GSM系統(tǒng)信令接續(xù)流程

GSM系統(tǒng)信令接續(xù)流程


摘要
文章以MS發(fā)起的主叫通話為例，說明在GSM系統(tǒng)中，實現(xiàn)一次通話所需的信令接續(xù)過程。以應(yīng)用層（L3）的三層連接（RR、MM、CC）為構(gòu)架，對L3的通信過程進行分析，介紹每條信令中的一些主要參數(shù)以及該信令在通話過程中所起的作用。

關(guān)鍵詞 信令接續(xù) 無線資源管理 移動性管理 呼叫管理

GSM系統(tǒng)使用類似OSI協(xié)議模型的簡化協(xié)議，包括物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和應(yīng)用層（L3）。L1是協(xié)議模型最底層，提供物理媒介傳輸比特流所需的全部功能。L2保證正確傳遞消息及識別單個呼叫。在GSM系統(tǒng)中，無線接口（Um）上的L1和L2分別是TDMA幀和LAPDm協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，Abis接口和A接口使用的L1均為E1傳輸方式，L2分別為LAPD和MTP協(xié)議。在Um接口，MS每次呼叫時都有一個L1和L2層的建立過程，在此基礎(chǔ)上再與網(wǎng)絡(luò)側(cè)建立L3上的通信。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)（A和Abis接口），其L1和L2（SCCP除外）始終處于連接狀態(tài)。L3層的通信消息按階段和功能的不同，分為無線資源管理（RR）、移動性管理（MM）和呼叫控制（CC）三部分。
1、建立RR連接
RR的功能包括物理信道管理和邏輯信道的數(shù)據(jù)鏈路層連接等。在任何情況下， MS向系統(tǒng)發(fā)出的第一條消息都是CH－REQ（信道請求），要求系統(tǒng)提供一條通信信道，所提供的信道類型則由網(wǎng)絡(luò)決定。CH－REQ有兩個參數(shù)：建立原因和隨機參考值（RAND）。建立原因是指MS發(fā)起這次請求的原因，本例的原因是MS發(fā)起呼叫，其它原因有緊急呼叫、呼叫重建和尋呼響應(yīng)等。RAND是由MS確定的一個隨機值，使網(wǎng)絡(luò)能區(qū)別不同MS所發(fā)起的請求。
RAND有5位，最多可同時區(qū)分32個MS，但不保證兩個同時發(fā)起呼叫的MS的RAND值一定不同。要進一步區(qū)別同時發(fā)起請求的MS，還要根據(jù)Um接口上的應(yīng)答消息。
CH－REQ消息在BSS內(nèi)部進行處理。BSC收到這一請求后，根據(jù)對現(xiàn)有系統(tǒng)中無線資源的
判斷，分配一條信道供MS使用。該信道是否能正常使用，還需BTS作應(yīng)答證實，Abis接口上的一對應(yīng)答消息CHACT（信道激活）和CHACK（信道激活證實）完成這一功能。CHACT指明激活信道工作所需的全部屬性，包括信道類型、工作模式、物理特性和時間提前量等。
網(wǎng)絡(luò)準備好合適的信道后，就通知MS，由IMMASS（立即指配）消息完成這一功能。在IM－MASS中，除包含CHACT中的信道相關(guān)信息外，還包括隨機參考值RA、縮減幀號T、時間提前量TA等。RA值等于BSS系統(tǒng)收到的某個MS發(fā)送的隨機值。T是根據(jù)收到CH－REQ時的TD－MA幀號計算出的一個取值范圍較小的幀號。RA和T值都與請求信道的MS直接相關(guān)，用于減少MS之間的請求沖突。TA是根據(jù) BTS收到RACH信道上的CH－REQ信息進行均衡時，計算出來的時間提前量。
