GSM系統(tǒng)結構與接口安全

1、GSM系統(tǒng)結構GSM系統(tǒng)主要接口GSM系統(tǒng)Um接口詳述MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSS操作支持子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡子系統(tǒng)NMC：網(wǎng)絡管理中心DPPS：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)SEMC：安全性管理中心PCS：用戶識別卡個人化中心操作維護中心MSC：移動業(yè)務交換中心VLR：來訪用戶位置寄存器HLR：歸屬用戶位置寄存器AUC：鑒權中心EIR：移動設備識別寄存器PDN：公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PSTN：公用電話網(wǎng)ISDN：綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)BSC：基站控制器BTS：基站收發(fā)信臺 移動臺GSM系統(tǒng)可由三個子系統(tǒng)組成，即操作支持子系統(tǒng)系

2、統(tǒng)可由三個子系統(tǒng)組成，即操作支持子系統(tǒng) (OSS)，基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)路子系統(tǒng)和網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS)三部分：三部分：基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSS是是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關系最直接的基系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關系最直接的基本組成部分，本組成部分，通過無線接口直接與移動臺相連，負責無線發(fā)送接收和無線資源的管通過無線接口直接與移動臺相連，負責無線發(fā)送接收和無線資源的管理；理；它與它與NSS相連，實現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通相連，實現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等；信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等；與操作支持子系統(tǒng)與操作支持

3、子系統(tǒng)OSS之間實現(xiàn)互通。之間實現(xiàn)互通。網(wǎng)路子系統(tǒng)網(wǎng)路子系統(tǒng)NSS是整個系統(tǒng)的核心，是整個系統(tǒng)的核心，它對它對GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換、連接與管理的功能。換、連接與管理的功能。主要負責完成呼叫處理、通信管理、移動管理、部分無線資源管理、主要負責完成呼叫處理、通信管理、移動管理、部分無線資源管理、安全性管理、用戶數(shù)據(jù)和設備管理、計費記錄處理、公共信道、信令安全性管理、用戶數(shù)據(jù)和設備管理、計費記錄處理、公共信道、信令處理和本地運行維護等。處理和本地運行維護等。操作支持子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)OSS完成移動用戶管理、

4、移動設備管理、系統(tǒng)完成移動用戶管理、移動設備管理、系統(tǒng)的操作與維護。的操作與維護。移動臺由移動臺由SIM卡與物理設備組成，二者是分離的卡與物理設備組成，二者是分離的物理設備可以是手持機，車載機或是由移動終端直接與終端設備物理設備可以是手持機，車載機或是由移動終端直接與終端設備相連而構成相連而構成.SIM卡上包含所有與用戶有關的無線接口一側的信息，也含有鑒卡上包含所有與用戶有關的無線接口一側的信息，也含有鑒權和加密實現(xiàn)的信息。權和加密實現(xiàn)的信息。固化數(shù)據(jù)：固化數(shù)據(jù)：IMSI、Ki、安全算法（、安全算法（A3、A8)臨時網(wǎng)絡數(shù)據(jù)：臨時網(wǎng)絡數(shù)據(jù)：TMSI、LAI、KC、被禁止的、被禁止的PLMN、P

5、LMN選擇預編程選擇預編程業(yè)務相關數(shù)據(jù)：業(yè)務相關數(shù)據(jù)：PIN(個人識別號個人識別號) 接口管理接口管理BTS的管理的管理操作與維護操作與維護支持呼叫控制支持呼叫控制切換切換話務量統(tǒng)計話務量統(tǒng)計無線鏈路的測量無線鏈路的測量無線參數(shù)及無線資源管理無線參數(shù)及無線資源管理BTS受控于受控于BSC實現(xiàn)實現(xiàn)BTS與移動臺與移動臺(MS)空空中接口的功能中接口的功能接口管理接口管理支持電信業(yè)務，承載支持電信業(yè)務，承載業(yè)務和補充業(yè)務業(yè)務和補充業(yè)務支持位置登記、越區(qū)支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等其切換和自動漫游等其它網(wǎng)絡功能它網(wǎng)絡功能服務于其控制區(qū)域內(nèi)服務于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶移動用戶存儲進入其控制區(qū)域內(nèi)存

