【文章內(nèi)容簡介】 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 均 衡 解 碼 均 衡 器 接 收 解 調(diào) D / A 話 音 解 碼 去 交 織 解 密 1 3 K B / S . K B / S 3 3 . 8 K B / S 270KB/S 移動臺編碼過程框圖 信號處理過程 語音編碼 波形編碼 有三種編碼技術(shù) 聲源編碼（參量編碼） 混合編碼 PCM編碼方式是一種波形編碼器。 PCM編碼方式 (公用電話網(wǎng)中 )，每個用戶的數(shù)字話音比特速率為 64Kbit/s， 8個用戶至少為 512Kbit/S，調(diào)制后的頻帶遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 200KHZ，所以不適合 GSM 系統(tǒng)中使用。 波形編碼器 :具有音質(zhì)好的特點，但比特速率要求高 聲音編碼器 :具有編碼比特速率低的特點，但音質(zhì)較差 混合編碼器 :是波形編碼器和聲音編碼器兩者的結(jié)合 ，吸取兩種編碼器的優(yōu)點，使話音編碼后的比特速率能夠滿足 GSM系統(tǒng)中無線信道的傳輸要求，而又能保證一定的話音質(zhì)量， 但話音質(zhì)量比公用電話的 PCM編碼方式差。 信號處理過程 GSM中話音編碼采用混合編碼器。 其編碼過程分為： 第一階段：話音分段。 64Kbit\s的話音分成 20ms一段進(jìn)行編碼。 第二階段：編碼。 每 20ms話音編成 260bit的數(shù)碼。 即比特速率為： 260\20=13Kbit\s 分段 話音編碼 64K bit/s 20ms 20ms 260 bit 260 bit/20ms=13Kbit/s 編碼前話音 編碼后話音 語音編碼 信號處理過程 信道編碼 原理介紹： 由于在 GSM系統(tǒng)中的無線信道為變參信道，傳輸時的誤碼較為嚴(yán)重，采用信道編碼能夠檢出和校正接收比特流中的差錯，克服無線信道的高誤碼缺點。 信道編碼的糾錯和檢錯原理 可以從下面簡單的例子看出 : 信道編碼的作用是克服無線信道中傳輸過程的誤碼。 發(fā) 添加比特 接收比特 0 000 0001或 1110 糾一位錯 1 111 0011或 1100 檢兩位錯 信號處理過程 信道編碼 在 CME 20系統(tǒng)中， 信道編碼采用了卷積編碼和分組編碼兩種編碼方式。卷積編碼具有糾錯的功能 ； 分組編碼具有檢錯的功能 。同時由于編碼時要添加比特，而使話音信號的比特速率升高，所以不能對全部的話音比特進(jìn)行編碼，而是只對部分重要的比特進(jìn)行編碼。 信道編碼的過程： 1. 把話音編碼產(chǎn)生的 260比特分成 : 50個最重要比特、 132個重要比特、 78個不重要比特。 2. 50個最重要的比特先加入 3個比特進(jìn)行分組編碼，再與 132個重要比特一起加入 4個比特進(jìn)行第二次分組編碼，然后再按 1： 2的比率進(jìn)行卷積編碼，形成 378個已編碼比特， 78個不重要比特不進(jìn)行編碼。這樣， 260個比特的數(shù)字話音信號經(jīng)信道編碼后成為 456個比特。 50 132 7850 3 132 4 78378 78末編碼比特已編碼比特2： 1 信號處理過程 交織 1 2 3 4 1 2 3 4 1 1 2 2 3 4 1 1 1 2 1 3 2 4 2 1 2 3 3 4 3 1 3 3 3 4 4 1 4 3 4 4 4 1 3 4 消息分組 交織后消息分組 去交織消息分組 原理介紹： 在實際應(yīng)用中，比特差錯經(jīng)常成串發(fā)生。 這是由于持續(xù)時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續(xù)的比特。而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才是最有效的。 采用交織技術(shù)，即是將碼流以非連續(xù)的方式發(fā)送出去，使成串的比特差錯能夠被間隔開來，再由信道編碼進(jìn)行糾錯和檢錯。 