无线通信技术基础 课件 情境2 声音的旅行

学习目标

二、信源编码技术

一、语音处理流程

三、信道编码技术

四、调制技术目录

二、信源编码

一、语音处理一般流程

三、信道编码

四、调制技术一、语音处理的一般流程GSM语音处理的一般流程A/D语音编码信道编码交织突发脉冲形成调制D/A语音解码信道译码解交织突发脉冲分解解调260bit/20ms456bit/20ms33.8kbit/s270kbit/s目录

二、信源编码

一、语音处理一般流程

三、信道编码

四、调制技术二、信源编码数字编码技术

1.信源编码（语音编码）

2.信道编码原始信息信道数字信号信道编码物理信道调制发射采样分段语音编码二、信源编码语音从模拟信号转变成数字信号的过程，称之为语音编码，又称信源编码波形编码混合编码参量编码语音编码:脉冲编码调制PCM采样率：8000量化：8bit数率：64kbps特点：语音质量好

带宽要求高线性预测编码(LPC)特点：低速率语音编码

语音质量中等规则脉冲激励长期预测编码(RPE-LTP)特点：低速率（0.8-16kbps）

高语音合成质量二、信源编码GSM语音编码：目的：提高通信有效性；宗旨：以最少比特位表达相同的信息量；实现方式：通过压缩信源的冗余度来实现；编码方案：RPE-LTP(规则脉冲激励长期预测)速率：260bit/20ms语音块，实现13kbps编码速率目录

二、信源编码

一、语音处理一般流程

三、信道编码

四、调制技术三、信道编码信道编码目的：以提高信息传输的可靠性为目的；实现方式：增加冗余信息；作用:改善传输质量，纠正误码克服各种干扰对信号产生不良影响常用信道编码技术:奇偶校验码重复码循环冗余校验码卷积码（GSM使用）交织（GSM使用）三、信道编码卷积码：特点编码简单编码设备简单性能高解码远比编码复杂，限制了编码的相关长度适合解离散的差错，对于连续的差错效果不理想GSM、GPRS、UMTS、CDMA和CDMA2000系统中都使用了卷积码三、信道编码交织技术:341234123412341234123412341234123413412341234122消息分组交织交织后的消息分组发生误码目的：将冲击差错转换成随机差错,再用信道编码的方法来进行纠正三、信道编码GSM信道编码过程：卷积50bit(Ia)132bit(Ib)78bit(Ic)260bits/20ms501327834PacketCodeProtectionbits136bit53bit189bitCONVOLUTIONALCODER(1:2)378bit78bit456bit三、信道编码

逻辑信道编码信源编码260bits/20ms=13kbpsClass1a50bits50bitsClass1b132bitsClass278bits3bitsCRC4bits尾比特132bits话音53bits136bits卷积编码R=1/253+136=189bits378bits78bits交织456bits/20ms=22.8kbps114bits标准突发114bits标准突发114bits标准突发114bits标准突发148bit／4.615ms＝32.07kbps

物理信道编码……………………三、信道编码456bit456bit456bit456bit571571571571571571571571BlockABlockBBlockA+1BlockB+1116-bitblock116-bitblock116-bitblock116-bitblockOddN+4OddN+5OddN+6OddN+7EvenNEvenN+1EvenN+2EvenN+3GSM信道编码过程:交织任务实施：假设语音编码后获得6bits信息为CBA321，经过1/2卷积编码后，不经过交织，在空中传播，如下面所示：一、不经过交织语音编码½卷积编码空中传播，3-6出错信道解码Question：误码率是多少?CBA321CCBBAA332211CCBBAA332211CBA321三、信道编码二、经过一次交织语音编码½卷积编码经过3*4交织(横进竖出）空中传播，3-6出错信道解码CBA321CCBBAA332211CCBBAA332211CA2CA2B31B31CBA321Question：经过一次交织后，误码率是多少?三、信道编码三、经过2次交织语音编码½卷积编码经过3*4交织(横进竖出）2次交织，（输出1、3、2、4）空中传播，3-6出错信道解码CBA321CCBBAA332211CCBBAA332211CA2B31CA2B31CA2B31CA2B31CBA321Question：经过2次交织后，误码率是多少?三、信道编码交织前后误码率分析表过程

误码率不交织

33.3%进过一次交织

16.7%经过二次交织

0思考1：交织的意义？

思考2：交织越大越好吗？

三、信道编码目录

二、信源编码

一、语音处理一般流程

三、信道编码

四、调制技术四、调制解调调制:将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)；解调:在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号调制的目的：便于信息的传输改变信号占据的带宽，改善系统性能便于多路多址传输

四、调制解调采样分段调制方式分为：基带传输频带传输原始信息信道数字信号信道编码无线信道信道化处理信源编码采样分段四、调制解调模拟信号的调制方式：调幅方式(AM--AmplitudeModulating)调频方式(FM--FrequencyModulating)调相方式(PM--PhaseModulating)基本的数字调制方式：移幅键控(ASK--AmplitudeShiftKeying)移频键控(FSK--FrequencyShiftKeying)移相键控(PSK--PhaseShiftKeying)四、调制解调数字信号移幅键控移频键控移相键控101100T2T3T4T5Tttt四、调制解调脉冲调制：脉冲幅度调制（PAM：PulseAmplitudeModulation）脉宽调制（PDM：PulseDurationModulation）脉位调制（PPM：PulsePositionModulation）脉冲编码调制（PCM：PulseCodeModulation)移频键控(FSK)：最小移频键控(MSK--MinimumShiftKeying)高斯最小移频键控(GMSK--GaussianMinimumShiftKeying)四、调制解调GSM采用GMSK调制方式，通常采用用Viterbi算法（带均衡的解调方法）进行解调预调制滤波器MSK调制器输入输出学习目标

