自己总结的GSM基础知识

时分多址（timedivisionmultipleaccess，TDMA）把时间分割成互不重叠的时段（帧），再将帧分割成互不重叠的时隙（信道）与用户具有一一对应关系，依据时隙区分来自不同地址的用户信号，从而完成的多址连接。这是通信技术中基本多址技术之一，一种数字传输技术，将无线电频率分成不同的时间间隙来分配给若干个通话。在2G(为GSM)移动通信系统中多被采用，卫星通信和光纤通信的多址技术中。TDMA较之FDMA具有通信口号质量高，保密较好，系统容量较大等优点，但它必须有精确定时和同步以保证移动终端和基站间正常通信，技术上比较复杂。时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。在GSM系统中，载频、频点、信道、容量、等的相互关系及具体解释GSM分为900M和1800M两个频段，每个频段又分为上行和下行频段。现在我以900M的上行频段为例，频段范围是890到915共计25M带宽。以200KHZ为间隔在25MHZ的频段上来截取小的频段，1M有5段，25M就是125段，所以说GSM900有125个频点。频点的概念就出来了，就是把你截取的这125个200KHZ的段的编号（1到125）.假设5号频点，那他的频率值就是890+0.2*5=891M。载频就是承载信道的频点或者说是频段，他与频点一一对应的。假设说这个基站要三个载波，那就是选三段200khz的频段。频率值根据频点可以算出来。信道，信息在载频上传送，按照TDMA的8时隙分段，一个时隙就是一个信道。每个载频对应8个信道。由于每个信道传送的信息类型不同，又把信道分成各种类型，控制，专用，管理什么的。容量，一个TCH信道支持一个通话，假设三载波的基站，第一个载波的第一个时隙要用来做BCCH广播，那就还剩7=8=8共23个信道，就是最大支持23个通话。如果用半速率就是66个。GSM系统工作在以下频段：上行：890-915MHz下行：935-960MHz双工间隔为45MHz，工作带宽为25MHz，载频间隔为0.2MHz=200KHz，因此GSM900系统共有124对载频，用频点n(取值1-124)表示载频的频段序号：上行载频：f1(n)=890+0.2nMHz下行载频：f1(n)=935+0.2nMHz=上行频段+45MHz频点是对200KHZ宽的频段的编号。例如1号频点，那他的中心频率值就是890+0.2*1=890.2MHz，实际带宽200KHz，对应频段890.1~890.3Mhz。中国移动用1-95频点，中国联通用96-124频点。每个载频分为8个时隙，每个时隙便称为一个物理信道，因此GSM系统总共有124×8=992个物理信道。一个用户占用一个时隙。逻辑信道是GSM为规范空中接口而定义划分的，分为广播信道，公共控制信道和专用控制信道。打个比方：一条大马路，分为8车道，（即8个物理信道），路上跑的车因功能不同被分为小轿车、客车、货车（即逻辑信道），每个车道上可以跑不同的车，但为了让交通更顺畅，规定了大车车道只能跑货车、客车，小车车道只能跑小车。（此意思为不同的逻辑信道可以在同一个物理信道上发送，但GSM规范了某些逻辑信道只能在固定的某个信道上发送）带宽即每条车道的宽度，可以是3米宽也可以是4米宽。GSM每个载波带宽为200K，即8车道的马路总共宽度200米的意思请分清逻辑信道和物理信道。物理信道就是真实怎么传输的，逻辑信道是在物理信道上传什么。在一个载频上，物理信道上分8时隙。很多书叫TDMA帧。你可以理解为在这8个时隙可以传不同东西。编号就是01234567012345670123...这样下去。我们用TS0~7来称呼吧。好了，然后说这些物理信道传什么了，这里你可以看看啥叫TDMA复帧和映射。先有整体概念，单载频时0,1传控制的东西，2~7传业务的东西。多载频时多出来的载频0~7都可以用于传业务的东西。举个下行的例子：TS0(第1个时隙）只传BCCH和CCCH这两逻辑信道的东西，可以理解为每8个时隙传一次BCCH和CCCH的信息。就是用第一个时隙TS0传51次就完成一周期的BCCH和CCCH传输。好了，说说你说的TCH，TCH是可配置的，TS2~TS7都可以传输。这里举个例子，需要一个TCH信道。现在BSS被指成用TS3来传输。好的，每到TS3(第4个时隙）就传输这个TCH的信息。TCH传26次就一个周期。懂了？需要TCH的时候系统就分配一个时隙给TCH。这样懂了不？然后为什么可以多条TCH就是因为可以在配置到TS2~TS7任何时隙。你也看到了吧，单载频可以有6个TCH信道同时传输。上行和下行差不多的。更多载频的话就可以配置更多TCH。TDMA帧：GSM规范中每个TDMA帧长为4.615ms，每个TDMA帧又分为8个时隙，所以每个时隙为4.615/8=0.577ms，含156.25个码元（bit），一个时隙承载一个burst，其长度为156.25bit,一比特时长为3.7us，即3.7us/bit。每个时隙中容纳一个突发脉冲（Burst），TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。业务复帧：由26个TDMA帧组成，长120ms，主要传输业务信息；控制复帧：由51个TDMA帧组成，长235.385ms，主要传输控制信息；超帧：由51个业务复帧或26个控制复帧组成，包含1326TDMA帧，长6.12s超高帧：由2048个超帧组成，包含2048×1326个TDMA帧，长12533.76s帧编号（FN）：以超高帧为周期，从0-2715647.TDMA：时分复用，射频信号在同一频率下，数据分成若干个帧结构进行传输TS:Timeslot(时隙)专用于某一个单个通道的时隙信息的串行自复用的一个部分。