1、第七章目標(biāo)通過(guò)本章學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該能夠：1理解解決GSM以下問(wèn)題的方法： a.傳輸定時(shí) b.多徑衰落 c.電池壽命發(fā)射定時(shí)為了簡(jiǎn)化手機(jī)的設(shè)計(jì)，GSM規(guī)范在BSS和MS之間的定時(shí)規(guī)定了3個(gè)時(shí)隙的偏移，這樣使MS不必同時(shí)的發(fā)射和接收，如對(duì)面圖所示。TDMA系統(tǒng)的同步是很關(guān)鍵的，因?yàn)橥话l(fā)脈沖序列必須“實(shí)時(shí)的”在分配給它的時(shí)隙發(fā)射和接收。MS離基站越遠(yuǎn)，突發(fā)脈沖序列的傳送時(shí)間將越長(zhǎng)。GSM BTS為了解決這一問(wèn)題，為MS引入了一定時(shí)間提前量，以補(bǔ)償增加的傳輸時(shí)延。時(shí)間提前量被加到了正常的三個(gè)時(shí)隙的偏移量上。時(shí)間提前量信息每秒鐘通過(guò)SACCH給MS發(fā)送兩次。最大的時(shí)間提前量大約是233ns，對(duì)應(yīng)最大的小區(qū)

2、半徑是35km。(根據(jù)時(shí)間提前量計(jì)算出)時(shí)間提前量上行Rx電平下行時(shí)間提前量3個(gè)時(shí)隙的偏移量電池壽命限制手機(jī)尺寸大小的一個(gè)主要因素之一就是電池。MS的電池體積一方面須足夠大，對(duì)應(yīng)電池的容量也較大，能保證充電一次后可以使用一定的時(shí)間，用戶(hù)不希望需要頻繁的對(duì)電池充電；另一方面電池體積應(yīng)盡量小，這樣可以使MS也更小更輕。GSM的以下功能可以延長(zhǎng)GSM MS電池的使用時(shí)間：i功率控制-Power Controli話音激活檢測(cè)VAD-Voice Activity Detectioni不連續(xù)發(fā)射DTX-Discontinuous Transmissioni不連續(xù)接收DRX-Discontinuous Re

3、ception功率控制由于BTS和MS之間有一定的矩離，系統(tǒng)不僅要考慮時(shí)間提前量，還要考慮調(diào)整BTS和MS的發(fā)射功率。MS離BTS越近，MS和BTS的發(fā)射功率都可以越小，這樣不僅可以節(jié)省MS的電池，還可以減小同頻干擾和鄰頻干擾。上行和下行功率都可在網(wǎng)絡(luò)提供者設(shè)定的離散值上獨(dú)立的受到控制。MS的初始功率設(shè)定值信息是由小區(qū)通過(guò)BCCH發(fā)送給它的。BSS能控制MS和BTS的發(fā)射功率。MS的發(fā)射功率由BSS監(jiān)視，BTS的發(fā)射功率由MS監(jiān)視并上報(bào)給BSS。BSS根據(jù)這些測(cè)量值可以分別調(diào)整MS和BTS的功率。功率控制2瓦 發(fā)射功率MS A須降低功率BTSRX 注:BTS將調(diào)整每個(gè)MS的發(fā)射功率,保證該MS

4、發(fā)射的信號(hào)被BTS接收時(shí),處在預(yù)先定義的功率控制箱內(nèi).須提高功率功率控制箱ABMS B1瓦 話音激活檢測(cè)VAD-Voice Activity Detection VAD是指移動(dòng)臺(tái)發(fā)射時(shí)檢測(cè)是否有話音的一種機(jī)制。 當(dāng)采用VAD時(shí)，沒(méi)有講話時(shí)的話音編碼速率是500bit/s，而不是13kbit/s。這樣發(fā)射的信號(hào)在接收端相當(dāng)于背景噪聲，也稱(chēng)為“舒適”噪聲。如果沒(méi)有“舒適”噪聲，用戶(hù)可能會(huì)認(rèn)為通話已中斷。不連續(xù)發(fā)射DTX-Discontinuous TransmissionDTX技術(shù)通過(guò)減小可能的無(wú)線發(fā)射干擾，提高了系統(tǒng)的有效性。DTX技術(shù)是通過(guò)使MS在沒(méi)有消息數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)停止發(fā)射。DTX用在為通話

