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这一年来，可以说4G的覆盖建设，运营商走得很快。   亲身体验，在北京市区，以及周边城市都已经覆盖得很不错。全国测试过的地区，如上海，苏州，广州，重庆以及一些小县城等地，都覆盖到了。虽然网络还有许多漏洞，需要优化，但是运营商建设4G的决心和效率都是有目共睹的。   终端的开发和生产速度也是跟上了网络建设的脚步。4G的终端厂家，大多有着2G和3G终端的许多设计和开发生产经验了。芯片虽然主要被高通垄断，但是手机终端厂家还是比较多的。终端的款式，功能与性能也很快被大众接受。在以ios和andrio系统为主要平台的如今，各种应用软件的丰富，以及大众在3G时代已经开始习惯的网络生活模式，都是4G移动通信系统得以快速普及的因素。 于是，在这个时段，突然想到的问题是：GSM的通信系统会不会很快从地球上消失？何时是2G时代的终结？ 以前还有一些依恋，来自于对2G的电路交换域，对语音质量的保证。   最近，出境后使用了几次QQ的电话功能。只有无线信号好的地方，voip的性能完全可以与固定电话媲美，更何况与GSM的语音质量PK呢？于是，改变了对voip的一些成见，只要带宽足够，实时性的问题，是可以在IP网络里得到解决的。所以，GSM的语音质量要优于4G网络的根基被动摇了。   当然，现在volte貌似还不够成熟，于是我们还要依赖CSFB。但如果60%的通话环境并没有小区切换的发生，volte不够成熟，也没有太多关系了。大概率的需求在低资费条件下能得到很好解决，就没有太大问题了。如此看来，GSM还继续存在的理由几乎为零了。那么，究竟什么时候，GSM系统会从地球上消失呢？ 谁可以预测，或者运营商有没有时间表，来收回2G的频段，这可是很多频段的资源哟？  

GSM系统频率容限是如何的，为何一些直放站加入其中会导致对晶振的稳定性要求更高，更换晶振整个系统能从失效状态恢复呢？   2009年曾经跟直放站厂家做过技术交流。查阅SPEC后，计算了一下，找到问题答案，并做了如下笔记。   根据TS 45.050 的描述： R.8 Radio Frequency Tolerance In the present system the mobile has to be designed to work with a Doppler shift caused by speeds up to 250 km/h at 900 MHz, and 130 km/h at 1800 MHz. This corresponds to a frequency offset of around 250 Hz in both cases. Within a building the fastest a mobile would be expected to move at would be 10 km/m, corresponding to an offset of 10 Hz at 900 MHz, or 20 Hz at 1800 MHz. Therefore the absolute frequency tolerance can be reduced for the BTS. At present the limit is 0,05 ppm, 45 Hz at 900 MHz, 90 Hz at 1 800 MHz. Taking the 1800 MHz case, the mobile can successfully decode signals with a 250 + 90 Hz offset at present = 340 Hz. The new requirement is (20 + frequency error) hence the new maximum frequency error is: frequency error = present decode offset - new max. Doppler At 900 MHz: frequency error = 295 - 10 = 285 Hz = 0,32 ppm At 1 800 MHz: frequency error = 340 - 20 = 320 Hz = 0,18 ppm The discussion at SMG2 #21 on relaxation of the radio frequency tolerance criterion suggested that the above relaxation may cause some problems with mobiles. A compromise value was suggested: At 900 MHz and 1 800 MHz frequency error = 0,1 ppm   按1800M系统来看，整个链路的频率容限在0.18ppm范围内，整个系统是可以工作的。   当直放站加入系统中时，增加了出现频率偏差的环节。   GSM系统的上下行是不对称的。终端的AFC是针对下行的信号来做的，不能完全补偿上行信号的频偏。上下行信号之间有45MHz的频带。假设终端将下行信号的频差完全补偿上，它的上行信号中仍然存在4.5Hz的偏差（如果按照0.1ppm计算）。   如果直放站中，上下行说采用的本振频率不同，引入的频差也会不同。这样终端是通过对下行信号的计算来做AFC。对上行信号而言，则会出现比较大的偏差。   还需要注意，ppm只是一个相对值的表达，而解调的要求是绝对的250hz以内，算法才可以适应。  

