Information Portal "RF Design"
Информационный Портал "РЧ Дизайн"


Данный раздел посвящен описанию
радиоинтерфейса стандарта GSM


Форум =>> Информационная Зона =>> Гостевая книга =>> Карта портала "RF Design"


Компоненты сети подвижной связи соединены между собой с помощью стандартизированных интерфейсов (Interface). В системах связи под интерфейсом понимают общую границу между двумя взаимодействующими системами или компонентами системы [GSM 01.04, ITU-T I.112, 21.905]. Интерфейсы систем связи описываются соответствующими стандартами на системы связи. Стандартизация интерфейсов в системах связи позволяет осуществлять нормальное взаимодействие между компонентами систем связи, поставляемых различными фирмами-производителями. Мобильные станции и подсистема базовых станций взаимодействуют через интерфейс, обозначаемый обычно Um, известный как эфирный интерфейс или радиоинтерфейс (Radio interface). В соответствующих стандартах детально прописываются параметры используемых в системе связи радиосигналов, характеристики и основы функционирования приемников и передатчиков, необходимых для формирования обработки этих сигналов.

Система GSM

Основные характеристики и параметры радиоинтерфейса и приемопередатчиков GSM, можно найти в [1,2,4,8] и следующих стандартах ETSI и ANSI:

  • GSM 05.05/ETS 300- 577. GSM and DCS1800 Radio transmission and reception.
  • GSM 11.10/ETS 300-607. GSM and DCS1800 Mobile Station (MS) conformance specification. Part 1: Conformance specification.
  • GSM 11.21/ETS 300-609. Base Station System (BSS) equipment specification. Part 1: Radio aspects.
  • ANSI J-STD-007. PCS1900. Air Interface Specifications.
  • GSM 05.05. European Standard (Telecommunications series). Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Radio transmission and reception
  • GSM 900 (GSM, E-GSM)

Оригиналом стандарта GSM является стандарт GSM900, выпущенный в 1990 году. Для стандарта отводились два частотных участка по 25 МГц в диапазоне 900 МГц. Дополнительно в E-GSM (Extended GSM) как расширение диапазона могут выделяться две полосы по 10 Мгц. Таким образом, для GSM в диапазоне 900 МГц могут выделяться две полосы по 35 МГц.

  • GSM1800 (DCS1800)

Стандарт DCS1800 (Digital Cellular System), основанный на стандарте GSM900, был одобрен в 1991. На начальном этапе для его обозначения испоьзовалось название PCN (Personal Communication Network). Для реализации этого стандарта в диапазоне 1800 МГц используются два участка по 75 МГц.

В 1997 стандарт DCS1800 был переименован в GSM1800. GSM1800, как и GSM1900, отличается от GSM900 только использованием различных частотных диапазонов и возникающими при этом особенностями технической реализации.

  • GSM1900 (PCS1900)

Стандарт PCS1900 (Public Cellular System) представляет собой американскую адаптацию GSM для диапазона 1900 МГц. Этот диапазон, используемый также системами IS-95 CDMA и D-AMPS, продавался на аукционе в 1995 различным сетевым операторам в США. В 1997 году стандарт PCS1900 был переименован в GSM1900.

  • GSM-R

Адаптацией GSM для железнодорожных систем является GSM-R (Railway). Стандарт GSM был расширен, чтобы выполнить специфические требования, предъявляемые к железнодорожной связи, в частности, возможность диспетчеризации. В 1995 в диапазоне 900 МГц для GSM-R были зарезервированы 2 полосы по 4 МГц. Первые железнодорожные системы были оснащены GSM-R в 1998 году.

  • GSM450

В 1998 году институт ETSI опубликовал анализ по использованию стандарта GSM в диапазоне 450 МГц. Благодаря процедуре вывода из использования систем первого поколения, работающих в этом диапазоне, GSM смог бы в скором времени использоваться также и в диапазоне 450 МГц.