MS根據(jù)TA確定下一次發(fā)送消息的時間提前量。IMMASS的目的是在Um接口建立MS與系統(tǒng)間的無線連接，即RR連接。MS收到IM－MASS后，如果RA值和T值都符合要求，就會在系統(tǒng)所指配的新信道上發(fā)送SABM幀，其中包含一個完整的L3消息（MP－L3－ INF），這條消息在不同的接口有不同的作用。在Um接口，SABM幀是LAPDm層上請求建立一個多幀應(yīng)答操作方式連接的消息。系統(tǒng)收到SANM幀后，回送一個UA幀，作為對SABM幀的應(yīng)答，表明在MS與系統(tǒng)之間已建立了一條LAPDm通路；另外，此UA幀的消息域包含同樣一條L3消息，MS收到該消息后，與自己發(fā)送的SABM幀中相應(yīng)的內(nèi)容比較，只有當(dāng)完全一樣時，才認為被系統(tǒng)接受。L3消息中包含MS的IMSI，IMSI對每個 MS是唯一的，這可保證在該信道上只有一個MS可接入系統(tǒng)。在Abis接口，這條消息是ESTIND（建立指示），用來通知已建立LAPDm連接，作為對IMMASS消息的應(yīng)答。
在SANM幀中，透明傳輸?shù)組SC的L3消息是A接口的第1條L3消息。盡管A接口的MTP連接在通話前已經(jīng)建立，但對每個呼叫，在L2還要建立一個SCCP的連接。L3消息包含在A接口上SCCP的請求建鏈消息（CR）中傳遞。如請求被允許，A接口的第1條下行消息將包含在SCCP層的連接證實（CC）幀中。對SCCP層來說， CR與CC的交換是源參考地址與目的參考地址的交換。在同樣的信令點碼下，不同的呼叫具有不同的源地址和目的地址。
A接口上第1條消息傳遞完后，MS與系統(tǒng)之間就建立了RR連接，RR實體通知MM子層已進入專用模式。在專用模式下，MM子層和CC子層負責(zé)發(fā)送所有L2層上的消息。除了錯誤指示和釋放本地鏈路以外，均由RR子層直接處理。
2、建立MM連接
正常情況下，要建立MM連接必須先有RR連接。RR建立后的第一個步驟是鑒權(quán)（AUTH），即鑒定移動用戶的身份。在AU－THREQ（鑒權(quán)請求）中有兩個參數(shù)：CIP KEY No（加密鍵號）和 AUT RAND（鑒權(quán)隨機值）Q CIPKEY No與每個MS的密匙Kc相對應(yīng)，由網(wǎng)絡(luò)計算出來送到MS，目的是毋須調(diào)用AUTH過程，就可直接由MS的IMSI和CM－SERV－REQ中的CIP KEY No參數(shù)得到Kc。ATU RAND供MS計算鑒權(quán)響應(yīng)值SRES。MS的SIM中存有4個與鑒權(quán)和加密相關(guān)的數(shù)據(jù)：鑒權(quán)算法A3、加密序列算法A8、加密算法A5和移動用戶個人鑒權(quán)鍵Ki。其關(guān)系如下：Kc=A8（RAND，Ki），SRES=A3（RAND，Ki），加密數(shù)據(jù)流=A5（user data，Kc）。SRES是MS對AUTH REQ的響應(yīng)值，在AUTH RES中傳遞。網(wǎng)絡(luò)中存儲了與每個 IMSI相對應(yīng)的Ki值，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)計算出的SRES值和MS回送的SRES值，可對MS的身份進行鑒定。Kc用于鑒權(quán)后的加密過程，加密算法A5由網(wǎng)絡(luò)指定，但 MS必須支持該算法。在加密命令CIP－M-COM中，指出了每個MS支持的A5算法類型，還指定了MS的回送消息中是否包括IMEISV參數(shù)。
對MS的身份識別及無線信道傳輸加密過程完成后，建立呼叫所需的MM連接已經(jīng)建立，可以向更高層（CC子層）提供呼叫信息的傳遞功能。
3、建立CC連接
MS向網(wǎng)絡(luò)發(fā)SETU（建立）消息，請求建立呼叫，消息內(nèi)容包括：
（1）此次呼叫請求 的具體業(yè)務(wù)種類及MS能提供的承載能力，包括信息傳輸要求、發(fā)送方式、編碼標準及可 使用的無線信道類型；
