《信令及信道》PPT课件.ppt

1、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(Public Switched Te

2、lephone Network, 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

3、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0.5769 ms 时长4.6152 ms,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12/6/3.6 kbps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

4、。 半速率信道能够以7kbps左右的速率传输语音，或6/3.6 kbps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45 MHz DCS1800的双工作业间隔为95 MHz f上行=f下行-W双工 每个用户使用两条200 KHz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 (Absolute Radio Frequency Channel Number)是描述

5、载波号n的唯一方法，是被编码成10 bits上 GSM 900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) DCS 1800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 GSM 900，N载波=124 DCS 1800，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p 30

6、km对应于100 s 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(guard times) 使用TA进行补偿，TA的值对应于来回的传播时间(取值介于0233 s) 如果仅采用第一种方法，时隙末的保护时间必须有200 s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30 s,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

7、号分割成20 ms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456 bits，有时也被称为块(block) 整个打包过程带来的延迟大约为20 ms,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

8、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

9、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：1 1 0 1 0 0 0 0,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

10、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 00100 1011100001000100 10111,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