GSMGPRS移动通信系统原理课程设计.doc

目录第一章 GSMGPRS概述11.1GSM移动通信系统简介11.1.1 GSM的主要特点11.1.2 GSM系统的组成11.1.3 网络子系统（NSS）11.1.4 基站子系统（BSS）11.1.5 移动台子系统21.1.6 操作维护中心（OMC）21.1.7 GSM系统的网络结构图21.2GPRS网络系统的简介及移动数据业务的主要领域31.2.1 GPRS的发展31.2.2 GPRS的主要特点31.2.3 GPRS的业务41.2.4 GORS的基本原理51.2.5 GPRS的网络结构5第二章 GSM与GPRS短消息实验的设计与分析72.1 GSM与GPRS短消息实验72.1.1 实验目的72.1.2 实验设备72.1.3 实验原理82.1.4实验步骤92.1.5实验结论10第三章 GSMGPRS语音与呼叫实验的设计与分析103.1 GSMGPRS语音与呼叫实验103.1.1 实验目的103.1.2 实验设备103.1.3 实验原理103.1.4 实验步骤133.1.5 实验结论13参考文献14设计总结及心得体会15第一章 GSMGPRS概述1.1 GSM移动通信系统简介泛欧数字蜂窝移动通信系统GSM系统，GSM的原意为“移动通信特别小组”（Group of Special Mobile）,是1982年欧洲邮电大会（CEPT）为开发第二代数字蜂窝移动通信系统而成立的机构。1987年9月7日来自欧洲十五个国家的电信业务经营者在哥本哈根签署了一项关于实现泛欧900MHz数字蜂窝移动通信标准的谅解备忘录（MOU）,承诺实现GSM900规范。1990年，GSM900系统试运行。英国政府发放许可证建立个人通信网（PCN），将GSM标准推广应用到1800MHz数字蜂窝系统，频宽为275MHz。1991年，GSM系统在欧洲开通运行，DSC1800规范确定，可以工作于微蜂窝，与现有系统重叠或部分重叠覆盖。1992年，随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立，GSM改名为“Global System for Mobile Communcations”，即“全球移动通信系统”的简称。后来，宣布采用GSM系统并参加MOU的国家已经不限于欧洲，至1995年初，全世界共有69个国家约118个经营者参加了MOU，其中有一半是亚非国家。1.1.1 GSM的主要特点1、 频谱效率高2、 容量较大3、 话音质量好4、 开放的借口5、 安全性好6、 与ISDN、PSTN等互联7、 在SIM卡的基础上实现漫游1.1.2 GSM系统的组成数字蜂窝移动通信网主要由网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、以及移动台子系统三部分组成。网络运营者为了管理整个移动通信系统还需要通过专门的操作维护子系统。1.1.3 网络子系统（NSS）NSS的主要作用是完成交换功能和用户数据与移动性管理，安全性管理所需的数据库功能。1.1.4 基站子系统（BSS）基站子系统(BSS)是GSM系统的基本组成部分。它通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接受及无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统中的移动交换中心（MSC）相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。基站子系统主要由基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）构成。1.1.5 移动台子系统移动台是GSM移动通信网中用户使用的设备。移动台类型可分为车载台、便携和手机。移动台由发信收信回路及控制接口部分组成，通过无线接口接入GSM系统。1.1.6 操作维护中心（OMC）GSM系统中的操作维护中心OMC主要是对整个GSM网络进行管理和监控，它通过实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。