Система

Частотный диапазон, Мгц

(прямой / обратный)

Количество РЧ каналов

Применение

GSM900

890 - 915 / 935 -960

124

Глобально, кроме США

E-GSM

880 - 915 / 925 - 960

174

Глобально, кроме США

GSM1800

1710 - 1785 / 1805 - 1880

374

Глобально, кроме США

GSM1900

1850 - 1910 / 1930 - 1990

 

США

GSM-R

876 - 880 / 921 - 925

19

Железные дороги

GSM450

453 -457,5 / 463 - 467,5

 

 

 

Эфирный интерфейс и организация каналов в системе GSM

Связь между подвижным абонентским устройством или мобильной станцией MS и базовой станцией BTS обеспечивается физическим каналом (physical channel) и несколькими логическими каналами (logical channel). Физический канал определяется частотой и временем.

В базовом стандарте GSM используются следующие основные полосы частот:

  • линия вверх (MS - BTS) – 890 - 915 МГц;
  • линия вниз (BTS - MS) – 935 - 960 МГц.

На этих частотах в сетях GSM организуется 124 частотных канала с канальным разносом 200 кГц и дуплексным разносом 45 Мгц. В настоящее время системы стандарта GSM функционируют также в других частотных диапазонах.

Система

Частотный диапазон

(Вверх / Вниз) , Мгц

Количество РЧ каналов

Применение

GSM900

890 - 915 / 935 -960

124

Глобально, кроме США

E-GSM

880 - 915 / 925 - 960

174

Глобально, кроме США

GSM1800

1710 - 1785 / 1805 - 1880

374

Глобально, кроме США

GSM1900

1850 - 1910 / 1930 - 1990

 

США

R-GSM

876 - 880 / 921 - 925

19

Железные дороги

GSM450

450,4 – 457,6 / 460,4 – 467,6

 

 

GSM 480

478,8 – 486 / 488,8 – 496

 

 

Номиналы несущих частот в стандартах GSM могут быть определены с помощью абсолютного номера РЧ канала ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Значения ARFCN для несущих частот в нижней полосе частот, обозначаемые Fl (n), и соответствующие значения в верхней полосе частот Fu(n) приведены в таблице:

Система

Нижняя полоса

(Канал связи вверх)

Верхняя полоса

(Канал связи вниз)

Номер канала n

(ARFCN)

GSM 900

Fl(n) = 890 + 0,2*n

Fu(n) = Fl(n) + 45

1 Ј n Ј 124

E-GSM 900

Fl(n) = 890 + 0,2*n

Fu(n) = Fl(n) + 45

0 Ј n Ј 124

 

Fl(n) = 890 + 0,2*(n-1024)

 

975 Ј n Ј 1023

R-GSM 900

Fl(n) = 890 + 0,2*n

Fu(n) = Fl(n) + 45

0 Ј n Ј 124

 

Fl(n) = 890 + 0,2*(n-1024)

 

955 Ј n Ј 1023

GSM 1800

Fl(n) = 1710,2 + 0,2*(n-512)

Fu(n) = Fl(n) + 95

512 Ј n Ј 885

GSM 1900

FI(n) = 1850,2 + 0,2*(n-512)

Fu(n) = FI(n) + 80

512 Ј n Ј 810

GSM 450

Fl(n) = 450,6 + 0,2*(n-259)

Fu(n) = Fl(n) + 10

259 Ј n Ј 293

GSM 480

Fl(n) = 479 + 0,2*(n-306)

Fu(n) = Fl(n) + 10

306 Ј n Ј 340

Максимальная выходная мощность для мобильных станций MS различных классов устройств определена в следующей таблице.

Класс мощности

GSM 400 / GSM 900

GSM 1800

GSM 1900

Допустимое отклонение, дБ

1

20 Вт

1 Вт (30 дБм)

1 Вт (30 дБм)

±2

2

8 Вт (39 дБм)

0.25 Вт (24 дБм)

0.25 Вт (24 дБм)

±2

3

5 Вт (37 дБм)

4 Вт (36 дБм)

2 Вт (33 дБм)

±2

4

2 Вт (33 дБм)

 

 

±2

5

0.8 Вт (29 дБм)

 

 

±2

Наименьшая выходная мощность для всех классов устройств GSM400 и GSM900 должна составлять 5 дБм и для всех классов DCS1800 и PCS1900 MS - 0 дБм.

