GSM原理

发布时间:2008-07-01 11:02   类型:基础知识   人浏览

GSM原理(翻译自Aglient 公司的GSM原理/测量培训教材)--3

 

7. 接收表现:GSM接收器要在复杂的无限环境中有效的操作。接收器要适应多径和多普勒衰减,低信号、高信号、以及别的收发射器或别的用户的干扰。要能以最小的比特误码率解调0.3GMSK 信号。GSM的语音通道的语音信息编码为IaIb带有错误纠正,而Ⅱbits没有错误纠正。互调测试手机在GSM波段的对两个干扰的选择,

● IMEI international mobile equipment identity 国际移动设备识别号就是手机串号,每一个手机都有一唯一的不同于别的手机的串号。IMSIinternational mobile subscriber identity国际移动用户识别号 是手机用户进入网络的正确身份。15IMSI存于SIM卡中.
l SIM subscriber identity module :
4-8位的PIN码,3次错误的输入卡就停止工作;8位的PUK码,10次错误的输入SIM卡就被永久的锁住。SIM卡包含有:串号、IMSI、鉴权算法 加密、网络代码、PIN PUK、充电信息。SIM : 保持有所有的用户信息,(IMSI\ 允许的网络单); 存有最后的位置信息. 拨打信 息和存储信息.
存储电话号码等。

● Dual band & dual mode:
1. dual band :
双带,手机有频率开关,可工作在两个频率段
2. dual mode
双重模式 在手机中,mode 是所使用发射技术的类型, 数字模式和模拟模式。手机支持AMPSTDMA, 能按需要的模式转换。AMPS是模拟的。
●Mobile Station ISDN number: (MSISDN):
也就是手机号码。
小区接入技术:
1. FDMA: frequency division multiple access:
每个通话放在一个单独的频率上。

2. TDMA: Time division multiple access:
在指定的频率上,通话在固定的时间段上。
3. CDMA: Code division multiple access
每个通话都有唯一的代码。

时分多址接入技术:
1. GSM
使用了TDMA FDMA多路传输:
124 Frequency channels for GSM900; 100khz channel; mobile share ARFCN by TDMA. 0.3GMSK Modulation 270.833kbits/sec.
2.
GSM系统中有124个频道, 频道间隔是200khz; 每个频道由8个用户共享, 在时间上进行时分复用。就是说信号的发送是突发的不是连续的发送的。上行和下行规定使用相同的信道号(ARFCN
)和时系号,而且基站和移动台相差三个时系,即上行电路落后于下行电路三个时系时间。

物理通道和逻辑通道:
物理通道: 被描述在时域和频域;   是实际的频率和时域, 由频道或绝对射频信道号和时系共同决定的。TS number ARFCN
的组合就是物理信道。
逻辑通道; 是在物理通道上,在任何频率和时系可能是业务信道或是控制信道.
●1 timeslot period=576.92us, 1frame =8timeslots. Frame period=4.615ms, voice coder bit rate=13kbps,
Timeslot/normal burst 中,有26bits的慢或是Training bits

跳跃业务通道:所有的手机都有跳频的能力,但是不是所有的小区都是跳跃区(象城市有较多的建筑物造成多径,被设为跳频小区)。手机测量相邻小区bch的强度,跳跃顺序由小区配置和手机配置表定义。小区配置表列出所有的特别小区跳跃顺序。
1
. 小区重选-----测量并进行BCCH解码:MS5秒算出服务小区C1和非服务小区C2
2
MS最少要每30秒解码服务小区全部的BCH数据。

3
. 手机解码BCCH数据包含影响小区选择的参数,最少5分钟6个最强的小区BCCH载波。
4
. 当MS找到6个最强的BCCH 载波, 在30秒内BCCH数据到新的载波。

跳频:
1.
多路衰减产生不同的信号强度被叫做瑞利衰减
2.
瑞利衰减是由不同的路径和由此的接收频率决定
3.
快速移动的手机可能体验不到由于路径的改变而产生剧烈的影响?
4.
慢速或停止的手机可能体验到语音质量的严重影响(why
5.
如果当衰减发生时接受频率改变,问题就会解决
6.
衰减现象是连续的和快速的,这样频率变化也应该是连续的。
7.
这种连续变化的频率叫做跳频
8.
在上行和下行都要进行跳频处理
9.
在每个TDMA帧频率改变
10.
手机的跳频最多64个频率
11.
跳跃顺序是循环或非循环的。
12.
什么是跳频顺序不同的跳频顺序可在同一小区使用。
13. BCH
时隙不跳跃
14.
跳频能使平均干扰减少。即使共道小区将使用相同的ARFCN
跳频,干扰将不连续。
15. GSM
小区不是帧同步,频率的改变相关于Frame nos.
16.
如果相同的HSN
用在两个小区,干扰要么是零,或者如果相位更正存在将是连续的
17.
所以两个小区要尽可能的使用不同的HSN.
18.
扇形小区(同一个BTS)能使用相同的HSN,
由于区域不同时出现。

