GSM是一個數字峰窩無線網絡,它采用時分多址(TDMA)技術,在一個網絡信道中支持多組通話。時分多址技術將一個GSM信道分為多個時隙(時間段),然后將這些時隙分配給移動電話用戶,其中,分配給同一個用戶的時隙之間的間隔是很短的、這樣、使用同一個GSM信道的用戶不會體會到傳輸的不連續性。其實他們只使用了該GSM信道的一小部分。而傳統的ETACS模擬蜂窩系統、需要為每個用戶分配整個頻率信道。與之相比、時分復用技術明顯提高了網絡容量。
GSM900使用兩個25MHz的頻段。890-915MHz頻段用於用戶到基站的傳輸(反向鏈路),935-960MHz頻段用於基站到用戶的傳輸(前向鏈路)。前向和反向有效頻段划分為200kHz寬的信道,該信道稱作絕對無線頻率信道號(ARFCN)。ARFCN代表關一對前向、反向信道對,二者間隔為45MHz。
GSM邏輯信道有兩種類型,稱為業務信道(TCH)和控制信道(CCH)。業務信道攜帶數字化的用戶編碼語音或用戶數據,在接收和發射時具有相同的功能和格式。控制信道在基站和移動站之間傳輸信令和同步指令。某些哦控制信道只定義給接收和發射。下面我們詳細論述。
一、 GSM業務信道(TCH)
GSM業務信道可能是全速率的,也可以是半速率的。能傳送數字語音或用戶數據。當以全速率傳送時、用戶數據包含在每幀的一個時隙內;當以半速信道傳送時,兩個壯大速率信道用戶將共享相同的時隙,但是每隔一幀交替發送。
同樣,數據業務信道按速率的不同也分為全速率務信道和半速率數據業務信道。
1.全速率TCH信道
全速率TCH信道支持下面的全速率語音和數據信道。
(1)全速率語音信道(TCJ/FS)
全速率語音信道傳送用戶語音,該語音是數字化的,速率為13kbit/s。當GSM信道編碼加到數字化語音中后、全速率語音信道速率為22。8kbit/s。
(2)全速率9600bit/sovrnwyut(TCH/F9。6)
全速率業務數據信道傳送以9600bit/s速率發送的用戶數據。加上前向糾錯編碼,9600bit/s的數據以22。8Kbit/s發送。
(3)全速率4800kbit/s數據信道(TCH/F4。8)
全速率業務數據信道傳送以4800kbit/s速率發送的用戶數據。加上前向4800kbit/s的數據以22。8kbit/s發送。
(4)全速率2400kbit/s數據信道(TCH/F2。4)
全速率業務數據信道傳送以2400kbit/s速率發送。加上前向糾錯編碼,2400kbit/s的數據以22。8kbit/s發送。
2.半速率TCH信道
半速率TCH支持下列語音和數據信道。
(1)半速率語音信道(TCH/HS)
半速率語音信用來傳送數字化語音,該語音以全速率信道一壯大的速率采樣。GSM先得到速率約為6。5kbit/s的語音編碼。加上GSM信道編碼,半速率語音信道速率為11。4kbist/s。
(2)半速率4800bit/s數據信道(TCH/H4。8)
半速率業務數據信道傳送以4800bit/s速率發送的用戶數據。加上前向糾錯編碼,4800bit/s的數據以11。4kbit/s發送。
(3)半速率2400bit/s數據信道(TCH/H2。4)
半速率業務數據信道傳送以2400bit/s速率用戶數據。加上前秘史糾錯編碼,2400bit/s的數據以11。4kbit/s發送。
二、GSM控制信道
GSM系統有3種主要的控制信道:主播信道(BCH),公共控制信道(CCCH)和專有控制信道(DCCH)。每個信道由幾個邏輯信道組成,這些邏輯信道按時間分布,提供GSM****的功能。
1、廣播信道(BCH)
廣播信道(BCH)量種“一點對多點”的單方向控制信道,用於基站向所有手機廣播公用信息。傳輸的內容是手機入呼叫建立所需要的各種信息。其中又分為:
(1)頻率校正信道(FCCH)
傳輸供手機校正其工作頻率的信息;
(2)同步信道(SCH)
傳輸供手機同步和對基站識別的信息;
在FCCH解碼后,MS接着要解出SCH信道消息,該消息含移動台幀同步和基站識別的信息:基站識別碼(BSIC),它占有6個比特其中3個比特為0~7范圍的PLMN色碼,另3個比特為0~7 范圍的基站色碼(BCC)。
簡化的TDMA幀號(RFN),它占有22個比特。