6、儲進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關已登記的移動用戶相關信息信息GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫所有移動用戶的重要數(shù)據(jù)所有移動用戶的重要數(shù)據(jù)都存儲在都存儲在HLR中。包括用中。包括用戶識別號碼，訪問能力、戶識別號碼，訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務等數(shù)用戶類別和補充業(yè)務等數(shù)據(jù)，以及漫游移動用戶所據(jù)，以及漫游移動用戶所在在MSC區(qū)域的有關動態(tài)數(shù)區(qū)域的有關動態(tài)數(shù)據(jù)據(jù)屬于屬于HLR的一個功能單的一個功能單元部分，專用于元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理系統(tǒng)的安全性管理存儲鑒權信息和加密密存儲鑒權信息和加密密鑰，防止無權用戶接入鑰，防止無權用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口中系統(tǒng)和防止無線接口中數(shù)據(jù)被竊

7、數(shù)據(jù)被竊存儲移動設備的國際移動設備識存儲移動設備的國際移動設備識別碼別碼(IMEI)，通過核查三種表格，通過核查三種表格（白名單、灰名單、黑名單）使（白名單、灰名單、黑名單）使得網(wǎng)絡具有防止無權用戶接入、得網(wǎng)絡具有防止無權用戶接入、監(jiān)視故障設備的運行和保障網(wǎng)絡監(jiān)視故障設備的運行和保障網(wǎng)絡運行安全的功能運行安全的功能A接口、Um接口為開放式接口Abis接口為內(nèi)部接口OMCHLR/AUC/EIRSMCMSC/VLRBSC其他MSCBTSMSMSBTSBTSMAP接口A-bis接口A接口PSTNISDNUm接口A接口定義為網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間的通信接口.其物理鏈接通過采用標

8、準的2.048Mb/s PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn).此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續(xù)管理等.Abis 接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個功能實體基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口.物理鏈接通過采用標準的2.048Mb/s 或64kbit/s PCM 數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn).BS接口作為Abis 接口的一種特例，用于BTS（與BSC并置）與BSC之間的直接互連方式，此時BSC與BTS之間的距離小于10米.Um 接口（空中接口）定義為移動臺與基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口，用于移動臺與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通.其物理鏈接通過無線鏈路實現(xiàn).傳遞的信息包

9、括無線資源管理，移動性管理和接續(xù)管理等. MSCF接口接口EIRHLR/AUCC接口接口B接口接口VLRD接口接口G接口接口VLRB接口接口MSCE接接口口MAP接口接口B接口定義為訪問用戶位置寄存器（VLR）與移動業(yè)務交換中心（MSC）之間的內(nèi)部接口.用于移動業(yè)務交換中心（MSC）向訪問用戶位置寄存器（VLR）詢問有關移動臺（MS）當前位置信息或者通知訪問用戶位置寄存器（VLR）有關移動臺（MS）的位置更新信息.C接口定義為歸屬用戶位置寄存器（HLR）與移動業(yè)務交換中心（MSC）之間的接口.用于傳遞路由選擇和管理信息.在建立一個至移動用戶的呼叫時，入口移動業(yè)務交換中心（GMSC）應向被叫用戶

10、所屬的歸屬用戶位置寄存器（HLR）詢問被叫移動臺的漫游號碼.C接口的物理鏈接方式是標準的2.048MB/S的PCM數(shù)字傳輸鏈路.D接口定義為歸屬用戶位置寄存器（HLR）與訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口.用于交換有關移動臺位置和用戶管理的信息，為移動用戶提供的主要服務是保證移動臺在整個服務區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫.實用化的GSM系統(tǒng)結構一般把VLR綜合于移動業(yè)務交換中心（MSC）中，而把歸屬用戶位置寄存器（HLR）與鑒權中心（AUC）綜合在同一個物理實體內(nèi).D接口的物理鏈接是通過移動業(yè)務交換中心（MSC）與歸屬用戶位置寄存器（HLR）之間的標準2.048Mb/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的