操作维护中心（OMC）对基站子系统和网络子系统分别进行操作和维护。1.1.7 GSM系统的网络结构图图1-1GSM系统的网络结构图1.2 GPRS网络系统的简介及移动数据业务的主要领域GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统的基础上进行的业务扩充，以支持移动用户利用分组数据移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。以GSM、CDMA为主的数字蜂窝移动通信和以Internet为主的分组数据通信是目前信息领域增长最为迅猛的两大产业，正呈现出相互融合的趋势。GPRS可以看作是移动通信和分组数据通信融合的第一步。移动通信在目前的话音业务继续保持发展的同时，对IP和高速数据业务的支持已经成为第二代移动通信系统演进的方向，而且也将成为第三代移动通信系统的主要业务特征。GPRS包含丰富的数据业务，如：PTP点对点数据业务，PTMM点对多点广播数据业务、PTMG点对多点群呼数据业务、IPM广播业务。这些业务已具有了一定的调度功能，再加上GSMphase 2+中定义的话音广播及话音组呼业务，GPRS已能完成一些调度功能。GPRS主要的应用领域可以是：E-mail电子邮件、WWW浏览、WAP业务、电子商务、信息查询、远程监控等等。1.2.1 GPRS的发展GSMGPRS通过在原GSM网络基础上增加一系列的功能实体来完成分组数据功能，新增功能实体组成GSMGPRS网络，作为独立的网络实体对GSM数据进行旁路，完成GPRS业务，原GSM网络则完成话音功能，尽量减少了对GSM网络的改动。GPRS网络与GSM原网络通过一系列的接口协议共同完成对移动台的移动管理功能。GPRS新增了如下功能实体：服务GPRS支持节点SGSN，网关GPRS支持节点GGSN，点对多点数据服务中心等，及一系列原有功能实体的软件功能的增强。GPRS大规模的借鉴及使用了数据通信技术及产品，包括帧中继、TCP/IP、X.25、X.75、路由器、接入网服务器、防火墙等。GPRS最早在1993年提出，1997年出台了第一阶段的协议，到目前为止GPRS协议还在不断更新，2000年初推出SMG#30，匿名接入功能在新的协议中不再体现。GPRS协议除包含新出台的协议外，还对原有的一些协议进行了较多的修改。1.2.2 GPRS的主要特点 (1) GPRS采用分组交换技术，高效传输高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用。(2) 定义了新的GPRS无线信道，且分配方式十分灵活：每个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙。时隙能为活动用户所共享，且向上链路和向下链路的分配是独立的。(3) 支持中、高速率数据传输，可提供9.05 -171.2kbit/s的数据传输速率(每用户)。GPRS采用了与GSM不同的信道编码方案，定义了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四种编码方案。(4) GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。(5) GPRS支持基于标准数据通信协议的应用，可以和IP网、X.25网互联互通。支持特定的点到点和点到多点服务，以实现一些特殊应用如远程信息处理。GPRS也允许短消息业务(SMS)经GPRS无线信道传输。(6) GPRS的设计使得它既能支持间歇的爆发式数据传输，又能支持偶尔的大量数据的传输。它支持四种不同的QoS级别。GPRS能在0.5 -1秒之内恢复数据的重新传输。GPRS的计费一般以数据传输量为依据。(7) 在GSM PLMN中，GPRS引入两个新的网络节点：一个是GPRS服务支持节点(SGSN)，它和MSC在同一等级水平，并跟踪单个MS的小区位置，实现安全功能和接入控制。节点SGSN通过帧中继连接到基站子系统。另一个是GPRS网关支持节点GGSN，GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。(8) GPRS的安全功能同现有的GSM安全功能一样。