1、GSM無線信號(hào)的形成課程回顧課程回顧GSM系統(tǒng)工作在 頻段和 頻段GSM900MHz頻段的上下行頻段分別為： 上行： 下行：GSM系統(tǒng)900MHZ頻段的載波間隔為 ，雙工間隔為 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)共有頻點(diǎn)890915MHz 935960MHz900MHz1800MHz200KHz45MHzwGSM系統(tǒng)的空中接口是：Um接口1124890909915935954960195124195124MS發(fā)移動(dòng)聯(lián)通fnfn+1fn+2fn+3fn+4.幀 4.6ms時(shí)隙 577us物理信道200kHz頻率時(shí)間GSM無線接口的TDMA/FDMA多址方式示意圖wGSM采用TDMA/FDMA/FDD 多址方式wG

2、SM在25MHz的頻段中，先頻分成124個(gè)載頻（載頻間隔200kHz），每個(gè)載頻再時(shí)分成8個(gè)時(shí)隙。4.信道類型GSM系統(tǒng)中的信道分為 物理信道 和 邏輯信道 。一個(gè)物理信道就是一個(gè)邏輯信道可分為： 和業(yè)務(wù)信道傳遞 語音 和 數(shù)據(jù)時(shí)隙業(yè)務(wù)信道控制信道信道分類控制信道CCH業(yè)務(wù)信道TCH廣播信道BCH公共控制信道CCCH專用控制信道DCCH向本小區(qū)的所有MS發(fā)送公用信息。MS入網(wǎng)和空閑時(shí)監(jiān)聽此信道在MS呼叫接續(xù)初期階段，傳輸鏈路所需的控制信令。雙向控制信道。在呼叫接續(xù)后期階段和在通信進(jìn)行中，在BS與MS間傳輸所需的控制信息。在通信進(jìn)行中，傳輸話音。突發(fā)脈沖序列：共有五種類型：普通突發(fā)脈沖序列（NB

3、）、頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）、同步突發(fā)脈沖序列（SB）、接入突發(fā)脈沖序列（AB）、空閑突發(fā)脈沖序列（DB）GSM系統(tǒng)中一個(gè)TDMA時(shí)隙中的信息格式TB3加密比特571訓(xùn)練序列261加密比特57TB3GP 8.250.577ms156.25bit6.幀結(jié)構(gòu)GSM幀結(jié)構(gòu)的層次： 超高幀 超幀 復(fù)幀 TDMA幀 時(shí)隙826或或51（業(yè)務(wù)、控制業(yè)務(wù)、控制）51或或26204811326 TDMA幀業(yè)務(wù)復(fù)幀用于業(yè)務(wù)信道、慢速隨路控制信道、快速隨路控制信道。 控制復(fù)幀用于廣播控制信道、公共控制信道GSM蜂窩系統(tǒng)規(guī)定上行傳輸所用的幀號(hào)和下行傳輸所用的幀號(hào)相同，但上行幀(相同號(hào)碼)比下行幀，在時(shí)間上推后3

4、個(gè)時(shí)隙話音編碼信 道編 碼突發(fā)脈沖串形成調(diào)制器發(fā)射機(jī)A/D交織加密GSM數(shù)字信號(hào)的形成數(shù)字信號(hào)的形成 D/A話音 解碼信道 解碼去交織 解密 均衡器接收解調(diào)數(shù)字話音在傳輸時(shí)需要：1.低速率的話音編碼話音編碼方式，適應(yīng)有限帶寬要求2.有效的信道編碼，信道編碼，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減小誤碼率3.有效的調(diào)制調(diào)制方式，減小雜波輻射，降低對(duì)鄰道的干擾v 話音編碼為信源編碼v 語音編碼：以較低的編碼速率獲得較高的話音質(zhì)量。適應(yīng)有限帶寬的要求。v語音編碼包括： 波形編碼 參量編碼 混合編碼1、話音編碼波形編碼v波形編碼對(duì)模擬語音波形信號(hào)進(jìn)行采樣、量化、編碼v編碼后語音質(zhì)量好，實(shí)現(xiàn)技術(shù)簡單，但是編碼速率較高

5、，占用頻帶較寬。v例如：PCMv常用于有線通信中。話音編碼參量編碼v參量編碼對(duì)表征語音的特征參量進(jìn)行編碼v編碼速率較低，占用頻帶較窄，但是語音質(zhì)量中等話音編碼 混合編碼v混合編碼包含部分語音特征參量編碼，也包含部分語音波形編碼v編碼后語音質(zhì)量可達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)，編碼速率基于波形編碼和參量編碼之間。v例如：規(guī)則脈沖激勵(lì)長期預(yù)測(cè)編碼（RPELTP）用于GSM，速率13kbps 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（CELP）用于IS95系統(tǒng)，四種速率話音編碼 話音編碼前向糾錯(cuò)編碼模擬話音13kbit/s22.8kbit/s交織編碼調(diào)制wGSM話音編碼采用脈沖激勵(lì)長期預(yù)測(cè)編碼（RPELTP）,編碼速率13kbit/s13