Различные уровни управления мощностью, необходимые для адаптивного управления мощностью должны иметь номинальные значения, определенные в таблице ниже.

GSM 400 / GSM 900

 

 

GSM 1800

 

 

GSM 1900

 

Ступень управления мощностью

Номин. выходная мощность, дБм

Отклон., дБ

Ступень управления мощностью

Номин. выходная мощность, дБм

Отклон., дБ

Ступень управления мощностью

Номин. выходная мощность, дБм

Отклонение, дБ

0-2

39

±2

29

36

±2

22-29

Запасной

Запасной

3

37

±3

30

34

±3

30

33

±2

4

35

±3

31

32

±3

31

32

±2

5

33

±3

0

30

±3

0

30

±3

6

31

±3

1

28

±3

1

28

±3

7

29

±3

2

26

±3

2

26

±3

8

27

±3

3

24

±3

3

24

±3

9

25

±3

4

22

±3

4

22

±3

10

23

±3

5

20

±3

5

20

±3

11

21

±3

6

18

±3

6

18

±3

12

19

±3

7

16

±3

7

16

±3

13

17

±3

8

14

±3

8

14

±3

14

15

±3

9

12

±4

9

12

±4

15

13

±3

10

10

±4

10

10

±4

16

11

±5

11

8

±4

11

8

±4

17

9

±5

12

6

±4

12

6

±4

18

7

±5

13

4

±4

13

4

±4

19-31

5

±5

14

2

±5

14

2

±5

 

 

 

15-28

0

±5

15

0

±5

 

 

 

 

 

 

16-21

Запасной

Запасной

Максимальная выходная мощность передатчика базовой станции, использующего GMSK модуляцию, измеряемая на входе комбайнера (сумматора) передатчика, должна иметь значения, определяемые классом передатчика:

GSM400, GSM900

 

DCS1 800, PCS1 900

Класс

Максимальная

 

Класс

Максимальная

мощности

выходная мощность, Вт

 

мощности

выходная мощность, Вт

1

320 - (< 640)

 

1

20 - (< 40)

2

160 - (< 320)

 

2

10 - (< 20)

3

80 - (< 160)

 

3

5 - (< 10)

4

40 - (< 80)

 

4

2.5 - (< 5)

5

20 - (< 40)

 

 

 

6

10 - (< 20)

 

 

 

7

5 - (< 10)

 

 

 

8

2.5 - (< 5)

 

 

 

Максимальная выходная мощность на несущую частоту (maximum output power per carrier) микросотовых и пикосотовых базовых станций, измеряемая в антенном разъеме после всех каскадов комбайнирования должна соответствовать величинам, приведенным в следующей таблице:

GSM 900

DCS1 800, PCS1 900

Класс мощности

Максимальная выходная мощность, дБм

Класс мощности

Максимальная выходная мощность, дБм

Микросоты

 

Микросоты

 

M1

(> 19) - 24 

M1

(> 27) - 32

M2

(> 14) - 19 

M2

(> 22) - 27

M3

(> 9) - 14 

M3

(> 17) - 22

Пикосоты

 

Пикосоты

 

P1

(> 13) - 20

P1

(> 16) - 23

Допустимое отклонение фактической максимальной выходной мощности BTS должно составлять ±2 дБ. Регулировки базовой станции должны позволять уменьшать выходную мощность, начиная от максимального уровня, по крайней мере, шестью шагами по 2 дБ. Данная регулировка, называемая статической регулировкой мощности, позволяет сетевым операторам производить корректировку покрытия.