（2）被叫用戶號碼，包括被叫號碼類型和編碼方案。 網(wǎng)絡(luò)收到SETUP消息，若接受請求，就回送CALL PROC（呼叫處理），表明正在處理呼 叫，主叫MS處于等待狀態(tài)。
網(wǎng)絡(luò)開始尋找被叫用戶，若被叫也是GSM系統(tǒng)用戶，其接入網(wǎng) 絡(luò)的方式與主叫類似。不同點有：
（1）被叫 MS收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的PAGINC（尋呼）消息后， 才會提出信道請求；
（2）被叫MS在與網(wǎng)絡(luò)建立CC連接時，先由網(wǎng)絡(luò)發(fā)下行的SETUP消息， MS回送CALLCONF（呼叫證實）消息。在CALL，PROC或CALL，CONF后，網(wǎng)絡(luò)與MS之間CC層 的連接建立。 后續(xù)的CC層消息ALERT（振鈴）、 CON－NECT（連接）及其應(yīng)答消息，分別對應(yīng)MS振 鈴和用戶搞機動作。網(wǎng)絡(luò)收到被叫的ALERT消息，再向主叫MS發(fā)送同樣的ALERT消息，使 主叫知道當(dāng)前的通話接續(xù)狀態(tài)，即通常打電話時聽到的振鈴聲。收到振鈴聲后，主叫等 待被叫摘機，該動作在信令接續(xù)上反映為CONNECT（連接）消息。完成對CONNECT消息的 應(yīng)答后，主被叫雙方進入正常通話狀態(tài)，直到有一方關(guān)機，通話結(jié)束。 傳遞信令使用的是SDCCH或FACCH，MS通話必須在TCH信道上進行。為此，網(wǎng)絡(luò)分配給 MS一條TCH信道，分配方式與IMMASS類似，不同點在于指配的發(fā)起是由MSC的ASS－REQ （指配請求命令）開始的。BSC根據(jù)ASS－REQ的信息，激活相應(yīng)的無線信道，根據(jù)ASS－ REQ中指定業(yè)務(wù)的相應(yīng)信息，確定該無線信道的類型。由CHACT指定無線資源，包括信道 頻率、時隙和跳頻等內(nèi)容。
4、連接話音通路
GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳遞采用電路模式，在主叫與被叫之間有一條物理通路。建立這樣一條通路有兩個要求：
（1）為傳遞通信的不同路由段分配一定的信道資源；
（2） 將各段信道連接在一起。
信道資源包括Um接口的無線信道和A接口的PCM鏈路信道。無線信道由CHACT說明，A 接口的地面信道由 ASS－REQ說明。 各個信道的連接是一個接路過程。收到ASS－REQ后， BSC將A接口的地面信道和Um 接口的無線信道連接在一起。收到CONNECT后，MSC將A接口的地面信道和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用的 信道連接在一起。在MS內(nèi)部也有類似的接路過程。主叫方收到ALERT消息后，接通內(nèi)部 的話音通路；被叫端的用戶（GSM用戶）在發(fā)送CON－NECT時，接通 MS內(nèi)的話音通路。
5、呼叫斷續(xù)處理
5.1清除CC連接和 MM連接 當(dāng)一方用戶掛機時，開始清除通信連接。從L3的CC子層開始清除，最終到L1。 以主叫MS先掛機為例。MS發(fā)送DISCON－NECT（斷開連接）消息，指明呼叫清除的發(fā) 起端及清除原因。網(wǎng)絡(luò)收到DISCONNECT后，停止所有的CC連接定時器，清除業(yè)務(wù)信道在 網(wǎng)絡(luò)中的連接，向MS發(fā)送RELEASE（呼叫釋放），通知它網(wǎng)絡(luò)正在釋放CC層的連接。MS 收到消息后，停止所有CC連接定時器，釋放MM連接，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送RELCMP，本身進入 “NULL”（空閑）狀態(tài)。這時，在MS側(cè)，L3的連接已經(jīng)全部釋放完畢，但MS不能自己拆 除L2層的連接，要等待網(wǎng)絡(luò)的釋放命令。網(wǎng)絡(luò)收到RELCMP（呼叫釋放完成）后，釋放MM 連接，返回到“NULL”狀態(tài)。 CC層和MM層的連接釋放完畢后，網(wǎng)絡(luò)啟動SCCP連接的釋放，釋放及應(yīng)答消息分別為 CLRCOM（清除）和CLRCMP（清除完成）。
