ilenia/course/radio.pdf · · 2007-06-18... (versus124 in gsm) ˝-% ˆ˜˜˚+ ˚ : ˙. . ˙ ˜ ....
Post on 20-Mar-2018
214 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Giuseppe Bianchi
������������
�� ��� � ��� �������������� �����������
����������� ��������������
Giuseppe Bianchi
�� ���� ������������ ���� ����������
���������������
� ����������� ��������
� ������������������
� ����� ���� �����
� �� ����� ������� ��� �����
�Use top & bottom as additional guard�����������������������
� ������������� �!�� " ��
� #��� ��$�������� %��&�������&'��( " ��
Frequency [MHz]
890
915
935
960
UPLINKMS � BS
DOWNLINKBS � MS
890.2
890.4
“guard band”
1 2 3 4 5 6 7 8
( ) ( )[ ]( ) ( )[ ]MHz12.02.935
MHz12.02.890
−+=
−+=
nnF
nnF
dwlink
uplink
Giuseppe Bianchi
���������������������������������������������� ��������
35dB60dB
Specification: 9dBIn practice, due to power control and shadowing, adjacent channelsCannot be used within the same cell…
Giuseppe Bianchi
�� � �������������� � ������������
� ���� !������"�����#�$�% �&���������
� �&��)&�( " ��� �� ���� ���������*�+�', !!!�( " ��-
� ���&�������'�(��)������
� ��&'���" ���
� ��)�&�. ��/ ��+&'0 �µ�
timetimeslot0
577 µs
timeslot7
1 frame = 60/13 ms = 4.615 ms26 frames = 120 ms (this is the key number)
Giuseppe Bianchi
! "� ��#$�! "� ��#$�%%�$��$�
�� � ������������&��� � ������'����(���� ��� � ������������&��� � ������'����(���� �
time
577us 577us 577us 577us 577us 577us 577us 577us
frequency
200 KHz
200 KHz
200 KHz
200 KHz
200 KHz
200 KHz
200 KHz
200 KHz
200 KHz
slot
Total n. of channels: 992
Giuseppe Bianchi
$)��*+,,���� ����������$)��*+,,���� ����������
�$�����������"������*�������
� 1 2 34 51 ��+������" ��
�1710-1785 MHz uplink; 1805-1880 MHz downlink
� #6 78 9 ���������" �� ���� . �����
�1740-1785 MHz uplink; 1835-1880 MHz downlink
�%�&��$%���+���,�������
� ����� ���������
�A total of 374 carriers (versus124 in GSM)
��-%������+�������
� : � . . � ����������. � ���� ���� ��� ��������
�First and second operators @ 900 MHz; Third etc @1800 MHz�DCS 1800 deployment (1996+):
» 15 MHz (=75 carriers) to Wind; 7.5 (=37 carriers) to first and second operator (plus existing 27 GSM 900 carriers)
Giuseppe Bianchi
-����-������ ��� �"����"����
�.��������$%��/.0$%�1�����
�2 ����( ��, , �$0 ������
��� ; ����( ��0 ��$0 &�����
�2����������3
���������� *���'�$��+'&���<��&�'�$�&+'&�� � ; �-
��, ������� *�+, ', $�, &���<��, , ', $�0 &�� � ; �-
��0 �������� *�, ��$�0 �����<��0 !�$�0 0 �����-
Giuseppe Bianchi
$����. �/$����. �/
0 1 2 3 4 5 6 7UPLINK
0 1 2 3 4 5 6 7 DOWNLINK
- MS uses SAME slot number on uplink and downlink
- Uplink and downlink carriers always have a 45 MHz separation-I.e. if uplink carrier is 894.2 � downlink is 919.2
-3 slot delay shift!!
MS: no need to transmit and receive in the same time on two different frequencies!
Giuseppe Bianchi
���0�#��(���� ����� �/���0�#��(���� ����� �/���� ���������������0 �� ������ ���������������0 �� �� �� 1 ���� �� 1 ��������������
f1f2f3f4f5f6f7
Hopping sequence (example):… � f1 � f2 � f5 � f6 � f3 � f7 � f4 � f1…
Slow = on a per-frame basis- 1 hop per frame (4.615 ms) = 217 hops/second
�������� ������ �� � ���������� ����������������� �� � ��������� ���� ������� ��
�������� ��. � ��� ��������������; ��� �� =��� ��� ��� ��*� �������� � � ���� ��> ����-
� � ���� � �������������� ������� � ��� ������ !������� ""���
Giuseppe Bianchi
GP8.25
����������������$����������������������$������
�% &&���������������
�����3������4�����������
� ����� ��" ��������" ����
� ? �� ��@ " ����*���� �$��� ����� <�� ������ � �� -
� ? �� ��@ ��������������" ������A ��� ��&���. ���*����. �-
�22.8 kbps gross rate�13 kbps net rate!