  总结2011年的三篇文字，形成本文。（不好意思，因为此文章早前在新浪本人的blog， blog.sina.com.cn/blesslm 发表过，新浪阻止了文中的图片，于是找到我本地的图片，上传为附件了，可以在附件里看到两张）   什么是实时性？   从许多角度都可以去理解实时性。而我们可以从数字世界的基础来看。将模拟信号数字化之后，才比较方便地用各种数字化的处理方法来做数字信号序列进行处理。将模拟信号数字化的第一步就是采样。所谓采样，使得信号变得离散，有了间隙。这些间隙做什么，就是用来处理信号的。而实时性的归根结底，就是要在两个信号的间隙处理完前面那个信号。比如说，语音信号，每20ms有160个采样值，作为一帧来处理，则必须在下一个20ms的帧收完之前处理完前一帧的信息，方为实时处理。平均下来，就是在125us的间隙内要处理完一个采样值。   通信系统中的实时性，一个是如上述。例如GSM的信号处理，一帧4.615ms内处理完一帧的数据，由于数据并不占满所有的时间片，所以看起来实时性要求是低于每个样值的处理时间在一个采样周期内。但最高的EDGE的要求，例如下行8个接收时隙都要处理时，又回归到了前述的点上。另外，通信是双方的事情。于是乎，在规定的时间内处理完相关信息，并反馈相关的信息，则是一个双向的实时性问题了。 大概去年这个时候，对于GSM软件系统的实时性问题，我进行了一个分析。并画了一张图，加上一些文字说明。visio图片要弄上来，好像比较费劲。其中文字的部分，我今天贴出来跟大家分享。有兴趣交流的同学，可以跟我联络。 单从接收来看，均衡的实时性要求，从一个slot的角度来看，在1slot的时间处理完一个slot的数据；而从一帧的角度来看，如果是4RX则是一帧的时间处理完4slot的数据即可。图中表达了两种不同设计的实现要求。显然第二种的要求比第一种要低，而软件设计的方法也会也所不同。 单从接收来看，而解码所需要的实时性要求，如果是4RX则是一帧的时间处理完4slot即1block的数据即可。 发射的时序受接收的调度，则有了反馈支路的实时性要求，则需要结合起来看。USF的要求则是要完成均衡与解码。也就是说均衡加解码需要在11slot的时间内完成一个block的全部。一个block是4帧对应的同一个slot位置的数据连接起来的。   从上图可以看出，GSM/GPRS/EDGE系统单从接收链的实时性要求4RX的要求，均衡和解码完成后获得USF的时间点基本满足最为苛刻的发射配置时间点要求。在实际实际设计，稍微比此要求苛刻一点就可以完全满足整个系统的实时性要求。   TD-LTE实时性问题关键在于最短的HARQ反馈是4ms，如下图所示，这三个ms内能处理多大的数据量则对应这整个系统的一个流量。    小结：实时性系统软件设计 1.单方向链路处理的设计：以帧为单位来考虑设计，单方向每个步骤的模块的处理必须在一帧时间内完成一帧数据的处理；多个模块级联的处理则需要考虑多个模块之间的缓存数据的空间有一帧的余量 2.有反馈支路的链路处理设计：找到最短可能的反馈支路的时间要求，找到其中涉及的可能的处理的模块，再合理分配每个模块的实时性要求并调整缓冲池大小 3.其他的多方通信的需求，根据系统的通信机制，考虑适当的通信缓冲池的余量，并根据以上两条可能涉及的运算量的估计来设计，不需要特别为多方通信本身提高实时性的要求。   当然，具体到软件设计，芯片设计，亦有诸多实时性系统设计的问题，暂且在此不多述。但归根结底，都来自于这样一个数字世界最基本的点。没事的时候想想，并是自有其乐之处，有益于身心健康的。   (全文文字与图片均是作者原创，曾在本人新浪博客上贴过。)

我们如何学习通信协议，对于很多刚入行的同学来说，可能会比较迷惑。这是我在2009年1月写的一篇学习笔记，记录关于GSM跳频问题相关SPEC的学习轨迹，分享分享。     结论： 每个时隙在某一帧跳到哪个频率上，是动态地，在终端与基站建立一次通信的过程中通过专用的消息来确定的，不能由广播信道得到。 终端可以从BCCH或者DCCH中获得CA，即所有可能的跳频频点表。然后在每次建链的channel assignment消息中，终端确知MA，即从CA中选择出参与跳频的频点号，并获得HSN和MAIO，然后根据帧号计算得到当前帧应该跳频的频点号。       TS 45.002   描述： 6.2        Mapping in frequency of logical channels onto physical channels 6.2.1       General The parameters used in the function which maps TDMA frame number onto radio frequency channel are defined in subclause 6.2.2. The definition of the actual mapping function, or as it is termed, hopping sequence generation is given in subclause 6.2.3. In CTS, the specific mapping in frequency depends on the start condition defined by the parameters given in subclause 6.2.2. The hopping sequence generation for CTS is given in subclause 6.2.3. 6.2.2       Parameters The following parameters are required in the mapping from TDMA frame number to radio frequency channel for a given assigned channel. General parameters of the BTS, specific to one BTS, and broadcast in the BCCH and SCH: i)    CA: Cell allocation of radio frequency channels. ii)   FN: TDMA frame number, broadcast in the SCH, in form T1, T2, T3' (see subclause 3.3.2). For COMPACT, FN is broadcast in the CSCH, in form R1, R2 (see subclause 3.2.2). Specific parameters of the channel, defined in the channel assignment message: i)    MA: Mobile allocation of radio frequency channels, defines the set of radio frequency channels to be used in the mobiles hopping sequence. The MA contains N radio frequency channels, where 1 £ N £ 64.       