GSM-Frame-Struktur des GSM-Tutorials

Diese Seite im GSM-Tutorial behandelt die GSM-Frame-Struktur einschließlich des Konzepts von Slot, Frame, Multiframe, Superframe und Hyperframe. Es deckt sowohl die 51-Frame-Multiframe- als auch die 26-Frame-Multiframe-Struktur von GSM ab.

#GSM-Rahmenstruktur oder Rahmenhierarchie
Im GSM-Frequenzband von 25 MHz ist in 200 kHz kleinere Bänder unterteilt, die jeweils einen HF-Träger tragen. Dies ergibt 125 Träger. Da ein Träger als Schutzkanal zwischen GSM und anderen Frequenzbändern verwendet wird, sind 124 Träger nützliche HF-Kanäle. Diese Aufteilung des Frequenzpools heißt FDMA. Jetzt hat jeder HF-Träger acht Zeitschlitze. Diese zeitliche Teilung heißt TDMA. Hier wird jede HF-Trägerfrequenz von 8 Benutzern geteilt, daher ist im GSM-System die grundlegende Funkressource ein Zeitschlitz mit einer Dauer von etwa 577 Mikrosekunden. Wie bereits erwähnt, hat jedes Zeitfenster eine Zeitdauer von 15/26 oder 0.577 ms. Dieser Zeitschlitz enthält 156.25 Bit, was zu einer Bitrate von 270.833 kbps führt. Dies wird unten in der TDMA gsm-Rahmenstruktur erläutert. Für E-GSM beträgt die Anzahl der ARFCNs 174, für DCS1800 ARFNCs 374.

Die GSM-Rahmenstruktur wird als Hyperframe, Superframe, Multiframe und Frame bezeichnet. Die minimale Einheit, die ein Rahmen (oder ein TDMA-Rahmen) ist, besteht aus 8 Zeitschlitzen.

● Ein GSM-Hyperframe aus 2048 Superframes.
●Jeder GSM-Superframe besteht aus mehreren Frames (entweder 26 oder 51, wie unten beschrieben).
●Jeder GSM-Mehrfachrahmen besteht aus Rahmen (entweder 51 oder 26, basierend auf dem Mehrfachrahmen-Typ).
●Jeder Frame besteht aus 8 Zeitschlitzen.

Daher werden in GSM insgesamt 2715648 TDMA-Rahmen verfügbar sein, und der gleiche Zyklus wird fortgesetzt.

Abb.2 GSM-Rahmenstruktur

# Wie in Abbildung 2 unten gezeigt, gibt es zwei Varianten für die Mehrrahmenstruktur.

1) 26-Frame-Multiframe - Aufgerufener Verkehrs-Multiframe, bestehend aus 26 Bursts in einer Dauer von 120 ms, von denen 24 für den Verkehr verwendet werden, einer für SACCH und einer nicht.
2) 51-Frame-Multiframe - Aufgerufener Steuerungs-Multiframe, bestehend aus 51 Bursts in einer Dauer von 235.4 ms.
Diese Art von Mehrfachrahmen ist in logische Kanäle unterteilt. Diese logischen Kanäle werden von BTS zeitlich festgelegt. Tritt immer mit Beacon-Frequenz im Zeitschlitz 0 auf, kann es auch andere Zeitschlitze belegen, wenn dies vom System benötigt wird, zum Beispiel 2,4,6.

Wie in Abb. 3 gezeigt, hat jeder ARFCN oder jeder Kanal in GSM 8 Zeitschlitze TS0 bis TS7. Während des Netzwerkeintritts wird jedem GSM-Mobiltelefon ein Steckplatz im Downlink und ein Steckplatz im Uplink zugewiesen. 

Hier in der Abbildung sind GSM Mobile 890.2 MHz im Uplink und 935.2 MHz im Downlink zugeordnet. Wie erwähnt wird TS0 zugewiesen, das entweder einer 51- oder 26-Rahmen-Mehrfachrahmenstruktur folgt. Wenn also zu Beginn 'F' dargestellt ist, das FCCH nach 4.615 ms ist (was 7 Zeitschlitzdauern entspricht), erscheint S (SCH) nach weiteren 7 Schlitzen B (BCCH) und so weiter bis zum Ende der 51-Frame-Multiframe-Struktur ist abgeschlossen und der Zyklus wird fortgesetzt, solange die Verbindung zwischen Mobilgerät und Basisstation aktiv ist. In ähnlicher Weise folgt im Uplink eine 26-Frame-Multiframe-Struktur, wobei T TCH / FS (Verkehrskanal für Sprache mit voller Rate) und S SACCH ist. 

Die gsm-Rahmenstruktur kann am besten wie in der folgenden Abbildung dargestellt in Bezug auf die Downlink- (BTS zu MS) und Uplink- (MS zu BTS) Richtungen verstanden werden.

Abb.3 GSM Physikalisches und logisches Kanalkonzept

● Frequenzen im Uplink = 890.2 + 0.2 (N-1) MHz
●Frequenzen im Downlink = 935.2 + 0.2 (N-1) MHz

wobei N von 1 bis 124 als ARFCN bezeichnet wird

Da dieselbe Antenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen verwendet wird, wird zwischen TS3 der Aufwärtsverbindung und TSO der Abwärtsverbindungsfrequenz eine Verzögerung von 0 Zeitschlitzen eingeführt. Dies hilft, das gleichzeitige Senden und Empfangen per GSM-Mobiltelefon zu vermeiden. Die 3-Slot-Zeitperiode wird vom Mobilfunkteilnehmer verwendet, um verschiedene Funktionen auszuführen, z. B. Datenverarbeitung, Messung der Signalqualität von Nachbarzellen usw.

Ingenieure, die in GSM arbeiten, sollten die GSM-Rahmenstruktur sowohl für den Downlink als auch für den Uplink kennen. Sie sollten auch die Zuordnung verschiedener Kanäle zu Zeitschlitzen in diesen gsm-Rahmenstrukturen verstehen.

Rahmenstruktur von drahtlosen Standards, Technologien

Die Rahmenstruktur verschiedener drahtloser Standards / Technologien wird unten erwähnt. Es umfasst WiMAX, WLAN, ZigBee, GSM, GPRS, UMTS, LTE, TD-SCDMA, GPS, SDH, 11ac WLAN, AMPS, Ethernet, VLAN usw.

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