第6章 GSM网络-GSM信道编码
GSM网络简介
第一章：蜂窝通信网蜂窝电话系统实现移动用户与公众电话网或另一个蜂窝网移动用户之间的连接通信。
用户与网络的信息通信是在利用无线信道上的，这样就减除了传统电话机必须连电话线固定的局限，因此实现了用户的彻底可移动性（无论是乘坐交通工具或徒步行走）。
蜂窝网有着固定电话网不可比拟的优点，首先对用户来说，它有：●可移动性●更灵活●更方便等特点，对运营商来说，它有：●便于扩容●利润可观●功能强大●组网方便等特点。
网络组成GSM网络由网络交换子系统（Mobile services Switching Centres 简称MSC）、基站子系统（Base Station Systems 简称BSS）和移动台（Mobile Station简称MS）三大系统组成，各系统还可细分各子系统，如BSS包括基站控制器BSC、收发信台BTS和码速变换器等，这些子系统将在下一章详细陈述。
有了MSC、BSS和MS我们就具备了建立呼叫、进行通话和计费等一般公众电话网的功能，另外为了用户能与固定电话或其它网络通信，还有必要与PSTN （公众电话交换网）相连。
在蜂窝网里MS的服务小区叫“cells”，这些“cells”由BSS提供，每个BSS 可带一个或多个cells。
这些cells的轮廓通常象个蜂窝一样，但由于覆盖地形的多样性和网络规划需要，它实际的形状并不是那么规则。
理论上的蜂窝形状频谱资源频谱是一个有限的资源，只有一段非常小的频段分配给蜂窝通信使用，以下列出GSM900的频谱分配，扩展GSM900（EGSM），GSM1800（DCS1800）和PCS1900。
GSM900⏹收（上行）：890—915MHZ⏹发（下行）：935—960MHZ⏹124个绝对无线频率信道（ARFCN：Absolute Radio Frequency Channels）EGSM900⏹收（上行）：880—915MHZ⏹发（下行）：925—960MHZ⏹174个ARFCNGSM 1800（DCS1800）⏹收（上行）：1710—1785MHZ⏹发（下行）：1805—1880MHZ⏹374个ARFCNPCS1900⏹收（上行）：1850—1910MHZ⏹发（下行）：1930—1990MHZ⏹299个ARFCNARFCN⏹带宽=200KHZ⏹8个时分多址（TDMA）时隙cell的大小在一个物理区域内小区的数量取决于当地使用网络的用户数，以及当地的地形地貌（山坡、湖泊、建筑物等）。
信道编码简介
Gallager
虽然软判决译码、级联码和编码调制技术都对信道 码的设计和发展产生了重大影响 ，但是其增益与 Shannon理论极限始终都存在2～3dB的差距。 在 1993 年 于 瑞 士 日 内 瓦 召 开 的 国 际 通 信 会 议 (1CC'93) 上，两位任教于法国不列颠通信大学的教 授 C.Berrou 、 A.Glavieux 和 他 们 的 缅 甸 籍 博 士 生 P.Thitimajshima 首次提出了一种新型信道编码方 案 ——Turbo 码，由于它很好地应用了 Shannon 信 道编码定理中的随机性编、译码条件，从而获得了 几乎接近 Shannon 理论极限的译码性能。仿真结果 表明，在采用长度为65536的随机交织器并译码迭代 18次情况下，在信噪比Eb/N0>=0.7dB并采用二元相 移键控(BPSK)调制时，码率为1/2的Turbo码在加性 高斯白噪声信道上的误比特率 (BER)<=10-5，达到了 与Shannon极限仅相差0.7dB的优异性能。(1/2码率 的Shannon极限是0dB)。
循环码的一个非常重要的子集就是分别由Hocquenghem在1959 年、 Bose 和 Ray-Chaudhuri 研究组在 1960 年几乎同时提出的 BCH码(BCH，Bose Chaudhuri Hocquenghem)，BCH码的码 字长度为 n＝qm-1，其中m 为一个整数。二元 BCH 码（ q=2）的 纠错能力限为 t<(2m-1)/2 。 1960 年， Reed 和 Solomon 将 BCH 码 扩展到非二元（ q>2 ）的情况，得到了 RS （ Reed-Solomon ） 码。 1967 年， Berlekamp 给出了一个非常有效的译码算法后， RS 码得到了广泛的应用。此后， RS 码在 CD 播放器、 DVD 播放 器中得到了很好的应用。
信道编码的概念PPT课件
o 从信道编码的构造方法看，信道编码的基本思路是根据一
定的规律在待发送的信息码中加入一些人为多余的码元，
以保证传输过程可靠性。信道编码的任务就是构造出以最
小多余度代价换取最大抗干扰性能的“好码”。