身份认证和加密功能由SGSN来执行。其中的密码设置程序的算法、密钥和标准与目前GSM中的一样，不过GPRS使用的密码算法是专为分组数据传输所优化过的。GPRS移动设备(ME)可通过SIM访问GPRS业务，不管这个SIM是否具备GPRS功能。(9) 蜂窝选择可由MS自动进行，或者基站子系统指示MS选择某一特定的蜂窝。MS在重新选择另一个蜂窝或蜂窝组(即一个路由区)时会通知网络。(10) 为了访问GPRS业务，MS会首先执行GPRS接入过程，以将它的存在告知网络。在MS和SGSN之间建立一个逻辑链路，使得MS可进行如下操作：接收基于GPRS的的SMS服务、经由SGSN的寻呼、GPRS数据到来通知。 (11) 为了收发GPRS数据，MS会激活它所想用的分组数据地址。这个操作使得MS可被相应的GGSN所识别，从而能开始与外部数据网络的互通。 (12) 用户数据在MS和外部数据网络之间透明地传输，它使用的方法是封装和隧道技术：数据包用特定的GPRS协议信息打包并在MS和GGSN之间传输。这种透明的传输方法缩减了GPRS PLMN对外部数据协议解释的需求，而且易于在将来引入新的互通协议。用户数据能够压缩，并有重传协议保护，因此数据传输高效且可靠。(13) GPRS可以实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级(QoS)的计费功能，计费方式更加合理，用户使用更加方便。(14) GPRS的核心网网络层采用IP技术，底层可使用多种传输技术，很方便地实现与高速发展的IP网无缝连接。1.2.3 GPRS的业务GPRS是一组新的GSM承载业务，是以分组模式在PLMN和与外部网络互通的内部网上传输。在支持GPRS承载业务的标准化网络协议的基础上，GPRS网络管理可以提供(或支持)一系列的交互式电信业务。1. 承载业务在用户与网络接入点之间支持数据传输的性能。提供点对点业务、点对多点业务两种承载业务。a. 点对点业务(PTP)点对点业务在两个用户之间提供分组传输。由业务请求者启动，被接收者接收。b. 点对多点业务(PTM)点对多点业务是将单一信息传送到多个用户。GPRS PTM业务能够提供一个用户将数据发送给具有单向业务需求的多个用户的能力。包括有三种PTM业务：点对多点广播(PTM-M)业务-是将信息发送给当前位于某一地区的所有用户的业务。点对多点群呼(PTM-G)业务-是将信息发送给当前位于某一区域的特定用户子群的业务。IP多点传播(IP-M)业务-是定义为一部分IP协议序列的业务。 2. 用户终端业务GPRS支持电信业务，提供完全的通信业务能力，包括终端设备能力。用户终端业务可以分为基于PTP的用户终端业务和基于PTM的用户终端业务。3. 附加业务GSM第2阶段附加业务支持所有GPRS基本业务PTP-CONS、PTP-CLNS、IP-M和PTM-G的CFU(无条件呼叫转送)。GSM第2阶段附加业务不适用于PTM-M。1.2.4 GORS的基本原理GPRS4 区别于旧的电路交换（or CSD）连接，连接在Release 97之前（GSM电话功能还没怎么开发）就已经包含进GSM标准中。在旧有系统中一个数据连接要创建并保持一个电路连接，在整个连接过程中这条电路被独占直到连接被拆除。 GPRS 基于分组交换，也就是说多个用户可以共享一个相同的传输通道，每个用户只有在传输数据的时候才会占用信道。这就意味着所有的可用带宽可以立即分配给当前发送数据的用户，这样更多的间隙发送或者接受数据的用户可以共享带宽。 WEB浏览，收发电子邮件和即时消息都是共享带宽的间歇传输数据的服务。通常GPRS数据的计费是不是按照电路交换方式的秒，而是千字节KB。电路交换方式下，即使网络上没有数据传输，其他用户也不能使用空闲的信道。GPRS最初支持(理论上)互联网协议IP，点到点协议PPP和X.25连接。后者典型的应用是无线付费终端，尽管它已经作为标准需求被去除。X.25依然可以通过PPP甚至是IP得到支持, 但是这样做既不需要重新封装也不用集成什么到终端里。1.2.5 GPRS的网络结构GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。