1、物理信道
采用頻分多址接入（fdma）和時(shí)分多址接入（tdma）混合技術(shù)。fdma是在規(guī)定頻率范圍內(nèi)分配n個(gè)載頻；tdma是說在每個(gè)載頻上按時(shí)間分為8個(gè)時(shí)間段，每個(gè)時(shí)隙段稱為一個(gè)時(shí)隙（slot），一個(gè)載頻上連續(xù)的8個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)幀 (frame)。物理信道是指tdma中的時(shí)隙，即gsm的一個(gè)載頻上可提供8個(gè)物理信道。
2、我國gsm技術(shù)體制對(duì)頻率配置的規(guī)定
（1）工作頻段
分類
頻段
移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收
基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收
gsm900/1800頻段
900mhz頻段
890-915mhz
935-960mhz
1800mhz頻段
1710-1785mhz
1805-1880mhz
國家無委分配給
900mhz頻段
889-909mhz
931-954mhz
中國電信的頻段
1800mhz頻段
1710-1720mhz
1805-1815mhz
注：國家無委分配的900mhz頻段包括原來分配的tacs頻段和新分配的etacs頻段，gsm網(wǎng)絡(luò)總的可用頻帶為100mhz。
充分利用900mhz的頻率資源，可視不同需要向下擴(kuò)展900mhz頻段，相應(yīng)地向etacs頻段壓縮模擬公用移動(dòng)電話網(wǎng)的頻段。
在900mhz頻率無法滿足用戶容量需求時(shí)，可啟用1800mhz頻段；考慮遠(yuǎn)期需要，向頻率管理單位申請(qǐng)新的1800mhz頻率。
（2）頻道間隔&雙工收發(fā)間隔&頻道配置
gsm網(wǎng)絡(luò)工作頻段采用900/1800mhz頻段，如表8.3所示。相鄰頻道間隔為200khz。每個(gè)頻道采用tdma方式分為8個(gè)時(shí)隙，即為8個(gè)信道。在900mhz頻段，雙工收發(fā)間隔為45mhz。在1800mhz頻段，雙工收發(fā)間隔為95mhz。 表 gsm網(wǎng)絡(luò)采用900/1800mhz頻段
900mhz頻段
1800mhz頻段
頻道間隔
相鄰頻道間隔為200khz
每個(gè)頻道采用時(shí)分多址接入(tdma)方式分為8個(gè)時(shí)隙，即8個(gè)信道
雙工收發(fā)間隔
45mhz
95mhz
等間隔頻道配置
頻道序號(hào)
1 ～ 124
512 ～ 885
頻道數(shù)
124
374
頻道序號(hào)和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系
上行
下行
其中，n=1~124
上行
下行
其中，n=512,513,…885
（3）頻率復(fù)用方式
在建網(wǎng)初期及鄰省之間協(xié)調(diào)時(shí)應(yīng)使用4×3的復(fù)用方式，即n=4，采用定向天線，每基站用3個(gè)120 °或60°方向性天線構(gòu)成3個(gè)扇形小區(qū)，如圖1所示。業(yè)務(wù)量較大的地區(qū)可采用其它的復(fù)用方式，如3×3，2×6，1×3復(fù)用方式。
若采用全向天線應(yīng)采用n=7的復(fù)用方式，其頻率可從4×3復(fù)用方式的12組中任選7組， 頻道不夠用的小區(qū)可從剩余頻率組中借用頻道，但相鄰頻率組盡量不在相鄰小區(qū)使用，如圖1所示。
在話務(wù)密度高的地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)采用新技術(shù)提高頻譜利用率：
①如同心圓小區(qū)覆蓋技術(shù)；
②智能雙層網(wǎng)技術(shù)；
③微蜂窩技術(shù)等等，在微蜂窩的頻率配置時(shí)，可根據(jù)需要保留出一些專用頻率 1 4×3復(fù)用模式 圖2 7組復(fù)用模式 （4）干擾保護(hù)比與保護(hù)頻帶
①干擾保護(hù)比見下表
干擾
參考載干比
同道干擾c/ic
9db
200khz鄰道干擾c/ia1
－9db
400khz鄰道干擾c/ia2
－41db