语音编码: 现代的数字通信中使用语音压缩技术, RELP残余激励线性预编码和LTP 长期与编码。语音质量被影响由首要的Ia bits,有错误检测加CRC纠错。评价语音质量MOS=Mean opinion score , 1---5; 5 是最好的。1 是最差。

●GSM蜂窝通信系统和测量
  
第一带的模拟移动通信技术: 是模拟系统,信道上的信息是语音信息以模拟方式传输的,使用的也是模拟调制(调频)。 存在频谱利用、容量、功率利用率、保密等缺点。
  
第二代的数字的、以电话业务为主的窄带移动通信技术。采用语音压缩编码使话音数字化、以TDMAFDMA多种编码方式调制。
  
第三代以有限多媒体业务为主的宽带移动通信技术。是一种全球性的个人移动通信系统、为静止或慢速移动的用户提供2Mbps数据流,高速移动的用户144Kbps。中速移动的是384Kbps。有几种标准:WCDMACDMA2000.
      
第四代是以多媒体为目的的广带移动通信技术。

●GSM测量中使用到的仪器:
时域分析:示波器 易观察相位失真。

频域分析:频谱分析仪 易观察谐波失真。

加密cipher/encryption: 安全保密是GSM系统的一个特点, 由基站控制加密的开关,

测量时的原则是:
要有足够的功率保证连接, 连接调制质量, 克服路经衰减; 选择的测量: 要避免假坏、找出所有的真坏、解释失败;测量时要的是为什么要测量?和寻找什么?提供给可靠的质量、可靠的操作安全、提供有缺陷的数据给制造商。寻找潜在的生产缺陷、缺陷的生产过程,从手机的寿命和损坏的结果。实际生产中需要测试的外设:键盘和显示、电池连接、SIM
卡的连接、耳机语音、天线测试、液晶显示等。

1. 误码率:
接收灵敏度的表现, 误码率BER bit error ratio是评价在模拟的输入时接收的情况. 所有的手机都有一LOOP BACK 模式, GSM TEST SET给手机发送命令,让手机进入Loop back 模式, 而且只有当TESTSIM插入手机时, loop back 才能被激活, 一旦手机循环回调制的数据流, BER就可测量了; 比特误码是由于手机接收引起的. GSM TEST SET 模拟一个基站, GSM TEST SET产生一个高质量的0.3GMSK信号, 和手机建立呼叫, 手机被命令进入loop back模式, 通常语音数据编码在TCH, 但此时被伪随机比特(pseudo random binary sequence)序列取代, PRBS被调制在下行的TCH , 手机收到并解调PRBS, 重新调制到上行的TCH, TEST SET ,解调并和原始的PRBS比较., 错误的就以百分比.

2. 接收静态灵敏度:
手机在小区内移动, 由于路经的衰减, 基站使用从手机发来的RXLev显示接收的功率, 当显示接收的功率小时, 基站调整它的输出功率; 这叫动态功率控制, 范围超过30DB.在最远-102dbm BER<2%, 在最高(最近)-15DBM
BER<0.1%;
a)
衰退条件下的接收灵敏度
.
b)
干扰条件下的接收表现
:
  
3. GSM BURST:
是功率对时间的关系(power versus time)。0.3GMSK的突发脉冲中的平坦部分是有用部分,其波动范围应在±1.0dbm.内。测量功率对时间power versus time burst profile:   用时门频谱分析仪, 由频谱分析仪设置零频率跨度(SPAN); 调至信号中心频率,分辨率带宽要选到足够窄使信噪比能显示出整个Burst
的动态范围, 而且分辨率带宽也要足够而不至于扭曲显示的轮廓。

4. 测量输出的RF频谱:
RF
调制输出频谱平均的轨迹,平均的和中心频率的值相比就是dbc. 由于Ramping输出的RF频谱. Ramping 频谱的测量是为了保护那些使用相邻频率通道的用户, 要求TDMA burst 有足够的动态范围、上升的足够快、不要超过目标,而且在中心要平坦。波纹的出现在burst中央是产品测量期望的。瞬间的输入频率接近±67khz
和数据模型??