�%3�������������5�����
� 7��� ����� ������� ��� �%��� ���" ���
� B ��� �� ��� � �" ���� ���� ��C7: : ��*� �� ����� ����� �� ���" ��-
TB3
DATA57
S1
S1
Trainingsequence
26
Data57
TB3
148 bit burst
156.25 bit (15/26 ms = 0.577 ms)
Normal burst
Giuseppe Bianchi
�� ��2���� � �/�" ���� ��2���� � �/�" ��
������6�'�7���������������������
� 7��������� ���� �� ����. �
� 8 �A ����. ��A ��" ����� ������. ����� ���� ; ����. �$��)� � ; �
� 7��������� ��D ����" � � �� � �� ��������� ���� ����( �� ; ������
��(������������5���8�����
� � �� ; ��" ����������*, �6 ����� ���> �����: � � ��A ��" ��-
� �� ��� ���������. ��� ���� ��� �� �� ������ �
� E � � ������ ��. �� � ��F
�Because channel estimate reliable ONLY when the radio channel “sounding” is taken!
�Multipath fading rapidly changes the channel impulse response…
Giuseppe Bianchi
��� � �/���(��������� � �/���(������
Different codes used in adjacent cells! Avoids training sequenceDisruption because of co-channel interference.
Giuseppe Bianchi
��0���� ��3�����4��� ���5������0���� ��3�����4��� ���5����
7.6 bits 4.9 bits
156.75 bits; 162.2 bits
Giuseppe Bianchi
��������� ������ �������������� ������ �����
�����&������,����"��5�� �����&�������&3
� G6 ������. ��������. ���
� �������A �������. ��� )
� �������. ��������. ��!H � )
� G6 ������A �������. ��!H ��� )
�2,,������+�����5�����9
���
d
1 2 3 4BTS downlink tx
MS downlink rx 1 2 3 4
1
1
MS uplink rx
BTS uplink rx1
Expected RX time!
Giuseppe Bianchi
��������� ���� 6 �/��������� ���� 6 �/
BTS timeMS time
dwlink slot 1 dwlink slot 4…
dwlink slot 1 dwlink slot 4…
uplink slot 1
uplink slot 1
…
…
Maximum cell radius:
KmCGTc
dcd
CGT
rate
bits
rate
bits 5.42708332
25.83000002
2 ≈⋅
⋅≈⋅=→=
Is there something wrong? (GSM says that cells go up to 35 km)
Giuseppe Bianchi
#��� ��� ������ 6�� ��#��� ��� ������ 6�� ��
� ��&��5���*�����/��1
� 5�. ���������� � ���� �����. ����� �" � ��
G6 ��� ���� ������A ���
� &�" ����/ ��$&!
� ����� ��������������. ����� ��� ��
6 7�" ���
� 6 7/ ����� �� A ��
� I.e. transmit after 468.75 bitsafter downlink slot
� 6 7/ &!��
�Transmit after 405.75 bits time
���
TA (transmitted in the SACCH)
dwlink slot 4
uplink slot 1MS timeTA
dwlink slot 4
uplink slot 1uplink slot 1
BTS time
TA avoids collision!