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信道编码通信系统的主要技术指标
根据监督元与信息元之间关系可分为：线性码 和非线性码
根据码的功能可分为：检错码和纠错码
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8
恒比码
非线性码
分组码
检 纠 错 码
线性码
群计数码 非循环码 循环码
奇偶校验码 汉明码 BCH码
信 道 编
卷积码
非系统卷积码
RS码
正交码
码
系统卷积码
W-A码
正
m序列
交 编
岩垂码
码
L序列
扩散码
信道编码的基本思想
2
o 信道编码的目的是为了改善数字通信系统的传输质量。由 于实际信道存在噪声和干扰，使得发送的码字与经信道传
输后所接收的码字之间存在差异，这种差异称为差错。信 道噪声、干扰越大，码字产生差错的概率也就越大。
o 在有记忆信道中，噪声、干扰的影响往往是前后相关的， 错误是成串出现的，在编码中称这类信道为突发差错信道 。实际的衰落信道、码间干扰信道均属于这类信道。
率p(R/C)。
n1
无记忆二进制信道：对任意的n都有 p(R/C) p(Ri /Ci)
则称为无记忆二进制信道。
i0
无记忆二进制对称信道/BSC/硬判决信道：无记忆二进制 信进道制的对转称移信概道率(见又下满页足)。p(0/1)=p(1/0)=pb，称为无记忆二
无线通信技术-信道编码技术
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一、信道编码
信道编码的概念
第6章第3章Wi信nd道ow编s码系技统术的安全
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信道编码：数字通信系统中的重要组成部分，它可以提高信道传输的可靠性，降 低系统的错误率。
传输可靠性 克服噪声和干扰
引入监督位
信息冗余
提升可靠性
一、信道编码
信道编码的概念
第6章第3章Wi信nd道ow编s码系技统术的安全
第6章 Windows系统的安全
1
第3章 信道编码技术
知识点
KNOWLEDGE
第6章 Windows系统的安全
2
了解信道编码的概念，掌握编码的准则 及编码性能的衡量标准
了解基本的编码方案，掌握卷积码、 Turbo码的编码原理及解码方案
了解5G系统中新的编码方案，了解LDPC 编码及极化码编码的原理，掌握LDPC编 码及极化码在5G系统中的应用
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传输可靠性
克服噪声和干扰
引入监督位 信息冗余 提升可靠性
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正确的输出：
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内容 导航
CONTENTS
第6章 Windows系统的安全
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信道编码 编译码原理 卷积码、Turbo码
信道编码新技术 极化码 LDPC码
一、信道编码
编译码原理：编码原理
m个信息比特
k-m个监督比特
一、信道编码
编译码原理：编码原理
第6章第3章Wi信nd道ow编s码系技统术的安全
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汉明距：
【定义 3-1】用 m1 、 m2 表示两个长度相同的信号， m1 和 m2 的汉明距是指信号 m1 、 m2 中对
第六讲GSM系统组成(一)
主要内容
GSM系统结构 GSM系统主体部分 GSM系统接口
2
GSM系统结构
GSM系统结构
MS BTS
HLR / AUC
E IR
MSC / VLR
DCS180 0 MS
Um
GSM
BTS Abis
No .7 BSSAP
No .7 MAP
A BSC
X.25
OMC
MSC / VLR
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基站子系统(BSS)
2) 基站控制器(BSC, Base Station Control) BSC在BSS子系统内充当控制器和话务集中器, 它主要
负责管理BTS, 而且当BSC与MSC之间的信道阻塞时, 由它进 行指示。BSC同时具有对各种信道的资源管理、小区配置的 数据管理、操作维护、 观察测量和统计、功率控制、切换及 定位等功能, 是一个很强的功能实体。