11、.E接口定義為控制相鄰區(qū)域的不同移動業(yè)務交換中心（MSC）之間的接口.此接口用于切換過程中交換有關切換信息以啟動和完成切換.E接口的物理鏈接方式是通過移動業(yè)務交換中心（MSC）之間的標準2.048Mbit/s PCM 數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的.F接口定義為移動業(yè)務交換中心（MSC）與移動設備識別寄存器（EIR）之間的接口.用于交換相關的國際移動設備識別碼管理信息.F接口的物理鏈接方式是通過移動業(yè)務交換中心（MSC）與移動設備識別寄存器（EIR）之間的標準2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的.G接口定義為訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口.此接口用于向分配臨時移動用戶識別碼（TMS

12、I）的訪問用戶位置寄存器（VLR）詢問此移動用戶的國際移動用戶識別碼（IMSI）的信息.G接口的物理鏈接方式是標準2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路公眾電信網(wǎng)主要是指公眾電話網(wǎng)（PSTN），綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN），分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）和電路交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（CSPDN）.GSM系統(tǒng)通過MSC與這些公眾電信網(wǎng)互連.GSM系統(tǒng)與PSTN和ISDN網(wǎng)的互連方式采用7號信令系統(tǒng)接口.其物理鏈接方式是通過MSC與PSTN或ISDN交換機之間標準2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸實現(xiàn)的. CM：通信管理BTSM：BTS的管理部分MTP：信息傳遞部分MM：移動性管理Um：M

13、S與BTS間接口MSC：移動業(yè)務交換中心RR：無線資源管理Abis：BTS與BSC間接口BSC：基站控制器MS：移動臺SCCP：信令連結控制部分BTS：基站收發(fā)信臺L1-L3：信號層1-3A：BSC與MSC間接口BSSMAP：基站子系統(tǒng)LAPDm：ISDN的Dm數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議移動應用部分CMMMRRLAPD mSigL 1L3L2L1MSRRBTS MLAPD mSigL 1LAP DSigL 1LAP DSigL 1BT SMRRSCC PMT PBSS MA PCMMMBSSM APSC CPMTPMS CBSCBT SU m 接 口A bis接 口A 接 口信號層1（物理層） 這是無線接口

14、的最低層、提供傳送比特流所需的物理鏈路（例如 無線鏈路）、為高層提供各種不同功能的邏輯信道.信號層2（L2） 主要目的是在移動臺和基站之間建立可靠的專用數(shù)據(jù)鏈路， L2協(xié)議基于ISDN的D信道鏈路接入?yún)f(xié)議（LAP-D），但作了更 動，因而在Um接口的L2協(xié)議稱之為LAP-Dm.信號層3（L3） 這是實際負責控制和管理的協(xié)議層.L3包括三個基本子層： 無線資源管理（RR）、移動性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）. 其中一個CM子層中含有多個呼叫控制（CC）單元，提供并行呼 叫處理.為支持補充業(yè)務和短消息業(yè)務，CM子層中還包括補充業(yè) 務管理（SS）單元和短消息業(yè)務管理（SMS）單元.RR在基站子系統(tǒng)

15、中終止，RR消息在BSS中進行處理和轉(zhuǎn)譯，映射成BSS移動應用部分（BSSMAP）的消息在A接口中傳遞移動性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）都至MSC終止，MM和CM消息在A接口中是采用直接轉(zhuǎn)移應用部分（DTAP）傳遞，基站子系統(tǒng)（BSS）則透明傳遞MM和CM消息BSSAP：BSS應用部分SCCP：信令連接控制部分DTAP：直接轉(zhuǎn)移應用部分MTP：消息傳遞部分BSSMAP：BSS移動應用部分DTAPBSSAPSCCPMTPDTAPBSSAPSCCPMTPBSSMAP分配功能BSSMAP分配功能A接口與非呼叫相關的信令采用移動應用部分（MAP），用于NSS內(nèi)部接口（B、C、D、E、F、G）之間的通