Giuseppe Bianchi
� � �/���1��������� � �� � �/���1��������� � �
���"����:�+��+�5���������� 3
� � )
�;+���:�+��+�5���������� 3
� � )
�;+���:����� �"������3
� � )$6 7
����,������� ���������������������"���
� 6 7�/ ��� )
�����&�&�����������,���+��,������� ��3
[ ][ ] [ ] [ ]kmskm
sbitsbits
cTA
d 89.34/300000/270833
5.312
=⋅=⋅=
8.25 bits Guard time additionally available for imperfect sync (+/- error)
Giuseppe Bianchi
����0������������� ���������������7����0������������� ���������������75���0���������������5���0���������������88
TB8
Trainingsequence
41
Data36
TB3
88 bit burst
156.25 bit (0.577 ms)
Access burst
Solution: USE A DIFFERENT BURST FORMATAccess Burst: much longer Guard Period availabledrawback: much less space for useful information
GP68.25
No collision with subsequent slot for distances up to 37.8 km
Giuseppe Bianchi
-�����"��������� ���� ����-�����"��������� ���� ����
�����,,��������������*�������
�B � �. ��G����
�7����G����
�C��> ���� �: � ������ ��G����
��� �� �� ������ ��G����
���. . � �G����
Giuseppe Bianchi
#��(���� �)������ ���5����#��(���� �)������ ���5����
��������������/�6'�<����1
��,����$�% �&���������3
������; A �������������H �&��)���( ���*&+'+�, !�( ��-
�����������=������>
�E � ��������������� �� ��� �� ������� ����������� ��������
�����"������%����:��+����� ���"������,�������,��8����
GP8.25
TB3
Fixed bit pattern (all 0s)142
TB3
Frequency Correction Burst
Giuseppe Bianchi
9� 9� #)5�#)5�0��3�0��3�7�7���������� ������ ��� ������ �� ��1�� 1�� :��"�� ��:��"�� �� ���� ����
�?��8���� &���������
��)������ �. ��� � ����. ����� � � �������� ����� ���> ����
�: � ����� �� �� . ������ ��E.g. Fc + Pi/2 � � Fc – Pi/2
��% �/����&�&�%��,�� � ��51
��������� �. � �����> ���� . � � ����� � *���> ���� A ����� � / ��� �� A ����� �-
��)������ �. ��� ������. ����� ����� ���A ����� ��1 = vary phase of Pi/2 in 1 bit symbol�0 = vary phase of –Pi/2 in 1 bit symbol
�5� �� A ����� � ��� � ��� " � #B �6 7B 6 7B 1 4 2 �����> ����A ����� �� ���������������. I
Giuseppe Bianchi
9� 9� #)5�#)5�0��3�0��3�7�7���������� ������ ��� ������ �� ��1�� 1�� :��"�� ��:��"�� �� ���� ����
�$�% �/$�����������&�&�%��,�� � ��51
�7� ���
�G�� �� �� A ����� � ��� � ��� " �
?�. � � �� @ ���> ���� A ����� �
�J ����� ��������
Giuseppe Bianchi
9� 9� #)5�#)5�0��3�0��3�7�7���������� ������ ��� ������ �� ��1�� 1�� :��"�� ��:��"�� �� ���� ����
Advantage: continuous phase modulation = lower spectrum occupancyDisadvantage: ISI
Giuseppe Bianchi
$�� � �5����$�� � �5����
�;�������,����������*����������������6--!
�$����������&����+�"������6--!����������������������������
�#. �� ����%�; � ���������� ���� ����� �G: : �
GP8.25
TB3
TB3
Dummy BurstTraining
sequence26
Fixed bit pattern58
Fixed bit pattern58
Giuseppe Bianchi
� ������ 6�� ���5����� ������ 6�� ���5����
����5����������5���8������#������� ��������" �������������� ���� �� �. � � ����I
������ ��������� ���> ����
������,����3�: � ����������� ������ �. ��� ���� ��� �� �� ������� ����. �
�i.e. synchronize frame counter �: � �������� ��G�#: �*G�������� ��#� ������ �: � � �%�&�" ���-
�3 bits network code (operator)» Important at international boundary, where same frequencies
can be shared by different operators�3 bits color code�To avoid listening a signal from another cell, thinking it
comes from the actual one!
GP8.25
TB3
TB3
Synchronization BurstTraining
sequence64
Sync data39
Sync data39
Giuseppe Bianchi
������������
�� ��� � ��� �������������� �����������
������������5�������������
Giuseppe Bianchi
;�/ ����;�/ ����1�1��� � �������������� � ������������
��� ��������������
� 6 �. ����� ���K � �A ������> ������
� #�������. � � ����� �%���� ���� �� �� ������ �%�. ��������������� ��> ���%�
� ������� %����> ���� �� � ���� %���
� ��5�������������
� G������ ���� ��� ���� � � �����
� #������; � �� ����� �. ��� �������� � �� �" ��; ��������� �G��
