第七章 信令及信道.ppt

第七章信令及信道,移动通信概述,电子工程学院,2,学习目标,信令的概念、分类和应用信道的概念、分类典型系统信道的特点典型系统中语音信号处理过程典型信道编解码技术,移动通信概述,电子工程学院,3,信令基本知识,概念是指为使通信网中各种设备协调运作，在设备之间传递的有关控制信息用来说明各自的运行情况，提出对相关设备的接续要求分类按信令传送区域划分：用户线信令和局间信令按信令信道和话音信道的关系划分：随路(单独)信令和公共信道信令(SS7),呼叫建立阶段,通话阶段,图72公共信令,移动通信概述,电子工程学院,6,信令的实际应用,公共交换电话网络(PublicSwitchedTelephoneNetwork,PSTN)中，通过信令可以对呼叫进行实时控制链路的建立链路状态的监控链路的释放,图73呼叫的主要阶段：预选、选择、监控,移动通信概述,电子工程学院,8,信道基本知识,概念信号在通信系统中传输的通道类似于公路、铁路等分类物理信道(2G/3G)逻辑信道(2G/3G)传输信道(3G)不同通信系统的分类方法各不相同又被称为“通道”,移动通信概述,电子工程学院,9,信道基本知识,物理信道通信过程中，实际使用的时隙、频率逻辑信道根据信道功能命名，一般与其上传输的信息类型相关传输信道定义了信息是如何被转发的(WCDMA网络),移动通信概述,电子工程学院,10,GSM系统的信道特点,结合了时域和频域时域使用了由时隙构成的TDMA帧频域使用了频分双工慢跳频技术,移动通信概述,电子工程学院,11,时域,TDMA帧每个TDMA帧由8个时隙构成每个时隙时长0.5769ms时长4.6152ms,移动通信概述,电子工程学院,12,时域,全速率物理信道GSM系统中，在每一个TDMA帧中，都分配一个时隙给某一个用户，用这种方法构成的物理信道。全速率信道能够以13kbps的速率传输语音，或12/6/3.6kbps传输数据。半速率物理信道GSM系统中，在每两个TDMA帧中，分配一个时隙给某一个用户，用这种方法构成的物理信道。半速率信道能够以7kbps左右的速率传输语音，或6/3.6kbps传输数据。,移动通信概述,电子工程学院,15,频域,频分双工上下行各占用一段等宽频带GSM900的双工作业间隔为45MHzDCS1800的双工作业间隔为95MHzf上行=f下行-W双工每个用户使用两条200KHz的子频带,移动通信概述,电子工程学院,16,双工物理信道,一个载波上的每个TDMA帧中的一个时隙一条单工物理信道两条单工物理信道一条双工信道,移动通信概述,电子工程学院,17,GSM系统中载波特征,ARFCN(AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber)是描述载波号n的唯一方法，是被编码成10bits上GSM900系统中下行频率为对于1n124：f下行=935+(0.2n),n=0被允许使用在扩展GSM中对于975n1024：f下行=935+0.2(n-1024)(扩展GSM)DCS1800系统中下行频率为对于512n885：f下行=1805.2+0.2(n-512),移动通信概述,电子工程学院,18,GSM系统中载波特征,载波对数GSM900，N载波=124DCS1800，N载波=374对于一个GSM系统来说，双工的物理信道数量为：8N载波,移动通信概述,电子工程学院,19,时间提前量,目的电磁波传播延迟p30km对应于100s避免两个使用连续时隙的移动台的突发在基站接收机处发生重叠,图76无TA时出现的重叠,移动通信概述,电子工程学院,21,解决突发重叠的办法,在同步突发末和不发送的时隙末增加保护时间(guardtimes)使用TA进行补偿，TA的值对应于来回的传播时间(取值介于0233s)如果仅采用第一种方法，时隙末的保护时间必须有200s左右；GSM系统中同时使用了TA管理，时隙末的保护时间降低到30s,移动通信概述,电子工程学院,22,GSM系统中语音处理过程,移动通信概述,电子工程学院,23,GSM系统中语音处理过程,语音的打包发送利用语音信号是时间的一个函数的特性将信号分割成20ms的连续的曲线对每一条曲线进行数字化(量化)、压缩、加入保护信息，从而形成一个经过了编码的帧，占456bits，有时也被称为块(block)整个打包过程带来的延迟大约为20ms,移动通信概述,电子工程学院,24,GSM系统中语音处理过程,打完包后将456bits的块分割成4个114bits突发将它们置于8个TDMA帧中传输第i个包的前半突发和第i-1个包的后半突发一起传输第i个包的后半突发和第i+1个包的前半突发一起传输,移动通信概述,电子工程学院,26,信道编解码,循环冗余码编解码(检错)卷积码编解码(纠错),移动通信概述,电子工程学院,27,卷积码编码,卷积码中每个(n,k)码段内的码元不仅与该码段内的信息元有关，而且与前面m段的信元有关m通常被称为编码器存储(m+1)被称为编码约束长度卷积码通常用(n,k,m)表示k表示信息元个数n表示由k个信息元通过编码器产生长度为n的码段m表示这个长度为n的码段与前m组的信息元有关,移动通信概述,电子工程学院,30,卷积码解码,代数解码生成矩阵监督矩阵概率译码序列译码维特比译码,移动通信概述,电子工程学院,31,维特比译码,一种最大似然译码算法把接收到的码字与所有可能的码字比较，选择一种海明码距最小的码字作为解码输出由于接收序列通常很大，在使用时，将接收码字分段，每接收一段码字，计算比较一次，保留码距最小路径，直至译完整个序列海明码距两个等长的码之间对应位数字不同的个数,移动通信概述,电子工程学院,34,例题,发送端信息数据D=11010000，由编码器输出的码字C=1101010010110000，而接收端接收到的码序列R=0101011010010010，请演算维比特译码的纠错过程。,接收码R：0101011010010001解码：11010000,先选前3个子码作为标准，对到达第三级的4个节点的8条路径进行比较,移动通信概述,电子工程学院,36,交织编码,目的使差错出现的位置更加随机，同时也是为了提高系统纠错能力优点在数据块丢失和错误长度超过一定值时，卷积码的纠错不容易实现应用交织编码可以将数据块分割，使纠错更容易实现缺点带来了额外的延迟,移动通信概述,电子工程学院,37,编码过程,456bits的编码块的排列如图7-12每个子块(0,1,2,3和前一个语音帧；4,5,6,7和后一个语音帧)和别的子块相结合将一个突发中的两个子块混合。一个突发中的偶数位对应最新的语音帧，奇数位对应前一语音帧,移动通信概述,电子工程学院,40,突发的格式,时隙中有用信息部分一般包括训练序列数据几个多余的bits,移动通信概述,电子工程学院,42,突发中的训练序列,一连串固定的二进制单元，具有自相关的特性由16个在中央的符号和分布在两端的两个5bits的域组成00100101110000100010010111,移动通信概述,电子工程学院,43,突发中的训练序列,GSM中共使用了8个训练序列由16个在中央的符号和分