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1、BSS 培训教材初稿 GSM 无线接口理论 第一节 工作频段的分配 一 我国 GSM 网络的工作频段 我国陆地蜂窝数字移动通信 网 GSM 通信系统采用 900MHz 与 1800MHz 频段 GSM900MHz 频段为 890 915 移动台发 基站收 935 960 基站发 移动 台收 DCS1800MHz 频段为 1710 1785 移动台发 基站收 1805 1880 基站 发 移动台收 GSM 系统上行频段下行频段带宽双工间隔双工信道 数 GSM900890 915935 9602 2545124 GSM900E 880 915925 9602 3545174 GSM18001710
2、 17851805 18802 7595374 GSM19001850 19101930 19902 6080299 二 频道间隔 相邻两频点间隔为为 200kHz 每个频点采用时分多址 TDMA 方式 分为 8 个时隙 既 8 个信道 全速率 如 GSM 采用半速率话音编码后 每 个频点可容纳 16 个半速率信道 可使系统容量扩大一倍 但其代价必然是导 致语音质量的降低 三 频道配置 绝对频点号和频道标称中心频率的关系为 GSM900MHz 频段为 fl n 890 2MHz n 1 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 45MHz 基站发 移动台收 n 1 124 GSM18
3、00MHz 频段为 fl n 1710 2MHz n 512 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 95MHz 基站发 移动台收 n 512 885 其中 fl n 为上行信道频率 fh n 为下行信道频率 n 为绝对频点号 ARFCN 注 1 在我国 GSM900 使用的频段为 905 915MHz 上行频率 950 960MHz 下行频率 频道号为 76 124 共 10M 带宽 中国移动公司 905 909MH 上行 950 954MHz 下行 共 4M 带 宽 20 个频道 频道号为 76 95 目前通过中国移动 TACS 网的压 频 为 GSM 网留出了更大的空间 因而
4、 GSM 实际可用频点号要远大 于该范围 中国联通公司 909 915MH 上行 954 960MHz 下行 共 6M 带 宽 29 个频道 频道号为 96 124 2 目前只有中国移动公司拥有 GSM1800 网络 拥有 1800 网络的移动分公 司大多申请 10M 的带宽 频道号为 512 562 四 干扰保护比 载波干扰比 C I 是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值 此比值与 MS 的瞬时位置有关 这是由于地形不规则性基本地散射体的形状 类型及数量不同 以及其他一些因素如天线的类型 方向性及高度 站址的标 高及位置 当地的干扰源数目等造成的 1 同频干扰保护比 C I 9dB
5、 所谓 C I 是指当不同小区使用相同频 率时 另一小区对服务小区产生的干扰 它们的比值即 C I GSM 规 范中一般要求 C I 9dB 工程中一般加 3dB 余量 即要求 C I 12dB 2 邻频干扰保护比 C I 9dB C A 是指在频率复用模式下 邻近频 道会对服务小区使用的频道进行干扰 这两个信号间的比值即 C A GSM 规范中一般要求 C A 9dB 工程中一般加 3dB 余量 即要求 C A 6dB 3 载波偏离 400kHz 的干扰保护比 C I 41dB 第二节 时分多址技术 TDMA 多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术 实现多址的方法基本有三种