5、而建立的呼叫中，兩個(gè)MS間通話時(shí)，可以明顯的覺(jué)察到這種效果。DTX用在MS時(shí)可以明顯的節(jié)省功率，因?yàn)樵陟o音時(shí)MS不需要發(fā)射，所以總的功率輸出要求降低了。DTX的實(shí)現(xiàn)很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的判斷，且對(duì)于不同作用的信道有不同的規(guī)范。DTX通過(guò)SACCH復(fù)幀實(shí)現(xiàn)。在可能的104幀中，可能只會(huì)發(fā)射4個(gè)SACCH幀及8個(gè)靜音描述幀SID（Silence Descriptor）。話音激活檢測(cè) (VAD)與不連續(xù)發(fā)射(DTX)沒(méi)有采用DTX采用了DTXSACCH復(fù)幀(480ms)（靜音描述單元）不連續(xù)接收DRXDiscontinuous ReceptionDRX技術(shù)使MS在沒(méi)有消息接收時(shí)“關(guān)閉”接收部分

6、。MS通過(guò)監(jiān)視廣播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel），頻率校正控制信道FCCH（Frequency Correction Control Channel），及同步控制信道SCCH（Synchronization Control Channel），來(lái)獲知幀號(hào)及幀同步重復(fù)格式，所以當(dāng)MS鎖定到BCCH后就可以知道后續(xù)信息的發(fā)送時(shí)間，這樣MS可在必要時(shí)處于“休眠”和監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，這樣也可以有效的節(jié)省電池。DRX僅當(dāng)MS不是處在呼叫狀態(tài)時(shí)使用。當(dāng)使用DRX時(shí)，MS通過(guò)BCCH上的廣播信息獲知它所在的“尋呼群”， 尋呼群可能會(huì)在一個(gè)控制信道復(fù)幀中出現(xiàn)一次，也可能被安排成多

7、個(gè)復(fù)幀才出現(xiàn)一次。尋呼群的重復(fù)率由網(wǎng)絡(luò)提供者決定，其重復(fù)率信息在BCCH上廣播，所以MS也就能知道它所在的尋呼群。不連續(xù)接收 例：只有每經(jīng)過(guò)3個(gè)復(fù)幀，移動(dòng)臺(tái)才能在C1被尋呼一次 可以選擇讓移動(dòng)臺(tái)在多個(gè)復(fù)幀才能被尋呼一次某移動(dòng)臺(tái)可能只在C1這個(gè)尋呼塊才能被尋呼到每235毫秒一次不連續(xù)接收例：只有每經(jīng)過(guò)3個(gè)復(fù)幀，移動(dòng)臺(tái)才能在C1被尋呼一次 某移動(dòng)臺(tái)可能只在C1這個(gè)尋呼塊才能被尋呼到每235毫秒一次 才在C1對(duì)MS尋呼一次 多徑衰落（Multipath Fading）發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過(guò)多條路由到達(dá)接收器時(shí)，存在多徑衰落。多徑衰落是由于信號(hào)被物體反射，或者是信號(hào)經(jīng)過(guò)大氣中不同的溫度層、濕度層時(shí)受到干

8、擾引起的。接收信號(hào)可能在不同的時(shí)間到達(dá)，不同時(shí)間到達(dá)的信號(hào)之間相位不同，可能會(huì)超過(guò)時(shí)間離散度。到達(dá)接收器時(shí)，信號(hào)可能會(huì)建設(shè)性的疊加在一起，也可能會(huì)破壞性的疊加在一起，即互相加強(qiáng)或者互相抵消，如果互相抵消，則幾乎無(wú)法收到可用信號(hào)。對(duì)于GSM使用的頻段，由于無(wú)線電波波長(zhǎng)的原因，“好”的位置可能與“差”的位置只相距15cm。當(dāng)接收天線移動(dòng)時(shí)，每條路徑上接收的信號(hào)的相位也在改變，因此，疊加信號(hào)的強(qiáng)度也會(huì)不斷的變化。當(dāng)天線移動(dòng)較快時(shí)，丟失的信號(hào)可以通過(guò)交織和信道編碼恢復(fù)出來(lái)，當(dāng)天線移動(dòng)較慢或靜止時(shí)，有可能正好處在信號(hào)最弱處，使連續(xù)多幀的信號(hào)都丟失，無(wú)法通過(guò)編碼糾錯(cuò)機(jī)制恢復(fù)出丟失的信號(hào)。對(duì)面圖示的是一個(gè)無(wú)

