ch6信道编码通过本章学习学生应该能够

1、第六章目标通过本章学习，学生应该能够：1画出 GSM 突发脉冲序列的结构图并理解每个的用途。2理解为保护空中接口上语音、数据和控制信道不出错采用的不同措施。GSM 突发脉冲序列（Burst）对面图示的是一个 GSM 突发脉冲序列（Burst），它包括以下几个部分：信息即话音，数据或控制信息。保护带BTS 和 MS 接收信息时都必须在分配给它的时隙这一短暂的时间段内接收和突发脉冲序列，所以对于定时精确性的要求极高。采用保护带之后，允许有一小段空白的时间误差，一定程度上降低了定时精确性的要求。准确的说，时隙的长度是 0.577ms，脉冲序列的长度是 0.546ms，允许时隙中突发脉冲序列有 0.0

2、31ms 时间上的误差。偷帧标志当话务信道突发脉冲序列被 FACCH(Fast AssotedControlChannel)盗用时,这两个比特将被设置.只设置了一个比特表示突发脉冲序列只有一半训练序列用。供接收均衡器评估 BTS 和 MS 之间物理通路的传输质量,训练比特长26 比特.尾比特用于指示突发脉冲序列的开始和结束。GSM 突发脉冲序列和 TDMA 帧 偷帧标志 信息信息保护带保护带常规突发脉冲序列GSM 突发脉冲序列突发脉冲序列类型（Burst Types）对面图示了 GSM 空中接口用到的五种脉冲序列。所有的脉冲序列，不管是什么类型的，必须在时间上准确定时到给定的时隙。突发脉冲序列

3、 Burst 是 BTS 或 MS 发送的比特序列，时隙则是一个固定的时间段，脉冲序列必须顺序准确的到达这一时间段，以便。常规突发脉冲序列（Normal Burst）能正确接收常规突发脉冲序列用于业务信道和除以下所说的各种控制信道以外的控制信道。（双向的）频率校正突发脉冲序列（Frequency Correction Burst）该突发脉冲序列用于下行的 FCCH，使 MS 能校正自己振荡器的频率并锁定到 BTS 的频率。同步突发脉冲序列（Synchronization Burst）用来用于下行的 SCH，使 MS 同步到 BTS。填充突发脉冲序列（Dummy Burst）当 BCCH 载频中

4、没有用到的时隙中没有信息可发送时，发送填充突发脉冲序列（仅在下行方向）接入突发脉冲序列（Acs Burst）这种突发脉冲序列比其它类型的脉冲序列短很多。因为 MS 试图接入到系统时还不知道发射定时，所以要增加保护带。MS 发送该突发脉冲序列时， BTS 并不知道MS 的位置，所以来自 MS 的消息的定时也无法准确计算（接入突发脉冲序列仅为上行）。GSM 突发脉冲序列类型 常 规 突 发 脉 冲 序 列 训练序列 频率校正突发脉冲序列(FB) 固定比特同步突发脉冲序列 填充突发脉冲序列固定比特固定比特 接入突发脉冲序列加密比特时间差错保护与检测为保护逻辑信道，避免逻辑信道在无线通发送时出现差错，

5、系统采用了多种编码方案。对面图示了话音，控制和数据信道的编码处理，处理的过程非常复杂。采用何种编码和交织方案取决于被编码的信道，所有的逻辑信道都需要经过某种形式的卷积编码，但由于不同的逻辑信道对信息保护的要求不同，所以编码速率也会不同。有三种编码保护方案：音信道编码将每 20ms 的话音信息块分到 8 个 GSM Burst，这样当空中接口上的干扰导致 Burst 丢失时，仍然可以准确的恢复出话音信息。对通用控制信道编码20ms 的控制信息块被分到了 4 个 Burst，比如 BCCH，这使得这些突发脉冲序列可以插到一个 TDMA 复帧中。对数据信道编码数据信息被展开到了 22 个 Burst

6、。因为数据每一个比特的信息都是很重要的，把数据信息分到 22 个 Burst 使得在接收端恢复数据信息时，如果有一个脉冲序列丢失，20ms 的数据信息块中只有很小的一部分丢失，通过差错编码机制可以将这一部分丢失的信息恢复出来。20ms信息块0.577ms信息突发脉冲序列 话音（8 个 Bursts）控制信息（4 个 Bursts）数据（22 个 Bursts）话音（260bit）控制信息（184bit）数据（240bit）编码交织差错保护与检测BCCH,PCH,AGCH,SDCCH,FACCH, SACCH,CBCH 184bitsEFR 话音帧FR 话音帧数据业务9.6/4.8/2.4k加进