6、频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 码分多址 CDMA 我国模拟移动通信网 TACS 就 是采取的 FDMA 技术 CDMA 是以不同的代码序列实现通信的 它可重复使用所有小区的频谱 它是目前是最有效的频率复用技术 GSM 的多址方式为时分多址 TDMA 和频分多址 FDMA 相结 合并采用跳频的方式 载波间隔为 200K 每个载波有 8 个基本的物理信道 一个物理信道可以 由 TDMA 的帧号 时隙号和跳频序列号来定义 它的一个时隙的长度为 0 577ms 每个时隙的间 隔包含 156 25 比特 GSM 的调制方式为 GMSK 调制速率为 270 833kbit s 一 TDMA 信道
7、的概念 在 GSM 中的信道可分为物理信道和逻辑信道 一个物理信道就是一个时 隙 通常被定义为给定 TDMA 帧上的固定位置上的时隙 TS 而逻辑信道 是根据 BTS 与 MS 之间传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道 这些逻 辑信道是通过 BTS 来影射到不同的物理信道上来传送 逻辑信道又可分为业务信道和控制信道 一 业务信道 业务信道用于携载语音或用户数据 可分为话音业务 信道和数据业务信道 1 话音业务信道 TCH FS 全速率语音信道 13Kbit s TCH HS 半速率语音信道 5 6Kbit s 2 数据业务信道 TCH F9 6 9 6kbit s 全速率数据信道 TCH F
8、4 8 4 8kbit s 全速率数据信道 TCH H4 8 4 8kbit s 半速率数据信道 TCH H2 4 2 4kbit s 半速率数据信道 TCH F2 4 0 时 函数 H x 0 当 X O 函数 H x 1 T 是一个定时器 它的初始值为 0 当某小区被移动台记录在信号电平最大的六个邻小区 时 则对应该小区的计数器 T 开始计时 当该小区从移动台信号电平最大的六个邻小区 表中去除时 相应的定时器 T 被复位 CELL RESELECT OFFSET 为小区重选偏移量 可人为的来调整 C2 值的大小 TEMPORARY OFFSET 为临时偏移量 PENALTY TIME 为惩
9、罚时间 从移动台发现某一小区的信号出现后 定时器 T 开始置 位到定时器 T 的值到达 PENALTY TIME 规定的时间之前将按照 TEMPORARY OFFSET 所定义的值给该小区的 C2 算法一个负偏置的修正 这种做法 是用来防止当移动台在快速移动时来选择一个微蜂窝或覆盖较小的小区作为服务小区 的情况 如果在时间超过仍收到该小区的信号 反之 若时间超过了 PENALTY TIME 所定义的时间后 将不考虑临时偏移量 在高速公路等覆盖区可使用 惩罚时间 在这里值得注意的是 仅当小区重选指示 CELL RESELECTION INDICATION 激活时 C2 算法这几个参数才起作用 否
10、则移动台将不考虑 CELL RESELECT OFFSET TEMPORARY OFFSET 和 PENALTY TIME 的设置情况 因而 此时 C2 C1 当发生以下情况时 将触发小区重选 1 移动台计算某小区 与当前小区属同一个位置区 的 C2 值超过移动台当前服务小 区的 C2 值连续 5 秒 2 移动台计算某小区 与当前小区不属同一个位置区 的 C2 值超过移动台当前服务 小区的 C2 值与小区重选滞后值 CELL SELECTION HYSTERESIS 之和连续 5 秒 3 当前服务小区被禁止 4 MS 监测出下行链路故障 5 服务小区的 C1 值连续 5 秒小于 0 问题研究
11、1 小区重选滞后值的设置原则 当移动台进行小区重选时 若原小区和目标小区属 不同的位置区 则移动台在小区重选之后必须启动一次位置更新过程 由于无线信道的衰 落特性 通常在相邻小区的交界测得的 C2 值会有较大的波动 从而导致频繁的小区重选 和位置更新 它不但使网络网络的信令流量大大增加导致信令信道的拥塞 并且由于移动 台在位置更新过程中无法响应网络对它的寻呼 因而使网络接通率降低 为了减小这一问 题的影响 GSM 设立了小区重选滞后这一参数 要求其邻小区 位置区与本区不同 信号 电平必须比服务小区的信号电平大出重选滞后所规定的值后 才允许触发小区重选 建议 当在话务统计报告中发现位置更新较频繁
