移动通信(电子信息类本科)第7章

第7章无绳电话系统第7章无绳电话系统7.1CT-2无绳数字电话系统7.2DECT系统*7.3PACS系统第7章无绳电话系统表7–1无绳电话和低功率系统的主要参数第7章无绳电话系统7.1CT-2数字无绳电话系统7.1.1CT-2系统的组成图7-1专用无绳电话系统方框图第7章无绳电话系统图7–2公用无绳电话系统示意图第7章无绳电话系统7.1.2CT-2公共空中接口CT-2公共空中接口共分五个部分：无线电接口、信令层1、信令层2、信令层3和传输和话音编码方案。　·无线电接口规定了CT-2的工作频段、频道带宽、发射机参数、接收机参数、调制方式及时分双工的速率等；·信令层1规定了建立双向无线电数字链路的方法及有关传输信道的组合方式；　·信令层2规定了有关检错、信息确认、链路保持和链路两端的识别等规约，并且处理信令层2到信令层3的转换。第7章无绳电话系统·信令层3定义了各种消息的具体内容，如拨号、振铃、示警、显示、注册、鉴权、功能和服务等级的选择等消息的具体内容。这些消息要经过信令层2无差错地传送到无线链路的另一端。　·传输和话音编码方案，为了实现不同厂家生产的设备可以通用，规定了手机音频接口与模拟电话线路的全部特性和符合欧洲数字网互连技术标准的数字接口要求。话音编码规定用CCITT建议G721推荐的自适应差分脉码调制(ADPCM)。第7章无绳电话系统1.无线电接口　(1)工作频段为864～868MHz，共分40个频道，频道间隔100kHz。　(2)发射功率不大于10mW。为了避免手机紧靠基站形成对基站接收机的阻塞干扰，手机的发射功率可由基站控制，由正常值减小12～20dB。　(3)接收机灵敏度：当误差特率小于10-3时，接收机的灵敏度优于45dBμV/m。第7章无绳电话系统(4)调制方式：采用高斯滤波器整形的频移键控(FSK)，或称为GFSK。规定：传输逻辑“1”时，用频率f1=fc+(14.4～25.2)kHz；传输逻辑“０”时，用频率f2=fc-(14.5～25.2)kHz。CT-2的传输速率为72kb/s，因而这里的调制指数可以在2×14.4/72=0.4到2×25.2/72=0.7的范围内选择。第7章无绳电话系统(5)时分双工的帧格式如图7-3所示。帧长2ms，分两个时隙，每个时隙长1ms。其中，一个时隙用于基站向手机的传输，另一个时隙用于手机向基站的传输。因此，基站和手机的发射机和接收机都是在每秒中各轮流工作500次。每个时隙中包含72bit(或者说，每帧中包含144bit)，因而CT-2的信道传输速率为72kb/s。在100kHz的频道中传输72kb/s的信息，可得CT-2的频带利用率为72/100=0.72b/s/Hz。第7章无绳电话系统图7-3CT-2的帧格式第7章无绳电话系统2.信道组成及复接方式CT-2CAI共分三种信道(逻辑信道)，即　·B信道。用于传送话音或数据；　·D信道。用于传送控制信令；　·SYN信道。用于传送位同步和时隙同步信息。第7章无绳电话系统同步信息由前置码和同步字组成。前者采用1，0交替码型，用于位同步；后者采用特定的码序列，用于时隙同步。同步字共有四种，分别记作CHMP、CHMF、SYNCP和SYNCF(其中CHM表示信道标志(ChannelMark),P表示便携(Portable),F表示固定(Fixed))。这些同步字用16进制数值表示如表7-2所示。其中，CHMP和CHMF互为反码，SYNCP和SYNCF也互为反码。表7–2用16进制数值表示的同步字EB1B0514E4FABE4E5041B1AFSYNCFSYNCPCHMFCHMP第7章无绳电话系统·复接方式1。用于通话阶段，此时，位同步和时隙同步均已确立，故这种复接方式不包括SYN信道，其帧格式见图7-4。其中，B信道用于传输话音，共64bit。因为在每2ms中传输一次，故传输速率为64/2=32kb/s。D信道用于传输双方的识别信息。