Physical channels(FDMA/TDMA)
Logical channels(traffic channels, signalling (=control) channels)
Giuseppe Bianchi
;�/ ����;�/ ���� �� � ����� ��� �/�� � ����� ��� �/
frequency
Physical Channel: data rate r, time slot i
frequency
#����� ��� �� $ ���� ���% ������ � ��� ��� �� ���������� � �������� ��� ��
Logical channel A: data rate r/3, time slot i, frame 3kLogical channel B: data rate 2r/3, time slot i, frame 3k+1, 3k+2
Frame 8 Frame 9 Frame 10 Frame 11 Frame 12
Giuseppe Bianchi
�� ���/ �������������� ���/ ������������
MS� �BSSC������ ���� � ���� �FACCH�� � � �� � �� � �� � � � � ���� � �
MS� �BSS��� ; ���� ���� � ���� �SACCH�� � �� ���� �� � �� � �� � � ���� � � � � � � � � �
MS� �BSS���� $�� ������ ���� � ���� �SDCCHDedicated Control channel (DCCH)
BSS�MS5 �� PCH�� � � �� � � � � � � � � � � � � � � ��
BSS�MS7����J ���AGCH�� � �� � �� � � ���� � �� � � � � � � � � �
MS�BSS3�� � . 7���RACHCommon Control channel (CCCH)
BSS�MS�� �� �� ������ �SCH
BSS�MSC��> ���� : � ������ �FCCH� � � � �� �� �� � ��� � �� � �� � �� � � � ���
BSS�MSG�� � �� � ���� �BCCHBroadcast channel
MS� �BSS6 : ��� �� 3��TCH/H
MS� �BSS6 : ����������TCH/FTraffic channel (TCH)
Additional logical channels available for special purposes(SMS, group calls, …)
Giuseppe Bianchi
����.�� �������������� �1��1 �/�����.�� �������������� �1��1 �/�� /���� �/� /���� �/
Setup for an incoming call (callarriving from fixed network part -MS responds to a call)
Steps:- paging for MS- MS responds on RACH- MS granted an SDCCH- authentication & ciphering on SDCCH- MS granted a TS (TCH/FACCH)- connection completed on FACCH- Data transmitted on TCH
Giuseppe Bianchi
������������
�� ��� � ��� �������������� �����������
���������7���,,����������������
�������������5������5��������
Giuseppe Bianchi
����� �������������)!<#������ �������������)!<#�
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Periodic pattern of 26 frames (120 ms = 15/26 ms/TS * 8 TS/frame* 26 frame)
24 TCH frames over 26
20 1 3 4 5 6 7 20 1 3 4 5 6 7 20 1 3 4 5 6 7 20 1 3 4 5 6 7Same TS in every frame
GP8.25
TB3
DATA57
S1
S1
TrainingSeq. (26)
Data57
TB3
148 bit burst156.25 bit (0.577 ms)
Theoretical rate: 1/8 channel rate: r=33.85 kbps
2 signalling frames: r � 31.25 kbps
Burst overhead (114 bits over 156.25): r� 22.8 kbps
Giuseppe Bianchi
���������� �/���������� �/
Analogvoice
A/D conversion8000 samples/s13 bit/sample
Digital voice104 kbps
160 voice samples(20 ms)
(2080 bits)
Speech CODER(8:1 compression)
260 bits block13 kbps
Giuseppe Bianchi
$ ����� ������������ �� ��$ ����� ������������ �� ��
� %+������������&+��&�����@���������*�� �����������/@��1
� D � �����A ��� ���� ����� ��" � �����L �� ���� ����. �
� 6 � �A � �� ������� ��� � � A �������� � �*, �. �-
� A����B��.<�������������&��
� �A ��" ����� �� ���. ���� �
� 3�� ���������������
� C����*�������3���������������������59
� ������ �����A �� ���. ��������� �; ��� �?� . �� ����� ���@
� : � . �� ����� ������������ ������ ��A ����� �" � �6 M �� �� � ��
� 7�� ������ � ���� �*�, �. �-�����. ����� ������������. ��*�#�/ ���������������� �-
time
talking talkinglistening
Giuseppe Bianchi
)�������)�� �/)�������)�� �/
182 bits 78 bits
260 bits260 bits block divided into-Class I: important bits (182)
-Class Ia: Most important 50-Class Ib: Less important 132
-Class II: low importance bits (78)
50 bits 3 132 bits 4
Parity bitsTail bits(0000)
First step: block coding for error detection in class Ia (error�discard frame)Second step: convolutional coding for error correction
378 bits
Convolutional coding, r=1/2
78 bits
456 bits
Coding: needed to move from 10-1 to 10-3 radio channel native BERdown to acceptable range (10-5 to 10-6) BER
Giuseppe Bianchi
5���3� �������1 �/5���3� �������1 �/
0 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
.. .. .. .. .. .. .. ..
.. .. .. .. .. .. .. ..
.. .. .. .. .. .. .. ..