②保護(hù)頻帶
原則：確保數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)能滿足干擾保護(hù)比要求。
當(dāng)某地gsm900系統(tǒng)與模擬蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)共存時(shí)，兩系統(tǒng)之間(頻道中心頻率之間)應(yīng)有約400khz的保護(hù)帶寬。
當(dāng)某地gsm1800系統(tǒng)與其它無線電系統(tǒng)的頻率相鄰時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)間的相互干擾情況，留出足夠的保護(hù)頻帶。
3、邏輯信道
（1）邏輯信道的概念
是指在物理信道所傳輸?shù)膬?nèi)容，即依據(jù)移動(dòng)網(wǎng)通信的需要，為所傳送的各種控制信令和語音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在tdma的8個(gè)時(shí)隙分配的控制邏輯信道或語音、數(shù)據(jù)邏輯信道。
gsm數(shù)字系統(tǒng)在物理信道上傳輸?shù)男畔⑹谴蠹s由100多個(gè)調(diào)制比特組成的脈沖串，稱為突發(fā)脈沖序列 （burst）；以不同的“burst”信息格式來攜帶不同的邏輯信道。
（2）邏輯信道分類
gsm的各種邏輯信道如圖3所示。
①專用信道： 用于傳送用戶語音或數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)信道，另外還包括一些用于控制 的專用控制信道。
②公共信道：用于傳送基站向移動(dòng)臺(tái)廣播消息的廣播控制信道和用于傳送 msc與ms間建立連接所需的雙向信號(hào)的公共控制信道。 圖3 gsm定義的各種邏輯信道示意圖 （3）公共信道
1)廣播信道
廣播信道（bch）是從基站到移動(dòng)臺(tái)的單向信道。包括頻率校正信道（fcch）、同步信道（sch）、廣播控制信道（bcch）。
①頻率校正信道（fcch）：傳送頻率校正信息。
②同步信道（sych）：傳送幀同步（tdma幀號(hào)）信息和bts識(shí)別碼（bsic）信息。
③廣播控制信道（bcch）：向每個(gè)bts廣播通用的信息。
2）公共控制信道
公共控制信道（ccch）是基站與移動(dòng)臺(tái)間的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的雙向信道。包括尋呼信道（pch）、隨機(jī)接入信道（rach）、允許接入信道（agch）
①尋呼信道（pch）：是下行信道，廣播基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的尋呼消息。
②隨機(jī)接入信道（rach）：是上行信道，ms隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)用此信道向基站發(fā)送信息并申請(qǐng)指配一獨(dú)立專用控制信道sdcch。
③接入允許信道（agch）：是下行信道，基站向隨機(jī)接入成功的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指配了的獨(dú)立專用控制信道sdcch。
3）專用信道
專用信道包括專用控制信道和業(yè)務(wù)信道
專用控制信道：是基站與移動(dòng)臺(tái)間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向信道，包括獨(dú)立專用控制信道（sdcch）和隨路信道（acch）。
①獨(dú)立專用控制信道（sdcch）：傳送基站和移動(dòng)臺(tái)間的指令與信道指配信息
②隨路信道（acch）分為慢速隨路信道（sacch）和快速隨路信道；慢速隨路信道（sacch）用于基站向移動(dòng)臺(tái)傳送功率控制信息、幀調(diào)整信息；基站接收移動(dòng)臺(tái)發(fā)來的移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)強(qiáng)度報(bào)告和鏈路質(zhì)量報(bào)告?？焖匐S路信道（facch）：傳送基站與移動(dòng)臺(tái)間的越區(qū)切換的信令消息。