此识别信息在整个通话过程中不停地传输和交换，可借以检测传输信道的质量。第7章无绳电话系统图7-4复接方式1的帧格式第7章无绳电话系统·复接方式2。用于基站呼叫手机的链路建立阶段(不包括话音信道)，其帧格式如图7-5所示。其中，D信道(32bit)用于传输链路两端的识别码，基站的识别码称为链路识别码(FID)，手机的识别码称为便携识别码(PID)；SYN信道(34bit)由前置码(10bit,0,1交替码型)和同步字CHMF(或SYNC)组成，用于传输位同步和时隙同步信息。第7章无绳电话系统图7-5复接方式2的帧格式D16bit前置码10bitCHMF或SYNC24bitD16bit66bit72bit(1ms)保护时间6bit发收收第7章无绳电话系统·复接方式3。用于手机呼叫基站的链路建立阶段，其帧格式如图7-6所示。图7-6复接方式3的帧格式第7章无绳电话系统7.2DECT系统7.2.1DECT系统描述DECT系统的基本技术特征如下：　·频带1880～1900MHz　·载波数样10　·载波间隔1.728MHz　·峰值发送功率250mW　·多址方式TDMA,每帧24时隙　·帧长10ms　·双工方式TDD　·信道速率1152kb/s第7章无绳电话系统图7-7DECT的系统功能第7章无绳电话系统7.2.2DECT的空中接口图7-8DECT的协议模型第7章无绳电话系统1.DECT的物理层　DECT的PHL层采用多载波时分多址(MC-TDMA)方式，在频域和时域对资源进行分割。　频域从1880～1900MHz的20MHz频带内含有10个射频载波，其中心频率fn为)1728(0kHznffn9,,1.0n其中，f0=1897.344MHz。　第n个RF信道占据(fn-1.728/2)MHz和(fn+1.728)MHz之间的频带。DECT设备能在10个RF载波上工作。采用GFSK调制，标称峰值频偏为288kHz。第7章无绳电话系统图7-9DECT的时帧和时隙结构第7章无绳电话系统2.DECT的MAC层　介质访问控制层(MAC)有两个基本功能：一是选择物理信道，然后在这些物理信道上建立和释放连接；二是将控制信息、高层信息和差错控制信息复接到时隙分组中，或进行信息分解。这些功能用来提供三种独立的业务，即广播、面向连接业务和无连接业务。第7章无绳电话系统广播消息控制无连接消息控制多个承载控制群控制功能MA-SAPMB-SAPMC-SAPCBC复接器DBC复接器TBC复接器IRC复接器小区基站控制功能物理层：单帧或多帧结构中双时隙、单时隙或半时隙内A域和B域ME-SAPBSCLS,CLFSINCS,CFIP，INGFD-SAPS注：业务接入点（SAP服务端点服务实例图7-10MAC层的参考模型第7章无绳电话系统3.DECT的DLC层　数据链路层(DLC)主要为网络层提供高可靠性的数据链路。由于许多无线传输的缺陷已经由MAC层去掉，DLC层与MAC层紧密配合提供比MAC层水平更高的数据完整性。DECT分层模型的DLC层分为两个操作平面：C平面和U平面，或者称控制平面和用户平面。C平台提供高可靠性的链路用于传输内部控制信令和有限量的用户信息业务。U平面提供一组可选的业务，这些业务对每一种特定业务的需求是昀佳的。昀简单的业务是用于语音传输的透明无差错保护的业务，其它业务支持具有不同差错保护等级的电路和分组数据传输。第7章无绳电话系统图7-11DLC层的参考模型　(a)C平面模型；(b)U平面模型LAPCLAPCC-平面路由器LCLC信道选择成帧分段Lb广播业务B-SAPDLCC-平面MA-SAPSMB-SAPSMC-SAPSDLCC-平面数据链路业务S-SAP（SAPI=0）S-SAP（SAPI=3）LLME低层管理实体（a）FBn校验和分段排序重传LAPULU3帧交换LU4前向纠错预适配复接交织分段排序重传透明无差错保护数据帧中继帧交换LU2SAPLU3SAPLU4SAP前向差错控制基本速率适配（BRAT）LU5SAPV.110LU5LU6SAPLU6第二类速率适配U平面路由器基本速率适配（BRAT）LU1SAPDLC低层LU1透明无保护数据LU2帧中继FBnFBnFBpDLCU-平面DLCU-平面可选业务第二类速率适配(SRAT)LLME低层管理实体V.110业务MC-SAPSDLC高层第7章无绳电话系统与DLC层相关的低层管理实体(LLME)应包括下列功能：　·MAC层的连接管理：建立、释放和修改MAC层的连接，选择CS或CF逻辑信道用于数据传输。　