二、各网元的基本功能

一、网络整体架构

三、通话过程中设备流程目录

二、各网元基本功能

一、整体架构

三、设备流程一、整体架构GSM网络结构MSBTSBTSBTSBSCBSCVLREIRMSCIWFOMCAUCHLRPSTNISDNPLMNPSPDNNSSOSSBSSMS一、整体架构GSM网络结构MS（MobileStation）：移动台BTS（BaseTransceiverStation）：基站收发信台BSC（BaseStationController）：基站控制器IWF（InterworkingFunction）：交互功能EIR（EquipmentIdentityRegister）：设备识别寄存器MSC（MobileSwitchingCenter）：移动交换中心VLR（VisitorLocationRegister）：拜访位置寄存器HLR（HOMELocationRegister）：归属位置寄存器AUC（AuthenticationCenter）：鉴权中心PSTN（PublicSwitchedTelephoneNetwork）：公用电话网ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）：综合业务数字网PDN（PublicDataNetworks）：公用数据网目录

二、各网元基本功能

一、整体架构

三、设备流程二、各网元基本功能

MS(MobileStation)ME：完成语音、数据控制信号在空中传播SIM：包含了存储在用户一端的信息（接

入方式、IMSI、Ki等）BSSBTS(BaseTransceiverStation)：基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信BTS包含有射频部件，为特定小区提供空中接口可支持一个或多个小区提供和移动台（MS）的空中接口链路，能够对移动台和基站进行功率控制二、各网元基本功能BSS

BSC(BaseStationController)：基站控制器，无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能BSC可以控制单个或多个BTS对所控制的BTS下的MS执行切换控制传递BTS和MSC间的话务和信令连接地面链路和空中接口信道BTSBTSBSCBTSBTSMSC二、各网元基本功能NSS（网络交换系统）MSC(MobileserviceSwitchingcenter)：移动业务交换中心，GSM网络系统的核心部件呼叫处理、交换控制，实现移动用户的寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费BSS和MSC之间的切换提供连接其他系统接口功能NSSIWFHLRVLRAUCEIRMSCEC二、各网元基本功能IWFHLRVLRAUCMSCEIRECNSSNSS（网络交换系统）归属位置寄存器HLR(HomeLocationRegister)：功能：与VLR共同完成移动性管理内容：存储本地用户信息的数据库1、永久性的参数国际移动用户识别码(IMSI)移动台国际综合业务数字网号码(MSISDN)鉴权键(Ki)2、暂时性的参数用户状态(附着/分离)用户当前的VLR位置移动台漫游号码(MSRN)二、各网元基本功能NSS（网络交换子系统）拜访位置寄存器VLR(VisitorLocationRegister)：功能：与HLR共同完成移动性管理内容：存储访问用户信息的数据库移动台状态(忙/空闲/关机)位置区域识别码(LAI)临时移动用户识别码(TMSI)移动台漫游码(MSRN)IWFHLRVLRAUCMSCEIRECNSS二、各网元基本功能NSS（网络交换系统）AUC(AuthenticateCenter):鉴权中心AUC一般与HLR处于同一位置产生为确定移动用户身份及对保密所需的鉴权和加密的3参数：随机码RAND（RANDomnumber）符号响应数SRES（SignedRESponse）密钥Kc（CipheringKey）IWFHLRVLRAUCMSCEIRECNSS二、各网元基本功能NSS（网络交换系统）EIR(mobilestationEquipmentIdentityRegister):设备识别寄存器功能：用于移动设备鉴权内容：存储移动设备参数的数据库

国际移动设备识别码IMEIIWFHLRVLRAUCMSCEIRECNSS二、各网元基本功能NSS（网络交换系统）IWF（InterWorkingFunction）：互通功能部分作用：提供与其他数据网络的连接功能：速率匹配

协议匹配NSSIWFHLRVLRAUCMSCEIRECOtherNetwork二、各网元基本功能OMS（操作维护系统）：

OMC(OperationandMaintenanceCenter)：操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的远程监测和控制功能，供网络管理员使用。区域性管理：包括事件／告警管理、故障管理、性能管理、配置管理和安全管理二、各网元基本功能目录

二、各网元基本功能

一、整体架构

三、设备流程三、设备流程MS1MS2BTS2BTS1MSCBSC1BSC2所有通话必须经过MSC目录

二、各接口功能

一、网络接口一、网络接口GSM网络接口MSBTSBSCVLREIRMSCMSCVLRHLRSmUmAbisABCFED目录

二、各接口功能

一、网络接口二、各接口功能Um接口（空中接口）：

是移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。无线接口的不同是数字移动通信网与模拟移动通信网主要区别之一。二、各接口功能Abis接口：

BSC与BTS间的通信接口，用于BTS和BSC间的远端互连方式，通过标准的2Mbit/s链路来实现，Abis接口支持系统向移动台提供的所有服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Abis接口是BSS内部接口，是一个未开放接口，可以由设备厂家自己定义该接口。Abis接口中的消息按照BTS的处理方式可以分为两类：透明消息：BTS负责转发该类消息，不加以任何解释或改变。不透明消息：消息只在BSC和BTS之间传送，BTS根据消息发起相应的动作或消息作为一次BTS动作的结果二、各接口功能A接口：是MSC与BSS部分之间的接口，基于2Mbit/s数字接口，采用7号信令方式，