6、kbit/s。wGSM中信道編碼采用前向糾錯(cuò)編碼交織，編碼后碼率為22.8kbit/s22.8kbit/s。 2、信道編碼22.8kbit/s前向糾錯(cuò)編碼：為了減少信號(hào)在發(fā)送中為了減少信號(hào)在發(fā)送中產(chǎn)生差錯(cuò)，在信號(hào)傳送前加一些冗余比產(chǎn)生差錯(cuò)，在信號(hào)傳送前加一些冗余比特，把攜帶的信息擴(kuò)散到更多比特上，特，把攜帶的信息擴(kuò)散到更多比特上，從而減少差錯(cuò)。從而減少差錯(cuò)。前向糾錯(cuò)編碼的過程： 語音編碼后碼率13kbit/s，分成20ms的音段，共260bit。分下面3步來編碼：話音話音編碼編碼前向前向糾錯(cuò)糾錯(cuò)編碼編碼模擬話音13kbit/s22.8kbit/s交織交織編碼編碼調(diào)制調(diào)制1)按對(duì)傳輸誤差的敏感程

7、度，分成3部分: a類：50最重要比特 /b類：132重要比特/ 類：78不重要比特2)50最重要比特3個(gè)奇偶校驗(yàn)比特132重要比特4個(gè)尾比特189比特，進(jìn)行1/2速率卷積編碼，得到378比特。3）378比特78比特456比特。則信道編碼速率為456bit/20ms=22.8kbit/s。話音話音編碼編碼卷卷積編積編碼碼(50+3+132+4)bit78bit189bit378bit456bit20ms分段，260bit13kb/s22.8kb/s前向糾錯(cuò)編碼前向糾錯(cuò)編碼模擬話音A/D交織編碼：交織編碼：為了抵抗傳輸中受到的深度為了抵抗傳輸中受到的深度衰落造成的突發(fā)性差錯(cuò)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行交衰落造成

8、的突發(fā)性差錯(cuò)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行交織編碼，在接收端，經(jīng)過去交織譯碼后，織編碼，在接收端，經(jīng)過去交織譯碼后，可以把突發(fā)性差錯(cuò)變成隨機(jī)差錯(cuò)。可以把突發(fā)性差錯(cuò)變成隨機(jī)差錯(cuò)。交織的過程： 行寫入，列讀出解交織的過程：列寫入，行讀出交織編碼行寫入列讀出00010 0 11001110010011.0110001001.發(fā)送中發(fā)生了長突發(fā)誤碼，則經(jīng)過交織譯碼后，把長突發(fā)誤碼離散化，有利于糾錯(cuò)0 1 0 1 0 1 0 110 1 0 1 0 1 100011010 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 1

9、00011011100011列寫入001110010011.00010 0 110 1 0 1 0 1 0 110 1 0 1 0 1 100011010 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 10001101行讀出01100010010101011010101110111001 1 0 0 0 1 1交織交織交織編碼器交織編碼器（1148）40ms話音12 231141 2 38時(shí)隙3571261 5738.25常規(guī)突發(fā)脈沖序列若將交織后的114比特插入同一個(gè)NB中，一旦遭遇突發(fā)長衰

10、落會(huì)損失較大。因此GSM中還要進(jìn)行第二次交織。二次交織后將不同語音幀的信息填入同一NB內(nèi)。A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8C1C2C3C4C5C6C7C8A1A2A3A4B1B2B3B4C1C2C3C4A5A6A7A8B5B6B7B83、加密A8A5AUC+交織MS114bit114已加密bit密鑰密鑰Kc114加密bitA5+BTS已解密114bit114bitKc114解密bit加密模式加密模式MTDMA幀號(hào)幀號(hào)4、突發(fā)脈沖串的形成將經(jīng)過二次交織與加密后的114比特填充到一個(gè)突發(fā)脈沖序列內(nèi)普通突發(fā)脈沖序列（NB）TB3加密比特571訓(xùn)練序列261加密比特57

