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移动通信原理与设备
1.4.4.4 3.4.4 时隙(突发)结构

3.4.4 时隙(突发)结构

在GSM系统中,一个TDMA帧占4.615ms,共包括8个时隙。因而,每时隙持续时间为576.9μs。由于调制速率为270.833 kbit/s,因此每时隙间隔(包括保护时间)有156.25 bit。

TDMA帧中的一个时隙称为一个突发,一个时隙中的物理内容,即在此隙内被发送的无线载波所携带的信息比特串,称为一个突发脉冲序列。GSM系统的无线载波发送采用间隙方式,突发开始时,载波电平从最低值迅速升到预定值并维持一段时间,此时发送突发中的有用信息,然后又迅速降到最低值,结束一个突发的发送。这里说的有用信息包括加密比特、训练序列及拖尾比特等。此外,为了分隔相邻的突发,突发中还有保护部分。保护部分不传输任何信息,只对应于载波电平上升和下降阶段。

在TDMA系统中,典型的时隙结构(或称突发结构)通常包括5种组成序列:信息、同步、控制、训练和保护。其原因是:信息序列是通信真正要传输的有用部分;为了便于接收端的同步,在每个时隙中要加入同步序列;为了便于控制信息和信令信息的传输,在每个时隙中要专门划分出控制序列;为了便于接收端利用均衡来克服多径引起的码间干扰,在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列;上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔(即不传输任何信号),即每个时隙中传输信息的时间要小于时隙长度,这样可以克服因移动台与基站间距离的随机变化而引起移动台发出的信号到达基站接收机时刻的随机变化,从而保证不同移动台发出的信号在基站处都能落在规定的时隙内,而不会出现重叠现象。

对于不同的逻辑信道,有不同的突发脉冲序列。根据功能不同,突发脉冲序列可以分为以下4种,如图3-13所示。

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TB—拖尾比特;GP—保护间隔

图3-13突发序列结构

1.普通突发脉冲序列

普通突发脉冲序列(Normal Burst,NB)用于携带业务信道(TCH)和除RACH、SCH及FCCH之外的控制信道的信息,它含116个加密比特和8.25周期的保护时间(约30.46μs)。

对NB中各比特的简要说明如下。

(1)拖尾比特(TB):固定为000,帮助移动台中的均衡器判断帧的起始位和终止位。

(2)加密比特:是57 bit,经过加密的用户话音或数据。

(3) 1比特借用标志:表示此突发脉冲序列是否被快速辅助控制信道(FACCH)的信令借用。也就是说该比特用来判断其前面所传的数据是业务信道的信息还是控制信道的信息。如果传的是FACCH的信令,则往往是越区切换命令。

(4)训练序列比特:它是一串已知定义的比特,为接收端进行均衡训练时所用。对于NB,规定了8种训练序列,用训练序列码(TSC)来标记。例如,当TSC= 2时,训练序列固定为01000011101110100100001110。

(5)保护间隔(GP):共8.25 bit(相当于大约30μs),是一个空白空间,防止同一载频8个用户间的突发脉冲信号的重叠。

2.频率校正突发脉冲序列

频率校正突发脉冲序列(Frequency correction Burst,FB)用于移动台与基站的频率同步。它相当于一个带频率偏移的未调制载波,它的重复发送就构成了频率校正信道(FCCH)。图3-13中,固定比特的组成全是0,TB和GP的位置、作用和组成与NB完全相同。

3.同步突发脉冲序列

同步突发脉冲序列(Synchronization Burst,SB)用于移动台的时间同步,其中包括一个易被检测的较长的训练序列并携带有TDMA帧号(FN)和基站识别码(BSIC)信息。它与频率校正突发(FB)一起广播,它的重复发送就构成了同步信道(SCH)。

4.接入突发脉冲序列

接入突发脉冲序列(Access Burst,AB)用于随机接入。其特点是有一个较长的保护间隔,占68.25 bit周期,合252μs。这是为了适应移动台首次接入BTS(或切换到另一个BTS)后不知道时间提前量而设置的。当移动台离BTS较远时,第一个接入突发脉冲序列到达BTS的时间就会晚一些。又由于这个接入突发脉冲序列中没有时间调整,为了不与下一时隙中的突发脉冲序列重叠,此接入突发脉冲序列必须短一些,从而留有很长的保护间隔。这样长的保护间隔最大允许35 km距离内的随机接入。而对于小区半径大于35 km这一例外情况,就要作某些可能的测量了。

5.空闲突发脉冲序列

空闲突发脉冲序列(Devosd Burst,DB)当无信息可发送时,由于系统的需要,在相应的时隙内还应有突发发送,这就是空闲突发(DB)。空闲突发不携带任何信息,其格式与普通突发相同,只是其中的加密比特要用具有一定比特模型的混合比特来代替。