【文章內(nèi)容簡介】 ? GSM系統(tǒng)是一個 TDMA系統(tǒng)， 8個用戶共用一個頻點。 ? 手機只在分配給它的時間內(nèi)打開，然后必須及時關閉，以免影響相鄰時隙的用戶 ? 因此， GSM規(guī)范對 1個時隙中的 RF脈沖的幅度作了規(guī)定。對時隙中間有用信號的平坦度也作了相應規(guī)定。 ? 幅度包絡在 577us的一個時隙周期內(nèi)，既有大于 70db動態(tài)范圍的測量，也有小于 1db的時隙有用部分平垣度的測量。 ? 見附圖 2022/6/2 SIPIVT 36 幀和復幀 ? GSM是 TDMA系統(tǒng)，最小的的時間單位是數(shù)據(jù)比特單元，長度為。 ? 每個手機用來收發(fā)一次信息的時間稱為一個時隙。由 成。 * ? 由于每個頻點上有 8個用戶，因此每幀由 8個時隙組成。用戶每幀得到 1個時隙。 ? 每幀時間為 **8us=。幾個幀可以組合成 1個更大的幀結構，稱為復幀。 ? 有 2種大小的復幀結構： 26幀和 51幀。 TCH使用 26幀的復幀結構，BCH使用 51幀的復幀結構。 ? 1個超幀（ superframe）由 51個或者 26個復幀組成。超幀可進一步組成巨幀。 2022/6/2 SIPIVT 37 邏輯信道和物理信道 ? 通過這種復幀結構，可反由 ARFCN和時隙所組成的物理信道和邏輯信道聯(lián)系起來。 ? 物理信道是從頻域和時域來描述的，是手機或基站真正使用的頻點和時隙。 ? 一個邏輯信道只是一個簡單的端對端的信息傳送載體。是映射到物理信道上的。它描述了一個物理信道在一個特定時刻的功能。 – 在一個特定時刻，一個特定的頻點 / 時隙，既可以是話務信道，也可以是控制信道。 ? 在一個復幀中，有一個 TCH物理信道的時隙用于傳送控制信息，這個邏輯信道就是 SACCH，它和 TCH占用相同的物理信道。 ? BCH信道上的重復周期也較長，使得各種不同的邏輯信道可以在同一個物理信道上共存。 2022/6/2 SIPIVT 38 時隙與中同步字 ? 在一個時隙的結構中，在中間有 26個比特，稱為中同步字或訓練比特。對于普通脈沖面言，中同步字將包含從 0到 7，共 8個不同的基站色碼。 ? 在中同步字的兩邊，各有 1個稱為“倫比特”的比特位， TCH和FACCH（快速相關控制信道）就是通過“倫比特”來識別的。 – 有時，為了傳送一些緊急控制信息，將中斷 TCH話音信號，而將信道變?yōu)?FACCH，通知 MS改變其 ARFCN或時隙。這也導致了 TCH數(shù)據(jù)的丟失。 ? 時隙的其它部分主要用來傳送數(shù)據(jù)，如：話音，以及時隙之間的保護比特。 ? 1個時隙中，有 148個激活比特（ Active bits），包括中同步字、“倫比特”、數(shù)據(jù)和保護比特。 ? 而有用的比特是 147個。從第一個比特的中間開始，到最后一個比特的中間結束。 2022/6/2 SIPIVT 39 下行和上行時隙、信道分配 ? 手機向基站發(fā)送信號的上行頻段范圍是 890~915MHZ，基站向手機發(fā)送信號的下行頻段范圍是 935~960MHZ。上、下行信道組成頻率對。對 GSM 900而言，兩者相差 45MHZ。見附圖。 ? 例：如圖示，設我們被分配在時隙 2，正處于通話模式，和基站交換信息?？梢娚闲泻拖滦械臅r間最短相差 3個時隙。 ? 如果我們在下行的時隙 2接收到 1個信息，那么我們必須在 2個時隙內(nèi)轉移到上行頻率上，在 3個時隙后開始發(fā)送信息。 ? 然后，我們必須轉回下行頻率，開始準備接收下一幀的同一時隙（第 2時隙）的信號。 2022/6/2 SIPIVT 40 下行和上行時隙、信道分配圖 2022/6/2 SIPIVT 41 鄰近小區(qū) BCH功率的測量 ? 除了正常地收發(fā)自己的信息外，手機必須還能改變頻率，對相鄰小區(qū)的 BCH進行接收與測量。并向所屬基站匯報，以便在適當時候進行越區(qū)轉換。 ? 例：當我們接收到第 2時隙信號后，首先將頻率改變 45MHZ去發(fā)送信號，然后改變?nèi)舾?KHZ ，來對鄰近小區(qū)的 BCH電平進行監(jiān)測，然后將頻率再改回 45MHZ若干 KHZ接收信號。每 30S向基站匯報 1次，好讓基站決定何時進行越區(qū)切換。 RXLev信息通過上行的SACCH傳送給基站。 ? 手機通過 1張基站分配表（ BA table）獲悉在哪些頻點上對相鄰小區(qū)的 BCH信號進行監(jiān)測。 （ 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)域存在嚴重的多徑傳播，如在城市中很多建筑物都可以引起信號反射。則這個需要工作在跳頻模式。所有的手機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保密。