GSMR傳輸技術(shù)續(xù)20課件

GSM-R傳輸技術(shù)（續(xù)）分級幀結(jié)構(gòu)分級幀結(jié)構(gòu)由普通突發(fā)脈沖序列構(gòu)成幀、復(fù)幀、超幀、超高幀的分級幀結(jié)構(gòu)每個突發(fā)脈沖序列共156.25bit，占時577μs，在一個時隙中發(fā)送8個時隙組成一個4.62ms的TDMA幀26個話音TDMA幀組成一個持續(xù)時間為120ms的復(fù)幀；在控制信道中51個幀組成一個復(fù)幀51個26幀的復(fù)幀（或26個51幀的復(fù)幀）構(gòu)成一個超幀；2048個超幀組成一個超高幀，總計2715648個TDMA幀，占時3小時28分53.7秒GSM數(shù)字信號處理BS與MS的數(shù)字信號處理過程相似

區(qū)別：基站處理信號來自MSC的64kbit/s的PCM信號(8bit)

MS處理的語音信號來自話筒MS對語音信號的處理過程用于消除時間色散，當(dāng)出現(xiàn)反射信號時，移動臺收到的可能是直射信號和反射信號，按一比特1.1公里計算，兩種信號的路徑差距是1.1公里時，移動臺收到的可能是兩個比特，如0和1，這時移動臺無法取舍。5.均衡器均衡作用：產(chǎn)生信道模型，供信道解碼中檢錯、糾錯原因：多徑衰落碼間干擾誤碼碼間干擾示意圖多徑時延引起的誤碼率GSM中使用的均衡方式

Viterbi均衡：最小均方誤差準(zhǔn)則GSM的普通突發(fā)脈沖序列NB中26bit的訓(xùn)練序列，收端已知，收端根據(jù)收到的解調(diào)序列比較，取差值最小作為信道模型輸出給信道解碼用于糾錯Viterbi均衡原理：輸出端已知正確的發(fā)射序列，與收到的序列比較得到信道傳輸模型

可根據(jù)收到序列推測出正確的發(fā)送序列

（有限誤碼個數(shù)）均衡圖3.14接收碼輸出GSM數(shù)字信號處理BS與MS的數(shù)字信號處理過程相似

區(qū)別：基站處理信號來自MSC的64kbit/s的PCM信號(8bit)

MS處理的語音信號來自話筒MS對語音信號的處理過程6.間斷傳輸MS數(shù)字信號處理中：…A/D分段：有聲段、無聲段…準(zhǔn)雙工概念作用原理概念：僅在有信息需發(fā)送時才打開發(fā)射機，而在無聲段關(guān)閉發(fā)射機

關(guān)發(fā)射機時信道不分配給其他用戶使用作用：為MS省電減少空中干擾電平

間接提高頻率利用率DTX原理發(fā)端話音檢測：有聲段：開發(fā)射機

無聲段：發(fā)SID后關(guān)發(fā)射機噪聲估計：關(guān)發(fā)射機關(guān)進行噪聲估計，產(chǎn)生SID收端噪聲發(fā)生：在無聲期間根據(jù)收到的SID產(chǎn)生舒適的背景噪聲語音幀置換：用前語音幀替代受干擾的語音壞幀DTX原理7.1衰落衰落是移動通信信道的基本特征。發(fā)送的信號經(jīng)過反射、散射等傳播路徑后，到達接收端的信號往往是多個幅度和相位各不相同的信號的疊加，使接收到的信號幅度出現(xiàn)隨機起伏變化，形成多徑衰落，如圖所示。7.分集技術(shù)

移動信道中典型的衰落信號7.2抗衰落技術(shù)1)分集技術(shù)2)均衡技術(shù)(Viterbi)均衡技術(shù)可以補償時分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾（ISI）。3)信道編碼信道編碼是通過在發(fā)送信息時加入冗余的數(shù)據(jù)位來改善通信鏈路的性能。7.3分集技術(shù)的基本概念及方法分集技術(shù)（DiversityTechniques）就是研究如何利用多徑信號來改善系統(tǒng)的性能。分集技術(shù)利用多條傳輸相同信息且具有近似相等的平均信號強度和相互獨立衰落特性的信號路徑，并在接收端對這些信號進行適當(dāng)?shù)暮喜ⅲ–ombining），以便大大降低多徑衰落的影響，從而改善傳輸?shù)目煽啃浴７旨袃芍睾x：一是分散傳輸，使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶統(tǒng)一信息的衰落信號；二是集中處理，即接收機把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進行合并（包括選擇與組合）以降低衰落的影響。1．空間分集（SpaceDiversity）發(fā)射端采用一副發(fā)射天線，接收端采用多副天線。接收端天線之間的距離d應(yīng)足夠大，以保證各接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨立的。(1)空間分集（SpaceDiversity）在移動通信中，空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收場強的相關(guān)性就越小。為獲得相同的相關(guān)系數(shù)，基站兩分集天線之間垂直距離應(yīng)大于水平距離。(1)空間分集（SpaceDiversity）圖