Структура физических и логических каналов связи

Данные в системе передаются ограниченными по времени пакетами при строгом сетевом управлении. Две частоты поддерживают дуплексную связь между подвижным абонентским устройством и сетью. Последовательность из восьми периодически повторяющихся временных слотов длительностью 577 мкс обеспечивает восемь уникальных точек доступа во времени для соответствующего числа подвижных устройств. Один из этих слотов используется для одиночного подвижного абонентского устройства, оставляя для других семи подвижных абонентских устройств возможность получения доступа к сети на той же самой частотной паре. Таким образом, каждая несущая частота обеспечивает организацию 8 физических каналов, располагая их определенным образом в восьми временных окнах в пределах TDMA кадра и в последовательности кадров, приписывая каждому каналу одно и то же временное окно в каждом кадре.

Представленные в цифровой форме сообщения и данные до формирования физического канала группируются и объединяются в логические каналы двух типов:

  • TCH – каналы трафика (Traffic CHannel), называемые также каналами связи, которые служат для передачи речи или данных;
  • CCH – каналы управления (Control CHannel) для передачи сигналов управления и синхронизации.

При соответствующем сочетании логических каналов можно разместить в одном физическом канале несколько логических.

Каждый физический канал в стандарте GSM дает возможность организации одного канала передачи сообщений с полной скоростью - в этом случае канал связи займет одно временное окно. При половинной скорости в физическом канале располагаются два канала, занимающие одно временное окно с перемежением в соседних кадрах. Таким образом, различают TCH двух типов:

  • TCH/F(Full rate Traffic CHannel) – полноскоростные каналы, т.е. каналы передачи сообщений с полной скоростью 22,8 кбит/c.
  • TCH/H (Half rate Traffic Channel) – полускоростные каналы, предназначенные для передачи сообщений с половинной скоростью 11,4 кбит/c.

Для передачи кодированной речи и данных в стандарте предназначены TCH следующих типов:

  • TCH/FS – канал для передачи речи с полной скоростью;
  • TCH/HS – канал для передачи речи с половинной скоростью ;
  • TCH/F9,6 – канал для передачи данных с полной скоростью 9,6 кбит/c;
  • TCH/F4,8 – канал для передачи данных с полной скоростью 4,8 кбит/c;
  • TCH/F2,4 – канал для передачи данных с полной скоростью 2,4 кбит/c;
  • TCH/H4,8 – канал для передач данных с половинной скоростью 4,8 кбит/c;
  • TCH/H2,4 - канал для передач данных с половинной скоростью 2,4 кбит/c;

Кодирование позволяет повысить скорость передачи цифрового речевого сигнала в канале TCH/F c 13 кбит/c до 22,8 кбит/с. Передача речи в канале с половинной скоростью может позволить значительно увеличить емкость трафика.

Дуплексные каналы трафика и совмещенных каналов управления организуются в канале трафика. Симплексные каналы управления BCCH и CCCH занимают нулевой слот в кадрах канала управления эфирного интерфейса на используемых в соте несущих BCCH. Для организации передачи каналов трафика TCH и совмещенных каналов управления FACCH и SACCH используется 26-кадровый мультикадр. В полноскоростном канале связи в каждом 13-ом TDMA кадре мультикадра передается пакет информации канала SACCH; каждый 26-ой TDMA кадр мультикадра свободен. В полускоростном канале связи пакет информации канала SACCH передается в каждом 13-ом и 26-ом TDMA кадрах мультикадра. Для организации каналов управления, за исключением FACCH и SACCH, используется 51-кадровый мультикадр.

Для каждого полускоростного канала TCH скорость передачи информации составляет 11,4 Кбит/c; полная скорость передачи в объединенном полускоростном канале TCH/SACCH – 24,7 кбит/с.

Информация канала случайного доступа RACH передаются в нулевом слоте любого кадра 51-кадрового мультикадра канала управления. Эта информация передается абонентским устройством только в одном кадре мультикадра, т.е. раз в 256 мс. Для передачи используется структура слота, соответствующая пачке доступа.


 P.S.
Сайт находится в стадии оформления, информационного наполнения и тестирования. Приносим извинения за возможные неточноcти и некорректную работу. Рады конструктивным замечаниям, предложениям и вопросам, которые можно записать в гостевую книгу или отправить по е-почте.
|||| Гостевая книга ||||
© 1999-2005 RF Design - РЧ Дизайн, email: rfdesign@yandex.ru ||