4.2GSM的无线接口.ppt

4.2 GSM的无线接口 GSM的帧结构 GSM的信道结构 GSM的基带处理 移动终端与网络之间的接口为无线接口，它是保证不同厂家的移动台与不同厂家的系统设备之间互通的主要接口。无线接口自下而上分为三层：物理层、数据链路层和第三层。第三层又分为三个子层：无线资源管理层（RR）、移动性管理层（MM）和连接管理层（CM）。这些功能是在移动台和网络实体间进行的，不同的功能对应于不同的网络实体。其中： RR完成专用无线信道连接的建立、操作和释放等，它是在移动台与基站子系统间进行的； MM完成位置更新、鉴权和临时移动用户号码的分配等工作； CM完成电路交换的呼叫建立、维持和结束，并支持补充业务和短消息业务等。 4. 2.1 GSM的帧结构 GSM系统采用时分多址、频分多址和频分双工的制式，每个TDMA信道上的一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列(Burst)，简称突发序列，它是GSM系统无线传输上的重要概念。突发脉冲序列占有一个限定的持续时间和无线频谱，它们在时间和频率窗上输出，而这个窗被人们称为隙缝（Slot）。确切地说，在系统频段内，每200KHz设置时隙缝的中心频率(以FDMA角度观察)，每隙缝在时间上循环地发生，每次占15/26ms，即近似为0.577ms（以TDMA角度观察）。这样，我们可用时间/频率图把隙缝画为一个小矩形，其长为15/26ms，宽为200KHz，如图4-1所示。在给定的小区内，所有隙缝的时间范围是同时存在的。这些隙缝的时间间隔称为时隙（Time Slot），而它的持续时间被用于作为时间单元，记为BP，意为突发脉冲序列周期（Burst Period）。  使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频率，也就是说在特定的隙缝中传送突发脉冲序列。通常，一个信道的隙缝在时间上不是邻接的。信道对于每个时隙具有给定的时间限界和时隙号码TN（Time Slot Number），这些都是信道的要素。一个信道的时间限界是循环重复的。与时间限界类似，信道的频率限界给出了属于信道的各隙缝的频率。它把频率配置给各时隙，而信道带有一个隙缝。对于固定的频道，频率对每个隙缝是相同的。对于跳频信道的隙缝，可使用不同的频率。 1．帧 帧（Frame）通常被表示为接连发生的i个时隙。在GSM系统图4-1中，目前采用全速率业务信道，i取为8。一个TDMA帧包含8个时隙，这其实就是8个基本的物理信道，可用来传输控制数据与不同的用户数据，如下图4-2所示。 2．复帧 图4-3示出了TDMA帧的完整结构还包括了时隙和突发脉冲序列，必须记住TDMA帧是在无线链路上重复的物理帧。每一个TDMA帧含8个时隙，共占4.615ms。 每个时隙含156.25个码元，占0.557ms。多个TDMA帧构成复帧（Multiframe），其结构有两种，如图4-3中行c所示，分别含连贯的26个或51个TDMA帧。当不同的逻辑信道复用到一个物理信道时，需要使用这些复帧。 含26帧的复合帧其周期为120ms，用于业务信道及其随路控制信道。其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。 含51帧的复合帧其周期为3060/13≈235.385ms ，专用于控制信道。 3．超帧 多个复帧又构成超帧（Super frame），它是一个连贯的51×26 TDMA帧，即一个超帧可以是包括51个26TDMA复帧，也可以是包括26个51TDMA复帧，如图4-3中行b所示。超帧的周期均为1326个TDMA帧，即6.12秒。 4．超高帧 多个超帧构成超高帧（Hyper frame）。它包括2048个超帧，如图4-3中行a所示，周期为12533.76秒，即3小时28分53秒760毫秒，用于加密的话音和数据，超高帧每一周期包含2715648个TDMA帧，这些TDMA帧按序编号，依次从0至2715647，帧号在同步信道中传送。帧号在跳频算法中是必需的。 GSM系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号相同，但上行帧相对于下行帧来说，在时间上推后3个时隙。这样安排，允许移动台在这3个时隙的时间内，进行帧调整以及对收发信机的调谐和转换。 时分数字系统的无线载波发送用间歇方式。突发开始时，载波电平从最低值迅速升到预定值并保持一段时间，此时发送突发中的有用信息，然后又迅速降到最低值，结束一个突发的发送。突发的开始和结束阶段传送的是保护部分。 有用部分包括被传送的数据、突发序列及尾比特码，对应于发射载波的电平维持期间。保护部分不传输信息，它是用来分隔相邻突发的，对应于载波电平的上升和下降期间。 5．突发脉冲序列（BP） 在图4-3中我们可看出，G