AB序列包含41比特同步序列(也是训练序列)、36比特信息、开始和结束各8和3位的尾比特,见帧结构图。始端的尾比特称为扩展尾比特,其状态为: (BN0,BN1,?,BN7)= (0,0,1,1,1,0,1,0) 末端的尾比特全为\,同步序列的比特状态为: (BN8,BN9,_,BN48)=
(0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0) 3.同步突发脉冲序列
同步突发序列SB(Synchronization Burst)在下行方向的SCH信道上传送,用于移动台起始同步的捕捉。如图2-5所示,与AB序列类似,SB序列是下行方向需要解调的第一个序列,因此它的训练序列长于NB序列的训练序列。SB序列的训练序列称为扩展训练序列,是独有的,以便移动台知道基站所选用的训练序列。
4.频率校正突发脉冲序列
频率校正突发脉冲序列FB(Frequency Burst)用于校正移动台的载频频率。如图2-5所示,它所有的148比特全都置为\。使得调制后该信号为一个纯正弦波,其频率高于载频1625/24kHz?67.7kHz。 5.虚拟突发脉冲序列
虚拟突发序列DB(Dummy Burst)主要用于填空,它的格式与NB序列完全相同。虚拟突发序列的26位训练序列,起始和结束的3位尾比特与NB序列相同。在训练序列两边的58位混合比特具有如下的状态: (BN3,BN4,...,BN60)=
(1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0) (BN87,BN88,...,BN144)=
(0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0)
2.2 信道的编码与交织
2.2.1 信道的编码
GSM通信系统中为了提高信道的抗干扰能力,提高传输质量,采用了冗余技术,在发送端按一定的规律插入冗余比特(编码),在接收端按约定的规律恢复原始信息(解码),这一过程也就是信道的编码(解码)过程。GSM采用的信道编码有三种类型:(1)卷积码,(2)分组码(Fire码),(3)奇偶校验码。 1.卷积码
卷积码是把k个信息比特编成n个比特,k、n都很小,适宜以串行方式传输,而且延时也小,编码后的n个码元不但与k个信息码元相关,还与前面(N-1)段信息码元相关。因此可表示成(n,k,N),
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其中N又称为约束长度。
卷积编码的纠错能力随N的增大而增大,而差错率随N的增大成指数下降。常用的解码方法是维特比译码和序列译码。
GSM常规中,卷积码生成多项式常用以下四种,分别适用于不同的传输信道:
(1)G0=D+D +1
TCH/FS,TCH/F9.6,TCH/H4.8,SDCCH,BCCH,PCH,SACCH,FACCH,AGCH,RACH,SCH
(2)G1= D+D+D+1
TCH/FS,CH/F9.6,TCH/H4.8,SACCH,FACCH,SDCCH,BCCH,PCH,AGCN,RACH,SCH,TCH/F4.8,TCH/F2.4,TCH/H2.4
(3)G2= D+D +1
TCH/F4.8,TCH/F2.4,TCH/H2.4
(4)G3= D+D+D+D+1 TCH/F4.8,TCH/F2.4,TCH/H2.4
其中:D表示比特延迟,+ 代表“异或”。 2.分组码(Fire码)
这是一种截短循环码,通过对信息比特的异或运算得到冗余位,把k个输入信息码元通过异或运算映射到n个输出码元(n>k)。GSM的fire码生成多项式为(X+1)(X+X+1),该多项式为40阶,因此有40位冗余位可供检错并纠正最多12位错码。 3.奇偶校验码
与Fire码一样, 也是从循环玛中得到的线性分组码。GSM规范中有三种奇偶数校验码。其生成多项式分列如下:
TCH:G(X)=X +X+1
RACH:G(X)=X+X+X+X+X +1=(X+1)(X+X+1)
SCH:G(X)= X+X+X+X+X+X =(X+X+1)(X+X+1)(X+X+X+X+1)
10
8
6
5
4
2
3
3
2
4
3
2
6
5
3
2
5
2
3
23
17
3
4
3
2
4
34
3
4
3
2.2.2 交织技术
无线通信中通常会发生误码,这种误码的产生通常是由于持续时间较长的衰落引起的,如果只依靠前述的编码方式来解决检错和纠错是不够的。为了更好地解决这类误码问题,在系统中采用交织技术,交织实际上是把一个消息块原来连续的比特按一定规则分开发送传输,即在传送过程中原来的连续块变成不连续,然后形成一组交织后的发送消息块,在接收端对这种交织信息块复原(解交织)成原来的信息块。如图2-6所示。
采用交织技术后,如果传送过程中某块消息丢失,在恢复后实际上只丢失每个信息块的一部分,而不至于全部丢失,这样加上编码技术的利用就容易恢复那些被丢失消息。
