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移动通信原理与设备
1.4.4.3 3.4.3 帧结构

3.4.3 帧结构

物理信道的频率就是指TS的频率,所有TS可以是固定的频率,也可以不同的TS有不同的频率,即跳频。在GSM系统中,每个TS都有一个明确的频道号和时隙号。GSM系统中的TS按照传送信息的不同,组成不同的重复周期,即帧结构,如图3-9所示。每个载频被定义为一个TDMA基本帧,即8个TS(TS0~TS7)组成一个TDMA基本帧,每帧定义有帧号,TDMA帧号以2 715 648帧为周期循环编号。TDMA基帧再组成复帧,主要用于传送业务信息的复帧由26个基帧组成,用于传送控制信息的复帧由51个基帧组成。复帧再组成超帧,可以是51×26或26×51的1 326个TDMA基帧。2 048个超帧则组成周期更长的超高帧。

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图3-9 GSM帧结构

为什么要定义这么复杂的帧结构呢?因为要有效利用物理信道,就需要将逻辑信道经过合理组合安排到物理信道上,这种组合就是映射的概念。

一个BTS有n个载频C0、C1、C2、C3、…、C n,每个载频又分成8个TS(TS0~TS7),其中可定义某载频C0用于BCCH,那么实质上仅仅是将C0上的TS0、TS1两个TS用于控制信令的传送,其余6个TS仍用做业务信道。

(1) BCH和CCCH的映射

在基站一侧,C0上的TS0来传送BCH和CCCH信息。具体映射安排是:FCH占用1个TS,每隔10个TDMA帧发一次;SCH占用1个TS,每隔10个TDMA帧发一次;BCCH占用4个TS,每隔10个TDMA帧发一次;CCCH(含PCH和AGCH)占用4个TS,不发信息的时候发空闲序列I。要注意都占用的是C0上的TS0:FCH占用了第1个基帧的0时隙;SCH占用了第2个基帧的0时隙;BCCH占用了第3~6个基帧的0时隙;CCCH(或为I)占用了第7~10个基帧的0时隙;FCH占用了第11个基帧的0时隙;SCH占用了第12个基帧的0时隙; BCCH占用了第13~16个基帧的0时隙;CCCH(或为I)占用了第17~20个基帧的0时隙。依次类推,所以需要按51个TDMA基帧组成复帧,之后又重复。至于在MS侧,MS守候在C0上的TS0,任何时候都在此发起接入,即RACH在上行链路C0上的TS0,如图3-10所示。

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图3-10 BCH+CCCH下行链路映射

(2) DCCH的映射

安排C0上的TS1来传送DCCH双向信息。在基站一侧,SDCCH和SACCH合在一起,每个用户的SDCCH和SACCH都是4个TS长度信息,可8个用户同时使用,映射安排是:第1个用户的SDCCH、第2个用户的SDCCH、…、第8个用户的SDCCH、第1个用户的SACCH、第2个用户的SACCH、第3个用户的SACCH、第4个用户的SACCH和3个空闲TS,共计51个TS1,所以51个TDMA基帧组成复帧。下一个复帧的安排则是:第1个用户的SDCCH、第2个用户的SDCCH、…、第8个用户的SDCCH、第5个用户的SACCH、第6个用户的SACCH、第7个用户的SACCH、第8个用户的SACCH和3个空闲TS。当移动台在建立呼叫或更新位置时才占用SDCCH,一旦不用,其他用户就可使用,如图3-11所示。

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图3-11 SDCCH和SACCCH下行链路映射

(3) TCH的映射

TCH上下行结构一样。C0上的TS2~TS76个TS和其他载频的TS都用做TCH,TCH信息的长度是未知的,某个用户占用TS2,另一个用户就占用TS3,依次类推。但SACCH要在通话过程中,如传送功率控制信息,每26个TS发送1次,所以需要按26个TDMA基帧组成复帧,注意单的那个TS最后发空闲bit,如图3-12所示。

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图3-12 TCH下行链路映射