12、时 可将该小区的值设为 6dB 或 8 dB 但如果 这两个小区的无线覆盖比较差时 应将该值适当的设小一些 2 下行信令故障 下行信令故障准则基于下行信令故障计数器 DSC 当 MS 选择了 某小区时 DSC 置为 90 BS PA MFRMS 取整 BS PA MFRMS 为基站传输寻呼消息给 同一寻呼组 MS 之间的 51TDMA 帧复帧数 因此当 MS 要在其寻呼子信道上译码时 若 成功则 DSC 加 1 若失败 则 DSC 减 4 当 DSC 为 0 时 则断定出现了下行信令故障 3 值得注意的时 每次由参数 C2 引起的小区重选至少间隔 15 秒 这是为了避免移动台 频繁的小区重选过
13、程 当某小区的话务较闲时 可适当提高其 CELL RESELECT OFFSET 来增强该小区吸引话务量的能力 但作为两个相邻的小区 它 们的所定义的重选偏置的差值应尽量要小于 20dB 否则将使该服务区边界的信号很不稳 定 4 小区接入限制 CELL BAR ACCESS CBA 和小区禁止限制 CELL BAR QUALIFY CBQ 对于小区重叠的地区 根据每个小区容量的大小 业务量的大小及小区功能的差异 网络运营商们都希望移动台在小区选择中优先选择某些小区 即设定小区的优先级 这一 功能可以通过设置参数小区接入限制和小区禁止限制来实现 见下表 小区禁止限制小区接入禁止小区选择优先级小区
14、重选状态 00 正常正常 01 禁止禁止 10 低正常 11 低正常 通常所有小区的优先级都为正常 但在某些情况下 运营者希望移动台优先进入某种 类型的小区 如微蜂窝和双频网等 此时我们可将这些小区的优先级设为正常 而将周围 其它小区的优先级设为低 当移动台在小区选择过程中 只有当没有优先级为正常的合适 小区时 才去选择优先级为低的小区 通过设置小区优先级我们可以对一些拥塞较严重的 小区和其相邻的小区来进行话务平衡 即将它们的优先级设为低使它的邻小区将其话务量 吸收过去一部分 这也相当于将其实际的覆盖范围减小 但这种做法不同于将其功率降低 后者可能会引起网络覆盖的盲点和通话质量的下降 当小区接
15、入禁止设为 1 且小区禁止限制设为 0 时 则该小区只允许切换业务 而不允 许移动台直接接入 这种做法常被用在微蜂窝和双频网的覆盖环境下 如在双层覆盖的情 况下 用底层网络来吸引话务量而用上层网络来保证覆盖 当上层小区的覆盖区业务量较 大时 为了防止拥塞可使用该做法来移动台禁止接入该小区而迫使它去选择其底层的小区 仅支持移动台的切换业务以防止掉话 但用小区优先级为手段去做网络优化时 应注意 它只影响小区选择而对小区重选不 起作用 因而要真正达到网络优化的目的必须结合使用小区优先级和 C2 算法 三 不连续接收模式 DRX 和寻呼信道的定义 在空闲模式下 若移动台选择了某小区后作为服务小区后 它
16、就可以开始收听该小区 的寻呼消息了 但为了降低功耗 在 GSM 规范中引入了不连续接收的机制 每个移动用 户 即对应每个 IMSI 都属于一个专门的寻呼组 在小区中每个寻呼组都分别与一个寻呼 子信道相对应 移动台可根据自身 IMSI 的最后 3 位及该位置区寻呼信道的配置情况来计 算出它所属的寻呼组 进而计算出该寻呼组的寻呼子信道位置 在实际情况下 移动台在 空闲状态下仅守侯在属于它的寻呼子信道上来收听系统播发的寻呼消息 在此期间它还可 用来监测非服务小区的 BCCH 载波的接收电平 而忽略其它寻呼子信道的内容 甚至在 其它寻呼子信道期间关闭移动台某些硬件设备的电源以节约移动台的功率开销 但必须保 证在一定的时间内完成必要的测量网络消息的任务 我们可以根据 CCCH 信道的配置类型 BS AG BLKS RES 在 51 复帧中有几个块用于 AGCH 块 BS PA MFRMS 以多少个 51 复帧作为寻呼子信道的一个循环 来计算出每个 小区寻呼子信道的个数 当一个 51 复帧中 CCCH 为 3 时寻呼子信道数为 3 BS AG BLKS RES BS PA MFRMS 当一个 51
