移动通信的关键技术一—GSM

GSM的关键技术

lGSM 网络结构

lGSM 多址接入

lGSM 时隙帧结构

l抗衰落技术

1.1 GSM 网络结构

1.2 GSM 多址接入

采用频分多址接入（FDMA）和时分多址接入（TDMA）混合技术

FDMA是在规定频率范围内分配n个载频，每个载频 200kHz 带宽

TDMA是说在每个载频上按时间分为8个时间段，每个时隙段称为一个时隙（slot），一个载频上连续的8个时隙组成一个帧 (Frame)

GSM的一个载频上可提供8个物理信道

1.3 GSM 时隙

突发脉冲是以不同的信息格式携带不同逻辑信道，在一个时隙（0.577ms）内传输的，由156.25多调制比特组成的脉冲序列。

可看成是逻辑信道在物理信道传输的载体。

普通突发脉冲（NB：Normal Burst）

57个加密比特：加密语音、数据或控制信息

借用标志F：表明是否借用一半业务信道资源给FACCH

训练序列：一串已知比特，供信道均衡用

尾位TB：总是000，是突发脉冲开始与结尾的标志

保护时间GP：防止由于定时误差而造成突发脉冲间的重叠

1.3.1 GSM 时隙帧结构

五个层次：时隙、TDMA帧、复帧、超帧和超高帧

时隙是物理信道的基本单元

TDMA帧由8个时隙组成，是占据载频带宽的基本单元，即每个载频有8个时隙。

复帧有两种类型

由26个TDMA帧组成的复帧。用于TCH、SACCH和FACCH

由51个TDMA帧组成的复帧。用于BCCH和CCCH

超帧是由51个由26帧的复帧或26个由51帧的复帧构成

超高帧等于2048个超帧，超高帧的周期与加密和跳频有关。

每经过一个超高帧周期，系统将重新启动密码和跳频算法

在载频f0上：

TS0：逻辑控制信道，重复周期为51个TS

TS1：逻辑控制信道，重复周期为102个TS

TS2~TS7：逻辑业务信道，重复周期为26个TS

其它f1～fN个载频的TS0~TS7时隙全部是业务信道

1.4 分集接收：空间分集/极化分集

使用两个接收信道，它们受到的衰落影响是不相关的（即两者在某一时刻同时经受某一

深衰落点影响的可能性很小）。因此当合成来自两付天线的信号时，衰落程度能被减小。

1.4.1时域均衡

信号经过非理想信道，接收机接收到的信号将会产生ISI

GSM 采用时域自适应均衡器：快速初始收敛特性、跟踪信道时变特性和低的运算量。

自适应均衡器系统在正式工作前先发训练序列，以调整均衡器的抽头系数，使均衡器基本上趋于收敛，然后再自动改变为自适应工作方式，使均衡器维持最佳状态。自适应均衡器一般采用维特比（Viterbi）算法。

1.4.2交织

在陆地移动通信的参变信道上，持续长的深衰落会影响到一连串的比特误码，然而信道编码仅仅能检测和校正有限比特，为了解决成串的比特误码问题，GSM 系统中采用 了交织技术。分散深衰落的影响，使用编码技术纠正较短的误码。

GSM 系统中，前向在信道编码后进行交织，交织分为两次，第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交织

GSM 把每20ms 语音编码为260bit (13k/s), 信道编码提供456bit，

首先把456bit进行内部交织，将456bit 分成8 块，每块57bit.

1.4.5跳频

GSM系统在业务量大干扰大的情况下常常采用跳频

蜂窝通信频率是复用的，通过跳频可以有效的减少同频干扰的概率

跳频的作用最重要的还是抗多径衰落，只要两次跳频的间隔大于信道的相干带宽，信号的衰落特性就不相关，信号在f0 上深衰落，在下一个f1上深衰落的可能性很小，避免了长时间的信道深衰落导致的信息丢失。

GSM 系统采用的是慢跳：每秒 217跳 = 1/(0.577ms*8)

跳频技术也是一种扩频技术，获得相应的处理增益= N（N= 跳频集的频点个数）

基带跳频的跳频集=TRx 个数， 射频跳频集>TRx 个数

-> 射频跳频的处理增益更大。

跳频-> 带宽*N -> C=B*log2(1+S/N), 带宽与SNR 是互换的

-> 带宽换信噪比提升