.. .. .. .. .. .. .. ..448 449 450 451 452 453 454 455
8
57
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
8 blocks, each with 57 bits
Giuseppe Bianchi
$ �/�������������1 �/$ �/�������������1 �/
B1 B3B2 B4 B5 B7 B8B6 B1 B3B2 B4 B5 B7 B8B6 B1 B3B2 B4 B5 B7 B8B6
Block n-1 Block n Block n+1
nn BB 11
5 /− nn BB 41
8 /− 115 / +nn BB… … … … 1
48 / +nn BB
����������%%"����"������������1 �/��������1 �/
GP8.25
TB3
S1
S1
Trainingsequence
26
TB3
1−= nxB n
xB 4−=
PRICE TO PAY: delay!! (block spreaded over 8 bursts � 37 ms)
Giuseppe Bianchi
5���#��� ����� �����5���#��� ����� �����
�A������������������������������3
�C�. ��. ����" ��� ���� ��
�B��������������<������&����+�����,��&��
����� ���A ��� ������ �
�B � �. � ����� ���&�� ������A ��GC#
�If this happens, receiver muted
Giuseppe Bianchi
���0������ �����)�������)���������0������ �����)�������)������
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
TCH/F(0…7) TCH/F(0…7)
SACCH(0…7) IDLE frame
SACCH-0 SACCH-1 SACCH-2 SACCH-3 SACCH-4 SACCH-5 SACCH-6 SACCH-7
1 SACCH burst (per TCH) every 26 frames (120 ms)
� � �� � � � � �� � � �� � � � � � � � � �� � ��� � ���� � �� ��� � � � �� ��� � � �
�4 ���� ���. � 6 �. ����� �
� � � � � � �� �� � � � � � ��� � � � � �� �� � � � � �� ��� � � � � � � � � � � � � ���� � � � � �
Giuseppe Bianchi
��))!�"���3��))!�"���3
������5������5�����Block coding adds 40 bits (=224)�4 tail (zero) bits (=228)�1/2 Convolutional encoding (=456 bits)
�B�������*��53
� , �" �� ( ��� ���+�" ���<
� ����� �� ���� ��� ���� ������A ��" �����
���" ������/ ����� �� ��� ����7: : ��" �� ( I
�%�--!�����3�
��, ��" ���)�, ��. ��/ �!, !'!�" ��)�
B1 B3B2 B4 B5 B7 B8B6
Odd/eveninterleaving
104 frames = 480 ms
Giuseppe Bianchi
��))!�����������))!���������
� ��������'��7�� ���
���"�����*��
���&��5���*����
��������&������+�����,������:�8�����
��������&������+�����,��������*���&���5�&���
�A�����*���������+���3�%�%
� E � ������������ ����I
free
free
(21 bytes – datalink layer)Includes measurement reports
0 41 52 63 7
Power level
Timing advance
Giuseppe Bianchi
��0������������0����������
��%����������� ����������)����������+�"��
� 2 ���� ������� ; �������. ��. �.
�����&�&��������6����+��*�� �(��&�
� �+���:�+�"���&����������:���� �6�%
�����,�������:�����%�*���%�--!
� 5� ; �����A ���A �������$��
�0 = 43 dBm (20 W)�15 = 13 dBm (20 mW)
���5�����&3�&���,������� �+���,��
� ������ ��G�:
�+�"������������++���������������"����:
Maximum power (defined by class)
Minimum power(13 dBm for GSM)
(0 dBm for DCS 1800)
2 dB steps;
Giuseppe Bianchi
������� ����1������������ ����1������CD�.@
� 5� ; �����A ���
� 5�������� �����H ���� � " � � � ���-
�CDE;��� G���1 ��� ��3���*�; -
--48RXLEV_63
-48-49RXLEV_62
………
………
-107-108RXLEV_3
-108-109RXLEV_2
-109-110RXLEV_1
-110-RXLEV_0
To(dBm)
From(dBm)
RX signallevel
-12.8RXQUAL_7
12.86.4RXQUAL_6
6.43.2RXQUAL_5
3.21.6RXQUAL_4
1.60.8RXQUAL_3
0.80.4RXQUAL_2
0.40.2RXQUAL_1
0.2-RXQUAL_0
To(%)
From(%)
Bit error Ratio
Averaged over 1 SACCH block (480ms = 104 frames)
Giuseppe Bianchi
#��������� �����)�������)������#��������� �����)�������)������
�?�--!3���5������5������5
� 2 ��� �; � �����A ������ ����� ���� �. ��� ������ ���� �" ������. �����
�Call setup�Handover
�?�--!�����:�'���
� ��&������� � ��
�B�������*������*���������:
� ����� �� � ��, �" �����
�C�+��������*���������:�/���&�1���������-!
� D �������� �" ���
� D � ���" �� ( *�-�� ���� ��
�����&�&�?�--!���������
� �, �N&)����O" ���). �P�/ �0 '��( " ���*A � !, !�" ���� ���7: : �I-
Giuseppe Bianchi
#�))!� ����� ��� ���)!#�))!� ����� ��� ���)!