空間分集示意圖(1)空間分集（SpaceDiversity）對于空間分集而言，分集的支路數(shù)M越大，分集的效果越好。但當(dāng)M較大時（如M>3），分集的復(fù)雜性增加，分集增益的增加隨著M的增大而變得緩慢。(2)頻率分集（FrequencyDiversity）

將要傳輸?shù)男畔⒎謩e以不同的載頻發(fā)射出去，只要載頻之間的間隔足夠大（大于相干帶寬），那么在接收端就可以得到衰落特性不相關(guān)的信號。頻率分集的優(yōu)點是與空間分集相比，減少了天線的數(shù)目。但缺點是要占用更多的頻譜資源，在發(fā)射端需要多部發(fā)射機。(3)極化分集（PolarizationDiversity）

在移動環(huán)境下，兩個在同一地點極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號呈現(xiàn)出不相關(guān)衰落特性。極化分集實際上是空間分集的特殊情況，其分集支路只有兩路。(4)時間分集（TimeDiversity)將給定的信號在時間上相差一定的間隔重復(fù)傳輸M次，只要時間間隔大于相干時間，就可以得到M條獨立的分集支路。由于相干時間與移動臺運動速度成反比，因此當(dāng)移動臺處于靜止?fàn)顟B(tài)時，時間分集基本上是沒有用處的。(5)角度分集（AngleDiversity）由于地形地貌和建筑物等環(huán)境的不同，到達接收端的不同路徑的信號可能來自于不同的方向。在接收端，采用方向性天線，分別指向不同的信號到達方向，則每個方向性天線接收到的多徑信號是不相關(guān)的。二、分集信號的合并技術(shù)接收端收到M（M≥2）個分集信號后，如何利用這些信號以減小衰落的影響，這就是合并問題。在接收端取得M條相互獨立的支路信號以后，可以通過合并技術(shù)得到分集增益。二、分集信號的合并技術(shù)根據(jù)在接收端使用合并技術(shù)的位置不同，可以分為檢測前（Predetection）合并技術(shù)和檢測后（Postdetection）合并技術(shù)，如圖

所示。這兩種技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用二、分集信號的合并技術(shù)圖

空間分集的合并2、分集信號的合并技術(shù)對于具體的合并技術(shù)來說，通常有3類：(1)選擇合并（SelectiveCombining）(2)最大比值合并（MaximumRatioCombing）(3)等增益合并（EqualGainCombining）。(1)選擇式合并選擇式合并的原理(2)最大比合并圖

最大比合并的原理(3)等增益合并對于最大比合并和等增益合并，可以采用圖

所示的電路來實現(xiàn)同相相加。另外還可以在發(fā)射信號中插入導(dǎo)頻的方式，在接收端通過提取導(dǎo)頻的相位信息來實現(xiàn)同相相加。(3)等增益合并圖

同相調(diào)整電路8.功率控制功率控制：指在保持無線通信質(zhì)量的前提下，使移動臺或基站的發(fā)射功率最低。作用：（與不連續(xù)傳輸(DTX)的目標(biāo)相似）為MS省電減少空中干擾電平

間接提高頻率利用率(1)功率控制方式功率控制分為上行功率控制和下行功率控制，上下行控制獨立進行。上行功控：調(diào)整MS的輸出功率，使BTS獲得穩(wěn)定接收信號強度，以減少對同鄰頻的干擾，降低移動臺功耗。下行功控：調(diào)整BTS輸出功率，使MS獲得穩(wěn)定接收信號強度，減少同鄰頻干擾，降低基站功耗。8.功率控制（2）功率控制的作法：當(dāng)接收端的接收質(zhì)量很好時，適當(dāng)降低發(fā)送方的傳輸功率，這樣做可以減少對周圍地區(qū)其他呼叫的干擾，使通信保持良好的質(zhì)量水平。依據(jù)：MS和基站上報的測量報告，由BSC決定控制功率。8.功率控制以b.反向（上行）功率控制為例：①當(dāng)MS與基站之間距離變近時，需要降低發(fā)射功率。②當(dāng)MS與基站之間距離變遠時，需要提高發(fā)射功率。BTS幀參考

MS傳輸傳播時延tp

TS0TS1TS2TS3TS4TS6TS5TS7比特重疊M2M1d1>>d2d2每比特時