【導讀】委員會設計出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而成。為蜂窩移動通信的實現(xiàn)提供了技術基礎。直到1979年美國在芝加哥開通了第一個。蜂窩移動通信的出現(xiàn)可以說是移動通信的一次革命。在這次大會上就成立了一個在歐洲電信標準學會技術委員會下的“移。動特別小組＼GroupSpecialMobile）簡稱“GSM”，來制定有關的標準和建議書。建議系統(tǒng)進行了現(xiàn)場實驗。預測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)務的規(guī)范，名為DCSI800系統(tǒng)。萬，客戶平均增長超過50％。GSM系統(tǒng)技術規(guī)范中只對功能和接口制定了詳細規(guī)范，未對硬件做出規(guī)定。做目的是盡可能減少對設計者限制，又使各運營者有可能購買不同廠家的設備。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。宣布還會有第三階段的標準。其中NSS與BSS之間的。對A接口都采用各自的接口協(xié)議，對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]實際可使用的帶寬， GSM 規(guī)范中規(guī)定載頻間隔是 中國最大的管理資源中心 第 24 頁 共 87 頁 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話音信道的編碼的比特率，這就要靠改變話音編碼的方式來實現(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，全稱為線性預測編碼 長期預測編碼 規(guī)則脈沖激勵編碼器（ LPCLTPRPE編碼器），見圖 325 所示。 LPC+LTP 為 聲碼器， RPE 為波形編碼器，再通過復用器混合完成模擬話音信號的數(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，將該組合看作一個濾波器，人發(fā)出的聲音使聲帶振動就成為激勵脈沖。當 然 “ 濾波器 ” 脈沖 m 頻率是在不斷地變換，但在很短的時間（ 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分成 20ms 的段，然后分析這一時間段內(nèi)所相應的濾波器的參數(shù)，并提取此時的脈沖串頻率，輸出其激勵脈沖序列。相繼的話音段是十分相似的， LTP 將當前段與前一段進行比較，相應的差值被低通濾波后進行一種波形編碼。 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，所傳信號的質(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率 (BER)概念。 BER 表明總比特率中有多少比特被檢測出錯誤，差錯比特數(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，因為路徑是在不斷變化的。這就是說必須允許存在一定數(shù)量的差錯，但還必須能恢復出原信息，或至少能檢測出差錯，這對于數(shù)據(jù)傳輸來說特別重要，對話音來說只是質(zhì)量降低。 中國最大的管理資源中心 第 25 頁 共 87 頁 為了有所補益，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。這是因為加入一些冗余比 特，把幾個比特上攜帶的信息擴散到更多的比特上。為此付出的代價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。 為了便于理解，我們舉一簡單例子加以說明。 假定要傳輸?shù)男畔⑹且粋€ “ 0” 或是一個 “ l” ，為了提高保護能力，各添加 3 個比特： 信息 添加比特 發(fā)送比特 O 000 0000 1 111 1111 對于每一比特 (0 或 1)，只有一個有效的編碼組 (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。比例關系是 1： 4，必須發(fā)送是必要比特4 倍的比特。保護作用如何 ? 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 個比特中有 1 個是錯的，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比特是錯的，則能檢出它，如0ll0 表明它是錯的，但 不能校正。最后如果其中有 3 個或 4 個比特是錯的，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個差錯和檢出 2個差錯。 圖 326 表示了數(shù)字信號傳輸?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 “ s” ，經(jīng)信源編碼構(gòu)成一個具有確定長度的數(shù)字信號序列 “ m” ，人為地在按一定規(guī)則加進非信息數(shù)字序列，以構(gòu)成一個一個碼子 “ 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?。?