5. 杂散波的散发的测试:
1.
保护别的无线频谱用户,不被干扰。在R&D
要测试,生产一般不需要。
2.
保护别的用户、从9KHZ 12.75GHZ。、空闲模式/通话中
a)
Spectrum analyzer 去搜索9K-12.75GHZ内的所有频谱。
b)
在空闲模式和在通话中模式中。
c)
要在完全屏蔽的RF测量条件下,屏蔽掉别的无限频谱。
6.
发射部分:

EEPROM
存储了I/O增益平衡参数, Ramping 控制线路的形状参数;发射输出的校准功率值和功率更正系数也存储在EEPROM中;发射输出功率是GSM规则中最重要的一个协议。所有的收集都需要EEPROM 校准表以满足GSM 协议要求,在不同的输出频率,功率校准表为每一个功率等级留有更正值;发射输出功率能被GSM TEST SET 来测量。最大的功率输出偏差是2dbm.   其他的是3dbm.偏差。
7.
调制合成是转换数据流从通道编码器到无线信号, 调制和信道合成器成单个线路。?
8.
相位和频率误差: 相位和频率误差能显示手机许多性能。峰值相位误差peak20deg; 平均相位误差<5deg; 频率误差<90hz.
9.
时基调整范围

timing tuning range:
时基调整范围检查是每个手机生产商都要做的,所有的手机都有一个内部频率参考振荡器(时基), 手机里所有别的频率都要和这个参考频率同步;这个参考频率时可调的、所以手机能和网络同步;充足的调整范围是必要的。是因为多普勒衰减和温度的变化。
10. dbc
测量射频频谱,由调制引起的频谱曲线测量,将平均测量结果与中心频率处的平均值相比,就是相对的dbc.
11. RELP:
残余激励线性预编码。 LTP:
长期预编码。
12.
空闲模式(idle mode: 没有在通话,但仍然扎营在网络上。从基站接收和解码BCH
l
手机Camp on:
Preferred list.

QUSTION:
     1
、小区的一个基站一般有几副天线? 3 2、一副天线能否同时发射几个频道?如果不能,那么如何给一个小区同时提供几个频道? 3、小区的一个控制信道(如BCCH)是否只能占用小区中一个载频的一个时隙(而不能变化信道或同时占用几个信道)? 4、业务信道和控制信道能否同处于一个频道中?

国内GSM手机进网检测的测试标准
目前我国GSM手机进网检测执行的是1996年颁布的YD/T 884-1996 《900MHz TDMA数字蜂窝移动通信网移动台设备技术指标及测试方法》。该标准是基于ETSI GSM 11.10的12-14章,主要规定了GSM900移动台无线收发信机的射频、音频指标的定义、要求及测试方法。该标准除用于手机进网检测外,还广泛用于仲裁测试、性能测试以及手机厂家、运营单位、和维修部门对手机进行的检测。该标准规定的主要指标有:
发射机:
-相位误差和频率误差
-多径与干扰条件下的频率误差
-发射机载频峰值功率与突发脉冲定时
-输出射频频谱
接收机:
-坏帧指示性能
-参考灵敏度
-接收机适用的输入电平范围
-同信道抑制
-邻信道抑制
-互调抑制
-阻塞与杂散响应抑制
    杂散辐射
    音频测试:
-发送灵敏度/频率响应
-发送响度评定值
-接收灵敏度/频率响应
-接收响度评定值
-侧音掩蔽评定值
-电话声耦合损耗
-失真
-带外信号抑制
-空闲信道噪声
  YD/T 884-1996自颁布以来一致指导我国的GSM手机检测,为保证国内进网和销售的GSM手机质量起到了技术支持和保障作用。但随着GSM技术的不断发展,现在GSM双频、多频手机已全面上市,手机的各项新业务新功能不断出现,该标准只覆盖900MHz一个频段,因此急需更新。目前中国无线通信标准委员会(CWTS)正在研究制订新的标准。
国内GSM手机进网检测的测试标准和技术要求
          
目前国内对GSM手机的进网检测采用抽样检测的方式进行。
 手机厂家申请新型号的手机入网时,需按照信息产业部《电信设备进网审批管理办法》办理各项手续,信息产业部委托各地行业主管部门对申请入网的手机随机抽样5台,连同测试必须的附件,包括专用射频测试电缆、电池、充电器和说明书,一起封样送至信息产业部授权的检测中心进行检验。
  基本功能测试包括:
-位置登记
-移动主叫通话
-移动被叫通话
-移动台挂机
-切换       

 

深圳市君鉴测试仪器租赁有限公司于2002年在深圳成立,04年在上海和香港成立分公司,06年在苏州成立办事处。主要从事世界知名品牌Agilent,R&S,Tektronix等研发,生产类测试仪器的租赁与销售。君鉴公司的经营理念是“以精至强,由强渐大”。我们拥有一支具备丰富实践经验的技术团队,可以为您在产品的研发阶段提供专业的技术支持,并且为您在产品的生产阶段量身定制仪器租赁方案,降低生产成本。     服务电话:800 999 3035    仪器回收:陈经理:13560795201











































































































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