5.2釋放RR連接 RR連接釋放的目的是去活正在使用的專用信道，專用信道釋放后，MS返回到IDLE （空閑）狀態(tài)。 RR連接釋放的命令是CHREL（信道釋放），包括釋放原因（正常釋放、 超時、切換失敗等）。MS收到CHREL后，啟動定時器，回送一條LAPDm層的DISC消息， 準備斷開連接。當(dāng)DISC消息被系統(tǒng)的UA消息證實或定時器超時后，MS去活所有信道， 返回到空閑模式。 RR連接釋放后，停止系統(tǒng)在TCH信道的伴隨信道SACCH上發(fā)送DESACCH（去活SACCH 信道），并在TCH信道上發(fā)送RFCHREL（無線信道釋放）及其應(yīng)答。與RFCHREL相對應(yīng)， L1的連接也被清除，以減小或關(guān)閉系統(tǒng)在該信道的發(fā)射功率。
6、其它
6.1選擇TCH信道分配時間 在一次通話過程中，MS先后使用了SDCCH和TCH兩種不同類型的信道，分別用于信令 和話音傳遞。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)對SDCCH和TCH使用的分配原則，可以在不同時間點，給MS分配 TCH信道，有三種方式：早分配、特早分配和晚分配。 TCH的指配可在CC連接建立后馬上進行，也可等收到ALERT消息后再指配。前者稱 為早分配，后者為晚分配。分配的早晚會影響系統(tǒng)占用SDCCH或TCH信道的時間。晚分 配的SD－CCH信道占用時間長，可能導(dǎo)致TCH信道還有空閑時，由于SDCCH信道資源的 缺乏而使呼叫失敗，但可提高TCH信道的成功使用率。在ALERT后，主被叫均處于接通 狀態(tài)，一旦被叫用戶搞機，TCH信道就可被成功使用。在早分配中，若被叫用戶連接失 敗，會導(dǎo)致分配給主叫用戶使用的TCH信道實際上不能使用，降低了使用率，但提高了 SDCCH的容量。特早分配是在IMMASS時就直接分配一條TCH信道，但僅作為信今信道使 用，在CC連接建立后，再利用信道模式修改命令，改為TCH信道。特早分配沒有為信今 信道專門分配獨立的物理信道，使可同時通話的用戶數(shù)最多，減少了呼叫建立的緩沖 過程。當(dāng)系統(tǒng)可用于通信的N個信道都被占用時，新的用戶就不能接入。實際上在通話 前，MS與網(wǎng)絡(luò)間還需要時間進行初期的信令通信，在這段時間內(nèi)，原來通話的用戶有 可能已結(jié)束通話，可以建立新的呼叫。目前特早分配方式使用較少，早分配方式使用 較多。
6.2識別MS身份
TMSI是網(wǎng)絡(luò)分配給每個移動用戶的臨時身份碼，只在一個位置區(qū)域內(nèi)有效。為了 提高MS用戶的保密性，信令通信可首先使用TMSI代替IMSI。如果網(wǎng)絡(luò)識別TMSI號碼， 接續(xù)流程可以繼續(xù)；若不能識別TMSI（MS從一個位置區(qū)進入另一個位置區(qū)），就會要 求MS重新上報IMSI號碼。若該號碼有效，通信繼續(xù)，同時網(wǎng)絡(luò)還會給該移動用戶分配 一個新的TMSI號碼。這個接續(xù)過程緊跟在A接口的第一個L3消息之后。
6.3重新分配TMSI
無論當(dāng)前MS使用的TSMSI是否能被系統(tǒng)識別，出于對用戶身份保密的考慮，在每次 通信時，網(wǎng)絡(luò)部可為 MS重新分配一個 TMSI。TMSI的重新分配過程一般是在加密完成 之后，SETUP建立之前。對應(yīng)于TMSI重新分配命令，MS有一個回應(yīng)的TMSI分配完成消息。
