【導(dǎo)讀】委員會(huì)設(shè)計(jì)出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。為蜂窩移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。直到1979年美國(guó)在芝加哥開通了第一個(gè)。蜂窩移動(dòng)通信的出現(xiàn)可以說是移動(dòng)通信的一次革命。在這次大會(huì)上就成立了一個(gè)在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì)下的“移。動(dòng)特別小組＼GroupSpecialMobile）簡(jiǎn)稱“GSM”，來制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建議書。建議系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。預(yù)測(cè)RPE一LTP話音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控GMSK調(diào)制方式達(dá)成一致意見。而成為一套12系列。小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為DCSI800系統(tǒng)。萬，客戶平均增長(zhǎng)超過50％。GSM系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范中只對(duì)功能和接口制定了詳細(xì)規(guī)范，未對(duì)硬件做出規(guī)定。做目的是盡可能減少對(duì)設(shè)計(jì)者限制，又使各運(yùn)營(yíng)者有可能購(gòu)買不同廠家的設(shè)備。這些系列規(guī)范都是由ETSI組建的不同工作組和專家組編寫而成的。宣布還會(huì)有第三階段的標(biāo)準(zhǔn)。其中NSS與BSS之間的。對(duì)A接口都采用各自的接口協(xié)議，對(duì)Um接口遵循TACS規(guī)范。也就是說，各接口都是開放式接口。

　　

【正文】 12kbit／ s?？紤]實(shí)際可使用的帶寬， GSM 規(guī)范中規(guī)定載頻間隔是 中國(guó)最大的管理資源中心 第 24 頁(yè) 共 87 頁(yè) 200kHz。因此要把它們保持在規(guī)定的頻帶內(nèi)，必需大大地降低每個(gè)話音信道的編碼的比特率，這就要靠改變?cè)捯艟幋a的方式來實(shí)現(xiàn)。 聲碼器編碼可以是很低的速率（可以低于 5kbit／ s，雖然不影響話音的可懂性，但話音的失真性很大，很難分辨是誰在講話。波形編碼器話音質(zhì)量較高，但要求的比特速率相應(yīng)的較高。因此 GSM 系統(tǒng)話音編碼器 2是采用聲碼器和波形編碼器的混合物 混合編碼器，全稱為線性預(yù)測(cè)編碼 長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼 規(guī)則脈沖激勵(lì)編碼器（ LPCLTPRPE編碼器），見圖 325 所示。 LPC+LTP 為 聲碼器， RPE 為波形編碼器，再通過復(fù)用器混合完成模擬話音信號(hào)的數(shù)字編碼，每話音信道的編碼速率為 13kbit／ s。 圖 3－ 25 GSM 話音編碼器框圖 聲碼器的原理是模仿人類發(fā)音器官喉、嘴、舌的組合，將該組合看作一個(gè)濾波器，人發(fā)出的聲音使聲帶振動(dòng)就成為激勵(lì)脈沖。當(dāng) 然 “ 濾波器 ” 脈沖 m 頻率是在不斷地變換，但在很短的時(shí)間（ 10ms～ 30ms）內(nèi)觀察它，則發(fā)音器官是沒有變換的，因此聲碼器要做的事是將話音信號(hào)分成 20ms 的段，然后分析這一時(shí)間段內(nèi)所相應(yīng)的濾波器的參數(shù)，并提取此時(shí)的脈沖串頻率，輸出其激勵(lì)脈沖序列。