業(yè)務(wù)信道（tch）：是用于傳送用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道
根據(jù)交換方式的不同分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道；依據(jù)傳輸速率的不同分為全速率信道（13kbit/s）和半速率信道（ 6.5kbit/s ）。 增強(qiáng)全速率業(yè)務(wù)信道是指，它的速率與全速率信道的速率一樣為13kbit/s，只是其壓縮編碼方案更為優(yōu)越，所以有較好的話音質(zhì)量。
4、物理信道與邏輯信道的配置
1）邏輯信道與物理信道的映射
gsm系統(tǒng)的邏輯信道數(shù)超過了一個(gè)載頻所提供的8 個(gè)物理信道。通信的根本任務(wù)是利用業(yè)務(wù)信道傳送語音或數(shù)據(jù)，而按照一對(duì)一的信道配置方法，在一個(gè)載頻上已經(jīng)沒有業(yè)務(wù)信道的時(shí)隙了。解決方法：將邏輯控制信道復(fù)用，即在一個(gè)或兩個(gè)物理信道上復(fù)用邏輯控制信道。
映射對(duì)應(yīng)關(guān)系
一個(gè)基站有n個(gè)載頻，每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙，定義載頻數(shù)為f0、f1、f2 、…、fn-1，時(shí)隙數(shù)為ts0、ts1、…、ts7。
供邏輯控制信道使用
供業(yè)務(wù)信道使用
2）映射關(guān)系小結(jié)
(1)f0的ts0時(shí)隙
f0的ts0時(shí)隙用于映射廣播信道（bch）和公共控制信道（ccch）
下行鏈路（ bcch、fcch、sch、pch、agch ）；上行鏈路（ rach ）
(2)f0的ts1時(shí)隙
下行鏈路f0上的ts1時(shí)隙用來將專用控制信道 (sdcch、sacch ）映射到物理信道；上行鏈路f0上的ts1與下行鏈路f0上的ts1有相同的結(jié)構(gòu)，只是它們?cè)跁r(shí)間上有3個(gè)時(shí)隙的偏移。
（3）在載頻f0上：ts2~ts7：邏輯業(yè)務(wù)信道，重復(fù)周期為26個(gè)ts，其它f1～fn個(gè)載頻的ts0~ts7時(shí)隙全部是業(yè)務(wù)信道 。
5、gsm的時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)
gsm的時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)有五個(gè)層次：時(shí)隙、tdma幀、復(fù)幀、超幀和超高幀 。
1）時(shí)隙是物理信道的基本單元；
2）tdma幀由8個(gè)時(shí)隙組成，是占據(jù)載頻帶寬的基本單元，即每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙。
3）復(fù)幀有兩種類型
①由26個(gè)tdma幀組成的復(fù)幀。用于tch、sacch和facch
②由51個(gè)tdma幀組成的復(fù)幀。用于bcch和ccch
4）超幀是由51個(gè)由26幀的復(fù)幀或26個(gè)由51幀的復(fù)幀構(gòu)成
5）超高幀等于2048個(gè)超幀,超高幀的周期與加密和跳頻有關(guān)。每經(jīng)過一個(gè)超高幀周期，循環(huán)長度為2715648，相當(dāng)于3小時(shí)28分53秒760毫秒，系統(tǒng)將重新啟動(dòng)密碼和跳頻算法。
gsm系統(tǒng)分級(jí)幀結(jié)構(gòu)的如圖4所示。 圖4 分級(jí)的幀結(jié)構(gòu) 6、突發(fā)脈沖
突發(fā)脈沖是以不同的信息格式攜帶不同邏輯信道，在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳輸?shù)模?00多個(gè)調(diào)制比特組成的脈沖序列。可看成是邏輯信道在物理信道傳輸?shù)妮d體。
突發(fā)脈沖分類見下表：
類型
邏輯信道
攜帶信息
普通突發(fā)脈沖
tch及除racha、sch、fcch和空閑突發(fā)脈沖以外的控制信道
業(yè)務(wù)信息和
控制信息