6.4提前發(fā)送功率控制信息
根據(jù)系統(tǒng)配置，MS可以決定在AUTHREQ后是否上報MS的處理能力，消息名稱為CLASS MRAKCHANGE，內(nèi)容與建立指示中的一樣，只是更詳細說明了MS支持的加密算法。在建 立指示中，只說明是否支持A5／1、A5／2和A5／3 ；而在CLAMARK－CH中，進一步說明 是否支持 A5／4～A5／7算法。網(wǎng)絡(luò)收到此消息后先回送 MSPWRCTRL消息，說明MS可使 用的功率范圍，以及與此MS相應(yīng)的TRX所需的發(fā)射功率。在加密過程中，使用加密算法 的信息，MS是否需要提前發(fā)送這條消息，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的系統(tǒng)消息3說明。


GSM網(wǎng)的空間接口淺析
——摘要 對GSM網(wǎng)空間接口的定義、邏輯信道與物理信道的映射關(guān)系、幀結(jié)構(gòu)及各種無線信道上傳送的信息進行了由淺入深的描述。
——關(guān)鍵詞 GSM 空間接口 淺析
——移動終端與GSM網(wǎng)絡(luò)之間的接口稱為空間接口，它是GSM網(wǎng)絡(luò)中最復(fù)雜，也是參數(shù)和性能最多的一個接口。該接口在網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，優(yōu)化以及工程建設(shè)和維護中，都顯得非常重要。
1、        GSM網(wǎng)的主要功能單元
GSM數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)主要由下述功能單元組成：移動臺(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、拜訪位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)、設(shè)備識別寄存器(EIR)、鑒權(quán)中心(AUC)和操作維護中心(OMC)。其中基站子系統(tǒng)(BSS)包括基站控制器(BSC)和無線基站(BTS)兩部分。各個網(wǎng)元之間的接口均由GSM規(guī)范所定義，但各個廠家在部分接口上采用自己的標準，使得設(shè)備選型和組網(wǎng)工作具有一定的難度，為此本文將著重介紹這幾種接口。
2、A接口、Abis接口、Uin接口
GSM網(wǎng)內(nèi)各接口之間的通信協(xié)議均是基于國際標準化組織(ISO)建議的開放式系統(tǒng)互聯(lián)七層模式(OSI)建立的，各層協(xié)議均獨立于其他層完成各自的功能。
2.1 MSC和BSS間接口
MSC與BSC間為標準A接口，符合GSM相關(guān)規(guī)定，接口之間采用7號信令，其應(yīng)用協(xié)議為BSSAP(基站子系統(tǒng)應(yīng)用部分 第七層協(xié)議)，該層協(xié)議建立在SCCP層之上（信令控制連接部分）。BSSAP包括BSSMAP(基站子系統(tǒng)移動應(yīng)用部分)和DTAP(直接轉(zhuǎn)送應(yīng)用部分)協(xié)議兩部分。基中BSSMAP是MSC至BTS的信令信息，DTAP是MSC通過BSC透明傳送給MS的信令信息。
2.2 BSC和BTS間接口
BSC與BTS之間的接口稱Abis接口，采用LAPD信令(D信道鏈路應(yīng)用部分)，應(yīng)用部分為BSSMAP協(xié)議。
2.3 BTS和MS間接口
BTS與MS之間的Um接口稱為空間接口(即無線信道)，它采用LAPDm信令。該接口包括三層協(xié)議：
