1. 手機終端是移動的, 如何在任何時間、任何地點，找到為其提供服務的基站呢？

要解決此問題，

2. 基站：定時週期廣播

基站在固定的頻點、固定的時隙，廣播自己的資訊，引導手機找到自己，鎖定自己。

這個固定的頻點、固定的時隙由頻率矯正通道（FCCH）、同步通道（SCH）、廣播控制通道（BCCH）組成。

3. 手機：小區初搜的過程（盲搜、全頻道搜尋）

手機開機的時間是不確定的，且手機的本地晶振的老化與溫度等原因，手機開機時，手機的本地載波頻率與基站的基站的頻率是不同步的，且手機周圍有可能有多個不同載頻的基站小區，手機並不知道周圍基站在哪兒，其載波頻點是多少，怎麼辦?

小區初搜過程來解決此困擾！

小區初搜的目的，就是從眾多基站小區中讀取其小區的資訊，從中選擇一個合適的小區，大致分為4個子過程：

（1）頻段劃分

以900M頻段為例，有125個頻點，手機開機後，並不知道周圍的蜂窩小區到底配置在哪個頻點。

它唯一的選擇就是，從第一個頻點到最後一個頻點，逐個的搜尋。

BCH通道的三個子通道，都在每個小區的第一載波C0的第一時隙TS0處。並被封裝在有51個基本幀組成的超幀中。

包括頻率矯正通道（FCCH）、同步通道（SCH）、廣播控制通道（BCCH），且他們三者有確切的時隙位置關係，如下圖所示.

先找到頻率矯正通道（FCCH), 然後就可以找到緊跟其後的同步通道（SCH），最好解析廣播控制通道（BCCH）

（2）小區頻率同步：頻率矯正通道（FCCH）

方向：下行方向。

資訊：攜帶用於校正手機終端頻率的訊息。

突發脈衝：頻率校正突發脈衝序列FCB

• 承載非調製的載波訊號，或者承載全零的調製載波，整個資料區域有142bit
• 保護位元為前後3位元。

檢測方法1：

採用高斯最小頻移鍵控(GMSK)調製方式，如果承載的是全0資料，那麼調製後的波形是一個連續的、持續一個時隙時長0.577ms的正弦波訊號。間隔週期為4.26ms * 10 = 42.6ms。

手機通過檢測電磁波的頻譜，幅度最大的頻率為頻率矯正通道，並把自己本地的頻率鎖定到從該通道中恢復的頻率上。

檢測方法2：

由於頻率矯正通道（FCCH）的資料是已知的、固定的。

根據頻率矯正通道（FCCH）中已知的資料，對解調後的載波資料進行某種相關性運算，得到如下的示意圖：

相關值最大的資料區，就是頻率矯正通道。

注意的是：頻率矯正通道只提供基本、大致的頻率對齊，有一定的誤差。進一步的頻率和時隙對齊，就靠同步通道（SCH）了。

（3）時隙同步與幀同步：同步通道（SCH：synchronization channel）

方向：下行方向

突發脈衝：同步脈衝序列

這裡關鍵是64位元的同步序列。

這是一個已知的、標準化的二進位制序列，因此可以通過對收到的資料與已知的、標準化的二進位制序列做某種相關性運算，就可以得到如下的訊號。

利用該訊號，可以進一步的頻率對齊。

在頻率對齊後，再進一步解密同步通道（SCH）中的資料，包括。

• TDMA幀號
• 基站的識別碼（BSIC）

至此，手機與選中的基站小區頻率對齊、時隙對齊、TDMA幀號對齊。

有了TDMA幀號的對齊，就可以解析TDMA機構化幀中的資料，特別是廣播控制通道（BCCH）中的資料了。

（4）從小區的廣播通道中獲取小區引數：廣播控制通道（BCCH）

方向：下行方向

突發脈衝：普通突發脈衝序列

廣播控制通道中的內容：小區特有資訊

• 小區識別號CGI
• 小區使用的頻點列表（一個GSM小區，包括1-N個200KHz的頻點）
• 位置區識別碼LAI （Location Area Identity）：LAI=MCC+MNC+LAC
• 鄰區列表（鄰區的頻點）
• 隨機接入控制資訊
• 其他.....