·DLC层C平面管理：安装和控制DLCC平面的资源。·DLC层U平面管理：根据高层LLME的业务需求，安装和控制DLCU平面的资源(LUx)。　·连接切换管理：在C平面和U平面之间进行连接切换功能的协调。第7章无绳电话系统4.DECT的网络层(NWK)　DECT的网络层仅存在于C平面；而在用户平面，网络层是空的，即高层(IWF)直接使用DLC层提供的各种业务。第7章无绳电话系统协议控制CC协议控制CISS协议控制COMS消息分段重装CLMS协议控制MM事务识别数据链路端点和SAP处理事务识别事务识别协议辨别链路控制事务识别第三层链路控制实体LCE互通单元（IWU）低层管理实体LLMEU平面连接同步DLC面向连接SAP（SAPI=0）DLC无连接SAP（SAPI=3）DLC广播SAP（SAPB）MNCCSAPMNSSSAPMNCOSAPMNCLSAPMMSAP图7-12网络层参考模型(C平面)第7章无绳电话系统图7-13DTCT各层之间的信息交换　(a)不同层之间的信息交换；(b)网络层对等实体之间的信息交换网络层DLC层MAC层物理层DL-ESTABLISH-ReqMAC-CON-ReqPL-TX-ReqDL-ESTABLISH-CfmMAC-CON-CfmPL-RX-Cfm(a)PTCC-SETUPFTCC-SETUP-ACKCC-INFOCC-INFOCC-CALL-PROCCC-ALERTINGCC-CONNECT进入通话状态(b)第7章无绳电话系统7.2.3DECT的应用表7-3业务与时隙的关系第7章无绳电话系统7.3PACS系统7.3.1PACS系统结构图7-14PACS系统的功能结构电信交换机orPBXRPCUAMRPCUCGENERICAMCSWCAWSS7HLR/VLRSS7HLR/VLR交换网络RPRPRP用户单元（SU）用户单元A接口P接口C接口操作与管理中心RP：无线端口HLR：原籍位置寄存器RPCU：无线端口控制单元VLR：访问位置寄存器AM：接入管理第7章无绳电话系统7.3.2PACS空中接口的物理层及其帧结构PACS的无线接口采用TDMA/TDM多址方式，在规定的PCS频段，下行1850～1910MHz,上行1930～1990MHz，使用频分双工(FDD)方式，比特速率384kb/s，π/4-QPSK调制，为了减小语音传输时延采用的帧长为2.5ms,每频8时隙。语音编码采用32kb/sADPCM。　PACS采用接收分集和发射分集抗信道衰落。对于接收，用户单元(SU)采用预选择接收天线分集。第7章无绳电话系统图7-15PACS的帧结构及突发格式01234567012314sync10SC80信息（FC）15CRC1312.5μs功率控制70123456702.5ms(960bit)一帧(960bits)系统广播信道12保护280信息（FC）15CRC1保留10SC差分编码开始比特SC：慢速信道FC：快速信道375μs2.5ms下行链路上行链路…第7章无绳电话系统7.3.3PACS-UB的物理层和帧结构PACS-UB空中接口采用TDMA/TDM(上行/下行链路)多址方式，π/4-QPSK调制，比特速率384kb/s。时隙长度为2.5ms，分为8个时隙，时隙长度312.5μs，时隙号(突发号)从0至7，如图7-16所示。第7章无绳电话系统图7-16PACS-UB的帧结构第7章无绳电话系统同PACS一样，PACS-UB占用一个下