第一層為物理層，該層通過無線信道發(fā)送或接收各種編碼信息，主要提供了信息傳送所需要的時分復(fù)用(TDM)幀結(jié)構(gòu)。
第二層為鏈路層，是介于第三層和第一層之間的傳送媒體，其功能是將第三層信令無差錯地傳送給第一層。
第三層為網(wǎng)絡(luò)層，主要提供3種網(wǎng)絡(luò)管理功能：
(1)RR--無線資源管理(Radio Resource)，包括尋呼(Paging)、加密模式設(shè)定(cipher mode setting)、信道分配、切換、測試報告。
(2)MM--移動性管理(mobilitymanagement)，包括鑒權(quán)(authentication)、位置更新 (locationupdating)、國際移動用戶識別碼的附著或分離(IMSIattach/detach)、周期性登記(periodic registration)。
(3)CM--呼叫連接管理(call connection management)，包括呼叫建立、補充業(yè)務(wù)、雙音多頻DTMF、短消息業(yè)務(wù)(short message scrvice)。
關(guān)于GSM網(wǎng)中的各接口信令規(guī)程見表1。
表１
3、空間接口的無線特性及分類
3.1 空間接口的無線特性
——由于數(shù)字移動通信的迅猛發(fā)展，信息在空間傳送所需要的頻帶已成為制約業(yè)務(wù)發(fā)展的關(guān)鍵問題所在。如何利用好有限的頻率資源以及與采用新的頻率資源進行合理的投資，從而規(guī)劃好移動通信網(wǎng)絡(luò)，是每個運營商現(xiàn)在就必須面對的問題，在此將GSM、E-GSM(擴展)和DCS1800的無線信道的基本特性列于表2，供參考。
表２
3.2 無線信道復(fù)用
——根據(jù)頻率規(guī)劃和容量要求，每個基站都分配有若干個載頻，每個基站無線覆蓋區(qū)內(nèi)的手機都能共享所分配的頻率資源，而且不同手機可在同一個載頻上分享不同的時間進行通信，這就是所謂的時分多址接入(即TDMA)。而空間接口泛指手機和基站所建立的連接。該接口采用TDMA技術(shù)，即每個載頻攜帶一個TDMA幀，每一幀包括8個時隙(即信道)。從手機至基站定義為上行鏈路，從基站至手機為下行鏈路，而信道(即時隙)則根據(jù)不同的用途可分為物理信道和邏輯信道。(1)物理信道
——一個載頻所攜帶的TDMA幀中的一個時隙就是一個物理信道，每個載頻(即一個TDMA幀)可含8個時隙，在一個時隙中所傳送的信息稱為一個“burst”(突發(fā))，每個時隙長度為577μs。該時隙中的數(shù)據(jù)則以546μs的“burst”突發(fā)脈沖信號發(fā)射出去，這樣8個“burst”是按順序以TDM(時分復(fù)用)方式在同一個載頻上發(fā)射的，而多個TDMA幀可形成一個復(fù)幀。例如，在上行鏈路上，某一手機A與基站收發(fā)信機所建立的聯(lián)系,是基于一個TDMA時隙的。當(dāng)該手機發(fā)送完一個“burst”后，它必須停止發(fā)送一段時間，使其他手機(如B利用與A手機相同頻率的其他“burst”與基站建立聯(lián)系)。由于信息是成幀傳給基站的，每一個幀所含的8個TDMA“burst”信息均發(fā)給同一個基站收發(fā)信機，以及手機離基站的遠近不同等原因，一個TDMA幀中的各個“burst”之間需要一定的保護時間，這樣8個“burst”的長度總合應(yīng)小于一個TDMA幀的時間長度。
(2)邏輯信道
——由于基站和手機之間需傳送大量的用戶數(shù)據(jù)和各種不同的控制信令，因此根據(jù)所傳信息的不同，定義了各種不同的邏輯信道，這些信道可按照一定的規(guī)則映射到物理信道上。
3.3 空間接口的分類
——根據(jù)功能的不同，引入了邏輯信道的概念，而邏輯信道則是通過物理信道實現(xiàn)其功能的。邏輯信道分為控制(或信令)信道和業(yè)務(wù)信道(TCH)兩類。邏輯信道根據(jù)不同的特殊功能分為以下幾種：
