060 / 13ms。26個(gè) 這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。這種復(fù)幀用于攜帶BCH和CCCH。（3）突發(fā)脈沖序列（Burst）TDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱(chēng)為突發(fā)脈沖序列。共有五種類(lèi) 型。普通突發(fā)脈沖序列（NB）:用于攜帶TCH及除RACHA，SCH和FCCH 以外的控制信道上的信息，圖3-9所示，“57個(gè)加密比特”是客戶(hù)數(shù)據(jù) 或話音，再加“1”個(gè)比特用作借用標(biāo)志。借用標(biāo)志是表示此突發(fā)脈沖 序列是否被FACCH信令借用。“26個(gè)訓(xùn)練比特”是一串已知比特，用于 供均衡器產(chǎn)生信道模型（一種消除時(shí)間色散的方法）?！癟B”尾比特總是000幫助均衡器判斷起始

7、位和中止位“GP”保 護(hù)間隔，8.25個(gè)比特（相當(dāng)于大約30ms），是一個(gè)空白空間。由于每 載頻最多8個(gè)客戶(hù)，因此必須保證各自時(shí)隙發(fā)射時(shí)不相互重迭。盡管使 用了時(shí)間調(diào)整方案，但來(lái)自不同移動(dòng)臺(tái)的突發(fā)脈沖序列彼此間仍會(huì)有小 的滑動(dòng)，因此8.25個(gè)比特的保護(hù)可使發(fā)射機(jī)在GSM建議許可范圍內(nèi)上 下波動(dòng)。圖3-9普通突發(fā)脈沖序列頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）:用于移動(dòng)臺(tái)的頻率同步，它相 當(dāng)于一個(gè)帶頻移的未調(diào)載波。此突發(fā)脈沖序列的重復(fù)稱(chēng)FCCH，見(jiàn)圖 3-10。圖中“固定比特”全部是0，使調(diào)制器發(fā)送一個(gè)未調(diào)載波?！癟B” 和“GP”同普通突發(fā)脈沖序列中的“TB”和“GP”。圖3-10頻率校正突發(fā)脈沖序列同步

8、突發(fā)脈沖序列（SB）:用于移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間同步，它包括一 個(gè)易被檢測(cè)的長(zhǎng)同步序列并攜帶有TDMA幀號(hào)和基站識(shí)別碼（BSIC）信 息。這種突發(fā)脈沖序列的重復(fù)稱(chēng)為SCH，見(jiàn)圖3-11所示。圖3-11同步突發(fā)脈沖序列接入突發(fā)脈沖序列（AB）:用于隨機(jī)接入，它有一個(gè)較長(zhǎng)的保護(hù) 間隔，這是為了適應(yīng)移動(dòng)臺(tái)首次接入（或切換到另一個(gè)BTS ）后不知道 時(shí)間提前量而設(shè)置的。移動(dòng)臺(tái)可能遠(yuǎn)離BTS，這意味著初始突發(fā)脈沖序 列會(huì)遲一些到達(dá)BTS，由于第一個(gè)突發(fā)脈沖序列中沒(méi)有時(shí)間調(diào)整，為了 不與下一時(shí)隙中的突發(fā)脈沖序列重疊，此突發(fā)脈沖序列必須短一些，見(jiàn) 圖3-12所示。圖3-12接入突發(fā)脈沖序列空閑突發(fā)脈沖序列（DB）:此

9、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，其中加密 比特改為具有一定比恃模型的混合比特。（4）邏輯信道到物理信道的映射談過(guò)TDMA信道、TDMA幀和突發(fā)脈沖序列之后，我們就可以談?wù)勥?輯信道映射到物理信道的方法。我們知道每小區(qū)有若干個(gè)載頻，每個(gè)載 頻都有8個(gè)時(shí)隙，我們定義載頻數(shù)為C0，C1，Cn，時(shí)隙數(shù)為T(mén)30, T51,., T87?？刂菩诺赖挠成鋵?duì)某小區(qū)超過(guò)1個(gè)載頻時(shí)，該小區(qū)C0上的TS0就映射廣播和公共控 制信道，具體映射方法見(jiàn)圖3-13。圖中所示：F (FCCH)-移動(dòng)臺(tái)依此同步頻率，它的突發(fā)脈沖序列為FB。S (SCH)-移動(dòng)臺(tái)依此讀TD