16、信.與呼叫相關的信令則采用電話用戶部分（TUP）和ISDN用戶部分（ISUP），分別用于MSC之間和MSC與PSIN、ISDN之間的通信.Um接口頻率規(guī)劃接口頻率規(guī)劃GSM無線信道特點無線信道特點GSM系統(tǒng)頻點分配系統(tǒng)頻點分配Um接口物理信道接口物理信道物理信道幀結構物理信道幀結構突發(fā)脈沖種類與功能突發(fā)脈沖種類與功能突發(fā)脈沖應用實例突發(fā)脈沖應用實例Um接口邏輯信道接口邏輯信道邏輯信道的作用邏輯信道的作用邏輯信道的分類邏輯信道的分類邏輯信道的功能邏輯信道的功能邏輯信道的組合邏輯信道的組合邏輯信道應用實例邏輯信道應用實例幾個基本概念：突發(fā)脈沖序列：占有一個限定的持續(xù)時間和占有限定的無線頻譜，它們在

17、時間和頻率窗上輸出時隙（Time Slot）是隙縫的時間間隔，它的持續(xù)時間被用于作為時間單元BP，意為突發(fā)脈沖序列周期（Burst Period）.使用一個給定的信道就意味著在特定的時刻和特定的頻率中傳送突發(fā)脈沖序列200KHz帶寬稱為頻隙（Frequency Slot），相當于GSM規(guī)范書中的無線頻道（Radio Frequency Channel），也稱射頻信道TDMA幀（Frame）通常被表示為接連發(fā)生的 i 個時隙.GSM系統(tǒng)目前采用全速率業(yè)務信道，i 取為8頻率200kHzBP15/26ms隙縫時間GSM900無線頻道特點：上行（MSBTS）：890-915MHZ下行（BTSMS）：

18、935-960MHZ雙工間隔：45MHz載頻間隔：200KHz我國目前實際占用高端10M頻段從上往下6M，電信4MDCS1800：上行（MSBTS）：1710-1785MHZ下行（BTSMS）：1805-1880MHZ我國目前實際使用低45MHz雙工間隔：95MHz載頻間隔：200KHz 頻點使用情況見示意圖.GSM頻道編號方法 GSM900頻道編號：上行頻率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行頻率Fu(n)=(935+0.2n)MHz 其中：n 為絕對射頻號，從1到124DCS1800頻道編號：上行頻率F l(n)=1710+0.2(n-511)MHz 下行頻率Fu(n)=1805

19、+0.2(n-511)MHz其中：n為絕對射頻號，從512-885，實際上，我國從512-（512+224）頻率復用技術：4*3頻率復用同心圓技術（MRP）Intelligent Underlay Overlay(IUO)Hopping什么是突發(fā)脈沖？GSM的每個載頻是時分復用的每個載頻分給八個全速率用戶使用；每個用戶在一個限定的、不連續(xù)的時間段內(nèi)占用載頻發(fā)送信號；突發(fā)脈沖一個突發(fā)脈沖占用的時間縫隙時隙；幀結構中涉及以下概念：時隙TDMA幀復幀超幀超高幀業(yè)務信道與信令信道的幀結構組成不同，請看下頁圖示：0123204420452046204701234849504701242501242514

20、950001457623TB3TB3GP8.25TB：尾比特TB3TB3GP8.25GP：保護期TB3TB3GP8.25TBTB3GP 68.2558信息比特26訓練序列58信息比特固定比特142信息比特39擴展的訓練序列64信息比特39同步序列41信息比特36常規(guī)突發(fā)序列（NB）頻率校正突發(fā)序列（FB）同步突發(fā)序列（SB）接入突發(fā)序列（AB）1超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀（3小時28分53秒760毫秒）1超幀=1326TDMA幀（6.12秒）1復幀=26TDMA幀（120ms）1復幀=51TDMA幀（3060/13ms）1TDMA幀=8時隙（120/26=4.615ms）1

