【通信导论】第八章 移动通信系统.ppt

GSM系统 全球移动通信系统(Global　System for Mobile Communications) 。 GSM是TDMA/FDMA系统。GSM 900系统使用900MHz频段,收发频差45MHz。每个射频（RF）信道频道宽度为200KHz,共有8个时隙信道。每个RF信道由一个上行（up link）和一个下行（down link）频率对，这种方式称为频分双工（FDD）。 因各基站(BTS)会占用频段中任何一组频率,移动台必须有在整个频段上发送和接收信号的能力。 GSM 1800采用微蜂窝，被认为是个人通信网（PCN）的一种，它除使用1800 MHZ频率外与GSM完全相同。GSM 1800的收发频差为95MHZ。 GSM时域分析 1） GSM将每一个无线信道分成八个不同时隙，每个时隙支持一个用户，这样一个无线信道能够支持八个用户。每个用户被安排在无线信道的一个时隙中并只能在该时隙发送。时隙从0-7编码。这相同频率的8个时隙被称为一个TDMA帧。 2）用户在某一时隙发送被称为突发时隙(burst)。一个突发长度时隙为577?S，一帧为4.615ms。用户在上行频率的0时隙发送则将在下行频率的0时隙接收。但上行下行的时隙并一定出现在同一时刻。时隙0的上行发射出现在接收下行时隙的三个时隙之后。这样带来一个好处是移动台不需要双工器。但它需要同步发射和接收。在移动台中去掉双工器，可使GSM手机更轻。延长了电池的寿命，制造价格也便宜。 GSM语音编码 原始语音通过麦克风转换成电信号，然后通过一个滤波器使其只保留语音频带（300—3.4KHZ）的信号，再以125?S进行采样，并用13bit字进行量化，一个13bit字具有8192个量化电平。每隔20ms，语音编解码器取得160被抽样点的13bit字并分析它们，样点的分析产生滤波器相关系数，并分成40个样点一组，语音编解码器选择最大能量的样点序列并与以前产生的序列比较，它确定与当前序列最相同的序列并确定二者之间的不同值。比较下来不同的值被送到空中接口。语音编解码器每20ms输出260bits的数据块，即发射13kbps 数据序列。 BTS接收到这些信息之后，不经任何加工，将它送给TRAU。TRAU 进行发送编码的相反处理，将13kbps数据序列变成传统的PSTN中使用的64kbpsPCM信号。被ISDN 电话接收后还原成原始的语音。 GSM网与PSTN的编码转换 信道编码 (Channel coding) 图7-4给出了信道编码和交织过程。RF环境十分恶劣,严重影响数据传输，有几种方法可以消除这些恶劣的影响。一种较常采用的方法是信道编码，信道编码通过加冗余码来防止码字出错，加入冗余码增加了数据发送量只对一定内容有用。从语音编解码器来的260bit数据块按照重要性和作用被分成三类。重要的信息进行重点保护，非重要的进行非重点保护。三类信息分别分为Ia、Ib和II 。Ia类是最重要的，包含50bits，收到来自信道编码的最大保护。它首先进行提供检错的分组编码，该过程增加3bit。这些分组编码比特然后进行具有检错纠错能力的半速卷积编码。半速卷积编码使比特数加倍。Ib类第二重要，也收到一些保护，132bits 与Ia类相同被卷积编码，III类不重要（78bits）未受到任何保护。信道编码增加了数据速率从13kbps到22.8 kbps。 GSM语音编解码的前向纠错 交织（interleaving） 一旦语音数据按上节描述那样进行编码，下一步就是将它放入TDMA时隙并通过空中接口发送。这一过程称为交织，它通常作为计数器测量以抗空中接口的不可靠传输路径，特别是通过交织的处理抗端利衰落，数据被扩充到无线路径中几个时隙，这样可以减小在一个语音帧中被衰落的概率。在空中接口中使用的交织深度有4（多数据控制信道）、8（全速语音）、19（数字信道）。 全速语音的时块被交织成8个突发时隙，即，从语音编码器来的456bits输出被分裂成8个时块，每个时块57bits，每个时块被送到不同的突发块口,交织造成65个突发周期或37.5ms滞后。 GSM调制 GSM采用GMSK（高斯最小移频键控）调制。GMSK具有每符号１bit的有效性，由于这种调制技术有个很窄的功率谱，不需要采用线性功率放大器。 信道组成 (channel organization) 有几种不同类型的信息要在MS和BTS之间交换，有用户信息，信令信息，信道配置信息，接入信息等等。为了对这些不同的信息进行管理，GSM把它们定义成不同的逻辑信息。所有处理特殊的一项功能被分为一个逻辑信息并送到有关的逻辑信道。GSM定义了10个具有不同功能的逻辑信道。 控