GSM無線接口采用低速跳頻（ SFH）。 ? 例：見跳頻模式圖。 ? 可見分配給這一小區(qū)的頻率序列將被依次重復使用。 ? 跳頻序列由小區(qū)信道分配表（ CA table）和手機信道分配表（ MA table）來定義。 ? CA table包含了 1個特定小區(qū)內(nèi)可使用的跳頻序列的所有頻點。寬可由下行的 BCH或 SACCH傳送給手機。 ? MA table是 CA table的 1個索引，它給出了一個特定可使用的跳頻序列。通常，基站在越區(qū)切換或分配信道時將它傳送給手機。 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)字信號編碼（ PCM） ?將模擬信號變換為數(shù)字信號的常用方法是脈碼調(diào)制（ PCM）過程由以下三步構成。 采樣 ：采樣定理，只要采樣頻率不低于有效信號最高頻率或其帶寬的兩倍，則采樣值包含了原始信號的全部信息，利用 LPF可從這些采樣中重新構造出原始信號。 量化 ：將采樣點處測得的信號幅值分級取整。通常將模擬信號的最大可能幅值分為若干級（ 2n級），而后測量得到的幅值按此分級舍入取整，得到一個正整數(shù)。 編碼 ：將量化后的整數(shù)值用一定位數(shù)的二進制數(shù)來表征。如力所示分為 8個量級，用 3位二進制編碼來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，把模擬信號轉換成二進制數(shù)碼序列，傳輸?shù)浇邮斩恕? ? 在接收端，先進行譯碼，把二進制數(shù)碼轉換成代表原模擬信號的幅度不等的量化脈沖，再經(jīng)過濾波，就可使幅度不同的量化脈沖還原成原來的模擬信號。 ? 在 PCM中，分級取整量化時，引進了誤差。分級越細，誤差越小。但每個采樣點所需的位數(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技術基礎上出現(xiàn)了各種各樣的變形。 2022/6/2 SIPIVT 47 語音編碼與信道類型 ? 現(xiàn)代數(shù)學通信系統(tǒng)往往采用話音壓縮編碼技術， GSM也不例外。它利用語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濾波效應建立模型。這些模型參數(shù)將通過 TCH信道進行傳送。 ? 語音編碼器是建立在殘余激勵線性預測編碼器（ RELP）的基礎上的。并通過長期預測器（ LTP）增強壓縮效果。 ? LTP通過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又可以進一步細分出 50個最重要的比特。 ? 與傳統(tǒng)的 PCM線路上語聲的直接編碼傳輸相比， GSM的 13kbps的話音速率要低得多。未來的更加先進的話音編碼器可以將速率進一步降低到 （半速率編碼）。 2022/6/2 SIPIVT 48 語音編碼示圖 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的比特數(shù)據(jù)經(jīng)過特殊處理后，使得誤碼往往發(fā)生在那些次要的比特上，重要比特對話音的影響要比次要比特大的多。 ? 次要比特（ II類比特）沒有檢錯和糾錯的能力。最重要的 la比特可以由 CRC比特來進行檢錯。 la比特和次重要的比特都有卷積糾錯碼的保護。 ? 有的時候可以把 GSM的比特比作客機中的乘客，乘客分為三個等級： la,lb,和 II類。 ? 最重要的 la比特將進入頭等艙，它們將受到大量的糾錯和檢錯的保護。這些保護比特也將在 TCH脈沖中傳送。 ? 第二等級的 II類比特將在 TCH信道中占用較少的空間，這就如同飛機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。為了減少整個幀信號丟失的影響。比特數(shù)據(jù)在卷積糾錯編碼之前要進行交織重組。 糾 錯 2022/6/2 SIPIVT 50 糾錯圖 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碼，它漏檢率低，易于硬件實現(xiàn)。又稱為多項式碼。 ?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)生冗余位的編碼過程，就是已知 K(x)求 R(x)的過程。在CRC碼中可通過找到一個特定的 r次多項式 G(x)來實現(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算 。 2022/6/2 SIPIVT 52 ?一個由二進制數(shù)位串組成的代碼可以和一個只含有 0和 1兩個系數(shù)的多項