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 中國最大的管理資源中心 第 26 頁 共 87 頁 移動通信的傳輸信道屬變參信道，它不僅會引起隨機錯誤，而更主要的是造成突發(fā)錯誤。隨機錯誤的特點是碼元間的錯誤互相獨立，即每個碼元的錯誤概率與它前后碼元的錯誤與否是無關的。突發(fā)錯誤則不然，一個碼元的錯 誤往往影響前后碼元的錯誤概率?；蛘哒f，一個碼元產(chǎn)生錯誤，則后面幾個碼元都可能發(fā)生錯誤。因此，在數(shù)字通信中，要利用信道編碼對整個通信系統(tǒng)進行差錯控制。差錯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個多余碼元 (稱為檢驗元或監(jiān)督元 )，輸出長 n＝ k十 r的一個碼組。因此，每個碼組的 r個檢驗元僅與本組的信息元有關而與別組無關。分組碼用 (n， k)表示， n 表示碼長， 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 個碼元分段，通過編碼器輸出長為 no 的一段碼段。但是該碼的 no ko 個檢驗碼不僅與本段的信息元有關，而且也與其前 m段的信息元有關，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，對于具有良好糾、檢錯性能并能合理而又簡單實現(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。首先對一些信息比特進行分組編碼，構(gòu)成一個 “ 信息分組十奇偶 (檢驗 )比特 ” 的形式，然后對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：在有差錯時，能校正的校正 (利用卷積編碼特性 )，能檢測的檢測 (利用分組編碼特性 )。 中國最大的管理資源中心 第 27 頁 共 87 頁 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 個比特 流，并被分成： 50 個最重要比特 132 個重要比特 78 個不重要比特 如圖 329，對上述 50 個比特添加上 3 個奇偶檢驗比特 (分組編碼 )，這 53 個比特同 132 個重要比特與 4 個尾比特一起卷積編碼，比率 1： 2，因而得 378 個比特，另外 78 個比特不予保護。 圖 329 GSM 數(shù)字話音的信道編碼 交織技術 在陸地移動通信這種變參信道上，比特差錯經(jīng)常是成串發(fā)生的。這是由于持 續(xù)較長的深衰落谷點會影響到相繼一串的比特。然而，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，恢復成一條相繼比特串的消息時，差錯也就變成單個 (或長度很短 )，這時再用信道編碼糾錯功能糾正差錯，恢復原消息。這種方法就是交織技術。 1．交織技術的一般原理 假定由一些 4比特組成的消息分組，把 4 個相繼分組中的第 1個比特取出來，并讓這 4 個第 1比特組成一個新的 4比特分組，稱作第一幀， 4 個消息分組中的比特 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，那就會丟失某一整個消息分組，但采用了交織，僅每個消息分組的第 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，這就是交織技術的基本原理。概括地說，交織就 是把碼字的 b個比特分散到 n 個幀中，以改變比特間的鄰近關系，因此 n值越大，傳輸特性越好，但傳輸時延也越大，所以在實際使用中必須作折衷考慮。 中國最大的管理資源中心 第 28 頁 共 87 頁 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 個比特。首先對它進行內(nèi)部交織，即將 456 個比特分成 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)脈沖串丟失則會導致該 20ms 的話音損失 25％的比特，顯然信道編碼難以恢復這么多丟失的比特。因此必須在兩個話音幀間再進行一次交織，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幀為一個塊，假設有 A、 B、 C、 D 四塊，見圖 333所示，在第一個普通突發(fā)脈沖串中，兩個 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 20ms 的話音 8 幀分別插入 8 個不同普通突發(fā)脈沖序列中，然后一個一個突發(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脈沖串，只影響每一話音比特數(shù)的 ％，而這能通過信道編碼加以校正。 圖 333 話音信道編碼 中國最大的管理資源中心 第 29 頁 共 87 頁 圖 334 二次交織 二次交織經(jīng)得住喪失一整個突發(fā)脈沖串的打擊，但增加了系統(tǒng)時延。因此，在 GSM系統(tǒng)中，移動臺和中繼電路上增加了回波抵消器，以改善由于時 延