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网络交换子系统(NSS)
3) 归属位置寄存器(HLR, Home Location Register) HLR是GSM系统的中央数据库, 主要存储着管理部门用
于移动用户管理的相关数据, 具体包括两类信息: 一是有关 用户的参数, 即该用户的相关静态数据, 包括移动用户识别 号码、 访问能力、用户类别和补充业务等; 二是有关用户 目前所处状态的信息, 即用户的有关动态数据, 如用户位置 更新信息或漫游用户所在的MSC/VLR地址及分配给用户 的补充业务等。 每个移动用户都应在其HLR处注册登记。 HLR可以与MSC/VLR一一对应, 也可以一个HLR控制若干 个MSC/VLR或整个区域的移动网。
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移动台(MS)
1) 移动终端(MT, Mobile Terminal) 移动终端就是“机”, 它是移动台的主体, 是完成语
通信原理课件第6讲 信道编码：基本概念、汉明码编码、错误图样、纠检过程-文档资料
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监督矩阵的推导
将监督关系式进行变换
u6 u5 u4 c2 0
u6 u5 u3 c1 0
1 u6 1 u5 1u4 0 u3 1 c2 0 c1 0 c0 0 1 u6 1 u5 0 u4 1 u3 0 c2 1 c1 0 c0 0
二、线性分组码
线性分组码的数学定义： 信道编码可表示为由编码前的信息码元空间Uk到编码后的码字
空间Cn的一个映射f，即： f： Uk → Cn 其中( n > k )
若f进一步满足线性关系：
f (u u ') f (u) f (u '), , GF(2) {0,1}, u,u 'U k
2）若信道中最多可以发生两位以内错误，消息A与消息B经过传输后发生一位或 两位错误后的情况分别可能为： A(0110)→ { 1110，0010，0100，0111，1010，0000，0101，1100，1111，0011 } B(1000)→ { 0000，1100，1010，1001 ，0100，1110，1011，1010，1001，1101 } 每个误码集合中前4个码组为误码一位的码组，后6个位误码两位的码组 若该种编码方法可以纠正t = 2个错误，即d < 2t + 1； 观察发现两个误码集合存在交集，交集中的码组用相应的颜色标出； 两个集合中黑色字体的码组都可以被正确的纠正，但对于其他颜色的码组，比如 1110，它在两个集合中都存在，此时接收端不知道该纠正为A还是B。 因此当d < 2t + 1时不能完全正确的进行纠错
移动通信网络规划：信道编码
02
检错纠错原理
检错与纠错原理
检错原理：冗余的加入，增加了码字总数，给误码留下了空间，也给判断 正确与错误提供了可能。
纠错原理：更多冗余的加入，拉大了许用码字之间的汉明距离，就有可能 区别误码与各个许用码字之间汉明距离的不同，从而判断误码可能的来源。
最小汉明距离：一种编码又许多个码字，全部两两比较后，可以找出最小 的汉明距离d0。 例：C1=00000；C2=01011；C3=10110；C4=11101； 则d(C1，C2)=3；d(C1，C3)=3；d(C1，C4)=4； d(C2，C3)=4；d(C2，C4)=3；d(C3，C4)=3； 因此最小汉明距离为d0=3。
信
源 译 码
信 宿
信道编码概述
编码
信源编码
提高数字信号的有效性
将信源的模拟信号转变成为数字信号 减小量化误差，压缩冗余度，降低数码率，压缩传输频段（数据压缩）
信道编码（差错控制编码） 提高数字通信的可靠性
数字信号在信道的传输过程中，由于实际信道的传输特性不理想以及存 在加性噪声，在接收端往往会产生误码。 增加冗余度，具有检错纠错能力
信道编码：在信息码元中插入一些冗余码元（监督码元），使得整体码
码元传输速率（baud）
发能够发现和纠正错误的码收
增加冗余度，检具错有重检发错码是压缩随机的冗余度，信道编码是增加有规律的冗余度。 应答信号
增加冗余度，具有检错纠错能力
按码的用途分：检错码、纠错码、纠删码
发 能够发现和纠正错误的码
如何使消息传输后发生错误最少？
信道编码概述
信源编码和信道编码冗余度的区别： 信源编码是压缩随机的冗余度，信道编码是增加有规律的冗余度。信
道编码又称为抗干扰编码或差错控制编码，用来改善数字通信系统传输质量， 提高系统的可靠性。
信道编码基础知识
信道编码基础知识培训讲义信道编码,也叫差错控制编码,就是所有现代通信系统得基石。