信號處理過程 交織 一次交織在 20MS話音內(nèi)進(jìn)行 二次交織在相鄰的兩個 20MS話音間進(jìn)行 一次交織示意圖 二次交織示意圖 信道編碼器為每一段 20ms的話音提供 456個比特。把 456個比特分成 8段，不按順序疊放，每組 57個比特（每個突發(fā)脈沖包含 2個 57bit）。 二次交織將增加系統(tǒng)的時延，但卻能經(jīng)得住喪失整個突發(fā)脈串的打擊 。因為喪失一個脈沖串只影響每個話音幀比特數(shù)的 %，而這是能通過信道編碼加以校正的。 信號處理過程 加密 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)的各種優(yōu)點中，能提供良好的保密性是很重要的特性之一， GSM通過傳輸加密提供保密措施。這種加密可用于語音、用戶數(shù)據(jù)和信令，與數(shù)據(jù)類型無關(guān)，只限于在常規(guī)的突發(fā)脈沖之上。 加密是通過一個泊松隨機(jī)序列（由加密鑰 Kc與幀號通過 A5算法產(chǎn)生）和常規(guī)突發(fā)脈沖職中 114個信息比特進(jìn)行異或操作而得到的。 突發(fā)脈沖的形成 在 GSM系統(tǒng)中，一個 TDMA幀每時隙只能送出 2個 57個比特，并以不連續(xù)的脈沖串形式在無線信道上傳送，因此除了 2個 57個比特的話音數(shù)據(jù)外，還必須加入其它的一些比特，這些比特 包括前后各 3個尾比特（ TB）， 用于幫助均衡器知道突發(fā)脈沖串的起始位和停止位； 26個訓(xùn)練比特，用于均衡器計算信道模型；兩個 1比特的借用標(biāo)志，用于表示此突發(fā)脈沖序列是否被 FACCH信令借用。 插入這些比特后， 信號的數(shù)碼率從 。 26 3 3 57 57 1 1 突發(fā)脈沖序列 信號處理過程 突發(fā)脈沖序列是指移動臺與基站間一個載頻上 8個時隙中任一時隙內(nèi)（即在一幀中）發(fā)送的信息比特流，約為 。 突發(fā)脈沖序列分為五種類型： 普通突發(fā)脈沖序列、空閑突發(fā)脈沖序列、頻率校正突發(fā)脈沖序列、同步突發(fā)脈沖序列和接入突發(fā)脈沖序列。 普通突發(fā)脈序列： 用于攜帶 TCH、 FACCH、 SACCH、 SDCCH、 BCCH、 PCH和 AGCH信道的消息。 空閑突發(fā)脈沖序列： 當(dāng)系統(tǒng)沒有任何具體的消息要發(fā)送時就傳送這種突發(fā)脈沖序列（因網(wǎng)絡(luò)需要在 BCCH信道上連續(xù)不斷的發(fā)送消息）。 頻率校正突發(fā)脈沖序列： 用于攜帶 FCCH信道的消息，用于移動臺的頻率同步。 同步突發(fā)脈沖序列： 用于攜帶 SCH信道的消息。用于移動臺的時間同步。 接入突發(fā)脈沖序列： 用于攜帶 RACH信道的消息。用于隨機(jī)接入，它有一個較長的保護(hù)間隔，這是為適應(yīng)移動臺首次接入不知道時間提前值而設(shè)置的。 時間色散 010101 010101 010101 在 GSM系統(tǒng)中，比特速率為 270Kbit/s，則每一比特時間為，也即是 一比特對應(yīng) 。 出現(xiàn)時間色散的典型環(huán)境為： 山區(qū)、丘陵城市、高層金屬建筑。 出現(xiàn)時間色散的條件： 反射路徑 － 直射路徑 。 解決方法：均衡器 路徑損耗 當(dāng)移動臺與基站的距離增加時，所收到的信號會越來越弱。我們可以粗略地認(rèn)為信號的 衰弱和距離的 4次方成反比 。解決方法：增加基站，增加基站發(fā)射功率。 自由空間的損耗： LS＝ +20lgF(MHz)+20lgD(Km) 瑞利衰落 在移動臺和基站的距離比較近的時候，在建筑物多的地區(qū)，移動臺可能會收到很多從建筑物反射過來的信號，這些信號對移動臺的影響在于不同相位的信號的疊加，其結(jié)果可能是信號強(qiáng)度加強(qiáng)，也可能是減弱，甚至減弱為零。 解決方法： 分集接收、跳頻 時間提前量 若沒有 TA 0 5 4