10、MA幀號(hào)和BSIC碼，突發(fā)脈沖序列為 SB。B (BCCH)-移動(dòng)臺(tái)依此讀有關(guān)此小區(qū)的通用信息。突發(fā)脈沖序 列為NB。I (IDEL)-空閑幀，不包括任何信息。突發(fā)脈沖序列為DB。C (CCCH)-移動(dòng)臺(tái)依此接受尋呼和接入，突發(fā)脈沖序列NB。即便沒(méi)有尋呼或接入進(jìn)行，BTS也總在C0上發(fā)射，用空位突發(fā)脈沖 序列代之。我們從幀的分級(jí)結(jié)構(gòu)知道，51幀的復(fù)幀是用于攜帶BCH和CCCH，因 此51幀的復(fù)幀中共有51個(gè)TS0，所攜帶的控制信道排列的序列如圖3-13 下面的序列。此序列在第51個(gè)TDMA幀上映射一個(gè)空閑幀之后開(kāi)始重復(fù) 下一個(gè)51幀的復(fù)幀。圖3-13 BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用以上敘述

11、了下行鏈路C0上的TS0的映射。對(duì)上行鏈路C0上映射的TS0是不包含上述各信道的，它只含有隨機(jī)接入信道(RACH)，用于移 動(dòng)臺(tái)的接入，如圖3-14所示，它給出了 51個(gè)連續(xù)TDMA幀的TS0。圖3-14 TS0上RACH的復(fù)用下行鏈路C0上的TS1用于映射專(zhuān)用控制信道。它是102個(gè)TDMA幀復(fù)用一次，三個(gè)空閑幀之后從D0開(kāi)始，見(jiàn)圖3-15所示。圖3-15下行SDCCH和SACCH在TS1上的復(fù)用Dx (SDCCH)-此處移動(dòng)臺(tái)X是一個(gè)正在建立呼叫或更新位置或 與GSM交換系統(tǒng)參數(shù)的移動(dòng)臺(tái)。Dx只在移動(dòng)臺(tái)X建立呼叫時(shí)使用，在移 動(dòng)臺(tái)X轉(zhuǎn)到TCH上開(kāi)始通話或登記完釋放后，Dx可用于其它MS。Ax

12、 (SACCH)-在傳輸建立階段(也可能是切換時(shí))必須交換控 制信令，如功率調(diào)整等信息，移動(dòng)臺(tái)X的此類(lèi)信令就是在該信道上傳送。由于是專(zhuān)用信道，所以上行鏈路C0上的TSI也具有同樣的結(jié)構(gòu)，即 意味著對(duì)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)同時(shí)可雙向連接，但時(shí)間上有個(gè)偏移，如圖3-16 所示。Dx、Ax含義與下行鏈路的相同。圖3-16上行SDCCH和SACCH在TS1上的復(fù)用某個(gè)小區(qū)僅一個(gè)載頻時(shí)，就只有8個(gè)時(shí)隙，這時(shí)的TS0即可用作公共 控制信道又可用作專(zhuān)用控制信道，映射方法如圖3-17所示。102個(gè)TDMA 幀重復(fù)一次，圖中僅描述了 102個(gè)TDMA幀的TS0上映射的信令信息。字符含意同上述某小區(qū)多個(gè)載頻時(shí)的C0上的TS0

13、和TS1映射字符含意。圖3-17僅有一個(gè)收發(fā)單元時(shí)控制信道在TS0上的映射業(yè)務(wù)信道的映射除映射控制信道以外的時(shí)隙均映射業(yè)務(wù)信道(TCH)，映射方法如圖3-18所示。圖中僅給出了下行C0上的TS2映射構(gòu)成。圖4-18 TCH的復(fù)用T (TCH)-編碼話音或數(shù)據(jù)，用于通話。突發(fā)脈沖序列為NB。A (SACCH)-控制信號(hào)。用于移動(dòng)臺(tái)接受命令改變輸出功率、了 解應(yīng)監(jiān)視那些BTS的BCCH、向系統(tǒng)報(bào)告從周?chē)鶥TS接收到的信號(hào)強(qiáng)度等， 突發(fā)脈沖序列NB。I(IDEL)：空閑幀。通常對(duì)于分配到TS2的移動(dòng)臺(tái)，每個(gè)TDMA幀 的每個(gè)TS2都包含此移動(dòng)臺(tái)的信息。只有空閑幀是個(gè)例外，它不包含任 何信息。上行鏈路的結(jié)構(gòu)與下行的一樣的，唯