在T1和E1服务中，一个时隙通常是指一个64kbps的通道。一个E1的帧长为256个bit,分为32个时隙，一个时隙为8个bit。帧定义：在无线数字通信中，按CME20标准预先确定的若干比特或字段组成的特定的信息结构。加密机制要用TDMA帧号作为参数之一，因此BTS必须以循环形式对每一帧进行编号，选定的循环的长度为2715648，相当于3小时28分53秒760毫秒。这种结构的帧称为超高帧。一个超高帧分为2048个超帧，每个超帧的时间为6.12秒。一个超帧又可以分两种类型的复帧，也就是业务复帧和控制复帧，业务复帧含26个TDMA帧，用于携带TCH和SACCH，51个这样的帧组成一个超帧。控制复帧含有51个TDMA帧，用于携带BCH和CCCH，26个这样的帧形成一个超帧。信道：在两点之间用于收发信号的单向或双向通路。FDMA中体现为一个频道TDMA中，一个载频上的TDMA帧的一个时隙称之为一个物理信道。每个用户通过一系列信道中的一个接入系统。（1）TDMA帧－每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25个码元，时隙时长为0.577ms。（2）TDMA复帧（Multiframe）－多个TDMA帧构成复帧，其结构有两种：连续的26个TDMA帧构成的复帧，称为26复帧，周期为120ms，用于业务信道和随路控制信道（TCH与SACCH/FACCH）。连续的51个TDMA帧构成的复帧，称为51复帧，用于控制信道（CCH），周期为3060/13≈235.385ms。（3）TDMA超帧（Superframe）－多个连续的TDMA复帧构成超帧，它是一个TDMA手机连续的51×26TDMA帧，一个超帧的持续时间为6.12s。（4）TDMA超高帧（Hyperframe）它包括2048个超帧，每个周期包括2715648个TDMA帧，其时间周期为3小时28分53秒760毫秒。TDMA帧号是以TDMA高帧（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。那为什么要用TDMA帧号呢？这是因为GSM系统对客户的保密是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。计算加密序列的算法是以TDMA帧号为一个输入参数，因此每一帧都必须有一个帧号。有了TDMA帧号，移动台就可判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。突发脉冲序列，在TDMA信道上，一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列（burst），即以固定的时间间隔（时隙）发送某种信息，共有五种类型的突发脉冲序列。（1）普通突发脉冲序列（NormalBurst）：用于携带TCH、FACCH、SACCH、SDCCH、BCCH、PCH和AGCH信道的消息。（2）接入突发脉冲序列（AccessBurst）：用于携带RACH信道的消息。（3）频率校正突发脉冲序列（FrequencyCorrectionBurst）：用于携带FCCH信道的消息。（4）同步突发脉冲序列（SynchronizationBurst）：用于携带SCH信道的消息。（5）空闲突发脉冲序列（DummyBurst）：当系统没有任何具体的消息要发送是就传送这个突发脉冲（因为网络需要在BCCH信道是连续不断的发送消息）。简单来说突发脉冲序列是时隙中的消息格式，时隙组成帧，在帧结构中的相同位置所携带同一用户的信息形成信道调制即把数字信号（基带信号）经过调制器由低频信号转换为适合在无线空间传输的高频信号编码技术：1、PCM编码方式是一种波形编码器，这类编码方式传送的是实际波形的直接信息，其编码过程是先对模拟信号进行取样，再对取样值进行量化，然后进行编码形成数字信号，即是我们较为熟识的取样、量化、编码的过程。是模数转换。2、话音编码：为了降低每个话路信息编码所需的比特率所采用的数字编码方式。话音编码有三种编码技术，也就是：波形编码、声源编码（参量编码）和混合编码。GSM中话音编码采用混合编码，编码方式为RPE-LPC，也就是规则脉冲激励线性预测编码。其编码过程分为两个阶段。第一阶段将话音分段，64KBIT/S的话音分成20MS一段的小单元。第二阶段进行编码，每20MS话音单元编成260BIT的数字编码。即比特速率为260bit/20ms=13Kbit/S，这样每路话音的比特速率从64Kbit/S降至13Kbit/S。3、信道编码：为克服无线信道中传输过程的误码。GSM中采用分组编码和卷积编码两种编码方式。把话音编码产生的260比特分成50个最重要比特，132个重要比特和78个不重要比特。对50个比特先添加3个奇偶检验比特（分组编码）。再与132个重要比特和4个尾比特一起卷积编码，比率为1∶2，形成378个比特。另外78个不重要比特不予保护。信道编码后共形成：378＋78＝456个比特。速率为456÷20＝22.8比特/秒。交织技术，即是将码流以非连续的方式发送出去，使成串的比特差错能够被间隔开来，再由信道编码进行纠错和检错。以防止由于持续时间较长的衰落谷点影响到几个边续的比特导致信号中断。跳频，为克服瑞利衰落（在无线通信信道中，由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落）把信息轮流在不同频点上传输