Via Stealing bits- upper bit = odd bits stolen- lower bit = even bits stolen- both bits = all burst stolen
time
Figure: shows example of 2 FACCH blocksstealing a TCH (note begin and end behaviordue to interleaving)
Giuseppe Bianchi
!���!���%%���������� �������������)!<!����������� �������������)!<!��%�++����,����(�:�+��*������������%+���,�����������FF���������������:
�����" ����� ��� . ������� ���. ��A � ����95 bits class I
» + 3 parity + 6 tail + convolutional coding 104/211�17 bits class 2
�B�������*��53���. ����A � ���*" �� ( �H �� � � ���H �� � � )�A ��-
�G���� ����" �����
�?��&��53
5 63 41 2 11 129 107 8
TCH/H 0…7 [subchannel 0]
TCH/H 8…15[subchannel 1] SACCH 0…7 SACCH 8…15
Giuseppe Bianchi
-���������� ����������-���������� ����������
��-!�����
�G�������� ��0 '&�( " ���*� �%��-
�4 �� �������� ���Q �'�<��', <�0 '&<���'�<
���,,�����������5��������
���������*�-
���G�����,,�������"����*����3
�#������A �� �; ��� �� ���� �/ ��0 �*III-
�� . �������� �� �� ���" ����������� A ��" ���*����( ��
A � ��-
Giuseppe Bianchi
������������
�� ��� � ��� �������������� �����������
����������6���������-�����������
-�������
Giuseppe Bianchi
�C GG GG 55 55 �C 55 5555 55 �C 55 5555 55 �C 55 5555 55 �C 55 5555 55
5���������)���������������5���������)���������������
��/�� 6�� ����/�� 6�� ��
���,��&������������*��(
� �!�'!, �. ������� � �*A � ����. �-
�%��0����:��"������,��&��
� ������ �; ��� �C��> ���� �: � ������ ��: � �����*C: : �-
� #. . �� ����� ��� ��� ; �� �" � ��� �� �� ������ ��: � �����*�: �-
�2�����,��&����� � � � � � � ��� � �! " � �! # " �3
� R ����� ��
� R �%!%�%��G: : �
� 3�. ���� ��5 �� �*5: �-�)�7����J ����*7J : �-�O/ 57J : �P
51 frame structure - downlink
10 frame sub-block
Giuseppe Bianchi
5))!����� ��������� ���5))!����� ��������� ���
�2����"����:
�: � ������ �� �� ������( �� �� ���� ��� �3�� � . �7����: � ����
33 33 33 33 33 3
51 frame structure - uplink
�2������,��8���� +�������/������1
��;%��6.������&��%����H�
�2���� ��&�������&� �� ����� �-!
Provided that:• All empty slots are filled with DUMMY bursts• Downlink power control must be disabled
33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 3333 33 33 33 33
Giuseppe Bianchi
����0�� �/�������0�� �/���
First operation when MS turned ON: spectrum analysis(either on list of up to 32 Radio Frequency Channel Numbers of current network)(or on whole 124 carriers spectrum)
Giuseppe Bianchi
��� �/��� �/
��%�����������������5�����������,�����+���������"�*��/?--!1
�: � ����" ����� �� �� ������ �
�C��������� �� ��� ������ �
�B&&������� �,����"��%-!������
�C��������� �� ���� �� �� ������ ��*&��" ���������� ���> ����-
�3�� �" ������ �������� ���� �� �� ������ ��� ��25 bits (+ 10 parity + 4 tail + ½ convolutional coding = 78
bits)�6 bits: BSIC�19 bits: Frame Number (reduced)
�?����� <��%����������6--!
Giuseppe Bianchi
��� ��� %%���� �/�������������� �/����������
0 1 2 3 4 5 6 7
8 TS, 4.615 ms
�C GGGG 55 5 5 �C 55 5 555 5 5 �C 55 5 555 5 5 �C 55 5 555 5 5 �C 55 5 555 5 5T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T TS
1 multiframe = 26 TDMA frames (120 ms) 1 multiframe = 51 TDMA frames (235.38 ms)
Multiframe 0 Multiframe 1 Multiframe 49 Multiframe 50Multiframe 2
Multiframe 0 Multiframe 1 Multiframe 25
…………
1 superframe = 51 x 26-multiframe or 26 x 51-multiframe (1326 TDMA frames, 6.12 s)
superframe 0 superframe 1 superframe 2046 superframe 2047superframe 2
1 hyperframe = 2048 superframe (2715648 TDMA frames, 3h28m53s.76)
Giuseppe Bianchi
9� ����� ����� "��79� ����� ����� "��7
�?��&��H
������� ���� ����� ���� ����������� ���. ���� � ����� ����
������,��&� H
������. ������ � ; �G: : ������ ��������
�I.e. which specific information transmitted on BCCH during a given multiframe
�%�+��,��&� H
�2 ��� �����������. �����" � ���� �� ���� � � ���� .