（5）全頻段搜尋

手機搜尋到一個小區的資訊後，並不會立即停止，手機會對所有頻點進行搜尋，獲取並記錄所有小區的資訊。

那麼，如果搜到多個小區，手機最終會選擇駐留在哪個小區上呢？ 這就涉及到下一步：小區選擇。

4. 開機後多小區選擇

實際上，往往手機周圍有多個小區，手機就需要從眾多小區中選擇一個小區駐留，選擇的依據有：

（1）按照小區載波訊號的平均接收電平的數值進行排序（在手機上看到的訊號格數正源於此），接收電平高的優先。

（2）成功解調出頻率矯正通道、同步通道、廣播控制通道的資料。

（3）小區的PLMN與自己SIM卡註冊的PLMN一致：小區的PLMN是通過廣播控制通道BCCH廣播的。

（4）小區允許被接入：該引數通過廣播控制通道BCCH廣播。

注意：

這裡的關鍵是：小區的平均電平是什麼？

畢竟一個小區有多個載波，每個載波又有8個時隙，每個時隙又有多個邏輯通道。

這個平均電平是所有載波的平均？還是同一個載波所有時隙電平的平均？還是某一時隙的所有通道的電平的平均？亦或是某一個具體的邏輯通道不同時間電平的平均？

這裡小區的平均電平是：CS0載波在TS0時隙的電平的多個取樣值的平均！

CS0載波的TS1-TS7的訊號的強度，與接入到該基站的手機使用者的業務相關，訊號電平的波動較大，而CS0載波的TS0時隙的訊號完全由基站控制的，有固定週期，有固定位置，有固定電平大小，可以做為終端接收到的小區的訊號強度的參考。

為了簡化硬體設計，無需對TS0訊號上的子通道的訊號進一步細分，因為子通道已知的、確定性的訊號，因此整個TS0的平均也是確定的。

5. 預設小區

手機全頻段掃描，非常費時，大概需要3-5s。

為了提升手機開機重啟的效率，手機通常會記錄最近駐留過的小區的頻點。

開機重啟後，首先檢查是否有該資訊的記錄，如果有，則優先駐留該小區。

如果沒有資訊，則進行全頻段掃描。

6. 小區重選：在選擇某個小區後，由於網路環境的變化，需要重新選擇一個新小區

（1）小區重選的必然

手機是移動的，當手機駐留的小區的訊號發生變化時，比如訊號強度低於某個門限，表明當前駐留的小區，已經無法保證為該終端提供穩定的通訊服務，手機有權選擇下一個小區。

那關鍵的問題是：GSM手機如何選擇下一個小區呢？總不能再來一次全頻段搜尋吧？！

是的，確實沒有必要全頻段搜尋了。原因如下：

• 當前駐留的小區，會通過廣播控制通道（BCCH）不斷的通知該小區內的所有使用者，該基站附近有哪些鄰小區，其頻點是多少。
• 手機記錄先前駐留過的鄰小區，包括其頻點。

有了上述資訊，手機就可以優先鎖定這些頻點的小區，避免了全頻段盲搜的低效。

（2）小區重選的條件：

• 小區實際的接收訊號平均電平低於某個預設定的值。

（3）小區重選的策略：

• 鄰小區實際的平均接收訊號電平超過小區接入電平所允許的門限引數, 該引數通過鄰小區廣播控制通道BCCH廣播。

從設計講，該門限引數決定了小區的覆蓋範圍，超出範圍的終端，即使能夠收到小區資訊，其服務也是得不到保障的，因此不建議該終端接入此小區。也就是說，落在小區的覆蓋範圍的終端，才允許接入該小區。

• 手機的發射功率：

落在小區範圍內的終端，可以確保手機能夠收到基站傳送的訊號，但由於基站的發射功率大於手機的傳送功率，在相同的位置，無法保證手機發送的訊號，基站一定能夠收到。因此需要對手機的傳送功率加以限制，只有手機接入時的傳送功率大於路徑衰耗，才滿足手機接入該網路的條件！

（4）小區重選的特點

當然，GSM與LTE和WCDMA不同。

GSM切換小區時，需要更換小區的頻點，且終端通常只有一套接收和傳送的硬體電路，屬於“硬”切換。

因此，如果正在通話，會出現通話暫時性中斷的情形，且成功切換到鄰區的時間也是不確定的。

這是因為，終端無法提前預先知道，選擇的下一個鄰小區的訊號強度以及小區引數是否滿足駐留的條件。

只有先切換、然後嘗試鎖定該小區之後，再讀取小區的訊號強度以及小區的引數，最後才能確定該新小區是否合適。

如果不合適，還需要嘗試其他小區。這樣的缺點，是由GSM的分頻多重進接+分時多重進接的特性造成的。

不同的基站小區，是通過頻點區分的，GSM終端只有一套接收和傳送電路。