图2-1和图2-2从不同的角度上给出了GPRS网络的组成示意图。GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）等功能实体。GPRS共用现有的GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现的和PSPDN的互联，接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。图1-2 GPRS网络结构图1-3 GPRS网络组成SGSN：服务GPRS支持节点SGSN为MS提供服务，和MSC/VLR/EIR配合完成移动性管理功能，包括漫游、登记、切换、鉴权等，对逻辑链路进行管理，包括逻辑链路的建立、维护和释放，对无线资源进行管理。SGSN为MS主叫或被叫提供管理功能，完成分组数据的转发，地址翻译，加密及压缩功能。SGSN能完成Gb接口SNDCP、LLC和Gn接口IP协议间的转换。GGSN：网关GPRS支持节点网关GPRS支持节点实际上就是网关或路由器，它提供GPRS和公共分组数据网以X.25或X.75协议互联，也支持GPRS和其它GPRS的互联。GGSN和SGSN一样都具有IP地址，GGSN和SGSN一起完成了GPRS的路由功能。网关GPRS支持节点支持X.121编址方案和IP协议，可以IP协议接入internet，也可以接入ISDN网。BSS：基站系统，包括BSC和BTS基站系统除具有完成原话音需求所具备的功能外，尚要求具备和SGSN间的Gb接口，对多时隙捆绑分配的信道管理功能，对分组逻辑信道的管理功能。Gb接口：SGSN和BSS间接口通过该接口SGSN完成移动性管理、无线资源管理、逻辑链路管理及分组数据呼叫转发管理功能。关于该接口的结构见后描述。我司无该接口的协议。Gs接口：MSC/VLR和SGSN间接口Gs接口采用7号信令MAP方式。SGSN通过GS接口和MSC配合完成对MS的移动性管理功能，SGSN传送位置信息到MSC，接收从MSC来的寻呼信息。Gr接口：SGSN和HLR间接口Gr接口采用7号信令MAP方式。SGSN通过Gr接口从HLR取得关于MS的数据，HLR保存GPRS用户数据和路由信息，当HLR中数据有变动时，也将通过SGSN，SGSN会进行相关的处理。Gd：SMS_GMSC、SMS_INMSC和SGSN间接口。通过该接口，SGSN能接收短消息，并将它转发给MS、SGSN和短消息业务中心GMSC，通过Gd接口配合完成在GPRS上的短消息业务。Gn：GRPS支持节点间接口。即SGSN间、GGSN间、SGSN和GGSN间接口，该接口采用TCP/IP协议。Gp：GPRS网间接口。不同GPRS网间采用Gp接口互连联，由网关和防火墙组成。Gi：GPRS和分组网接口。GPRS通过Gi接口以X.25、X.75或IP协议和各种公众分组网实现互联。第二章 GSM与GPRS短消息实验的设计与分析2.1 GSM与GPRS短消息实验2.1.1 实验目的学会短消息发送原理，并在基于ARM的Windows CE操作系统通过GSM/GPRS模块完成短消息的发送。2.1.2 实验设备1、“移动通信实验系统”一套。2、处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部。3、实验模块：ARM模块与基于ARM的液晶显示模块，GPRS模块。2.1.3 实验原理SMS是通过移动网络用手机收发简短文本消息的一种通信机制。SMS采用存储转发模式短消息被发送出去之后，不是直接发送给接收方，而是先存储在SMC（短消息中心），然后再由SMC将短消息转发给接收方。如果接收方当时关机或不在服务区内，SMC就会自动保存该短消息，等到接收方在服务区出现的时候再发送给他。如果使用拉丁字母，每条短消息长度最高可达160个字符。如果使用非拉丁语字母，比如中文或阿拉伯语，每条短消息最多可支持70个字符长度。这些字符可以是文本、数字或二进制非文本数据（用于铃声或logo等）。与普通的寻呼机制不同的是，SMS是一项有保证的双向服务。发送方可以在将短消息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息以及不可达到的原因。