21、時隙=156.25比特持續(xù)期（15/26=0.557ms）（1比特持續(xù)期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCCHTCHSACCH/TFACCH常規(guī)突發(fā)脈沖序列（NB）頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）同步突發(fā)脈沖序列（SB）接入突發(fā)脈沖序列（AB）常規(guī)突發(fā)雙向信道上完成常規(guī)信息的傳送頻率校正突發(fā)下行信道上完成手機頻率校正功能同步突發(fā)下行信道上完成手機幀同步功能接入突發(fā)上行信道上完成手機接入申請功能以手機開機為例，說明突發(fā)脈沖的應用：開機頻率校正突發(fā) 接收下行信道信息，完成手機頻率校正功能同步突發(fā) 接收下行信道信息，完成手機幀同步功能常規(guī)突發(fā) 接收下行信道上的系統(tǒng)消息接入突發(fā) 在上行信道

22、上完成手機接入申請功能常規(guī)突發(fā) 在雙向信道上完成鑒權，加密后，進入空閑狀態(tài)Um接口物理信道上傳送的信息種類繁多；每一類信息均有一定的要求和規(guī)律；由一定的物理信道支撐；為了表述每一類信息的方便，定義了多種邏輯信道.邏輯信道分為兩類：業(yè)務信道（Traffic Channel）：傳業(yè)務信息，包括：話音和數(shù)據(jù)；控制信道（Control Channel），或稱為信令信道（Signalling Channel）：傳各種控制信息；邏輯信道控制信道CCH公共控制信道CCCH專用控制信道DCCH業(yè)務信道TCH獨立專用控制信道SDCCH隨路控制信道ACCH廣播信道BCH下行線上行線FCCH(BCCH1)SCH(B

23、CCH2)BCCH(BCCH3)PCHAGCHRACHSACCHFACCH下行線下行/上行線話音業(yè)務信道全速率話音業(yè)務信道（TCH/F)半速率話音業(yè)務信道（TCH/H)增強型全速率話音業(yè)務信道（Enhanced TCH/F）Speech Traffic Type話音編碼速率話音編碼速率（Kbit/s）信道編碼速率（信道編碼速率（Kbit/s）Full-rate Speech1322.8Enhanced Full-rate Speech12.2Half-rate Speech6.511.4數(shù)據(jù)業(yè)務信道9.6kbit/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道（TCH/F9.6）4.8kbit/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道

24、（TCH/F4.8）4.8kbit/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道（TCH/H4.8）2.4kbit/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道（TCH/F2.4）2.4kbit/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務信道（TCH/H2.4）作用： 控制信道（CCH）用于傳送信令或同步數(shù)據(jù).分類（三大類）廣播信道（BCH）公共控制信道（CCCH）專用控制信道（DCCH）特點：下行信道，傳頻率校正、同步及系統(tǒng)消息分類（三種）：頻率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）廣播控制信道（BCCH）頻率校正信道（FCCH），傳送：移動臺的頻率校正信息同步信道（SCH），傳送同步信息：基站識別碼BSIC簡化TDMA幀號廣播控制信道（BCCH），傳送：手

25、機由此獲得各種系統(tǒng)參數(shù)特點：系統(tǒng)內(nèi)移動臺共用分類：尋呼信道（PCH）隨即接入信道（RACH）接入允許信道（AGCH）尋呼信道（PCH），下行，用于：尋呼移動臺隨即接入信道（RACH），上行，用于：移動臺提出入網(wǎng)申請，請求分配一條SDCCH；接入允許信道（AGCH），下行，用于：入網(wǎng)應答，分配一條SDCCH或TCH特點：由基站分給某一特定的移動臺專用分類：獨立專用控制信道（SDCCH）非組合的SDCCH/8；與CCCH組合的SDCCH/4慢速隨路控制信道（SACCH）TCH/F隨路控制信道（SACCH/TF）TCH/H隨路控制信道（SACCH/TH）SDCCH/4 隨路控制信道（SACCH/C4

