通信原理-发射机原理和射频指标

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1、9.2008通信原理与GSM手机终端系统目的：考虑到我们日常工作中会遇到一些模糊不清的概念，如什么是恒包络调制、GMSK频偏为什么为1/4数据速率等等问题。本次讲座基于我们熟悉的GSM移动终端系统，对整个通信系统的架构进行一个总体介绍。对哪些部分有兴趣和问题，再以专题形式进行深入探讨。在报告最后，会给出《通信原理》课程的学习提纲，便于日后探讨。下面以GSM手机系统为例对通信系统的构建进行简介。通信的定义：传输信息——将信息从发端迅速准确地传递到收端。通信原理的研究内容：怎么进行变换才能达到迅速准确？

2、——如何构建通信系统基础——信号与系统及信息论：什么是信息，如何用数学方式进行表示、变换？话音信号移动终端，主要分为baseband基带信号处理和RF射频信号处理两大部分。可完成话音编解码、信道编解码、信息的调制解调、信息发射和接收。除信道译码外，接收基本上为发射的反过程。我们下面着重对信号的发射过程进行介绍。移动终端系统框图：话音拾取语音编码信道编码调制前端处理发射无线传输话音还原语音解码信道译码解交织解调前端处理接收同步话音信号交织BasebandBasebandRFRF基带处理部分(了解）射频

3、处理部分（重点）1）原理：此过程可参看PCM编码的例子：2）实现方法：分为送话器电路与模/数转换器两部分（1）送话器电路：该电路将模拟的声音信号转换为模拟的话音电信号，并通过一个话音频带形成电路,取300～3400Hz的信号送到模/数转换器；（2）模/数转换器：话音信号通过模/数转换器，将模拟的话音电信号转换为数字语音信号：经过8KHz抽样，量化值为13bit，相当于每125us输出13bit的码流，比特率为13×8KHz=104Kbit/s；1.话音拾取：信道编码突发序列射频前端发射话音信号交织1

4、04Kbps话音拾取语音编码基带信号处理2.信源编码——语音压缩编码1）原理为了提高系统的有效性，现代数字通信系统往往采用话音压缩编码技术。它利用语声编码器为人体喉咙所发出的音调和噪声，以及人的口和舌的声学滤波效应建立模型，这些经滤波后的压缩数据将通过TCH（业务信道）信道进行传送。2）实现方法——规则脉冲激励＋长期预测编码(RPE-LTP)以20ms为为一帧，进行语音压缩编码，输出260bits。比特率降为13Kbit/s。根据重要性不同，输出的260比特分成182bits和78bits两类。较重

5、要的182bits又可以进一步细分出50个最重要的比特（如右图）；与传统的PCM线路上语声的直接编码传输相比，GSM的13Kbps的话音速率要低得多。信道编码突发序列射频前端发射话音信号3.信道编码：交织104Kbps260bit，13Kbps456bit，22.8Kbps话音拾取语音编码基带信号处理1）原理为了提高系统的可靠性，现代数字通信系统往往采用信道编译码技术——差错控制编码。在信息序列上附加上一些监督码元；使原来不规律的或规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信号；译码利用此规律性来检错

6、及纠错。差错控制编码主要分为：分组码和卷积码2）实现方法：GSM系统中，既有分组编码也有卷积编码，采用了两次编码：（1）对上述的50个veryimportantbits加上3个奇偶检验比特——分组编码（2）这53个比特同132个重要比特与4个尾比特一起卷积编码，比率1：2，因而得378个比特，另外78个比特不予保护。输入输出189bits—>378bits,k=1/2的卷积编码（3）由上知，经信道编码每20ms输出456bits，码率变为22.8Kbit/s。采用“两次”编码的好处是：在有差错时，便

7、于校正(利用卷积编码特性)和检测(利用分组编码特性)。1）原理：在陆地移动通信这种变参信道上（瑞利衰落），比特差错经常是成串发生的。然而，信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效——随机错误。为了解决这一问题，就要把一条消息中的相继比特分散开，即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这样，在传输过程中即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个(或长度很短)，这时再用信道编码纠错功能纠正差错，恢复原消息。——将突发错误转化为随机错误。这种方法就是交织技术。4.交

8、织：信道编码突发序列射频前端发射交织104Kbps260bit，13Kbps456bit，22.8Kbps话音拾取语音编码基带信号处理2）实现方法：在GSM系统中，信道编码后进行交织，交织分为两次，第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交织。（1）首先对它进行内部交织，即将456个比特分成8帧，每帧57比特；（3）将数据话音比特组成突发帧，以业务信道(TCH)传输中所用的普通突发帧为例——156.25比特：（2）然后将一组57比特与下20ms的一组57比特，两两进行块