SMS是非对称业务，它使用SS7信令信道传输数据分组。所以，系统可以支持短消息与话音、数据、传真等业务的同步传输。即使在业务信道处于高峰期的情况下，也照样可以使用短消息顺利通信。此外，SMS还可以实现全国甚至国际漫游。SMS属于GSM第一阶段（Phase1）标准，但目前已经被集成到了很多网络标准中。一般的移动网络（如GSM、CDMA、TDMA、PHS、PDC等）都支持SMS，这更使SMS所向披靡，成为一项非常普及的移动数据业务。GSM标准中定义的点到点短消息服务使短消息能够在移动台和短消息服务中心之间传递，下图是基于GSM网络的典型SMS体系框架。SMESMESMESMESMSCSMSCGWMSSS7MSCVLRHLRBSS图2-1 GSMGPRS短消息实验原理框图SME(短消息实体)：负责接收和发送短消息。可以位于固话系统、移动基站或其他服务中心内。MSC(移动交换中心)：负责系统交换管理，控制来自或发往其他电话或数据系统的通信。SMSC(短消息业务中心)：负责在移动基站和SME之间中继、存储或转发短消息。HLR（归属位置寄存器）：是移动网络中最重要的数据库，用于存储管理用户的永久信息和服务记录，帮助把短消息传递给正确的MSC，还能配合与HLR 之间的协议，在接收方因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。SMC_GWMS(短消息中心网管)：是与其他网络打交道的节点。一旦从SMSC接收到短信息，SMC_GWMS就向目的移动台的HLR处查询移动站当前的位置，并将短消息传送给接受者所在的基站的交换中心。VLR（访问定位寄存器）：该数据库含有用户临时信息，如手机鉴别、当前所处的小区等信息。通过VLR提供的信息，SMC能将短消息交换到相应的BSS（基站系统，包括BSC+BTS,向移动站发送或接收信息），BSS再将短消息传递给接收方的手机。GSM/GPRS系统提供点对点的消息传递，包括两种电信业务：一种是从移动用户端到短消息中心端的短消息发送;一是从短消息中心端到移动用户端的短消息发送。用户利用短消息中心可以从移动终端发送到移动终端，也可以从移动终端发送到固定市话网或者外部应用程序；移动终端不仅可接收到其他用移动终端的短消息，也可接收到其他外部程序的短消息；外部应用程序之间的通过短消息中心也可传递信息。此外，系统还提供小区广播功能。系统还提供强大的外部程序接口，可以利用短消息中心开发各种增值业务，如GPS应用、语音留言通知、收发EMAIL、人工/自动发短消息、信息发布等。同时系统还提供计费接口、运营者分析包、各种统计/查询功能等。2.1.4 实验步骤1、在GPRS模块上插入移动通信卡（3.3V sim卡），并用专用交叉串口电缆线连接ARM模块与GPRS模块，最后在GPRS模块上架好天线。打开GPRS模块的开关，GPRS模块上POWER指示灯亮，GPRS指示灯闪烁，GRI指示灯常亮，表示模块工作正常。（注意：一般都要先打开ARM模块，进入Windows操作系统界面下以后再和GPRS模块用串口线连接，以免Windows CE系统无法正常启动）。2、打开Windows文件夹，双击R&C TEST文件，则可进入百科融创串口助手AT指令实验界面。3、在AT指令实验界面把串口速率设置成115200，打开发送和接收显示窗口。4、打开键盘，可在发送窗口一栏中输入GPRS短消息发送指令，再单击发送则可发送短信（注意：本系统除汉字以外，其他诸如英文字母，阿拉伯数字全部支持）。也可以用手机向该模块的用户发送短消息，即直接向该模块内用户的手机号码发送短消息即可。附：短消息实验（1）发送短消息AT+CMGF=1(回车) /设置文本短信格式AT+CMGS=”0123456789(电话号码)”（回车） /短信目的地HELLOHELLO /短信文本内容(十六进制)1A（2）读出短消息AT+CPMS=”SM”, ”SM”,”SM”(回车) /设置短信存储单元为SIM卡AT+CMGR=?”(回车) /读SIM中的第？条短信（注：1.发送每条指令前，先清空发送区2.字母大小写切换点击键盘上CAP3.某些符号诸如“+”的输入可用单击“Shift”得到）。