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MF000001无线接口与信道无线接口与信道无线接口与信道无线接口与信道ISSUE1.4华为技术华为技术华为技术华为技术MF000001无线接口和信道ISSUE1.4目录ii目录课程说明.......................................................................................................................................1课程介绍......................................................................................................................................1课程目标......................................................................................................................................1相关资料......................................................................................................................................1第1章无线接口概述...................................................................................................................2第2章语音信号处理过程............................................................................................................5第3章系统技术介绍.................................................................................................................10第4章无线逻辑信道.................................................................................................................14MF000001无线接口和信道ISSUE1.4课程说明1课程说明课程说明课程说明课程说明课程介绍本课程介绍了GSM系统空中接口各个层次的概念逻辑信道的分类组成作用和物理信道的映射关系本课程包括无线接口概述语音信号处理过程GSM系统技术介绍无线逻辑信道共四章内容课程目标完成本课程学习学员能够z掌握无线接口分层结构和接入技术z掌握帧突发脉冲逻辑信道的组成相关资料MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第1章无线接口概述2第第第第1章章章章无线接口概述无线接口概述无线接口概述无线接口概述第第第第一一一一章章章章无无无无线线线线接接接接口口口口概概概概述述述述第第第第一一一一章章章章无无无无线线线线接接接接口口口口概概概概述述述述其其其其他他他他MSCBTSHLR/AUC/LRSMCPSTNISDNOMCMSUmMSUmUmA-bis接接接接口口口口BSCMSC/VLRA接接接接口口口口MAP接接接接口口口口BTSBTS在公众陆地移动通信网(PLMN)中MS通过无线信道与网络的固定部分相连使用户可接入网内得到通信服务为实现MS和BTS的互联对无线信道上信号的传输必须作出一系列的规定建立一套标准这套关于无线信道信号传输的规范就是所谓的无线接口又称Um接口Um接口是空中无线接口实现了移动台和BTS之间的通信用于移动台和GSM系统固定部分之间的互通其物理连接是通过无线电波实现Um接口是GSM系统的诸多接口中最重要的一个首先完整规范的Um接口建立了不同厂家的MS与不同网络之间的完全兼容这是GSM实现全球漫游的最基本条件之一其次无线接口决定了GSM蜂窝系统的频谱利用率Um是套用ISDN网中客户终端和网络的接口U的名称其中m表示移动的意思MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第1章无线接口概述3通信管理CM通信管理CM无线资源管理RR无线资源管理RR移动和安全管理MM移动和安全管理MM综合处理综合处理TCH0TCH1TCH2SACCHTCH25IDLTCH0TCH1TCH2SACCHTCH25IDL复复复复帧帧帧帧物物物物理理理理链链链链路路路路层层层层(L1)数数数数据据据据链链链链路路路路层层层层(L2)网网网网络络络络应应应应用用用用层层层层(L3)第第第第一一一一章章章章无无无无线线线线接接接接口口口口概概概概述述述述第第第第一一一一章章章章无无无无线线线线接接接接口口口口概概概概述述述述RACHBCCHAGCH/PCHSDCCHSACCHTCHFACCH无线接口Um口分层结构第一层是物理层记为L1为最底层提供传送比特流所需的无线链路它定义了GSM的无线接入能力为高层信息的传输提供基本的无线信道逻辑信道包括业务信道和控制信道有关逻辑信道的概念将有专门介绍第二层是数据链路层记为L2为中间层使用LAPDm协议它包括各种数据传输结构对数据传输进行控制保证在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路LAPDm协议是基于ISDN中D信道链路接入协议LAPD考虑了无线传播与控制特性使它适合于在Um口上传送第三层为网络应用层记为L3是最高层它包括各类消息和程序对业务进行控制和管理即把移动台和系统控制过程的特定信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上L3包括无线资源管理RR移动性管理MM和接续管理CM3个子层这就是Um口上传递的主要消息内容其中接续管理子层中包括三大部分分别是CC呼叫控制业务SS补充业务和SMS短消息业务MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第1章无线接口概述4第第第第一一一一章章章章无无无无线线线线接接接接口口口口概概概概述述述述第第第第一一一一章章章章无无无无线线线线接接接接口口口口概概概概述述述述时时时时间间间间FDMA频频频频率率率率TDMA时时时时间间间间频频频频率率率率CDMA频频频频率率率率时时时时间间间间码码码码无线接入技术GSM系统在空中接口采用多址接入技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种它们分别采用频率时间或代码分隔的多址连接方式即人们通常所称的频分多址FDMA时分多址TDMA和码分多址CDMA三种接入方式频分多址频分有时也称之为信道化就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道发射和接收载频对每个信道可以传输一路话音或控制信息在系统的控制下任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个模拟蜂窝系统是采用FDMA接入技术的一个典型例子数字蜂窝系统中也同样可以采用FDMA只是不会采用纯频分的方式比如GSM系统就采用了FDMA时分多址时分多址是在一个宽带的无线载波上按时间或称为时隙划分为若干时分信道每一用户占用一个时隙只在这一指定的时隙内收或发信号故称为时分多址此多址方式在数字蜂窝系统中采用GSM系统也采用了此种方式码分多址它是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式它不像TDMAFDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离它可在一个信道上同时传输多个用户的信息也就是说允许用户之间信息交叠MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第2章语音信号处理过程5第第第第2章章章章语音信号处理过程语音信号处理过程语音信号处理过程语音信号处理过程语语语语音音音音A/DA/D8KHz13bit语语语语音音音音编编编编码码码码语语语语音音音音编编编编码码码码分分分分段段段段分分分分段段段段20ms13kbit/s信信信信道道道道编编编编码码码码信信信信道道道道编编编编码码码码交交交交织织织织交交交交织织织织突突突突发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲突突突突发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲加加加加密密密密加加加加密密密密22.8kbit/s调调调调制制制制调调调调制制制制33.8kbit/s发发发发送送送送第第第第二二二二章章章章语语语语音音音音信信信信号号号号处处处处理理理理过过过过程程程程第第第第二二二二章章章章语语语语音音音音信信信信号号号号处处处处理理理理过过过过程程程程无线信道具有和有线信道完全不同的特性首先无线信道具有显著的时变特性信号受到各种干扰多径衰落和阴影衰落的影响呈现高误码率特性为了解决无线信道传输带来的问题从原始的用户数据或信令数据到无线电波所携带的信息再还原成用户数据或信令数据需要进行一系列的变换与反变换实现对所传输信号的必要保护这些变换大致包括信道编码与解码交织与去交织突发脉冲格式化加密与解密调制与解调等对于话音来说通过一个模/数转换器实际上是经过8KHZ抽样量化后变为每125us含有13bit的码流每20ms为一段再经语音编码后降低传码率为──13Kbit/s经信道编码变为22.8Kbit/s再经码字交织加密和突发脉冲格式化后变为33.8kbit/s的码流经调制后发送出去接收端的处理过程相反MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第2章语音信号处理过程6第第第第二二二二章章章章语语语语音音音音信信信信号号号号处处处处理理理理过过过过程程程程第第第第二二二二章章章章语语语语音音音音信信信信号号号号处处处处理理理理过过过过程程程程z编码方式称为规则脉冲激励──长期预测编码(RPE-LTP)其处理过程是先进行8KHZ抽样调整每20ms为一帧每帧分为4个子帧每个子帧长5ms纯比特率为13kbit/s语语语语音音音音编编编编码码码码现代数字通信系统往往采用话音压缩编码技术GSM也不例外它利用语声编码器为人体喉咙所发出的音调和噪声以及人的口和舌的声学滤波效应建立模型这些模型参数将通过TCH信道进行传送语音编码器是建立在残余激励线性预测编码器REIP的基础上的并通过长期预测器LTP增强压缩效果LTP通过去除话音的元音部分使得残余数据的编码更为有利语音编码器以20ms为单位经压缩编码后输出260bits因此码速率为13kbps根据重要性不同输出的比特分成182bits和78bits两类较重要的182bits又可以进一步细分出50个最重要的比特与传统的PCM线路上语声的直接编码传输相比GSM的13kbps的话音速率要低得多未来的更加先进的话音编码器可以将速率进一步降低到6.5kbps半速率编码MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第2章语音信号处理过程7块块块块编编编编码码码码器器器器块块块块编编编编码码码码器器器器激激激激励励励励编编编编码码码码器器器器激激激激励励励励编编编编码码码码器器器器50bit+3*2+4132bit78bit456bit第第第第二二二二章章章章语语语语音音音音信信信信号号号号处处处处理理理理过过过过程程程程第第第第二二二二章章章章语语语语音音音音信信信信号号号号处处处处理理理理过过过过程程程程信信信信道道道道编编编编码码码码为了检测和纠正传输期间引入的差错在数据流中引入冗余通过加入从信源数据计算得到的信息来提高其速率信道编码的结果是一个码字流对话音来说这些码字长456比特由语音编码器中输出的码流为13Kbit/s被分为20ms的连续段每段中含有260比特其中特细分为50个非常重要的比特132个重要比特78个一般比特对它们分别进行不同的冗余处理如上图所示其中块编码器引入3位冗余码激变编码器引入2倍冗余后再加4位尾比特用于GSM系统的信道编码方法有三种卷积码分组码和奇偶码具体原理见有关资料在这里就不再赘述了MF000001无线接口和信道ISSUE1.4第2章语音信号处理过程81