26、）SDCCH/8 隨路控制信道（SACCH/C8）快速隨路控制信道（FACCH）TCH/F隨路控制信道（FACCH/F）TCH/H隨路控制信道（FACCH/H）獨立專用控制信道（SDCCH），雙向，用于：傳送鑒權、業(yè)務信道指配信息；慢速隨路控制信道（SACCH），雙向，與一條業(yè)務信道或一條SDCCH聯(lián)用；在傳送用戶信息期間代傳某些特定信息，例如無線傳輸?shù)臏y量報告、功率控制.快速隨路控制信道（FACCH）與一條業(yè)務信道聯(lián)用，攜帶與SDCCH同樣的信號；只在未分配SDCCH時才分配FACCH；通過從業(yè)務信道借取的幀來實現(xiàn)信令傳輸；傳送諸如“越區(qū)切換”等指令信息.小區(qū)廣播控制信道CBCH，用于下行短

27、消息業(yè)務的小區(qū)廣播信息！YES！幾種不同的邏輯信道可以在同一物理時隙上傳輸，同一邏輯信道也可以在不同的物理時隙上傳輸.邏輯信道的組合邏輯信道的組合多種組合方法：多種組合方法：TCH/F+FACCH/F+SACCH/TFTCH/H+FACCH/H+SACCH/TH26復幀F(xiàn)CCH+SCH+BCCH+CCCHFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4BCCH+CCCHSDCCH/8+SACCH/C851復幀廣播和公共控制信道的復幀組合示意圖RFSBCFSCCFSCCFSCCFSCCIBCCH/CCCH復幀（下行線）：51幀BCCH/CCCH復幀（上行線）：51幀F(xiàn)=FC

28、CH S=SCH B=BCCHC=CCCH（PCH，AGCH） R=RACH I=空閑幀業(yè)務信道的復幀組合示意圖TTATTTITTCH/SACCH復幀：26幀T=TCH或T=FACH（借取模式）A=SACCHI=空閑幀以MS開機為例，說明邏輯信道的應用：開機FCCH：接收頻率校正信息SCH：接收BS同步信號BCCH：接收系統(tǒng)消息 RACH：接入申請 AGCH：允許接入，并分配SDCCHSDCCH /SACCH： 在SDCCH上進行鑒權； 在SACCH上進行功率控制空閑狀態(tài)接收BCCH 以以GSM系統(tǒng)的語音發(fā)送為例，語音信號的無線傳輸流程及相系統(tǒng)的語音發(fā)送為例，語音信號的無線傳輸流程及相關技術如

29、下：關技術如下：話音的接收僅僅是發(fā)送的反過程。話音的接收僅僅是發(fā)送的反過程。語音A/D轉(zhuǎn)換話音編碼分段信道編碼突發(fā)脈沖格式化 加密 交織調(diào)制8KHz, 13 bits20ms13 Kbit/s22Kbit/s33.8Kbit/s發(fā)送首先，語音通過一個模首先，語音通過一個模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，實際上是經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，實際上是經(jīng)過8KHZ抽樣，每個脈沖均勻量化為抽樣，每個脈沖均勻量化為13bit；每每20ms為一段，再經(jīng)語音編碼后降低傳碼率為為一段，再經(jīng)語音編碼后降低傳碼率為13Kbit/s；經(jīng)信道編碼后變?yōu)榻?jīng)信道編碼后變?yōu)?2.8Kbit/s；再經(jīng)碼字交織、加密和突發(fā)脈沖格式化后變?yōu)樵俳?jīng)碼字交織

30、、加密和突發(fā)脈沖格式化后變?yōu)?3.8kbit/s的的碼流；碼流；經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。接收端的處理過程相反。接收端的處理過程相反。GSM系統(tǒng)的語音編碼方式被稱為系統(tǒng)的語音編碼方式被稱為“規(guī)則脈沖激勵規(guī)則脈沖激勵長期長期預測編碼預測編碼 (RPE-LTP)”。其處理過程是先進行其處理過程是先進行8KHZ抽樣，調(diào)整每抽樣，調(diào)整每20ms為一幀，每幀長為為一幀，每幀長為4個個子幀，每個子幀長子幀，每個子幀長5ms，純比特率為，純比特率為13kbit/s。語音編碼器建立在殘余激勵線性預測編碼器（語音編碼器建立在殘余激勵線性預測編碼器（REIP）的基礎）的基礎上，并通過長期預測器（上，并通