7、尾比特循环编码+重复Class 1a 循环编码+尾比特Fireode+尾比特卷积编码卷积编码卷积编码+比特截短TCH/2.4重块新排序及分割+盗用标志对角交织+盗用标志矩形交织对角交织8TCH FR (Bursts)4BCCH,PCH,AGCH1RACH19TCH 9.6kbps (Bursts)8TCH EFR (Bursts)4SDCCH,SACCH卷积编码循环编码+尾比特RACH+SCHP0 bits差错保护与检测话音信道编码BTS 从 Abis 接口接收来自 BSC 的压缩编码后的话音信息，在这里这些话音信息被 BTS 放到了各自的逻辑信道。这些逻辑信道的信息在发送到空中接口前先要经过

8、信道编码。压缩编码过的信息也是成帧接收的，每帧有 260 个 bit，这 260 个 bit 根据对差错的敏感度被分成了三组，高。音信息的可理解性越重要的比特，敏感Class la这一级对差错最敏感。从 la 级的 50 个比特中生成 3 个校验比特。Class 1a 的比特对于话音信息的可理解性是关键的，不容出错。有了校验比特后，话音器可以检测到 Class la 比特中不可纠正的错误，如果Class la 比特中出现错误，一般整个信息块都会被丢弃。Class lb132 个比特的 lb 级比特没有差错校验位，但和 la 级比特和校验比特卷积到了一起。加上了 4 个尾比特是为了将状态。Cla

9、ss2的寄存器设置到这 72 个比特对差错最不敏感，根本没有任何加保护措施。最后得到的 456 个比特在发送到空中接口前还要经过交织。注：在 A bis 链如果采用的是全速率话音编码，那么 260 个比特在 20ms内发送，数据速率是 13Kbit/s。如果采用的是增强型全速率编码（EFR，Enhanced Full Rate），A bis 链每 20ms 内将传送 244 个比特。EFR 的信息在经过和全速率话音信息同样的信道编码之前要经过预编码，使之从 244比特变成 260 比特。编码后的话音占 456 比特，但仍在 20ms 内发送，所以数据速率提高到了22.8kbit/s。话音信道编

10、码卷积编码尾比特校验比特增强型全速率EFR( Enhanced Full Rate)话音的信道编码增强型全速率话音编码将话音压缩编码生成每帧 244bit，时长 20ms 的话音信息。将 244bit 的信息经过预编码后加上了 16 个比特，变成 260 比特，然后将 EFR 话音信息按照全速率话音信息相同的编码方式进行信道编码。另外加上的 16 个比特中有 8 个比特是从 1a 级的 50 个比特和 1b 级中最重要的 15 个比特生成的 CRC出来的 4 个比特的重复。另外 8 个比特是从原 244bit 的帧中选EFR的信道预编码EFR 话音帧：50 Class1a+124 Class1

11、b+70 Class2=244 bit预编码：从 50 Class1a+15 Class1b 中生成的 8bitCRC 加入到 Class1b 中。8 个重复比特加入到 Class2 中。预编码后得到：50 Class1a+132 Class1b+78 Class2=260 bit经过预编码之后得到 260 比特的 EFR 帧，再接下来的信道编码处理与全速率话音相同。对增强型全速率话音的预编码244bits260 bitsClass 1a 50 bitsClass 2b 124bitsClass 270 bits8bit 的 CRC 加到Class 1b 中8 个重复 bits加到 Class

12、 2 中Class 1a 50bitsClass 1b 132bitsClass 2 78bits差错保护与检测控制信道编码对面图示的是控制信道的差错保护方法。这种方法用在所有的逻辑信令信道、同步信道 SCH 和随机接入信道 RACH，只是在某些数字上有些不同。送到 BTS 待发送的控制信息是 184bit 的信息块，这 184bit 信息块首先经过称为 Fire Code 的循环块编码,并加上了 40bit 的校验比特，对于突发脉冲序列差错的检测与校正非常有利。卷积前另外还加上了 4 比特的尾比特，用于将接收仪器的寄存器置为状态。每 184bit 的信令数据信息块经过编码处理后得到 456b

13、it，与话音编码后得到的比特数相同。456bit 的信息块在空中接口发送前还要经过交织。控制信道的编码卷积编码尾比特校验比特差错保护与检测数据信道编码对面图示的是 9.6kbit/s 数据信道的差错保护方法。 4.8kbit/s 和 2.4kbit/s数据信道的编码略有不同，但基本编码的方法是相同。数据信道编码只采用了卷积编码。9.6kbit/s 的数据在编码后有一些比特在交织前被去掉了，使其比特数同编码后的话音和控制信道一样，每 20ms 有 456bit。数据业务信道要求有比实际发送速率更高的净速率（净速率是指加入编码比特前的比特率），例如 9.6kbit/s 的业务将需要 12kbit/

