GSMR通信系统语音编码及传输技术分析.ppt

第8讲 语音编码及传输技术 主讲：谭传武 通信与信号学院 主要内容 一、语音编码技术 二、信道编码 三、交织编码 四、均衡技术 五、调制解调技术 六、分集接收 七、语音间断传输 八、功率控制 九、移动性管理 超长覆盖技术 在某些情况下，需要基站能覆盖更远的地方，比如在沿海地区，覆盖较大范围的一些海域或岛屿。这种覆盖在GSM 中是能实现的，代价是须减少每载频所容纳的信道数，办法是仅使用Ts为偶数的信道（因为Ts0必须用做BCCH），空出奇数的Ts，来获得较大的保持时间，TA最大可取219。 即基站的最大覆盖半径为： 3.7us×(63+156.25)×3×108m/s÷2=120km 一、越区切换 二、位置管理 第七节 移动性管理与控制 谢谢大家！ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 一、话音编码技术 GSM系统的无线传输标准 载频间隔：200KHz； 通信方式：全双工，FDD； 信道分配：每载频8个时隙，包含8个全速信道，16个半速信道； 调制方式：GMSK，高斯滤波最小频移键控； 接入方式：FDMA+TDMA； 话音编码：规则脉冲激励线性预测编码RPE—LTP 13kbit/s； GSM 语音处理过程 话音编码的概念 定义 要将模拟的话音信号转换为二进制的数字信号，此技术称为话音编码技术。到了接收端，再将收到的数字信号还原为模拟话音，称为话音解码。 要求 编码速率低 语音质量高 编解码时延要短 能适应衰落信道的传输，即抗误码性能要好 算法的复杂程度要适中，应易于大规模电路集成。 话音编码的分类 波形编码 波形编码是将时间域信号直接变换为数字代码，力图使重建语音波形保持原语音信号的波形形状。 语音质量好等优，编码速率高，如PCM PCM 30/32系统的传输速率＝ 8bit/时隙× 32时隙/帧× 8000帧/S＝2.048 Mbit/S 话音编码的分类 参量编码 参量编码是通过对语音信号特征参数的提取和编码，力图使重建语音信号具有尽可能高的可靠性，即保持原语音的语意。 低速率语音编码，语音质量中等，如线性预测编码（LPC） 混合编码 混合编码是将波形编码和参量编码组合起来，保持波形编码的高质量和参量编码的低速率，在4~16kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音。 多脉冲激励线性预测编码（MPLPC）、规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、码激励线性预测编码（CELP）。 GSM-R的话音编码技术 GSM-R系统采用规则脉冲激励─长期预测编码（RPE-LTP）。 话音编码器以20ms为单位，经压缩编码后输出260bits。话音编码器输出的比特流中包括：LPC+LTP参数，速率为3.6kbit/s；RPE参数，速率为9.4kbit/s。因此，话音编码器的输出比特速率是13kbit。 二、信道编码 信道编码 是在数据发送之前，在信息码元中再加入一些冗余码元（也称监督码元或校验码元），用来供接收端检出或纠正信息在信道中传输时产生的误码。 二、信道编码 分类 分组编码 卷积编码 三、交织编码 在移动通信过程中，由于衰落、干扰等因素经常会造成连续比特差错的发生。 信道编码 ? 单个差错和不太长的差错串 交织编码 ? 分散连续错误，然后再利用信道编码对其纠错。 交织编码 第一次交织 将由信道编码后提取出的 456bit 组成 8×57 的矩阵，横向写入交织矩阵，然后，纵向读出，即可取出8帧每帧57bit的数据流。 交织编码 第二次交织 为了进一步分散突发错误，还须在两个话音帧间再进行一次交织，即块间交织。 四、均衡技术 在带宽受限的数字信道中，多径效应会造成码间干扰产生误码，均衡就是一项用来克服码间干扰的技术。 所谓均衡就是接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来抵消由于多径效应引起的码间干扰，改善系统传输的可靠性。 四、均衡技术 均衡原理 均衡器通常采用训练模式来估计信道的特性，在传输之前先获得信道畸变以及衰减特性，然后利用这些信息去纠正接收到的信号。 训练模式是在传输用户信息之前先发送一个训练序列，这个训练序列对于接收端是已知的或者是一个伪随机序列。 当接收端的接收器收到训列序列后与原始的已知信号做比较，以此获得信道特性信息，再根据这些信息通过一定的算法对后面接收到的信息进行解调。 五、调制解调技术 将要发送的信号“加载”到高频信号上的过程称为“调制”。 从加载有原始信号的高频信号上将原始信号提取出来的过程称为“解调”。 调制器 发送信号 载波信号 已调信号 信 道 解调器 还原信号 载波信号 已调信号 调制技术的作用 适应信道特性 便于天线的制作 实现多路复用 按照调制信号