Структура кадров в стандарте gsm
Структура кадров трафика
Каналы трафика (TCH) используются для доставки данных и речи. Структура образования кадров трафика (TCH) показана нарис.2.11. Мультикадр трафика содержит 26 кадров временного доступа (TDMA), каждый из которых состоит из 8 пакетов ( burst1 ) трафика. Длительность мультикадра трафика — 120 мс. Поэтому длительность кадров временного доступа 120 мс / 26 = 4,615 мс, а длительность временного положения (слота) трафика равна 120/(26 x 8)=15/26=0,577 мкс. Из 26 кадров 24 используются для трафика, один (12-й кадр) — как низкоскоростной выделенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) и один (25-й) в настоящее время не используется.
Пакет содержит:
· два поля данных по 57 бит, т. е. в одном пакете содержится объем информации 114 бит;
· поле обучающей последовательности. Эта последовательность используется для оценки характеристик радиоканала. Она представляет собой набор заранее заданных знаков, по искажению которых определяют качество радиоканала;
· "хвостовые биты" (tail bits), располагающиеся по краям одного блока и указывающие его границы. Они защищают информацию при сдвиге слота;
· однобитовые поля — представляют собой флажки, которые указывают тип информации. Пакет может использоваться как для передачи трафика, так и для передачи кадров управления. Кадры сигнализации мы рассмотрим далее.
Рис. 2.11.Структура кадров трафика радио доступа системы GSM
TCH прямого и обратного направления разделены во времени на 3 периода передачи пакета. Поэтому мобильная станция не может одновременно получать и принимать один и тот же канал, что упрощает ее электронное устройство.
Данные передаются в пакетах, которые помещены в слоты. Общее число бит в мультикадре трафика равно 156,25 бит x 8 x 26 = 32500 бит. Эти биты передаются за 120 мсек. Поэтому скорость передачи информации в битах — 270,833 Кбит/с (32500/0,12=270,833 Кбит/с). Время передачи одного бита 3,69 мкс. Чтобы нейтрализовать влияние ошибок в настройке времени, дисперсию времени и т. д., пакет данных немного короче, чем временной интервал. Он составляет для одного пакета 148 бит из 156.25 битов, передаваемых в пределах слота.
В дополнение к каналам THC's с полной скоростью могут применяться каналы THC's с полускоростью, которые фактически могут удвоить емкость системы, так как в них предусматривается кодирование речи в пределах 11,4 Кбит/с вместо 22,8 Кбит/с. Полускоростные THC's каналы также используются для передачи сигналов управления. В рекомендациях они названы автономными специализированными каналами управления (SDCCH — Stand-alone Dedicated Control Channels).
Если применяется полускоростное кодирование, то число слотов увеличивается до 16. При этом в четных кадрах мультикадра содержится информация 0–7-го слота, а в нечетных — 8–15-го.
Структура кадров управления
Кадры управления уже рассматривались выше. Структура этих кадров и мультикадров показана нарис.2.12. По сравнению с приведенными на рис.2.11 кадрами, мультикадр состоит из 51 кадра TDMA, каждый из которых содержит 8 слотов.
Рис. 2.12.Структура кадров управления
Содержания слотов управления и защитный интервал зависят от их назначения и указаны нарис.2.13.
Рис. 2.13.Структуры слотов управления
Слот подстройки частоты (FB — Frequency correction Burst) предназначен для синхронизации частот мобильной станции. Для передачи этих слотов выделяется канал подстройки частоты (FCCH — Frequency Correction Channel).
Слот синхронизации (SB — Synchronization Burst) предназначен для синхронизации по времени базовой и мобильной станций. Слот содержит синхропоследовательность (64 бита), зашифрованную информацию о номере кадра TDMA и коде идентификации базовой станции два блока (по 39 бит каждый). Для передачи этих слотов выделяется отдельный канал синхронизации (SCH — Synchronizing Channel).
Пустой слот (DB — Dummy Burst) — этот вспомогательный пакет содержит два поля по 58 бит, не несущих информации. Такой пакет передается с целью оповещения о том, что станция находится в работоспособном состоянии.
Слот доступа (AB — Access Burst) предназначен для разрешения доступа MS к BSS, передается по каналу права доступа (RACH — Random Access Channel). Этот слот передается в качестве первого запроса, когда станции еще не вошли в синхронный режим и неизвестно время прохождения сигнала. Он содержит концевую комбинацию (TB) — в данном случае она состоит из 3 бит; последовательность синхронизации для базовой станции — 41 бит, что позволяет базовой станции начать процесс синхронизации и обеспечить правильный прием последующих 36 бит. Большой защитный интервал (68,25 бит длительностью 252 мкс) обеспечивает максимальное время для защиты кадров от эффекта межсимвольного искажения.
Все слоты имеют одинаковую длину 156,25 бит и длительность 235,833 мкс. Все слоты, кроме слота доступа, имеют концевые биты (TB — Tail Bit) по 3 бита каждый, и защитный интервал 8,25 бит.
На рис.2.14 показано объединение информации управления и трафика в единый поток.
Рис. 2.14.Объединение мультикадров трафика и управления в единый поток