31、過長期預測器（LTP）增強壓縮效果。）增強壓縮效果。語音編碼器以語音編碼器以20ms為單位，經(jīng)壓縮編碼后輸出為單位，經(jīng)壓縮編碼后輸出260bits，因此碼速率，因此碼速率為為13kbps。GSM的的13kbps的話音速率比傳統(tǒng)的的話音速率比傳統(tǒng)的PCM線路上的直接語音線路上的直接語音編碼速率要低得多；如果采用半速率話音編碼器可以將速率編碼速率要低得多；如果采用半速率話音編碼器可以將速率進一步降低到進一步降低到6.5kbps。為了檢測和糾正傳輸期間引入的誤碼，在數(shù)據(jù)流中引入冗余為了檢測和糾正傳輸期間引入的誤碼，在數(shù)據(jù)流中引入冗余BIT用于糾錯；用于糾錯；信道編碼器把話音分成信道編碼器把話音分成“

32、很重要（很重要（50bit）、較重要（）、較重要（132bit）和不重要（）和不重要（78bit）三部分。）三部分。對前兩部分分別加入對前兩部分分別加入3、4位奇偶校正碼位奇偶校正碼(50 + 3) + (132 + 4) = 189 bits然后做然后做1:2的卷積，的卷積，189 * 2 = 378 bits再加上不重要的再加上不重要的78bit，形成了，形成了456 bits / 20 ms=22.8 kbit/s的信道編碼組的信道編碼組最終結果使最終結果使20ms段段bit數(shù)從數(shù)從260 bits增加到增加到456 bits，相應的話音速率從，相應的話音速率從13Kbps增加到增加到2

33、2.8Kbps。為什么引入話音交織？為什么引入話音交織？無線傳輸干擾和誤碼通常在某個較小時間段內(nèi)發(fā)生，影響連續(xù)的幾個無線傳輸干擾和誤碼通常在某個較小時間段內(nèi)發(fā)生，影響連續(xù)的幾個突發(fā)脈沖；突發(fā)脈沖；如果把話音幀內(nèi)的如果把話音幀內(nèi)的bit順序按一定的規(guī)則錯開，使原來連續(xù)的順序按一定的規(guī)則錯開，使原來連續(xù)的bit分散到分散到若干個突發(fā)脈沖中傳輸，則可分散誤碼，使連續(xù)的長誤碼變?yōu)槿舾煞秩舾蓚€突發(fā)脈沖中傳輸，則可分散誤碼，使連續(xù)的長誤碼變?yōu)槿舾煞稚⒌亩陶`碼，以便于糾錯，提高話音質(zhì)量。散的短誤碼，以便于糾錯，提高話音質(zhì)量。交織處理的優(yōu)交織處理的優(yōu)/缺點：缺點：優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點減少一個話音幀內(nèi)的誤碼數(shù)量減少

34、一個話音幀內(nèi)的誤碼數(shù)量話音處理時延變長話音處理時延變長實現(xiàn)部分誤碼的糾正實現(xiàn)部分誤碼的糾正信號處理復雜程度提高信號處理復雜程度提高第一次交織把第一次交織把456bit/20ms的話音碼分成的話音碼分成8塊，每塊塊，每塊57bits。前后兩個。前后兩個20ms段的塊交織，組成段的塊交織，組成8個個 114bit的塊的塊191744921045031145141245251345361445471545581645657bit第二次交織把每個第二次交織把每個114bits塊里來自兩個塊里來自兩個20ms話音碼段的話音碼段的57bit塊進行比較交織塊進行比較交織，形成第二次交織后的，形成第二次交織后的114