5、实验完毕，关掉实验箱电源，取下sim卡，串口线和耳机耳麦，整理实验箱。2.1.5 实验结论通过本次实验我理解了短消息发送原理，并在基于ARM的Windows CE操作系统通过GSM/GPRS模块完成短消息的发送。在实验中，我们用“移动通信实验系统”实验箱，处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部和实验模块：ARM模块与基于ARM的液晶显示模块，GPRS模块，完成了本次试验。通过发送短消息和读出短消息的各种口令，来完成本次试验。学会了移动通信中短消息的发送与接受，很好地理解了本次试验，同时在来世的指导下分析了本次试验的原理和结果。第三章 GSMGPRS语音与呼叫实验的设计与分析3.1 GSMGPRS语音与呼叫实验3.1.1 实验目的学习通信尤其是移动通信中语音编码的基本方法，并重点考虑GPRS网络最基本的语音与呼叫业务的处理方法3.1.2 实验设备1.“移动通信实验系统”一套2.处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部。3.实验模块：GPRS模块，ARM模块与基于ARM的夜景显示模块。3.1.3 实验原理数字化语音信号在无线传输时主要面临三个问题：意识选择低速率的编码方式，以适应有效带宽的要求；二是选择有效的方法减少误码率，即信道编码问题；三是选用有效的调制方式，减少杂波辐射，降低干扰。模拟语音信号变为数字信号设计到语音编码技术。众所周知，在数字移动通信系统中，频率资源非常有限。对于GSM系统来说，收信频段在935MHZ960MHZ，若语音编码的数字信号速率过高，会占用过宽的频段，无疑会降低系统容量。但若语音的速率过低，又会是语音质量降低，所以采用一种高质量低速率的语音编码技术是非常关键的。对于欧洲的GSM系统来，采用的是一种称为规则脉冲激励长期预测的语音编码方案（REP-LTP）,语音编码技术有三种类型：波形编码、参量编码、和混合编码。（1）波形编码在时域上对语音的电压波按一定的速率抽样，再将幅度量化，对于每个量化点用代码表示。解码是相反过程，将接受到的数字序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。波形编码能提供很好饿语音质量，但是编码信号的速率较高，一般应用在信号带宽要求不高的通行中。脉冲调制（PCM）和增量调制，常见的波形编码，其编码速率在16Kbit/s-64kbit/s.脉冲编码调制有如下三个步骤：1）抽样 抽样定理：对一个在时间上连续的信号，若频带限制在Fm内，要完全恢复原始信号，必须大于或等于2Fm的频率进行抽样。例如 一般语音频率为300hz_3400hz,如完全不失真恢复语音信号，抽样频率至少为6800hz，为保险起见，一般取8000hz.2）量化 模拟信号经抽样后在时间上是离散的，但其幅度的取值仍是连续的，为了使模拟信号变为数字信号，还必须将幅度离散化，即将幅度用有限个电平来表示，实现样值离散化的过程称为量化。量化犹如数学上的四舍五入，即将样值幅度用规定的量化电平表示。3）编码 将模拟信号抽样量化后在编码成数字代码，称为脉冲编码调制（PCM）64kbit/s的PCM是最成熟的数字语音系统，主要用于有线电话网，它的语音质量好，可与模拟语音相比，其抽样速率为8khz每个抽样脉冲用八位二进制代码表示，每一路标准话路比特率为8000*8=64kbit/s.对于无线系统来说，由于频带的限制，必须采用低速率高质量的编码技术。（2）参量编码前面所述上网波形编码的语音质量较高，技术上也比较简单，但其速率较高。这意味着信号所占频带较宽，严重影响系统容量，不能应用于频率资源有限的无线系统，为提高系统容量，必须采用低速高质量的语音编码方法。参量编码的基础是语音信号的提取与语音信号的恢复，这涉及到语音产生的物理模型。为提取特征参量做语音分析，利用用语音信号的平稳特征，即认为语音在10ms20ms的时间内其特征参数不变。这样，即将实际语音信号划分为10ms20ms段内，对每个参量进行参量提取。期可实现低速率语音编码达到2kbit/s4.8kbit/s.但语音质量只能达到中等。（3）混合编码这是近年来发展的一类新的语音编码技术。