原理
由於無線接口處使用TDMA制式,BTS收到的不同MS的信號彼此相連,為了消除MS到BTS的返回傳播時延(因為時隙間的保護間隔很小),就需要某種機制來補償。MS需要提前一定時間傳輸是方法之一,這個提前量來自收到的脈衝,稱為時間提前量。
當一個特定連線建立時,BTS不斷測量它自己脈衝時隙與收到的MS時隙之間的時間偏移量。基於這個測量,它可以向MS提供要求的時間提前量,並在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS。時間提前量的取值範圍是0~233ps,足以調整35km的小區半徑。這個限制來自用於時間提前量的64bit編碼,碼長是233ps。當大於35km情況時,就要以減少每載頻信道數換取傳播時延的補償。例如只用偶數時隙,奇數時隙不用,以加大信道之間的保護時間。實現這個功能要求BTS中有專門的處理。
相關計算
時間調整的提前是0~63bit之間的任意值。如0bit就表示不必調整,表明MS和BTS在一起。63bit是調整的最大量,也就是BTS與BS之間的最長距離。
時間提前量值可以由0~233μs,該值會影響到小區的無線覆蓋。GSM小區的無線覆蓋半徑最大可達到35km,這個限制值是由於GSM定時提前的編碼是在0~63之間。基站最大覆蓋半徑算法如下:
3.7μs/bit×63bit×(3×10^8)m/s÷2=35km
其中,3.7μs/bit是每個比特的時長,63bit是時間調整的最大比特數;3×10^8m/s是光速。
但在某些情況下,客觀需要基站能覆蓋更遠的地方,比如在沿海地區,如需用來覆蓋較大範圍的一些海域或島嶼。這種覆蓋在GSM中是能實現的,代價是須減少每載頻所容納的信道數,辦法是僅使用TN為偶數的信道(因為TN0必須用作BCCH),空出奇數的TN,來獲得較大的保持時間。這被稱為擴展小區技術,這一技術有專門的接收處理。這樣定時提前的編碼將會增大一個突發脈衝的時長。即基站的最大覆蓋半徑變為:
3.7μs/bit×(63+156.25)bit×(3×10^8)m/s÷2=120km
由於多徑傳播和MS同步精確度的影響,兩個在同一位置接收同一小區信號的MS對TA測量的差異,可能會達到3bit左右(1.6km)。
當一個特定連線建立時,BTS不斷測量自己脈衝時隙與收到的MS時隙之間的時間偏移量。基於這個測量,它可以向MS提供要求的時間提前量,並在SACCH上以2次/秒的頻度通知MS。
作用
在GSM系統中,突發脈衝的傳送與接收必須嚴格地在相應的時隙中進行,所以系統必須保證嚴格的同步。然而,移動用戶是隨機移動的,當移動台與基站距離遠近不同時,它的突發脈衝的傳輸時延就不同。為了克服由突發脈衝的傳輸時延所帶來的定時的不確定,基站要指示移動台以一定的提前量傳送突發脈衝,以補償所增加的時延。