For COMPACT, the reduced MA (see 3GPP TS 44.060) shall be used for a fixed amount of data blocks, see section 6.2.4. ii)   MAIO: Mobile allocation index offset.(0 to N‑1, 6 bits).       For COMPACT, MAIO_2 shall be used for the data blocks using the reduced MA. iii)  HSN: Hopping sequence (generator) number (0 to 63, 6 bits). 可见，MA，MAIO和HSN是与具体每个用户相关的参数。   具体的跳频方案，在 TS 45.002 中有描述如下： 6.2.3       Hopping sequence generation For a given set of parameters, the index to an absolute radio frequency channel number (ARFCN) within the mobile allocation (MAI from 0 to N‑1, where MAI=0 represents the lowest ARFCN in the mobile allocation, ARFCN is in the range 0 to 1023 and the frequency value can be determined according to 3GPP  TS 45.005 ), is obtained with the following algorithm: if  HSN = 0 (cyclic hopping)  then : MAI, integer (0 .. N‑1)    :        MAI = (FN + MAIO) modulo N else : M, integer (0 .. 152)         :        M = T2 + RNTABLE((HSN xor T1R) + T3) S, integer (0 .. N‑1) :        M' = M modulo (2 ^ NBIN) T' = T3 modulo (2 ^ NBIN)                                                                    if  M' N  then :                                                                                 S = M'                                                                       else :                                                                                 S = (M'+T') modulo N MAI, integer (0 .. N‑1)    :        MAI = (S + MAIO) modulo N   MA参数表，以及是MAIO和HSN参数网络通过“Messages for Radio Resources management”中某条消息传给终端的，详细内容在TS 44.018中有描述。这些消息是在某次通信过程中，网络与终端之间的三层消息，不属于某个广播信道。   44.018   中3.4.3.1描述：   Channel assignment initiation： If frequency hopping is applied, the cell allocation if present in the message is used to decode the mobile al********* If the cell allocation is not included, the mobile station uses its current cell allocation, the current CA is the last CA received on the BCCH. Afterward, the current CA may be changed by some messages sent on the main signalling link containing a CA (the possible messages are: ASSIGNMENT COMMAND, HANDOVER COMMAND and FREQUENCY REDEFINITION). Note that there are cases in which the current CA is undefined, see sub-clause 3.4.3.3.   CA 是用来解码MA的。CA是从BCCH获得，MA是从Channel assignment   消息中获得。   在 10.5.2 .1b  Cell Channel Description 对CA的格式进行详细描述： 在 10.5.2 .13        Frequency list 对CA的格式中具体频率的计算有详细的描述。通过确定的算法获得所有的16，或17，或21，或29个频点。     在 10.5.2 .21 Mobile Allocation      对MA信息字段有详细解释。 