Superframe # Multiframe # frame #FN =
Giuseppe Bianchi
5))!���������5))!���������� �������
� : � � �� ������&�" ������ ����������� ������" �����
� �. ��� � �� ��� ��������A �� ����7: : �
� G: : �������184 bits / (51*8*15/26 ms) ~ 782 bps
�B�,��&������+��*����� �������� ���� ��� ���� ��� ������ ��� ����� �
� 5�. �������� �" ������ ������ ������Random access backoff values �Maximum power an MS may access (MS_TXPWR_MAX_CCCH)�Minimum received power at MS (RXLEV_ACCESS_MIN)�Is cell allowed? (CELL_BAR_ACCESS)�Etc.
� 8 ����� ������������� ������ ������Needed if frequency hopping is applied
� 8 ����� ��G: : ����������� �G�#: �� ����� � " � ��� ������
Giuseppe Bianchi
������������������������ 1�������������������������� 1��
��/�� 6�� ����/�� 6�� ��
�C GG GG 55 55 �C 55 5555 55 �C � �C �C
51 frame structure – small capacity cell
33 33 33 33 33 33 33 33 33 3 333 33 33 3
DOWN
UP
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
� � �� � � ��� � �� � � ��� � �� � � ��
GG GG 55 55 55 5555 55DOWN
51 frame structure – large capacity cell
55 5555 55 55 5555 55 55 5555 55
33 33 33 33 33 333 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 3333 33 33 33 33
Used in TS 2 (and, eventually, 4 and 6) of beacon carrierProvides additional paging and RACH channels
Integrates SDCCH in same channel as other control informationLeaves additional TS all available for TCH
UP
Giuseppe Bianchi
9� �=>�����?*79� �=>�����?*7
Last frame (idle) in TCH multiframe (Frame #25) used as “search frame”!
T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T TS
- An active call transmits/receive in 25 frames, except the last one.- in this last frame, it can monitor the BCCH of this (and neighbor) cell- this particular numbering allows to scan all BCCH slots during a superframe
- important slots while call is active: frequency correction FCCH and sync SCH!- needed for handover
-Worst case: at most every 11 TCH multiframes (1.32 s), there will bea frequency correction burst of a neighboring cell
Giuseppe Bianchi
������������
�� ��� � ��� �������������� �����������
������������5��5<�C����&�������<�������������5�����5
Giuseppe Bianchi
9� ���/ �/9� ���/ �/�: � �������� �. ����
�only upon explicit request from MS
�5 �� �needed to “wake-up” MS from IDLE state when incoming call
arrives to MS
����������� ��37: ���� ��( ��� ���� ������Generally SDCCH (but immediate TCH assignment is possible)
BSS/MSCMS
1) paging
3) Channel assignment
2) Random access
Paging channel: PCHAccess Grant Channel: AGCHRandom Access Channel: RACH
PAGCH CCCHCommon ControlCHannel
Giuseppe Bianchi
��/ �/��/ �/
���5��5�&����5��5���������� ��%-
�E � �� �����A ������ . �� ���
������,�����������������,�6%-
�5 �� ���. ���� ��� �����S���� ��� ����
�5 �� �. ��� ��� �������List of cells where paging should be performed�Identity of paged user (IMSI or TMSI)
���5��5�&����5����������������������*����������*����������������,���
��. ��� � �� )�������A �� ����������� ���7: : ��*�, ����&�" ���-
���5��5�,���&�����%�&� ����G����������������8���+�5��5�&����5�
Giuseppe Bianchi
$ ����� ������������ ����$�@�$ ����� ������������ ����$�@�
��%���������&���������������������+�5��5��������
������*�������� <��-!���*�������������0��������
� ��" � �A ���� ��" ��� �� ������!�� � ����� ��#��#
� 2 ������������� ��� ��� �����A �����" $� ����
�Switches off otherwise
��-!����0���������+���������&&������������6--!
� 2 ���� �0 ���" $� �����
�C GG GG 55 55 �C 55 5555 55 �C 55 5555 55 �C 55 5555 55 �C 55 5555 55
51 frame BCCH structure - downlink
Giuseppe Bianchi
��������������������������������
���"� ������*������ ��%
� #������� ������ �� �� �*��� . �� ���-
� E � ����� ��� ����� ������� ���� �" ������� �. ��
� E � �����; ������� ������� �" � ���
�6�����������������������������C�-!
