GSM小区搜索过程

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1、GSM小区初搜在移动通信系统应用中，MS开机后必须尽快搜索到一个合适的小区（如从射频连接器端测得的功率最大的小区），然后与这个小区达到时隙和频率上的同步，才能获取本小区的详细信息。终端只有在登录到小区后才能使用网络的服务。通常把从开机搜索到登录到合适小区的过程定义为小区初始搜索(initialcellsearch)过程，简称小区初搜。同步是小区初搜中的一个关键步骤，指的是从开机到与小区达到时频同步的过程。GSM系统的基站通过BCH（BroadcastChannel，广播信道）传输信令信息，它包括三种数据内容：FB(FrequencyBurst,频率矫正突发)，SB(

2、SynchronizationBurst，同步突发)和BCCH(BroadcastControlChannel，广播控制信道)。小区初搜的目的就是解读这些突发中的信息来驻留小区。由于MS的开机时间是不定的，再加上本地晶振的老化或者温度等原因，MS开机时与BCH的时隙和频率都可能存在偏差，导致读取小区信息错误。只有在定时和调整频偏之后，才能对BCH进行解读。CCH(ControlChannel,控制信道)包括BCH和CCCH(CommonControlChannel,公共控制信道)和一个空闲(Idle)帧，它的帧结构为51复帧，它由51个TDMA帧组成，每帧分为8个时

3、隙(0-7),每个时隙的持续时间约为576.9 µs(15/26 ms)，其中携带的物理内容叫做突发(Burst),在每帧的时隙0中发送广播信息，其结构如图1所示，此结构必须安排在C0载频的第0号时隙。图1CCH的51复帧的帧结构图中的FB不携带信息，由148个全“0”比特组成。SB包含一个长的训练序列并携带有BSIC(basestationidentitycode,基站识别码)和19比特的缩减TDMA帧号（RFN）。BCCH广播基站的一般信息，MS解读其上的信息，在确认为合法后可以选择相应小区，完成整个小区驻留过程。1GSM系统中FCCH与SCH的结构特点FCCH

4、对应着一个频率校正突发脉冲序列(FB)，它结构简单，便于检测，在GSM公共信道的每518个时隙中，FCCH仅占5个时隙，给用户传送校正MS(移动台)频率的信息。FB的所有148比特全部是“0”。结构如图2所示。图2FCCH的结构示意图GSM系统采用GMSK调制方式，FCCH经调制后，是一个纯正弦波，频率比载波中心频率高67．5kHz。SCH被称为同步信道，该信道传送MS的帧同步(TDMA帧号)和BTS(基站收发信台)的识别码(BSIC)的信息。它对应着一个S突发脉冲，结构如图3所示。图3SCH的结构示意图SCH突发脉冲中只含有一种64Bit的训练序列(已知)，GSM

5、系统规定：训练序列的自相关性比较好，并且SCH与FCCH的相对位置确定。2检测FCCH的几种方法（1）相关性FB是由148个全“0”比特组成的，它经过GMSK(GaussianMinimum-ShiftKeying，高斯最小频移键控)[3]调制后，成为频率高于载波频率67.708KHZ的正弦波，持续546.12微秒，相临bit间的相位差为90度。由4个比特可以组成一个周期的正弦波，所以148比特可以组成约37个周期的正弦波。我们可以利用FB这个独有的特点来查找它的位置，利用相关性，我们用递推公式来对一段含有FB的数据进行处理，其中为当前点的相关值，为前一个点的相关值

6、，为当前接收到的数据，为前32个接收到的数据。则可以得到如2图所示的图形,图中Y轴为相关值的模即，X轴为比特位置。图2含有FB数据段相关运算后得到的相关值的模从图可以看出此处理的效果非常明显，当与含有FB的数据段作相关运算时，由于相关性强，相关值的模的数值非常大，而其他数据相关性弱，其值被抑制的较低。相关值的模停留在峰值的时间与相关的点数有关。根据以上图形的特点，我们在查找FB时可以设置一个门限，此门限可根据信号的平均功率得到。当有连续若干个相关的模值高于门限时，我们就可以判定已经找到了FB。由图我们可以推断出FB大概的起始位置，由相关的原理我们可以知道FB的开始是

7、在相关模值开始上升的时候，在图中约第108个比特。FB的结束是在相关模值从峰值开始下降时，在图中约第255个比特，开始和结束相差约148个比特。需要说明的是由于FB前面的CCCH或者空闲帧的末尾也可能出现少量的连“0”比特，所以这个开始位置并不是精确的，可能存在1-5个比特时间的误差，但是用它来确定下帧将会出现的SB的大概位置是完全可以的，我们可以根据SB的性质来进行更加精确的定时。（2）直接频谱分析法由于FCCH经GMSK调制后是一个频率高于载波频率67．5kHZ的正弦波，其频谱必然具有尖锐的单峰特性。如图4所示，是一段包含FCCH在内的数据的频域特性，因此，