相繼的話音段是十分相似的， LTP 將當(dāng)前段與前一段進(jìn)行比較，相應(yīng)的差值被低通濾波后進(jìn)行一種波形編碼。 LPC 十 LTP參數(shù)： kbit/s。 RPE 參數(shù)： 。 因此，話音編碼器的輸出比特速率是 13kbit。 信道編碼 采用數(shù)字傳輸時(shí)，所傳信號(hào)的質(zhì)量常常用 接收比特中有多少是正確的 ” 來表示，并由此引出比特差錯(cuò)率 (BER)概念。 BER 表明總比特率中有多少比特被檢測(cè)出錯(cuò)誤，差錯(cuò)比特?cái)?shù)目或所占的比特要盡可能小。然而，要把它減小到 0，那是不可能的，因?yàn)槁窂绞窃诓粩嘧兓?。這就是說必須允許存在一定數(shù)量的差錯(cuò)，但還必須能恢復(fù)出原信息，或至少能檢測(cè)出差錯(cuò)，這對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸來說特別重要，對(duì)話音來說只是質(zhì)量降低。 中國(guó)最大的管理資源中心 第 25 頁(yè) 共 87 頁(yè) 為了有所補(bǔ)益，可使用信道編碼。信道編碼，能夠檢出和校正接收比特流中的差錯(cuò)。這是因?yàn)榧尤胍恍┤哂啾?特，把幾個(gè)比特上攜帶的信息擴(kuò)散到更多的比特上。為此付出的代價(jià)是必須傳送比該信息所需要的更多的比特，但有效地減少差錯(cuò)。 為了便于理解，我們舉一簡(jiǎn)單例子加以說明。 假定要傳輸?shù)男畔⑹且粋€(gè) “ 0” 或是一個(gè) “ l” ，為了提高保護(hù)能力，各添加 3 個(gè)比特： 信息 添加比特 發(fā)送比特 O 000 0000 1 111 1111 對(duì)于每一比特 (0 或 1)，只有一個(gè)有效的編碼組 (0000或 l111)。如果收到的不是0000 或 1111，就說明傳輸期間出現(xiàn)了差錯(cuò)。比例關(guān)系是 1： 4，必須發(fā)送是必要比特4 倍的比特。保護(hù)作用如何 ? 接收編碼組可能為： 0000 0010 0110 0111 1111 判決結(jié)果： 0 0 X 1 1 如果 4 個(gè)比特中有 1 個(gè)是錯(cuò)的，就可以校正它。例如發(fā)送的是 0000，而收到的卻是 0010，則判決所發(fā)送的是 0。如果編碼組中有兩個(gè)比特是錯(cuò)的，則能檢出它，如0ll0 表明它是錯(cuò)的，但 不能校正。最后如果其中有 3 個(gè)或 4 個(gè)比特是錯(cuò)的，則既不能校正它，也不能檢出它來。所以說這一編碼能校正 1個(gè)差錯(cuò)和檢出 2個(gè)差錯(cuò)。 圖 326 表示了數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)倪@一過程，其中信源可以是話音、數(shù)據(jù)或圖像的電信號(hào) “ s” ，經(jīng)信源編碼構(gòu)成一個(gè)具有確定長(zhǎng)度的數(shù)字信號(hào)序列 “ m” ，人為地在按一定規(guī)則加進(jìn)非信息數(shù)字序列，以構(gòu)成一個(gè)一個(gè)碼子 “ c(信道編碼 )，然后再經(jīng)調(diào)制器變換為適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。經(jīng)信道傳輸后，在接收端經(jīng)解調(diào)器判決輸出的數(shù)字序列稱為接收序列 “ R” ，再經(jīng)信道譯碼器譯碼后輸出信息序列 “ m” ，而信源譯碼器則將 “ m” 變換 成客戶需要的信息形式 “ s” 。 圖 326 數(shù)字信息傳輸方框圖 中國(guó)最大的管理資源中心 第 26 頁(yè) 共 87 頁(yè) 移動(dòng)通信的傳輸信道屬變參信道，它不僅會(huì)引起隨機(jī)錯(cuò)誤，而更主要的是造成突發(fā)錯(cuò)誤。