1-GSM移动通信原理介绍.ppt

* 信号在空间传输是有延迟的，如移动台在呼叫期间向远离基站的方向移动，则从基站发出的信号将“越来越迟”的到达移动台，与此同时，移动台的信号也会“越来越迟”的到达基站，延迟过长会导致基站收到的某移动台在本时隙上的信号与基站收下一个其它移动台信号的时隙相互重叠，引起码间干扰，因此，在呼叫进行期间，移动台发给基站的测量报告头上携带有移动台测量的时延值，而基站必须监视呼叫到达的时间，并在下行信道上以480ms一次的频率向移动台发送指令，指示移动台提前发送的时间，这个时间就是TA（时间提前量），TA的值域是0~63（0~233μs），它被GSM定时提前的编码0~63bit所限，使GSM最大覆盖距离为35km，计算如下： 1/2*3.7us/bit*63bit*c=35km 其中，3.7μs/bit为每bit时长（156/577）BP为16/25ms，63bit为时间调整最大比特数，c为光速（信号传播速度）。1/2考虑了信号的往返。 根据上述，1bit对应的距离是554m，由于多径传播和MS同步精度的影响，TA误差可能会达3bit左右（1.6km)。 GSM规定，上行链路的TDMA帧总是落后于下行链路的TDMA帧３个BP.对于手机而言，如果能避免同时发射和接收是很有利的，接收机和发射机之间不需要进行保护减小手机的体积。 当手机处于空闲模式时，它可以利用SCH信道来调整手机内部的时序，但它并不知道它离基站有多远。如果手机和基站相距30km 的话，那么手机的时序将比基站慢100μs 。当手机发出它的第一个RACH信号时，就已经晚了100μs ，再经过100μs的传播时延，到达基站时就有了200μs 的总时延，很可能和基站附近的相邻时隙的脉冲发生冲突。因此，RACH和其它的一些信道接入脉冲将比其它脉冲短。只有在收到基站的时序调整信号后（TA），手机才能发送正常长度的脉冲。在我们的这个例子中，手机就需要提前200μs发送信号。 为什么要引入时延调整？ GSM采用的是TDMA帧，每个载频８个时隙，应严格保持时隙间的同步。 GSM小区半径可以达到３５公里，从手机出来的信号需要一定的时间才能到达基站。 因此必须采用一定的措施，保证信号在恰当的时间到达基站。 * 在语音信号经处理，调制后发射时，还会采用跳频技术──即在不同时隙发射载频在不断地改变（当然，同时要符合频率规划原则）。 跳频的作用： 频率分集和干扰均化 引入跳频技术，主要是出于以下两点考虑。 1、由于过程中的衰落具有一定的频带性，引入跳频可减少瑞利衰落（多径衰落，也叫快衰落）的相关性。 2、由于干扰源分集特性：在业务密集区，蜂窝的容量受频率复用产生的干扰限制，因为系统的目标是满足尽可能多用户的需要，系统的最大容量是在一给定部分呼叫由于干扰使质量受到明显降低的基础上计算的，当在给定的C/I值附近统计分散尽可能小时，系统容量较好。我们考虑一个系统，其中一个呼叫感觉到的干扰是由许多其它呼叫引起的干扰电平的平均值。那么，对于一给定总和，干扰源的数量越多，系统性能越好。 GSM系统的无线接口采用了慢速跳频（SFH）技术。慢速跳频与快速跳频（FFH）之间的区别在于后者的频率变化快于调制频率。GSM系统在整个突发序列传输期，传送频率保持不变，因此是属于慢跳频情况，如图所示。 GSM系统允许有64种不同的跳频序列，对它的描述主要有两个参数：移动分配指数偏置MAIO和跳频序列号HSN。MAIO的取值可以与一组频率的频率数一样多。HSN可以取64个不同值。在以后内容中，对跳频和相关参数会有详细介绍。 在后面的频率规划课程中，我们会详细讲解GSM的跳频技术 * 在通信过程中，其实移动用户仅有40%的时间用于通话，大部分时间都没有有用信息传递，如果将这些信息全部传递给网络的话，这不但会对系统资源造成浪费，而且也将使系统内干扰加重。针对这种情况，GSM采用了DTX技术，即在没有话音信号传输时就禁止传送无线信号，从而使干扰电平降低来提高系统的效率。此外，该机制还可以节省移动台电池，从而延长移动台待机时间。当然，在传递数据时，该功能不使用。 GSM系统有两种传输模式，一种是正常模式，在这种情况下，噪声将与话音具有同样的传输质量，另一种便是不连续发射模式，在这种情况下，移动台将仅传送噪声信号，这种噪声是人为制造的，原则是不会让听者厌烦，也不会让听者认为通话中断，因此称为“舒适噪声”，舒适噪声的传送满足了系统测量的需要，DTX传送模式，每480ms时间只传送260bit编码，而在正常模式下，每20ms将产生260bit的编码。在DTX模式下，这260bit将生成SID(Silence Descriptor，静音描述)帧，向话音帧一样，经历信道编码、交织、加密和调制，最后在被8个连续的突发脉冲发送出去。在其他时间上，不发