在这种编码信号中，既含有语音特征参量信息，又含有部分波形编码信息，其编码速率达8kbit/s16kbit/s，语音质量可达到商用话音标准。混合编码将波形编码和参量编码结合起来，既有波形编码的高质量优点又有参量编码的低速率优点。其压缩比达到4kbit/s16kbit/s。泛欧GSM系统的规则脉冲激励长期预测编码（RPELTP）就是混合编码方案。为了满足GSM系统的窄带通信模式，GSM采用三种话音编码技术，即：速率为13k的全速率（FR）编码技术：规则脉冲激励线性预测编码技术（RPE）。速率为12.2k的增强型全速率（EFR）编码技术：代数码激励线性预测编码技术（ACELPT）。速率为6.5k的半速率（HR）矢量和激励线性预测编码技术编码方式（VSELP）。下面以最常用的规则脉冲激励线性预测编码技术（RPELTP）为例来了解GSM的语音编码技术。分段LPC分析滤波器低通滤波器RPE振点选择器复用器LTP分析滤波器LPC分析LPCLTPRPE话音图3-1 GSMGPRS语音与呼叫实验原理框图见上图，规则脉冲激励线性预测编码技术是一种混合编码技术，它集成了波形编码与声源编码两项技术之长。波形编码器可精确地再现原来的话音波形，话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高，在12-16bit/s的范围内会造成话音质量恶化，波形编码器硬件上更容易实现，不受时延影响。声源编码是将话音信息用特定的声源模型表示。声码器编码可以是很低的速率（可以低于5kbit/s，虽然不影响话音的可懂性，但话音质量听起来不自然，很难分辨是谁在讲话。因此GSM系统话音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物-混合编码器），见上图所示。LPC+LTP为声码器，RPE为波形编码器，再通过复用器混合完成模拟话音信号的数字编码，每话音信道的编码速率为13kbit/s。声码器的原理是模仿人类发音器官喉、嘴、舌的组合，将该组合看作一个滤波器，人发出的声音使声带振动就成为激励脉冲。当然滤波器脉冲m频率是在不断地变化，但在很短的时间（10ms30ms）内观察它，则发音器官是没有变化的，因此声码器要做的事是就话音信号分成20ms的声码块，然后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。相关的话音段是十分相似的，LTP将当前段与前一段进行比较，相应的差值被低通滤波后进行一种波形编码。故：LPC+LTP参数：3.6kbit/s;RPE参数：9.4kbit/s;因此，话音编码器的输出比特速率是13kbit.也可以按照以下思路分析。其输入信号是模拟信号的PCM信号，对移动台来讲，抽样速率为8000HZ，采用13比特均匀量化，则速率为8000*13=104kbit/s。在编码器中，编码处理是按帧进行的，每帧为20ms，即对104kbit/s话音数据流取20ms一段，然后分析并编码，编码后形成260比特的净话音数据块，编码后的速率为260/20=13kbit/s。3.1.4 实验步骤1、在GPRS模块上插入移动通讯卡（3.3Vsim卡），并用专用交叉串口电缆线连接ARM模块与GPRS模块，最后在GPRS模块上架好天线。打开GPRS模块的开关，GPRS模块上POWER指示灯亮，GPRS指示灯闪烁，GRI指示灯常亮，表示模块工作正常。4、打开键盘，可在发送窗口一栏中输入GPRS呼叫指令，点击发送，当接收窗口显示OK即可完成主呼，在手机模块插上耳机耳麦即可进行通话。附：通话AT指令（1） 拨打话音电话：ATD123456789 ；或ATDT123456789（2） 接听电话：ATA（3） 挂断电话：ATH(注：1、发送每条指令前，先清空发送区。2、字母大小写切换点击键盘上的CAP3、某些符号诸如“+”的输入可用单击“Shift”得到)。5、用移动电话拨打所嵌入的手机号码，如果接受顺利，则会出现多行“RING”的标记（注：某些符号诸如“+”的输入可用单击“Shift”得到）。6、实验完毕，关掉试验箱电源，取下sim卡，串口线和耳机耳麦，整理实验箱。3.1.5 实验结论通过此次实验，加深了对移动通信中语音编码基本方式的理解，学会了