頻率校正突發(fā)脈沖
頻率校正信道（fcch）
頻率校正信息
同步突發(fā)脈沖
同步信道（sych）
系統(tǒng)同步信息
接入突發(fā)脈沖
隨機(jī)接入信道（rach）
隨機(jī)接入信息
空閑突發(fā)脈沖
控制信道
無
1）突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)
①普通突發(fā)脈沖（nb：normal burst）
普通突發(fā)脈沖（nb：normal burst）用于構(gòu)成tch，以及除fcch、sych、rach和空閑突發(fā)脈沖以外的所有控制信息信道，攜帶它們的業(yè)務(wù)信息和控制信息。普通突發(fā)脈沖是由加密信息（2×57bit）、訓(xùn)練序列（26bit）、尾位tb(2×3bit)、借用標(biāo)志f(stealing flag，2×1bit）和保護(hù)時(shí)間gp(guard period，8.25bit）構(gòu)成，總計(jì)156.25bit，如圖5所示。 圖5 普通突發(fā)脈沖序列 57個(gè)加密比特：加密語音、數(shù)據(jù)或控制信息
借用標(biāo)志f：表明借用一半業(yè)務(wù)信道資源給facch
訓(xùn)練序列：一串已知比特，供信道均衡用
尾位tb：總是000，是突發(fā)脈沖開始與結(jié)尾的標(biāo)志
保護(hù)時(shí)間gp：防止由于定時(shí)誤差而造成突發(fā)脈沖間的重疊
②頻率校正突發(fā)脈沖（fb：frequency correction burst）用于構(gòu)成fcch，攜帶頻率校正信息，如圖6所示。 圖6 頻率校正突發(fā)脈沖序列 142個(gè)固定比特：全0，固定的的頻率校正信息
③同步突發(fā)脈沖（sb：synchronization burst）：用于構(gòu)成sych，攜帶有系統(tǒng)的同步信息。如圖7所示。 圖7 同步突發(fā)脈沖序列 39個(gè)加密比特： tdma幀號(hào)（tn）以及基站識(shí)別碼（bsic）信息長同步序列：易被檢測(cè)。
④接入突發(fā)脈沖（ab：access burst）用于構(gòu)成移動(dòng)臺(tái)的rach，攜帶隨機(jī)接入信息。 圖8 接入突發(fā)脈沖序列 長保護(hù)時(shí)間gp：適應(yīng)移動(dòng)臺(tái)首次接入或切換到新基站時(shí)不知時(shí)間的提前量
⑤空閑突發(fā)脈沖（db：dummy burst）的結(jié)構(gòu)與普通突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)相同，只是將普通突發(fā)脈沖中的加密信息比特?fù)Q成固定比特。 圖9 空閑突發(fā)脈沖 當(dāng)無用戶信息傳輸時(shí)，用空閑突發(fā)脈沖替代普通突發(fā)脈沖在tdma時(shí)隙中傳送
7、幀偏離與定時(shí)提前量
1）幀偏離
幀偏離是指前向信道的tdma幀定時(shí)與反向信道的tdma幀定時(shí)的固定偏差。
2）定時(shí)提前量
由突發(fā)脈沖的傳輸延時(shí)所帶來的定時(shí)的不確定，基站要指示移動(dòng)臺(tái)以一定的提前量發(fā)送突發(fā)脈沖，以補(bǔ)償所增加的延時(shí)。
幀偏離
定時(shí)提前量
概念
前向信道的tdma幀定時(shí)與反向信道的tdma幀定時(shí)的固定偏差
基站指示移動(dòng)臺(tái)以一定的提前量發(fā)送突發(fā)脈沖
長度
3個(gè)時(shí)隙
視具體情況而定
目的
避免移動(dòng)臺(tái)同一時(shí)隙收發(fā)的必要性，從而保證收發(fā)的時(shí)隙號(hào)不變
克服由突發(fā)脈沖的傳輸延時(shí)所帶來的定時(shí)的不確定
圖10 幀偏離與定時(shí)提前量示意圖 8、半速率信道
半速率信道是指語音速率從原來的13kbit/s下降到6.5kbit/s。 語音數(shù)據(jù)傳輸速率
業(yè)務(wù)信道種類
語音數(shù)據(jù)傳輸速率
全速率信道
13kbit/s
半速率信道
6.5kbit/s
優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)將可使用一個(gè)物理信道進(jìn)行呼叫，系統(tǒng)容量可增加一倍。