(3)廣播控制信道(BCCH)
傳輸通用信息,用於手機測量信號強度和識別小區標志等。
通常,在每個基站收發信台中總有一個收發信機含有這個信道,以向移動台廣播系統消息,這些系統消息使得MS可以在空閑模式下有效工作。
載有供移動台頻率校正用的信息,通過FCCH,MS就可以定位一個小區並解調出同一小區的其它信息。通過FCCH,MS也可以知道該載頻是不是BCCH載頻。
2、公共控制信道(CCCH)
公共控制信道是一種“一點對多點”的雙向控制信道,其用途是在呼叫接續階段,傳輸鏈路連接所需要的控制信令與信息。其中又分為:
(1)尋呼價信道(PCH)
傳輸基站尋呼手機的信息;
這是一個下行信道,用於尋呼被叫的移動台,當網絡想與某一MS建立通信時,它會根據MS當前所登記的LAC向該LAC區域內所有小區通過PCH信道發尋呼消息,標示為TMSI或IMSI。
(2)隨機接入信道(RACH)
手機申請入網時,向基站發送入網請求信息;
上行信道,用於移動台隨機提出入網申請,請求分配一個SDCCH,請求包括3bit的建立原因(呼叫請求、尋呼響應、位置更新請求以及短消息請求等)和5bit的參考隨機數供MS區別屬於自己的接入允許消息。
(3)准許接入信道(AGCH)
基站在呼叫接續開始時,向手機發送分配專用控制信道的信令。
這是一個下行信道,用於基站對移動台的入網請求作出應答,即分配一個SDCCH或直接分配一個TCH。
3、專用控制信道(DCCH)
專用控制信道是一種“點對點”的雙向控制信道,其用途是在呼叫接續階段和在通信進行當中,在手要和其站之間傳輸必需的控制信息。其中又分為:
(1)獨立專用控制信道(SDCCH)
傳輸手機和基站連接和信道分配的信令;
是雙向專用信道,傳送建立連接的信令消息、位置更新消息、短消息、鑒權消息、加密命令、信道分配消息、以及各種附加業務等。可分為獨立專用控制信道(SD/8)與CCCH相組合的專用控制信道(SD/4)。
(2)慢速輔助控制信道(SACCH)
在手機和其站之間,周期地傳輸一些特定的信息,如功率調整、幀調整和測量數據等信息;SACCH是按捺在業務信道和有關的控制信道中,以復接方式傳輸信息。安排在業務信道時,以SACCH/C表示,SACCH/C常與SACCH聯合使用。
與業務信道或SDCCH聯用,在傳送用戶信息期間帶傳某些特定信息,上行鏈路主要傳遞無線測量報告,下行鏈路主要傳遞部分系統消息。這些消息包括通信質量、LAI、CELL ID、鄰區BCCH信號強度、NCC限制、小區選項、TA、功率控制級別等。
(3)快速輔助控制信道(FACCH)
傳送與SDCCH相同的信息。使用時要中斷業務信息(4幀),把FACCH插入,不過,只有在沒有分配SDCCH的情況下,才使用這種控制信道。這種信道的傳輸速率較快,每天占用4幀時間,約18。5mis。
與TCH聯用,用於在傳輸過程中給系統提供比慢速隨路控制信道(SACCH)速度和及時性高得多的信令信息。通過從業務信道借取幀來實現接續,傳送如“越區切換”等指令信息。由於話音譯碼器會重復最后20ms的話音,所以這種偷幀中斷不會被用戶察覺。除了上述三類控制信道外,還有一種小區廣播控制信道(CBCH),它用於下行線,載有短消息業務小區廣播(SMSCB)信息,使用像SDCCH相同的物理信道。
從以上我們可以看出,GSM通信系統為了傳輸所需的各種信令,設置了多種專門的控制信道。這們做,除也因為數字傳輸為設置多個邏輯信道提供了可能外,主要是為了增強系統的控制功能,也為了保證語音通信質量,要模擬蜂窩系統中,要在通話進行過程中,進行了控制信息的傳輸,必須中斷語音信息的傳輸(100ms),這就是所謂的“中斷一猝發”的控制方式。信道中斷100ms,會使話音產生可以聽得到的聲。如果這種中斷過於頻繁,勢必明顯地降低話間質量,因此 ,模擬蜂窩系統快艇央通話過程中傳輸控制信息的容量。與此不同,GSM蜂窩系統采用專用控制信道傳輸控制信息,除去了FACCH外,不在通信過程中中斷話音信息,因而能保證話音的傳輸質量。其中FACCH雖然也采取了“中斷一猝發”控制方式,但是只在特定場合下才使用,而且占用的時間短(18。5ms),其影響明顯減小。GSM蜂窩系統還采用信息處理技術,來估計並補償這種因為插入FACCH而被刪除的話音。