14、s 的传输速率，因为同时还要传送一些状态信号（比如 RS-232 DTR（Daerminal Ready）。每 240bit 的数据业务信息块编码后得到 456bit 的信息块，与话音和控制信息编码后得到的比特数相同。456bit 的信息块在发送到空中接口前要 经过交织。注：PCM 链240bit 的信息在 20ms 内传送，其传输速率相当于是12kbit/s，其中 9.6kbit/s 是数据，另外 2.4kbit/s 是信令信息。编码后的信息有 456bit，但仍在 20ms 内发送，所以传输速率升至22.8kbit/s。数据信道的编码数据信道9.6 kbit/s截短卷积编码尾比特逻辑信道交

15、织到TDMA 帧结构中逻辑信道经过编码或差错保护之后，应将比特流放入突发脉冲序列中，在TDMA 帧中发送，交织处理正是在这一阶段进行的。交织处理是将一个业务块分成多块，放到多个 TDMA 时隙织深度分别为：话音控制信息数据8 块4 块22 块交织处理对于保护空中接口无线信道环境中的数据是很重要的。由于无线通的干扰、噪音或物理中断，MS 和 BTS 之间发送的突发脉冲序列可能会受到破坏，大约只有 10-20%的突发脉冲序列完全正常。交织的目的是为了使每个突发脉冲序列只包含业务块的一小部分数据,这样当某个突发脉冲序列没有正常接收时,不会影响到整体的传输质量,因为差错校正技术可以将丢失的数据恢复出来

16、。如果系统简单的让一个突发脉冲序列对应一个业务块的话,难以用差错校正技术恢复出丢失的数据,传输质量将受影响。因为采用了交织,所以也使得 GSM 空中接口的抗噪声性能大大提高,保证了提供给用户的服务质量。交织注:TRAU = Transcoder Rate Adaption Unit压缩编码适配单元TRAU 帧类型所扩展到的GSM 突发脉冲序列数话音8控制4数据22逻辑信道到TDMA 帧中对角交织话音对面图示的是全速率话音信道交织原理的简化示意图。如图中所示，同一用户的通话信息经过编码处理后得到一系列的话音块，每块有 456 比特，这 456 比特又分被成 8 小块，每小块 57 比特，且每小块

17、中要么全是奇数位置的比特，要么全是偶数位置的比特。系统将用这些小块的话音比特生成 GSM 突发脉冲序列（Burst）。前 4 个小块被放到前 4 个突发脉冲序列中的偶比特位置，后 4 个小块被放到后 4 个突发脉冲序列中的奇比特位置。因为一个突发脉冲序列有 114 个业务比特，所以一个突发脉冲序列将被两个话音块共用。每一个话音块与前一个话音块共用前 4 个突发脉冲序列，与后一个话音块共用后 4 个突发脉冲序列。图中话音块 5，即 BLOCK5，它与 BLOCK4 共用前 4 个突发脉冲序列，与 BLOCK6 共用后 4 个突发脉冲序列。来自一路通话编码后的全速率编码话音块话音块5 和 6 话音

18、块共用话音块 6 偶比特4 和 5 话音块共用话音块 5 偶比特对角交织 话音逻辑信道发射话音到TDMA 帧中交织深度为 8 时，每个脉冲序列将在 8 个连续 TDMA 帧中指定的时隙发射。对面图中示意了某个用户的通话信息发射的例子。系统为该用户分配的是 TDMA 帧中的时隙 4，该用户最多可以和 7 个其它用户共用这个 TDMA 帧。应该注意的是该载频上的每个时隙都可能被不同的信道组占用，如：业务信道组，广播信道组，信道组或组合信道组。注：因为 FACCH 是从用户信道中“偷帧”的，所以会替代它所占用的话音数据，经过与其它话音数据同样的交织（交织深度=8）。FACCH 偷用一个 456 比特

19、的比特块，并与其他话音信息一起交织。每个含有 FACCH 块的突发脉冲序列中都会设置对应的偷帧标志。 来自一路通话编码后的全速率话音块话音块 如图中所示，Burst 1 到 3 与其他 7 个逻辑信道在一个 RF 载频上组成TDMA 帧。TDMA 帧对角交织 话音将逻辑信道到TDMA 帧中矩形交织控制信息对面图示的是简化的交织原理示意图，这种交织方法用于大多数的控制信道。在图中有一系列经过前面所述编码处理后的控制信息块。每块含有 456比特，并被分成了 114 比特的小块，每小块中要么全是偶数位置的比特，要么全是奇数位置的比特。系统将利用这些控制信息比特块生成突发脉冲序列。发射控制信息交织深度为 4 时，每个突发脉冲序列将在