GSM物理层
简介
本文描述了GSM物理层，即位于GSM 2层(LAPDm)之下的第1层。我们将详细讨论关于移动站发射机的物理层。
本教程的GSM基础部分包括以下子主题:
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如图框图所示，gsm物理层主要由基带和射频两部分组成。基带部分由前向纠错、加密、突发形成和调制组成。信息在从移动设备泵入空气之前通过这一层传递。信息主要有两种，交通信号和控制信号。流量分为语音和数据。控制信号主要来自上层，用于建立、维护和终止移动站与GSM网络的连接。在GSM中，物理层对这三种类型的信息进行不同的处理。
让我们理解GSM物理层发射模块如图所示。
1.源编码:
语音编码采用13kbps的RELP(剩余激发线性预测编码器)。对于语音信道处理(TCH/FS和TCH/HS)，在20ms的块上占用260位。此源编码块仅用于语音信道处理。TCH代表流量通道。FS代表全速率语音，HS代表半速率语音。对于TCH (data channel)处理，240位以20ms的块发送。对于控制通道处理，最多传输184位(23个八字节)。这些语音/数据以及信令信息位被输入到下一个块(FEC)。
根据输入到GSM层1即GSM物理层的信息，进行循环编码器配置、卷积编码器(编码率、多项式)和交织。这些信息可以是语音、数据或控制信号。
2.前向纠错编码:
让我们先看看这些信息是如何通过卷积编码块的。
2 a。语音TCH/FS信道编码:
260位块使用分配器块划分，并按如下所示传递:
对于TCH/FS，使用(n,k)=(53,50)的循环编码器。
步骤1。50位，通过CRC，加上3位，得到53位
步骤2。132位
步骤3。78位
步骤1的输出，即53位加132位，尾位加4位，即189位。这189位作为输入馈送到速率1/2卷积编码器(C.E.)。这是378位。378位加78位，20ms就有456位。这些456位使用交错模块映射到爆发。
2 b。数据的信道编码:
在这里，在添加了4个尾部位之后，向c.e.模块输入240位。这给出了488位，其中32位被刺穿，在20毫秒内产生456位。传递到GSM交错模块。
2 c。信令或控制信道的信道编码:
这里使用块编码器(使用(n,k)=(224,185)的循环编码器)对大约184位的信令信息进行了编码，从而得到224位(在添加了40个奇偶校验位之后)，添加了4个零位，从而产生228位。这228位被作为速率1/2 C.E.的输入，产生456位，这被传递给交错块。对于RACH，使用n=14和k=8。对于SCH n=35,k=25。
3.交叉:
在GSM物理层中，基于控制信道、语音信道和数据信道的交织器有三种类型。交织器的功能是将信息比特交织到突发上。一个通道的数据超过一个突发。下面将对不同类型的通道进行同样的解释。
交错GSM控制通道
456位被分成8个区块，每个区块57位。这里不同的块有不同的位。例如,
第一个块包含位号[0,8,16，…448]，
第二个块包含位号[1,9,17，…449]，
第三块包含位号[2,10,18，…450]，
第4块包含位号[3,11,19，…451]，
第5块包含位号[4,12,20，…452]，
第6块包含位号[5,13,21，…453]，
第7块包含位号[6,14,22，…454]，
第8块包含位号[7,15,23，…455]，
前4个区块(第1到第4)被映射为4个爆发的偶数位。最后4个块(第5到第8)被映射到相同4个脉冲的奇数位。因此新的控制通道数据在4次突发后重复，因此交织深度为4。这种类型的交织器称为块矩形交织器。
RACH、FCCH、SCH不适用交错。
交错GSM语音频道
这里的8个子块57位映射到8个脉冲。57位的第一个块被连续映射为四个爆发的偶数位。另外四个57位的子块被映射到接下来四个新爆发的奇数位，而不是用来映射前四个块的奇数位。因此，新的数据在8次爆发后开始，这是交织深度。这种GSM交织器也被称为块对角交织器。
交错GSM数据通道
456位的数据块划分如下。
第1、22个脉冲包含6个比特。
第2次，第21次爆发将包含12位。
第3次，第20次爆发将包含18位。
第4到19次爆发(总共16次爆发)将包含24位。
刚刚被分割的信息被传送到22个脉冲中。这种GSM交织器被称为对角线交织器。
4.密码:
gsm物理层的密码组，采用A3和A5加密算法。加密是一个电话一个电话地改变，以加强隐私或保密。加密或加密不适用FCCH,SCH,BCCH,PCH,AGCH,CBCH，因为这些帧是针对所有手机的。这些帧也非常有用，可以被所有的移动用户解码，以建立和维护GSM连接。
5.破裂的形成:
突发形成块帧按GSM帧结构要求的突发。要了解更多信息，请阅读教程部分的GSM教程。
6.差分编码和调制:
然后数据通过差分编码器和调制。调制块使用BT为0.3的GMSK调制最小化所占用的BW。
7.射频发射机:
调制的基带信息在通过空气传输之前被上转换和放大。
流量通道，控制通道和分组交换通道处理
正如我们所知，在gsm物理层中，不同的信道以不同的方式处理。有关流量通道、控制通道和分组交换通道处理的详细描述视图，请参见以下链接:
通过物理层进行GSM流量通道处理
GSM控制信道通过物理层处理
通过物理层进行GSM分组交换信道处理
有用的链接
GSM教程涵盖GSM基础知识，网络架构，网络元素，系统规格，应用，GSM突发类型，GSM帧结构或帧层次，逻辑通道，物理通道，GSM物理层或语音处理和GSM移动网络入口或呼叫建立程序，阅读更多．
GSM协议栈，涵盖GSM网元MS、BTS、BSC和MSC的1、2、3层。阅读更多．
GSM标准参考
3GPP TS 45.002描述了突发构建和突发多路复用
3GPP TS 45.003描述了编码和交织
3GPP TS 45.004描述了差分编码和调制
3GPP TS 45.005描述了发射机、接收机和天线部分
3GPP TS 43.020 & 23.221描述了加密/加密部分
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