GSM系统中, 在TCH/FS信道上输入速率为13kbit/s, 即每20ms传输260bit。经信道编码后传输速率
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变为每20ms携带456bit(卷积编码后), 456bit被分成8组,每组57个bit分别由不同的突发脉冲携带。456bit的码字分成4个114bit的块,每块为一个突发脉冲BP,每个BP中包含了二个相邻A,B块上的8组中两组的码字,块A的比特使用突发脉冲中的奇数位置,块B的比特使用突发脉冲中的偶数位置。全速率话音交织算法如下表2-2所示。
表2-2 全速率话音交织算法表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 项 目 0 8???? 448 1 9???? 449 2 10???? 450 3 11???? 451 4 12???? 452 5 13???? 453 6 14???? 454 7 15???? 455 1 2???? 共57列 说 明 BP N的偶数位 BP N+1的偶数位 BP N+2的偶数位 BP N+3的偶数位 BP N+4的奇数位 BP N+5的奇数位 BP N+6的奇数位 BP N+7的奇数位 在一个突发脉冲中携带114bit信息另加2比特偷帧比特共116bit,这114bit中包含指定分组A中的57bit(奇数比特位置)和B中57bit(偶数位置),另二比特中一个比特指示前半个BP(奇)是用户数据还是快速随路信令,另一比特指示后半个BP(偶)是用户数据还是快速随路信令,如图2-6所示。
图2-6 码元交织示意图
有关不同传输类型的编码和交织可用表2-3说明。
表2-3 不同传输类型的编码和交织说明表 输入信道和传输类型 Ia TCH/FS Ib II 速率kbit/s 13 13 13 输入码块bit 50 132 78 校验比特 奇偶,3 编码 尾比特 4 卷积码率 1/2 输出码块bit 456 456 456 在8个1/2突发脉冲上 交织深度 18
TCH/F9.6 TCH/H4.8 TCH/F4.8 TCH/F2.4 TCH/H2.4 SCH RACH FACCH SACCH,BCCH,SDCCHs,AGCH,PCH 12 6 6 3.6 3.6 1/2每15240 4 比特去掉1位 120 72 144 25 8 184 184 奇偶,10 奇偶,40 Fire,40 Fire,40 32 4 8 4 4 4 4 1/3 1/6 1/3 1/2 1/2 1/2 1/2 456 456 456 78 36 456 456 456 在22个不等的突发脉冲位置上复合 在22个不等的突发脉冲位置上复合 在8个1/2突发脉冲上 在22个不等的突发脉冲位置上复合 在1个SB突发脉冲位置上复合 在1个AB突发脉冲位置上复合 在8个1/2突发脉冲上 在4个整突发脉冲上 2.3 话音编译码和不连续传输方式(DTX)
2.3.1 话音编译码
无线路径上的话音传输主要关心的是频谱效率。目标是在提供可接受的话音质量的同时,使用尽可能低的数据速率。GSM系统采用的是13kbit/s的话音编码方案,称为RPE-LTP(规则脉冲激励-长期预测)。它旨在无差错时,产生与固定电话网相近的话音质量,但使用较低的速率以优化无线电频谱的使用。GSM Rec.06.10中给出了精确到比特的编码和译码算法。 话音处理结构如图2-7所示:
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TX DTX 处理器GSM 06.32控制和话音激活BSVAD操作检测38 bit A律VAD1至13 bit 均匀话音帧GSM06.102话音编码器46SP标志MSGSM 06.107信息比特LPFA/D5舒适噪声SID帧发送功能GSM11.15GSM 06.12GSM 06.31发送端RX DTX 处理器 DTXBS控制和话音帧置换操作13 bit 均匀至1 信息比特GSM 06.118话音帧8 bit A律GSM06.104话音译码器2MSBFI9GSM 06.10SID10D/ALPFTAF11SID帧5舒适噪声GSM11.15接收功能GSM 06.31GSM 06.12接收端图2-7 话音处理参考结构图
1.8位A律PCM,每秒采样8000次。(CCITT G.711建议)。 2.13位均匀PCM,每秒采样8000次。
3.话音激活标志VAD(Voice Activity Detection Flag)。 4.编码的话音帧,每20ms 260bits。
5.SID帧(Silence Descriptor),即舒适噪音帧,260比特/帧。 6.话音标志。
7.发往无线子系统的比特信息。 8.收到无线子系统的比特信息。
9.BFI(Bad Frame Indication)标志,坏帧标志。 10.SID标志。
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