� 7����" ������ � �� ��, ��� �� � �" ����*� ����T ��> -�� !&�� � �� �" ���
�+6 parity; + 4 tail; + ½ convolutional coding
TB8
TrainingSeq. (41)
Data36
TB3
Access burstGP
68.25
$ � �� % � � � �� � � � ��& � � �
' � � � � � � � � �� �� � ��# � � �
100: response to radio call101: emergency call110: new establishment of call111: supplementary service (SMS, etc)…000: other case
Random discriminator: (0…31) value randomly generated by MS
Channel_req message
Giuseppe Bianchi
��)!������� ����)!������� ��
A,B C,B C A,B A B
MS-A MS-B
MS-C
Multiple Access Technique for simultaneous accessCollision resolution based on
- random retrial period- “permission” probability
(SLOTTED ALOHA protocol)Same thing..!
Giuseppe Bianchi
��)!�������� ������)!�������� ����
�I���������
�.���������&����"����+��������� �+
�3������%����A �� �%��A ��� ��)����� ��
�����*����+������������3
( )( )
( )�=
−
−
−���
����
�
−
−
N
k
kNk
N
N
ppk
N
pNp
p
2
1
1:collision
1:success
1:idle
Maximum efficiency: when p=1/N
Giuseppe Bianchi
��)!�������� ��������������)!�������� ������������
�6--!�����������
�G( � �� ��. ���uniform distribution; max value: 3 to 50
����. �. ���. " ���� ��������. ����� �����. �����Never greater than 7
��� �������+���, 3
���. �������A ���� �������� �������������*� �����/ ��-
�37: �� �� �������� ���� ��MSs divided into 10 groups, depending on SIM-related
information�BTS may block selected groups�Allows to reduce RACH load down to as low as 10%
» Emergency calls bypass this rule…
Giuseppe Bianchi
��������������� /��� �/� /��� �/ %% **
MS BTS BSC MSCChannel_request
rnd number Channel_required
rnd&frame number,Delay (TA estimate)
Channel_activation
Ch_activation_ack
rnd&frame number, channel description,Initial TA, initial max power
Immediate_assignment
Giuseppe Bianchi
�� � �� ������� /�� ����� ����/��� � �� ������� /�� ����� ����/�
����+�5��5��������
�#'�'�7J : ������� � �. ���� �. ���� �� ����– name PAGCH is perhaps better…
�%����=�����������+�������>
����� ������������� ��� ��37: �
����� ���� �� ���� �������. ���. ������ ��� ����� ���������
�I.e. which message to send in case of many messages, and on which paging slot (4 bursts)
����. ����� ��" ����3M
�To monitor PAGCH for Immediate Assignment message detection
�B&&�����������5�&������G����+�������
Giuseppe Bianchi
������ �������� �� ��� � �����7������ �������� �� ��� � �����7
� �"���%�&� ���*����&�������&�������&������
� 8 �( ��� ����� �A � ��� � %�; ��� �� ��� ���" ���
����������&������������&��,��&�
�2�� �����"����/�������������,����1
� ����������������*���*�����+�������%�������,�������
� 4 ����: : � MS1ID1
MS2
ID2
BTS
ID1leave
continues
Giuseppe Bianchi
��������������� /��� �/� /��� �/ %% ==
MS BTS BSC MSC
Immediate_assignment… … … …
Initial_message
MS ID (IMSI or TMSI), MS capabilities(=classmark), establishment cause
Initial_message_ack (UA)
Copy of Initial message (including MS ID)
Establishment_indication
Further signaling: MSC to MS
Giuseppe Bianchi
����������%%������������$�� �����$�� ����� )�������)�������
)������)������%% �$))!�$))!
���������������������������������%
� " �� ���� �� ��� � � �� �����
�!��������������%�--!
�-����53���%�--!�
� �, ����&�" ��� � ����� ������A ��" �����
�� +����,��&��5/%�--!)�1
� , ���: : ��*H , ��7: : �-�� ����� ���� *�����%6 �-
� ����: : ��. ��� � ������$. ������. �
�184 bits / (51*8*15/26 ms) = 598/765 kbps ~ 782 bit/s� ���7: : ���A ��� ��. ������. �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
!
�
!
�
!
�
!
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
&
�
&
�
&
�
&
�
+
�
+
�
+
�
+
7
�
7
�
7
�
7
!
7
�
7
�
7
�
7
!
7
�
7
�
7
�
7
!
7
�
7
�
7
�
7
!
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
!
�
!
�
!
�
!
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
&
�
&
�
&
�
&
�
+
�
+
�
+
�
+
7
�
7
�
7
&
7
+
7
�
7
�
7
&
7
+
7
�
7
�
7
&
7
+
7
�
7
�
7
&
7
+
SDCCH/4 for smallcells – SDCCH shares
BCCH+PAGCH channel- see before -
top related