ch7無線優(yōu)化解析

1、TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月1東方通信培訓(xùn)中心第七章目標(biāo)通過本章學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該能夠：1.理解解決 GSM 以下問題的方法: a傳輸定時(shí)b多徑衰落c.電池壽命內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心21999年 8 月發(fā)射定時(shí)為了簡化手機(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。G

2、SM BTS為了解決這一問題，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 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)半徑是 35km。（根據(jù)時(shí) 間提前量計(jì)算出）TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月3東方通信培訓(xùn)中心時(shí)間提前量內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心41999年 8 月電池壽命限制手機(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

3、電一 次后可以使用一定的時(shí)間，用戶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 GSM MS 電池的使用時(shí)間：功率控制-Power Control話音激活檢測 VADVoice Activity Detection不連續(xù)發(fā)射 DTX- Disc on ti nu ous Tran smissi on不連續(xù)接收 DRX-Discontinuous Reception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

4、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 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 oBSS 根據(jù)這些測量值可以分別調(diào)整 MS 和 BTS的功率。TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月5東方通信培訓(xùn)中心須提高功率注：BTS 將調(diào)整每個(gè) MS 的發(fā)射功率，保證該 MS 發(fā)射的信號(hào)被BTS 接收時(shí),處在預(yù)先定

5、義的功率控制箱內(nèi)功率控制發(fā)射功率須降低功率BTSRXA _B功率控內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心61999年 8 月話音激活檢測 VAD-Voice Activity DetectionVAD 是指移動(dòng)臺(tái)發(fā)射時(shí)檢測是否有話音的一種機(jī)制。當(dāng)采用 VAD 時(shí)，沒有講話時(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，也稱為“舒適”噪聲。如果沒有“舒適”噪聲，用戶可能會(huì)認(rèn)為通話已中斷。不連續(xù)發(fā)射 DTX-Discontinuous TransmissionDTX 技術(shù)通過減小可能的無線發(fā)射干擾，提高了

6、系統(tǒng)的有效性。 DTX 技 術(shù)是通過使 MS 在沒有消息數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)停止發(fā)射。 DTX 用在為通話而建立 的呼叫中，兩個(gè) MS 間通話時(shí)，可以明顯的覺察到這種效果。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 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(Silenee Descriptor )。TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月7東

7、方通信培訓(xùn)中心4xSACCH8 x Silence Descriptor (SID)話音激活檢測(VAD)與不連續(xù)發(fā)射(DTX)沒有采用DTX采用了DTXSACCH(4400103內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心81999年 8 月（靜音描述單元）SACCH復(fù)幀(480ms)TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月9東方通信培訓(xùn)中心不連續(xù)接收 DRX Discontinuous ReceptionDRX 技術(shù)使 MS 在沒有消息接收時(shí)“關(guān)閉”接收部分。MS 通過監(jiān)視廣播控制信道 BCCH ( Broadcast

8、 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 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，也可能被安排成多個(gè)復(fù)幀才

9、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。內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心101999年 8 月不連續(xù)接接收TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月11東方通信培訓(xùn)中心多徑衰落(Multipath Fading )發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過多條路由到達(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)過大氣中不同的溫度層、 濕度層時(shí)受到 干擾引起的。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)超過時(shí)間離

10、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 無法收到可用信號(hào)。對(duì)于 GSM 使用的頻段，由于無線電波波長的原因，“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)可以通過交織和 信道編碼恢復(fù)出來，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，無法通過編碼糾錯(cuò)機(jī)制恢復(fù)出丟失的信號(hào)。對(duì)面圖示的是一個(gè)無線突發(fā)脈沖列從基站傳到 MS 經(jīng)過的幾條路由，每條 路由在傳送中都

11、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)來對(duì)抗多徑衰落：均衡分集接收跳頻交織信道編碼均衡器必須能對(duì)抗大于 17ms 的時(shí)間離散度。內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心121999年 8 月多徑衰落0imiMRiffiBiiii|muulilggijTMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月13東方通信培訓(xùn)中心均衡由于多徑信號(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

12、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)。內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心141999年 8 月訓(xùn)練序列碼TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月15東方通信培訓(xùn)中心分集接收信號(hào)會(huì)從多條路徑到達(dá)接收

13、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，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)度合成信號(hào)天線 1天線 2內(nèi)部資料不得外傳第七章無線信道優(yōu)化TMSG-CP02 V1.0東方通信培訓(xùn)中心161999年 8 月分集接收合路后合到得到勺信TMSG-CP02 V1.0第七章無線信道優(yōu)化內(nèi)部資料不得外傳1999年8 月17東方通信培訓(xùn)中心跳頻簡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)衰落的問題。因?yàn)椴皇敲總€(gè)分配的信道都會(huì)有嚴(yán)重的干擾，當(dāng)載送 TCH 時(shí)隙的 RF 信 道在每幀都改變成一個(gè)新分配的頻率時(shí)， 會(huì)得到“無線信道干擾平均化”的效 果，所以數(shù)據(jù)發(fā)送過程中只有一部分時(shí)間會(huì)受到干擾。所有的移動(dòng)臺(tái)都可以在 BSS 的控制下完成跳頻。為完成跳頻功能，BSS 軟件里必須有跳頻的功能選項(xiàng)。有兩種跳頻方式可供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商選擇：循環(huán)方 式和偽隨