求GSM原理--手机通信中的技术内幕2？

手机开机后的步骤:

1. 首先搜索124个信道，即所有的BCH通道, 决定收到的广播信道BCH强度, (BCH 的承载的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);

2. 跟网络同步时间和频率, 由FCH/SCH调整频率和时间

3. 解码BCH的子通道BCCH.

4. 网络检查SIM 卡的合法身份.是否是网络允许的SIM 卡。

5. 手机的位置更新.

6. 网络鉴权

l 手机主叫(MOC)过程:

1. 手机给基站发送通道需求，即手机发送一个短的随即接入突发脉冲.(RACH Burst)

2. 由BCH 指定传输信道. SDCCH

3. 手机和基站在独立专用信道(SDCCH)上通信.

4. 权限认证

5. 指定手机在一个业务信道(TCH)上通信.

6. 在TCH上进行语音通信.

l 手机被叫

1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI号码来呼叫用户。

2. 由手机发送RACH

3. 通道指定在BCH.

4. 手机和基站在SDCCH 上通信

5. 手机用户被鉴权

6. 手机被指定TCH通道。

7. 在TCH通道上进行语音和数据通信。

l 紧急呼叫：

1. GSM规格定义了112 为紧急呼叫号码

2. 112在手机有无SIM卡的情况下均可呼叫。

3. 在RACH 上, 手机112 建立紧急呼叫。

l Authentication 鉴权：

1. 目的：验证用户身份（IMSI /SIM）; 提供手机新的加密键。

2. 鉴权是在什么情况下：每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游时的位置更新。

l 切换handover: 切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。

1. 上行和下行的接收质量报告

2. 上行和下行的接收信号强度

3. 距离，迁时

4. 干扰层。

5. 功率预算。

6. 切换包括：同一小区内部信道/时隙之间的切换。小区于小区之间。

l 加密ciphering: 语音和数据的保密、信号信息的保密；

l 手机位置更新location update:

1. MSC应知道呼叫手机的位置。

2. 手机连续的改变位置，手机在改变位置时通知MSC关于新位置。由MSC处理位置更新。

3. 手机位置更新过程：（location area identity LAI）

a) 手机改变位置区

b) 手机从BCCH 上读新的位置区

c) 发送RACH, 为通道需求。

d) 在AGCH上获得一个SDCCH.

e) 在SDCCH发送IMSI和新旧LAI位置更新需求给MSC

f) MSC开始认证

g) 如果认证成功，更新手机位置在VLR上

h) 发送确认信息给手机

i) 手机离开SDCCH, 进入空闲模式。

l 上行和下行：上行是手机通过上行频率发信息给基站，下行是相反。上行和下行组成一对频率对（45MHZ分割），上行滞后下行3个时隙；上行和下行使用相同的时隙号；上行和下行使用相同的通道号；上行和下行使用不同的波段。（间隔45MHZ）。

l 功率等级：

由于手机在小区内移动，它的发射功率要随着移动，当他靠近基站时，防止干扰别的用户功率要减小，当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。总共有19个功率等级, 功率等级存于手机的EEPROM中. 功率控制的好处是：手机可以省电、基站减少干扰。

1. 由基站在SACCH上发送命令手机改变发射功率

2. 改变功率是和路径的衰减成比例。TX Level 5 –33dbm ，19---5dbm。

3. 每个等级之间是间隔2dbm.

4. BTS需要在上行开始的Rxlev、Rxqual

5. 每480ms 发送报告给BSC 关于Rxlev、Rxqual。

6. 每一定时间跟初始的进行比较。

l 动态基站功率控制：

1. 目标是减少平均干扰

2. 基于MS发送的测量报告计算

3. 不是和BCH载波？？？？。

4. 非强制性的

l DTX 不连续发射：

1. 当语音中断的大部分时间里，允许无线发射器关掉。

2. 有DTX Handler处理器：在发射端有语音激活检测、在发射端有背景声噪音、在切断时产生舒适噪音。

3. 不连续发射在上行和下行都有执行。不连续发射、不连续接收；

4. 在手机上执行不连续发射和不连续接收。

5. 在BTS接收时有不连续接收

l 时迁（定时提前）:

Timing advance 就是为了保证信号能在准确的时间内到达BS, 当MS移动时, 随着MS距离BS 的远近, 上行传递的时延的可变，基站命令移动台提前发送。由BS在SACCH信道上命令MS来改变它的迁时的大小. 手机在空闲模式时接收机站和解码BCH，在BCH中的SCH允许手机调整它的内部时间，当手机接收到SCH时不知道距离基站多远，通过SACH特殊的短突发。当手机在下行的SACCH上获得迁时信息，才发送正常的突发，30KM手机设置迟延100US.

l 信道介绍:

1. BCH 广播信道:

BCH就象灯塔, 在每一小区的任何时候, 都有BCH在ARFCN上，使手机能发现网络, 并使手机同步于网络，并且BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的GSM网络; 手机几乎每30秒会报告相邻小区的BCH 功率, 以便于由基站决定是否切换.?? 每一小区使用的BCH频率通道都不同, 通道被远距离的小区重复使用; 小区中的所有的手机接收BCH. 在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0时系, 其他时系用于业务信息TCH; 使MS 同步, 运载控制信息和呼叫信息. 和网络身份信息。所有手机的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。基站产生的BCH在零时隙，

a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重复使用特别的BURST, 让手机开机时调整它的频率.

b) SCH: synchronization channel, 在FCH后, 调整时间.

c) BCCH: 广播控制信道, 带有网络身份.

d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手机能认出并用一个RACH作出反应.; 还有子通道AGCH 访问认可通道, 命令手机进入SDCCH或TCH.

2. CCCH共用控制信道: 是双向控制信道, CCCH和BCH在多帧上分享0时隙；CCCH包括RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道用于运载IMSI报知手机有呼叫、PCH是下行通道，

3. DCCH专用控制信道: 双向控制信道, 由三个子通道组成：SDCCH,FACCH,SACCH.。

u SDCCH独立专用控制信道：指定TCH之前的过渡信道，话务建立和用户验证. SDCCH 独立专用控制信道: 在呼叫建立时, 于BCH 和TCH之间起连接作用.

u SACCH 慢速相关控制信道:

上行: 接收信号质量报告、接收信号RX LEVEL 报告、相邻小区的BCH 功率报告。通道功率;手机的状态.

下行：命令MS的TX 功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。

u FACCH 快速相关控制信道：由BTS用作命令手机切换，

上行：中断TCH信号、切换时快速信息交换。

下行：中断TCH. 控制BITS

u SACCH和FACCH的区别: SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号质量, 切换是必要的.在段时间内, 由于SACCH 没有足够的带宽, 所以在短时间内由FACCH取代TCH; 切换就发生了. FACCH象一个TCH. 当听到语音有小的中断时, 可能发生了切换.

4. TCH业务信道: 通话时使用的信道. 运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音信息 ,TCH full rate 26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1个idle , 1个sacch。TCH half rate 26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2个sacch.

5. RACH随机接入信道:

由手机发送短的突发给基站，即呼叫需求；由MS使用来从基站获取注意; 手机并不知道路经的迟延, 所以手机发短的BURST, 当手机在下行的RACH上获得迁时时, 手机才发正常的BURST.