隨機(jī)錯(cuò)誤的特點(diǎn)是碼元間的錯(cuò)誤互相獨(dú)立，即每個(gè)碼元的錯(cuò)誤概率與它前后碼元的錯(cuò)誤與否是無關(guān)的。突發(fā)錯(cuò)誤則不然，一個(gè)碼元的錯(cuò) 誤往往影響前后碼元的錯(cuò)誤概率?；蛘哒f，一個(gè)碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤，則后面幾個(gè)碼元都可能發(fā)生錯(cuò)誤。因此，在數(shù)字通信中，要利用信道編碼對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行差錯(cuò)控制。差錯(cuò)控制編碼可以分為分組編碼和卷積編碼兩類。 分組編碼的原理框圖見圖 327。分組編碼是把信息序列以 k 個(gè)碼元分組，通過編碼器將每組的 k元信息按一定規(guī)律產(chǎn)生 r個(gè)多余碼元 (稱為檢驗(yàn)元或監(jiān)督元 )，輸出長(zhǎng) n＝ k十 r的一個(gè)碼組。因此，每個(gè)碼組的 r個(gè)檢驗(yàn)元僅與本組的信息元有關(guān)而與別組無關(guān)。分組碼用 (n， k)表示， n 表示碼長(zhǎng)， k 表示信息位數(shù)目， R＝ k／ n 稱為分組編碼 的效率，也稱編碼率或碼率。 圖 327 分組編碼 卷積編碼的原理框圖見圖 328。卷積編碼就是將信息序列以 ko 個(gè)碼元分段，通過編碼器輸出長(zhǎng)為 no 的一段碼段。但是該碼的 no ko 個(gè)檢驗(yàn)碼不僅與本段的信息元有關(guān)，而且也與其前 m段的信息元有關(guān)，故卷積碼用 (no， ko， m)表 示，稱 No＝ (2n十 1)no 為卷積編碼的編碼約束長(zhǎng)度。與分組編碼一樣，卷積編碼的編碼效率也定義為 R＝ ko／ no，對(duì)于具有良好糾、檢錯(cuò)性能并能合理而又簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的大多數(shù)卷積碼，總是 ko＝ l 或是 (no ko)＝ l，也就是說它的編碼效率通常只有 l／ 5， 1／ 4， 1／ 3，1／ 2， 2／ 3， 3／ 4， 4／ 5??。 圖 328 卷積編碼 在 GSM 系統(tǒng)中，上述兩種編碼方法均在使用。首先對(duì)一些信息比特進(jìn)行分組編碼，構(gòu)成一個(gè) “ 信息分組十奇偶 (檢驗(yàn) )比特 ” 的形式，然后對(duì)全部比特做卷積編碼，從而形成編碼比特。這兩次編碼適用于話音和數(shù)據(jù)二者，但它們的編碼方案略有差異。采用 “ 兩次 ” 編碼的好處是：在有差錯(cuò)時(shí)，能校正的校正 (利用卷積編碼特性 )，能檢測(cè)的檢測(cè) (利用分組編碼特性 )。 中國(guó)最大的管理資源中心 第 27 頁(yè) 共 87 頁(yè) GSM 系統(tǒng)首先是把話音分成 20ms 的音段 ,這 20ms 的音段通過話音編碼器被數(shù)字化和話音編碼，產(chǎn)生 260 個(gè)比特 流，并被分成： 50 個(gè)最重要比特 132 個(gè)重要比特 78 個(gè)不重要比特 如圖 329，對(duì)上述 50 個(gè)比特添加上 3 個(gè)奇偶檢驗(yàn)比特 (分組編碼 )，這 53 個(gè)比特同 132 個(gè)重要比特與 4 個(gè)尾比特一起卷積編碼，比率 1： 2，因而得 378 個(gè)比特，另外 78 個(gè)比特不予保護(hù)。 圖 329 GSM 數(shù)字話音的信道編碼 交織技術(shù) 在陸地移動(dòng)通信這種變參信道上，比特差錯(cuò)經(jīng)常是成串發(fā)生的。