(1)        業(yè)務(wù)信道
——用于基站和手機間的語音或數(shù)據(jù)的交換。根據(jù)語音編碼器速率的不同可分為全速率和半速率兩種業(yè)務(wù)信道。全速率語音編碼器以13kb/s的速率工作(半速率語音編碼器以6.5kb/s速率工作)。在進入無線信道發(fā)射前，語音數(shù)據(jù)信息還需要經(jīng)過信道編碼(包括分組編碼和卷積編碼)，對數(shù)據(jù)流進行必要的檢錯和糾錯，并經(jīng)過交織編碼(速率為22.8kb/s，半速率信道編碼速率為11.4kb/s)，再加上填充比特，形成33.6kb/s的數(shù)據(jù)流，最后經(jīng)過GMSK調(diào)制，在無線信道上就形成了一個由8個時隙組成的總速率為270.833kb/s的TDMA幀，通過無線電波發(fā)射出去。
(2)        控制信道
分為廣播、公共和專用(獨立或伴隨)3種控制信道。
廣播信道(BCH)分為頻率校正信道(FCCH)、同步信道(SCH)廣播控制信道(BCCH)。公共控制信道(CCCH)分為尋呼信道(PCH)、隨機接入信道(RACH)和允許接入信道(ACCH)。
專用控制信道(DCCH)分為獨立專用控制信道(SDCCH)、慢速伴隨控制信道(SACCH)和快速伴隨控制信道(SACCH)。
3.4 編碼
(1)        語音編碼
——我們可從下行鏈路入手進行分析。中繼電路Ｅ1上的一個PCM時隙的速率分為64kb/s，該信道上的語音數(shù)據(jù)作為變碼器(可位于MSC或BSC側(cè)，進行不同速率的適配)的輸入，變碼器對64kb/s語音數(shù)據(jù)進行20ms的分割,形成1280bit數(shù)據(jù)流(即160個樣值，一個樣值為8bit)。再經(jīng)過RPE-LPC/LTP壓縮編碼，產(chǎn)生一個260bit的語音分組(已抽樣壓縮)，然后再送到信道編碼器進行信道編碼。
(2)信道編碼：為了使業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)和信令信道數(shù)據(jù)適于在無線信道上傳送并得到最優(yōu)化的性能，——它們在被發(fā)送前必須進行信道編碼。信道編碼分為卷積編碼和分組編碼，其中分組編碼提供糾錯和檢錯；卷積編碼提供信道保護。而數(shù)據(jù)交織則起到了減小由于無線環(huán)境對各個“burst”干擾所造成的數(shù)據(jù)丟失的作用，信道編碼還將業(yè)務(wù)信道(邏輯信道)和信令信道(邏輯信道)映射到物理信道上(時隙)。每個無線信道(載頻)上有8個邏輯信道編碼器,每個時隙對應(yīng)一個邏輯信道編碼器。
——每個信道編碼器從變碼器收到一個260bit(抽樣時長為20ms，速率為133kb/s的語音分組，260bit語音分組經(jīng)分組編碼和卷積編碼，對數(shù)據(jù)進行檢錯和冗余，變?yōu)?56bit數(shù)據(jù)分組(速率為22.8kb/s并分為8組，其中前4組(每組57bit)與前一個20ms抽樣語音分組中的后4組進行數(shù)據(jù)交織，形成4個“burst”(每個“burst”含114bit)；而后4組(每組57bit)與后一個20ms抽樣語音分組中的前4組進行數(shù)據(jù)交織，也形成4個“burst”(每個“burst”含114bit)，這樣共形成8個“burst”。在不考慮跳頻時，根據(jù)指定的TDMA幀中的一個固定時隙，經(jīng)過無線信道中8個連續(xù)幀發(fā)送出去。
