【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? GSM系統(tǒng)是一個(gè) TDMA系統(tǒng)， 8個(gè)用戶共用一個(gè)頻點(diǎn)。 ? 手機(jī)只在分配給它的時(shí)間內(nèi)打開(kāi)，然后必須及時(shí)關(guān)閉，以免影響相鄰時(shí)隙的用戶 ? 因此， GSM規(guī)范對(duì) 1個(gè)時(shí)隙中的 RF脈沖的幅度作了規(guī)定。對(duì)時(shí)隙中間有用信號(hào)的平坦度也作了相應(yīng)規(guī)定。 ? 幅度包絡(luò)在 577us的一個(gè)時(shí)隙周期內(nèi)，既有大于 70db動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量，也有小于 1db的時(shí)隙有用部分平垣度的測(cè)量。 ? 見(jiàn)附圖 2022/6/2 SIPIVT 36 幀和復(fù)幀 ? GSM是 TDMA系統(tǒng)，最小的的時(shí)間單位是數(shù)據(jù)比特單元，長(zhǎng)度為。 ? 每個(gè)手機(jī)用來(lái)收發(fā)一次信息的時(shí)間稱為一個(gè)時(shí)隙。由 成。 * ? 由于每個(gè)頻點(diǎn)上有 8個(gè)用戶，因此每幀由 8個(gè)時(shí)隙組成。用戶每幀得到 1個(gè)時(shí)隙。 ? 每幀時(shí)間為 **8us=。幾個(gè)幀可以組合成 1個(gè)更大的幀結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)幀。 ? 有 2種大小的復(fù)幀結(jié)構(gòu)： 26幀和 51幀。 TCH使用 26幀的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，BCH使用 51幀的復(fù)幀結(jié)構(gòu)。 ? 1個(gè)超幀（ superframe）由 51個(gè)或者 26個(gè)復(fù)幀組成。超幀可進(jìn)一步組成巨幀。 2022/6/2 SIPIVT 37 邏輯信道和物理信道 ? 通過(guò)這種復(fù)幀結(jié)構(gòu)，可反由 ARFCN和時(shí)隙所組成的物理信道和邏輯信道聯(lián)系起來(lái)。 ? 物理信道是從頻域和時(shí)域來(lái)描述的，是手機(jī)或基站真正使用的頻點(diǎn)和時(shí)隙。 ? 一個(gè)邏輯信道只是一個(gè)簡(jiǎn)單的端對(duì)端的信息傳送載體。是映射到物理信道上的。它描述了一個(gè)物理信道在一個(gè)特定時(shí)刻的功能。 – 在一個(gè)特定時(shí)刻，一個(gè)特定的頻點(diǎn) / 時(shí)隙，既可以是話務(wù)信道，也可以是控制信道。 ? 在一個(gè)復(fù)幀中，有一個(gè) TCH物理信道的時(shí)隙用于傳送控制信息，這個(gè)邏輯信道就是 SACCH，它和 TCH占用相同的物理信道。 ? BCH信道上的重復(fù)周期也較長(zhǎng)，使得各種不同的邏輯信道可以在同一個(gè)物理信道上共存。 2022/6/2 SIPIVT 38 時(shí)隙與中同步字 ? 在一個(gè)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)中，在中間有 26個(gè)比特，稱為中同步字或訓(xùn)練比特。對(duì)于普通脈沖面言，中同步字將包含從 0到 7，共 8個(gè)不同的基站色碼。 ? 在中同步字的兩邊，各有 1個(gè)稱為“倫比特”的比特位， TCH和FACCH（快速相關(guān)控制信道）就是通過(guò)“倫比特”來(lái)識(shí)別的。 – 有時(shí)，為了傳送一些緊急控制信息，將中斷 TCH話音信號(hào)，而將信道變?yōu)?FACCH，通知 MS改變其 ARFCN或時(shí)隙。這也導(dǎo)致了 TCH數(shù)據(jù)的丟失。 ? 時(shí)隙的其它部分主要用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，如：話音，以及時(shí)隙之間的保護(hù)比特。 ? 1個(gè)時(shí)隙中，有 148個(gè)激活比特（ Active bits），包括中同步字、“倫比特”、數(shù)據(jù)和保護(hù)比特。 ? 而有用的比特是 147個(gè)。從第一個(gè)比特的中間開(kāi)始，到最后一個(gè)比特的中間結(jié)束。 2022/6/2 SIPIVT 39 下行和上行時(shí)隙、信道分配 ? 手機(jī)向基站發(fā)送信號(hào)的上行頻段范圍是 890~915MHZ，基站向手機(jī)發(fā)送信號(hào)的下行頻段范圍是 935~960MHZ。上、下行信道組成頻率對(duì)。對(duì) GSM 900而言，兩者相差 45MHZ。