這是由于持 續(xù)較長(zhǎng)的深衰落谷點(diǎn)會(huì)影響到相繼一串的比特。然而，信道編碼僅在檢測(cè)和 校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長(zhǎng)的差錯(cuò)串時(shí)才有效。為了解決這一問題，希望能找到 把一條消息中的相繼比特分散開的方法，即一條消息中的相繼比特以非相繼方式被發(fā)送。這樣，在傳輸過程中即使發(fā)生了成串差錯(cuò)，恢復(fù)成一條相繼比特串的消息時(shí)，差錯(cuò)也就變成單個(gè) (或長(zhǎng)度很短 )，這時(shí)再用信道編碼糾錯(cuò)功能糾正差錯(cuò)，恢復(fù)原消息。這種方法就是交織技術(shù)。 1．交織技術(shù)的一般原理 假定由一些 4比特組成的消息分組，把 4 個(gè)相繼分組中的第 1個(gè)比特取出來，并讓這 4 個(gè)第 1比特組成一個(gè)新的 4比特分組，稱作第一幀， 4 個(gè)消息分組中的比特 2～4，也作同樣處理，如圖 330 所示。 然后依次傳送第 1比特組成的幀，第 2比特組成的幀，……。在傳輸期間，幀 2丟失，如果沒有交織，那就會(huì)丟失某一整個(gè)消息分組，但采用了交織，僅每個(gè)消息分組的第 2 比特丟失，再利用信道編碼， 全部分組中的消息仍能得以恢復(fù)，這就是交織技術(shù)的基本原理。概括地說，交織就 是把碼字的 b個(gè)比特分散到 n 個(gè)幀中，以改變比特間的鄰近關(guān)系，因此 n值越大，傳輸特性越好，但傳輸時(shí)延也越大，所以在實(shí)際使用中必須作折衷考慮。 中國(guó)最大的管理資源中心 第 28 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 330 交織原理 2． GSM 系統(tǒng)中交織方式 在 GSM 系統(tǒng)中，信道編碼后進(jìn)行交織，交織分為兩次，第一次交織為內(nèi)部交織，第二次交 織為塊間交織。 話音編碼器和信道編碼器將每一 20ms 話音數(shù)字化并編碼，提供 456 個(gè)比特。首先對(duì)它進(jìn)行內(nèi)部交織，即將 456 個(gè)比特分成 8幀，每幀 57 比特，見圖 331所示。 圖 331 GSM 20ms 話音編碼交織 如果將同一 20ms 話音的 2 組 57 比特插入到同一普通突發(fā) 脈沖序列中 (見圖332)，那么該突發(fā)脈沖串丟失則會(huì)導(dǎo)致該 20ms 的話音損失 25％的比特，顯然信道編碼難以恢復(fù)這么多丟失的比特。因此必須在兩個(gè)話音幀間再進(jìn)行一次交織，即塊間交織。 圖 332 普通突發(fā)脈沖串 把每 20ms 話音 456 比特分成的 8幀為一個(gè)塊，假設(shè)有 A、 B、 C、 D 四塊，見圖 333所示，在第一個(gè)普通突發(fā)脈沖串中，兩個(gè) 57比特組分別插入 A塊和 D塊的各 1 幀 (插入方式如圖 334 所示，這就是二次交織 )，這樣一個(gè) 20ms 的話音 8 幀分別插入 8 個(gè)不同普通突發(fā)脈沖序列中，然后一個(gè)一個(gè)突發(fā)脈沖序列發(fā)送，發(fā)送的突發(fā)脈沖序列首尾相接處不是同一話音塊，這樣即使在傳輸中丟失一個(gè)脈沖串，只影響每一話音比特?cái)?shù)的 ％，而這能通過信道編碼加以校正。 圖 333 話音信道編碼 中國(guó)最大的管理資源中心 第 29 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 334 二次交織 二次交織經(jīng)得住喪失一整個(gè)突發(fā)脈沖串的打擊，但增加了系統(tǒng)時(shí)延。因此，在 GSM系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)和中繼電路上增加了回波抵消器，以改善由于時(shí) 延