——從以上信道編碼器的工作流程可以看出，數(shù)據(jù)交織將引起話音的延遲。因為原來一個20ms語音分組(抽樣信息)經(jīng)交織后在實際的無線信道上需要40ms才能傳完，而交織給系統(tǒng)帶來的好處是，它提高了糾錯解碼的性能。另外對空間接口起到非常重要作用的部件是收信機信道均衡器。在發(fā)送端每個TDMA“burst”中均含有一個訓(xùn)練序列，在另一端收信機能與該訓(xùn)練序列同步，并據(jù)此對多徑衰落，接收信號強度和數(shù)據(jù)定時誤差進行評價。均衡器利用評價結(jié)果調(diào)整接收機信號增益和數(shù)據(jù)定時提前(Timing Advance)，調(diào)整后不僅會減少失真造成的影響，而且還可以恢復(fù)部分數(shù)據(jù)。均衡器還能補償多徑造成的延遲，且在每個TDMA“burst”完成。
4 無線系統(tǒng)控制功能實現(xiàn)
——由上所述，空間接口可提供伴隨控制信道，即控制信道上的信令數(shù)據(jù)可伴隨著用戶業(yè)務(wù)信道(TCH)上的語音數(shù)據(jù)在同一個物理信道(時隙)上傳送。伴隨控制信道可在上行和下行鏈路上傳送，包括手機向BSS發(fā)送的連續(xù)測量報告以及手機從BSS得到的連續(xù)的控制指令。
4.1 切換
——GSM切換過程采用手機支持技術(shù)，以便更加準確和快速地實現(xiàn)切換。切換的目的是為了保持用戶鏈路連接的質(zhì)量，減少干擾，合理地進行話務(wù)量分配。在切換過程中，涉及到如下兩個關(guān)鍵技術(shù)。
(1)手機支持技術(shù)
——手機通過完成特定的測量來支持切換判決過程的實現(xiàn)。當(dāng)手機處于通話中，業(yè)務(wù)信道復(fù)幀中的某些TDMA幀是空閑的，其余TDMA幀則用于上行(BTS接收)和下行(BTS發(fā)射)時隙的傳送。當(dāng)TDMA幀處于空閑時，手機則通過調(diào)諧無線信道的頻率來監(jiān)測鄰近小區(qū)信號電平，從而可生成測量報告的部分內(nèi)容。
(2)切換判決過程
無線鏈路兩端的測量結(jié)果是切換判決算法的重要依據(jù)。在手機側(cè)，測量結(jié)果通過SACCH信道被連續(xù)地發(fā)送給BSS，從而最終對切換進行判決。手機所發(fā)送的測量報告內(nèi)容為：
•服務(wù)小區(qū)下行鏈路質(zhì)量(比特誤碼率)；
•服務(wù)小區(qū)下行鏈路接收信號電平和鄰小區(qū)下行接收信號電平。手機還報告鄰小區(qū)BCCH
的ID，以便確認所發(fā)出的測量報告與該小區(qū)對應(yīng)。
在基站側(cè)，切換算法僅僅適用于對上行鏈路的通信路徑、鏈路質(zhì)量、接收信號電平和手機到基站的距離的測量結(jié)果進行判決。手機射頻輸出功率門限值也作為切換判決的條件。如果手機能以較低的發(fā)射功率在鄰小區(qū)得到服務(wù)，則手機會建議作為切換。從系統(tǒng)角度來看，切換是為了減少過負荷和擁塞對系統(tǒng)造成的影響，因此切換也作為平衡小區(qū)話務(wù)量的一種手段，對系統(tǒng)優(yōu)化非常重要。
4.2 定時調(diào)整
——在手機側(cè)，同一個無線信道(載頻)上發(fā)射的各個“burst”間必須有一定的時間相隔才能保證數(shù)據(jù)在基站側(cè)得到恢復(fù)。然而手機并不是靜止的，因此手機的傳輸延遲也是在變化的，有時延遲太長會使一個“burst”重疊到下一個時隙(注意“burst”長度與時隙長度不等)，這樣將會在恢復(fù)數(shù)據(jù)時造成誤碼。為了使“burst”間具有一定的保護時間，系統(tǒng)通過一個閉環(huán)裝置為手機提供定時校正功能�；�站子系統(tǒng)通過對定時改變的檢測(通過一種定時提前TA算法)，如果需要定時提前(TA)，則基站子系統(tǒng)就會發(fā)一個TA信息給手機，命令手機提前或延遲發(fā)射(根據(jù)需要),從而補償傳輸延遲。
——另外定時提前算法(TA)還可估計出手機與基站間的距離。這對距離的估計值在切換判決算法間是非常有價值的參數(shù)。