見(jiàn)附圖。 ? 例：如圖示，設(shè)我們被分配在時(shí)隙 2，正處于通話模式，和基站交換信息?？梢?jiàn)上行和下行的時(shí)間最短相差 3個(gè)時(shí)隙。 ? 如果我們?cè)谙滦械臅r(shí)隙 2接收到 1個(gè)信息，那么我們必須在 2個(gè)時(shí)隙內(nèi)轉(zhuǎn)移到上行頻率上，在 3個(gè)時(shí)隙后開(kāi)始發(fā)送信息。 ? 然后，我們必須轉(zhuǎn)回下行頻率，開(kāi)始準(zhǔn)備接收下一幀的同一時(shí)隙（第 2時(shí)隙）的信號(hào)。 2022/6/2 SIPIVT 40 下行和上行時(shí)隙、信道分配圖 2022/6/2 SIPIVT 41 鄰近小區(qū) BCH功率的測(cè)量 ? 除了正常地收發(fā)自己的信息外，手機(jī)必須還能改變頻率，對(duì)相鄰小區(qū)的 BCH進(jìn)行接收與測(cè)量。并向所屬基站匯報(bào)，以便在適當(dāng)時(shí)候進(jìn)行越區(qū)轉(zhuǎn)換。 ? 例：當(dāng)我們接收到第 2時(shí)隙信號(hào)后，首先將頻率改變 45MHZ去發(fā)送信號(hào)，然后改變?nèi)舾?KHZ ，來(lái)對(duì)鄰近小區(qū)的 BCH電平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后將頻率再改回 45MHZ若干 KHZ接收信號(hào)。每 30S向基站匯報(bào) 1次，好讓基站決定何時(shí)進(jìn)行越區(qū)切換。 RXLev信息通過(guò)上行的SACCH傳送給基站。 ? 手機(jī)通過(guò) 1張基站分配表（ BA table）獲悉在哪些頻點(diǎn)上對(duì)相鄰小區(qū)的 BCH信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 （ BA table）可由 BCH傳送，也可由下行的 SACCH信道傳送。 2022/6/2 SIPIVT 42 鄰近小區(qū) BCH功率的測(cè)量示圖 2022/6/2 SIPIVT 43 跳頻模式 ? 如果我們所處的區(qū)域存在嚴(yán)重的多徑傳播，如在城市中很多建筑物都可以引起信號(hào)反射。則這個(gè)需要工作在跳頻模式。所有的手機(jī)必須有工作于跳頻模式的能力。 ? 跳頻：就是改變信道所用的頻率。好處在于減小干擾和加強(qiáng)保密。GSM無(wú)線接口采用低速跳頻（ SFH）。 ? 例：見(jiàn)跳頻模式圖。 ? 可見(jiàn)分配給這一小區(qū)的頻率序列將被依次重復(fù)使用。 ? 跳頻序列由小區(qū)信道分配表（ CA table）和手機(jī)信道分配表（ MA table）來(lái)定義。 ? CA table包含了 1個(gè)特定小區(qū)內(nèi)可使用的跳頻序列的所有頻點(diǎn)。寬可由下行的 BCH或 SACCH傳送給手機(jī)。 ? MA table是 CA table的 1個(gè)索引，它給出了一個(gè)特定可使用的跳頻序列。通常，基站在越區(qū)切換或分配信道時(shí)將它傳送給手機(jī)。 2022/6/2 SIPIVT 44 跳頻模式示圖 2022/6/2 SIPIVT 45 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼（ PCM） ?將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的常用方法是脈碼調(diào)制（ PCM）過(guò)程由以下三步構(gòu)成。 采樣 ：采樣定理，只要采樣頻率不低于有效信號(hào)最高頻率或其帶寬的兩倍，則采樣值包含了原始信號(hào)的全部信息，利用 LPF可從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號(hào)。 量化 ：將采樣點(diǎn)處測(cè)得的信號(hào)幅值分級(jí)取整。通常將模擬信號(hào)的最大可能幅值分為若干級(jí)（ 2n級(jí)），而后測(cè)量得到的幅值按此分級(jí)舍入取整，得到一個(gè)正整數(shù)。 編碼 ：將量化后的整數(shù)值用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表征。如力所示分為 8個(gè)量級(jí)，用 3位二進(jìn)制編碼來(lái)表示量化后的采樣值。 2022/6/2 SIPIVT 46 PCM（續(xù)） ? 在發(fā)送端，經(jīng)此變換后，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼序列，傳輸?shù)浇邮斩恕? ? 在接收端，先進(jìn)行譯碼，把二進(jìn)制數(shù)碼轉(zhuǎn)換成代表原模擬信號(hào)的幅度不等的量化脈沖，再經(jīng)過(guò)濾波，就可使幅度不同的量化脈沖還原成原來(lái)的模擬信號(hào)。 ? 在 PCM中，分級(jí)取整量化時(shí)，引進(jìn)了誤差。分級(jí)越細(xì)，誤差越小。但每個(gè)采樣點(diǎn)所需的位數(shù)越多。 ? 為了在同樣誤差精度下，壓縮所需的位數(shù)，在基本 PCM技術(shù)基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各種各樣的變形。 2022/6/2 SIPIVT 47 語(yǔ)音編碼與信道類型 ? 現(xiàn)代數(shù)學(xué)通信系統(tǒng)往往采用話音壓縮編碼技術(shù)， GSM也不例外。它利用語(yǔ)聲編碼器為人體喉嚨所發(fā)出的音調(diào)和噪聲，以及人的口和舌的聲學(xué)濾波效應(yīng)建立模型。這些模型參數(shù)將通過(guò) TCH信道進(jìn)行傳送。 ? 語(yǔ)音編碼器是建立在殘余激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼器（ RELP）的基礎(chǔ)上的。并通過(guò)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)器（ LTP）增強(qiáng)壓縮效果。 ? LTP通過(guò)去除話音的元音部分，使得殘余數(shù)據(jù)的編碼更為有利。語(yǔ)音編碼器以 20ms為單位。 ? 經(jīng)壓縮編碼后輸出 260bits,因此碼速率為 13kbps。 ? 根據(jù)重要性不同，輸出的比特分成 182bits和 78bits兩類。 ? 較重要的 182bits又可以進(jìn)一步細(xì)分出 50個(gè)最重要的比特。 ? 與傳統(tǒng)的 PCM線路上語(yǔ)聲的直接編碼傳輸相比， GSM的 13kbps的話音速率要低得多。未來(lái)的更加先進(jìn)的話音編碼器可以將速率進(jìn)一步降低到 （半速率編碼）。 2022/6/2 SIPIVT 48 語(yǔ)音編碼示圖 2022/6/2 SIPIVT 49 ? GSM的空間接口的特性，決定了誤碼是不可避免的， GSM的比特?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)特殊處理后，使得誤碼往往發(fā)生在那些次要的比特上，重要比特對(duì)話音的影響要比次要比特大的多。 ? 次要比特（ II類比特）沒(méi)有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的能力。最重要的 la比特可以由 CRC比特來(lái)進(jìn)行檢錯(cuò)。 la比特和次重要的比特都有卷積糾錯(cuò)碼的保護(hù)。 ? 有的時(shí)候可以把 GSM的比特比作客機(jī)中的乘客，乘客分為三個(gè)等級(jí)： la,lb,和 II類。 ? 最重要的 la比特將進(jìn)入頭等艙，它們將受到大量的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)的保護(hù)。這些保護(hù)比特也將在 TCH脈沖中傳送。 ? 第二等級(jí)的 II類比特將在 TCH信道中占用較少的空間，這就如同飛機(jī)上的頭等艙和二等艙的旅客一樣。 ? 在下面的一張圖片上我們將看到最終的 456bits是如何在 TCH信道上傳送的。為了減少整個(gè)幀信號(hào)丟失的影響。比特?cái)?shù)據(jù)在卷積糾錯(cuò)編碼之前要進(jìn)行交織重組。 糾 錯(cuò) 2022/6/2 SIPIVT 50 糾錯(cuò)圖 2022/6/2 SIPIVT 51 循環(huán)冗余碼 (CRC) 循環(huán)冗余碼 (CRC:cyclic redundancy code)是數(shù)據(jù)通信中廣泛使用的檢錯(cuò)碼，它漏檢率低，易于硬件實(shí)現(xiàn)。又稱為多項(xiàng)式碼。 ?編碼譯碼方法 信息位 1011001 K(x)=x6+x4+x3+1 冗余位 1010 R(x)=x3+x 碼字 10110011010 T(x)=x4K （ x） +R（ x） =x10+x8+X7+x4+x3+x ?由信息位產(chǎn)生冗余位的編碼過(guò)程，就是已知 K(x)求 R(x)的過(guò)程。在CRC碼中可通過(guò)找到一個(gè)特定的 r次多項(xiàng)式 G(x)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 XrK(x)/G(x)所得的余式 ,即 R(x)。 除法中用到的加減法均為異或運(yùn)算 。 2022/6/2 SIPIVT 52 ?一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼可以和一個(gè)只含有 0和 1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)