MA C i, Mobile allocation RF channel i (octet 3 etc.), i = 1, 2,..., NF The MA C i bit indicates whether or not the Mobile allocation frequency list includes the i'th frequency in the cell allocation frequency list. The cell allocation frequency list is derived from the set of frequencies defined by the reference cell channel description information element. NF denotes the number of frequencies in the cell allocation frequency list. In the cell allocation frequency list the absolute RF channel numbers are placed in increasing order of ARFCN, except that ARFCN 0, if included in the set, is put in the last position in the list, For a RF channel belonging to the mobile allocation the MA C i bit is coded with a "1"; i = 1, 2,..., NF. For a RF channel not belonging to the mobile allocation the MA C i bit is coded with a "0"; i = 1, 2,..., NF. If NF mod 8 0 then bits NF to 8n in octet 3 must be coded with a "0" in each.   10.5.2 .5 Channel Description  对MAIO和HSN参数有详细解释，并H值表示是否跳频。 ARFCN, (octet 3, bits 2 and 1, and octet 4, bits 8 to 1) The ARFCN is coded as the binary representation of the absolute RF channel number Range: 0 to 1023 H = "1": The channel selector field consists of the mobile allocation index offset, MAIO, and the hopping sequence number, HSN. MAIO, (octet 3 bit 4 to 1 high part and octet 4 bit 8 to 7 low part) The MAIO field is coded as the binary representation of the mobile allocation index offset as defined in 3GPP TS 45.002. Range: 0 to 63. HSN, (octet 4 bit 6 to 1) The HSN field is coded as the binary representation of the hopping sequence numberas defined in 3GPP TS 45.002 Range 0 to 63.

工程做得久了，有时候需要稍微整理一下，思考一点点。   这两天，将几个系统的基础数据对比到了一起，得到一些规律，感觉稍微有点那么个意思。   千万里，通信算法人们都在追寻着什么，一起都在这些数据里。   　 GSM SCDMA TDSCDMA TDLTE 帧长 4.615ms 10ms 10ms 10ms 子帧长 无 无 5ms 1ms 时隙 8slots/fr， 576us/slot 无 7+3 slots/subfr, 675us/normal slot 0.5ms/slot 双工 FDD，上下行之间差2slots TDD，5ms上下行 切换一次 TDD，5ms里面上下行切换一次，但上下行时隙数可配置 TDD，5ms里面上下行切换一次，但上下行子帧数可配置 symbols 156symbols/slot 128sybmos； 每个符号扩展32chips 扩频因子为1时， 864chips/slot 14 OFDM symbols；20M的带宽， 则在每个1ms内有1200*14个时频的符号 sync FCB是单独的确知频率和时隙， SCB是单独的时隙，确知的复帧结构的位置 每个下行5ms的最前面有 128chip的同步头 每5ms里有个特殊的下行同步时隙DwPTS 主同步信号和辅同步信号，位于 专门的时隙的特定的时频资源块的位置 training 每个slot中间有26个符号 training；也就是说在576us时间片内有80us的training，代价是14% 没有 每个时隙里有144chips的training， 代价是17% 每1200*7个时频符号中有200*2个参 考信号;代价是17% TTI 4个4.615ms是一个block， 二层与一层交换一次数据；交织也是基于一个block来做 10ms交互一次，没有帧间交织 10ms，20ms，40ms集中传输块， 交织方案也不同 1ms交互一次；HARQ的过程跨越5ms或者10ms，交织与HARQ结合了 跳频 有；一个信道带宽只有200kHz 无，一个信道带宽500Khz 无，一个信道带宽1.6MHz 有，在不同的RB之间跳 目标 移动，语音，低速数据 固定，语音，低速数据 移动，语音，中速数据 移动，高速数据   结论：移动系统，一个突发的时间短，且有约15%左右的训练序列来做信道估计；为考虑抵抗时间上的突然衰落，交织时间长度超过15ms； 数据速率越高，带宽越宽，抵抗频率选择性的衰落越好，跳频或者扩频都是段；turbo和HARQ的加入在这里没对比，对于大块的数据比较有效果。