9、線突發(fā)脈沖列從基站傳到MS經(jīng)過(guò)的幾條路由，每條路由在傳送中都會(huì)有不同程度的路徑衰耗。在市區(qū)多徑衰落信號(hào)的時(shí)間離散度達(dá)到5ms，在多山地區(qū)，時(shí)間離散度會(huì)達(dá)到20ms。 GSM采用了5種技術(shù)來(lái)對(duì)抗多徑衰落：i均衡i分集接收i跳頻i交織i信道編碼均衡器必須能對(duì)抗大于17ms的時(shí)間離散度。多徑衰落發(fā)射的突發(fā)脈沖序列經(jīng)過(guò)多條路徑到達(dá)接收天線建筑物建筑物發(fā)射的突發(fā)脈沖序列經(jīng)過(guò)多條路徑到達(dá)接收天線建筑物建筑物均衡由于多徑信號(hào)造成了信號(hào)的時(shí)間離散，接收器無(wú)法準(zhǔn)確判斷突發(fā)脈沖序列的到達(dá)時(shí)間和扭曲程度。為了幫助接收器識(shí)別及同步于突發(fā)脈沖序列，在突發(fā)脈沖序列中間加進(jìn)了訓(xùn)練序列。訓(xùn)練序列是收發(fā)方都知道的比特串。收到一

10、個(gè)突發(fā)脈沖序列后，均衡器搜索訓(xùn)練序列碼，找到后，再測(cè)量和摸擬信號(hào)受到的扭曲。均衡器將扭曲后的數(shù)據(jù)與接收到的數(shù)據(jù)做比較，并選擇最象是正確的一個(gè)。共有8種訓(xùn)練序列碼，編號(hào)從0到7。鄰近小區(qū)中相同RF載頻使用不同的訓(xùn)練序列，使接收器能辨別正確的信號(hào)。訓(xùn)練序列碼標(biāo)準(zhǔn)突發(fā)脈沖序列尾比特偷幀標(biāo)志尾比特信息訓(xùn)練序列信息保護(hù)帶保護(hù)帶標(biāo)準(zhǔn)突發(fā)脈沖序列尾比特偷幀標(biāo)志尾比特信息訓(xùn)練序列信息保護(hù)帶保護(hù)帶分集接收信號(hào)會(huì)從多條路徑到達(dá)接收器，所以接收器接收天線收到的信號(hào)是不相同的，有的處在波峰，有的卻處在波谷，也就是說(shuō)有的信號(hào)疊加在一起會(huì)使信號(hào)增強(qiáng)，有的卻互相抵消，使信號(hào)減弱。使用分集接收時(shí)，給接收器裝兩根接收天線，且這兩根接收天線相距幾個(gè)波長(zhǎng)，以減小兩條接收路徑的相關(guān)性。將兩根天線接收到的信號(hào)疊加在一起可以使接收信號(hào)強(qiáng)度改善。 信號(hào)強(qiáng)度天線1 時(shí)間 信號(hào)強(qiáng)度天線2 時(shí)間 信號(hào)強(qiáng)度合成信號(hào) 時(shí)間分集接收合路后得到的信號(hào)合路器10個(gè)波長(zhǎng)合路器相距大約10個(gè)波長(zhǎng)合路后得到的信號(hào) 跳頻簡(jiǎn)介跳頻允許用于載送信令信道時(shí)隙或業(yè)務(wù)信道時(shí)隙的無(wú)線信號(hào)在每幀（或每4.615ms）使用的頻率都不相同，這樣由于干擾平均化，提高了抗干擾能力，有效解決了信號(hào)衰落的問(wèn)題。因?yàn)椴皇敲總€(gè)分配的信道都會(huì)有嚴(yán)重的干擾，