11、TB3GP 8.250.577ms156.25bit標(biāo)志符起始時(shí)間結(jié)束時(shí)間保護(hù)間隔30s用于均衡器產(chǎn)生信道模型然后經(jīng)過GMSK調(diào)制，將信號(hào)發(fā)射出去。時(shí)隙時(shí)隙手機(jī)的發(fā)射波形5、調(diào)制+交織114bit已加密114bit時(shí)隙3571261 5738.25突發(fā)脈沖串形成系統(tǒng)加密算法GMSK調(diào)制加密114加密bit話音編碼前向糾錯(cuò)編碼模擬話音13kbit/s22.8kbit/s交織編碼22.8kbit/sGSM信號(hào)的產(chǎn)生話音編碼信 道編 碼突發(fā)脈沖串形成調(diào)制器發(fā)射機(jī)A/D交織加密GSM數(shù)字信號(hào)的接收數(shù)字信號(hào)的接收 D/A話音 解碼信道 解碼去交織 解密 均衡器接收解調(diào)時(shí)間色散:接收端接收的多徑信號(hào)形成相

12、鄰符號(hào)間的相互干擾即碼間干擾010101 010101 010101 解決辦法：信道的自適應(yīng)均衡3 57 1 2631 57MS接收序列自適應(yīng)信道均衡自適應(yīng)信道均衡TB3加密比特571訓(xùn)練序列261加密比特57TB3GP 8.253？1 26？31信道？信道模型57571、比較訓(xùn)練序列，得到信道模型2、本地產(chǎn)生碼，通過信道模型，使得輸出與接收碼一致3、則此時(shí)本地產(chǎn)生碼即為發(fā)送的正確碼跳頻技術(shù)和話音的間斷傳輸技術(shù)1、跳頻技術(shù)電波傳播的衰落與載波頻率有關(guān)。如果通話期間載頻在幾個(gè)頻率上變化，則可以改善衰落造成的誤碼特性。實(shí)現(xiàn)頻率分集。跳頻技術(shù)可以提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力、減少窄帶干擾對(duì)某一頻點(diǎn)信號(hào)的

13、影響。跳頻分慢跳頻和快跳頻，GSM中采用慢跳頻。跳頻過程：MS依照算法得到跳頻序列，在跳頻序列上的固定時(shí)隙收發(fā)。每幀改變一次頻率，但時(shí)隙不變。f0f1f2f3f4.頻率時(shí)間GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖時(shí)隙幀跳頻序列：f0，f2，f1，f3，f42、話音的間斷傳輸（DTX）DTX是指在包含有用語音信息時(shí)進(jìn)行傳送，在話音的間隙的大部分時(shí)間禁止傳輸。采用DTX的目的： * 節(jié)省移動(dòng)臺(tái)電源、延長電池使用時(shí)間 * 降低空中總的干擾，提高頻譜利用率。DTX模式，在話音間隙，仍要傳輸?shù)退倬幋a，形成“舒適噪聲”。目的： *避免發(fā)射機(jī)的開啟或關(guān)閉產(chǎn)生調(diào)制噪聲 *避免用戶產(chǎn)生斷線的錯(cuò)覺DTX需要話音激活檢測(cè)技術(shù)支持。話

14、音編碼信道編碼突發(fā)脈沖串形成調(diào)制器發(fā)射機(jī)A/D分段交織加密GSM數(shù)字信號(hào)的形成數(shù)字信號(hào)的形成 D/A話音 解碼信道 解碼去交織 解密 均衡器接收解調(diào) 本課小結(jié)本課小結(jié)從原始的模擬話音信號(hào)到發(fā)射出去的無線信號(hào)，要經(jīng)過那幾個(gè)重要處理過程？選擇低速率編碼，適應(yīng)有限帶寬的要求話音編碼：話音編碼：規(guī)則脈沖激勵(lì)長期預(yù)測(cè)編碼將模擬話音轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換把信號(hào)調(diào)制到高頻載波上，以便于無線傳播的形式發(fā)送。調(diào)制：調(diào)制：發(fā)送發(fā)送通過增加信號(hào)的冗余和打亂發(fā)送順序，來減少傳送過程中出現(xiàn)的誤碼。信道編碼：信道編碼：前向糾錯(cuò)編碼和交織GMSK調(diào)制這三個(gè)過程就象是寄包裹打包裝箱 運(yùn)送話音編碼話音編碼信道編碼信道編碼調(diào)制調(diào)制話音話音編碼編碼前向前向糾錯(cuò)糾錯(cuò)編碼編碼模擬話音交織交織編碼編碼調(diào)制調(diào)制13kbit/s22.8kbit/s22.8kb/s卷積卷積編碼編碼(50+3+132+4)bit78bit189bit378bit456bit20ms分段，260bit13kb/s前向糾錯(cuò)編碼前向糾錯(cuò)編碼規(guī)則脈沖激勵(lì)長期預(yù)測(cè)編碼(RPE-LTP)信道編碼信道編碼A/Du交織編碼：交織編碼： 針對(duì)：突發(fā)性長差錯(cuò)突發(fā)性長差錯(cuò) 方法：發(fā)送前打亂打亂信號(hào)的順序。交