几十年来,信道编码技术不断逼近香农极限,波澜壮阔般推动着人类通信迈过一个又一个顶峰。
5G到来,我们还能突破自我,再创通信奇迹吗？所谓信道编码,就就是在发送端对原数据添加冗余信息,这些冗余信息就是与原数据相关得,再在接收端根据这种相关性来检测与纠正传输过程产生得差错。
这些加入得冗余信息就就是纠错码,用它来对抗传输过程得干扰。
1948年,现代信息论得奠基人香农发表了《通信得数学理论》,标志着信息与编码理论这一学科得创立。
根据香农定理,要想在一个带宽确定而存在噪声得信道里可靠地传送信号,无非有两种途径:加大信噪比或在信号编码中加入附加得纠错码。
这就像在嘈杂得酒吧里,酒喝完了,您还想来一打,要想让服务员听到,您就得提高嗓门(信噪比),反复吆喝(附加得冗余信号)。
但就是,香农虽然指出了可以通过差错控制码在信息传输速率不大于信道容量得前提下实现可靠通信,但却没有给出具体实现差错控制编码得方法。
人类在信道编码上得第一次突破发生在1949年。
R、Hamming与M、Golay提出了第一个实用得差错控制编码方案。
受雇于贝尔实验室得数学家R、Hamming将输入数据每4个比特分为一组,然后通过计算这些信息比特得线性组合来得到3个校验比特,然后将得到得7个比特送入计算机。
计算机按照一定得原则读取这些码字,通过采用一定得算法,不仅能够检测到就是否有错误发生,同时还可以找到发生单个比特错误得比特得位置,该码可以纠正7个比特中所发生得单个比特错误。
这个编码方法就就是分组码得基本思想,Hamming提出得编码方案后来被命名为汉明码。
汉明码得编码效率比较低,它每4个比特编码就需要3个比特得冗余校验比特。
另外,在一个码组中只能纠正单个得比特错误。
M、Golay先生研究了汉明码得缺点,提出了Golay码。
Golay码分为二元Golay码与三元Golay码,前者将信息比特每12个分为一组,编码生成11个冗余校验比特,相应得译码算法可以纠正3个错误;后者得操作对象就是三元而非二元数字,三元Golay码将每6个三元符号分为一组,编码生成5个冗余校验三元符号,这样由11个三元符号组成得三元Golay码码字可以纠正2个错误。
第6章 信道编码与交织技术
第6章 信道编码与交织技术
第6章 信道编码与交织技术
通过将模拟信号转换成数字信号的编码过程, 通信系统能够获得 如下的益处, 这也是数字通信替代模拟通信的主要原因:
(1) 抗干扰能力增强。 (2) 传输距离可以无限延长。 (3) 可以实现各种通信业务的综合传送。 (4) 便于通信和计算机的融合。 (5) 便于实现保密通信。 (6) 便于实现计算机管理;
(5) 按照码字中每个码元的取值可分为二进制码和多进制码。 二进制码的码元有0和1两个取值, M进制码的码元有M个取值。 二进制码是应用最广泛的编码制式。
第6章 信道编码与交织技术
根据发送端信道编码的特性, 接收端在解码后采取的差错控 制方式有:
·前向纠错(FEC)。发送端的信道编码器将信息码组编成具 有一定纠错能力的码。接收端信道译码器对接收码字进行译码, 若传输中产生的差错数目在码的纠错能力之内时, 译码器对差错 进行定位并加以纠正。
·自动请求重发(ARQ)。用于检测的纠错码在译码器输出端 只给出当前码字传输是否可能出错的指示, 当有错时按某种协议 通过一个反向信道请求发送端重传已发送码字的全部或部分。
第6章 信道编码与交织技术
· 混合纠错(HEC)是FEC与ARQ方式的结合。发端发送同 时具有自动纠错和检测能力的码组, 收端收到码组后, 检查差错 情况, 如果差错在码的纠错能力以内, 则自动进行纠正。如果信 道干扰很严重, 错误很多, 超过了码的纠错能力, 但能检测出来, 则经反馈信道请求发端重发这组数据。
第信道编码定理PPT课件
收到1时译成1，那么译码错误
1
1 - pb
1
概率为0.9。
• 反之，如果规定在接收到符号0 时译成1；接收到1时译成0，则 译码错误概率为0.1。
二元对称信道
• 可见，错误概率既与信道统计特
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无记忆二进制对称信道（BSC）
消息
码字 c
m 信源编码 ci{0,1}
二进制信道 p(r/c)
定义6.1.2 选择译码函数F( y j ) x*,使之满足条件
p x * y j p xi y j 对i
则称为最大后验概率译码准则. 最大后验概率译码准则是选择这样一种译码函数, 对于每一个输出符号y j , j 1, 2,..., m,均译成具有最大
后验概率p xi y j 的那个输入符号x *.则信道译码
的，因此要讨论选择译码规则的准则，这些准则总的
原则是使译码平均错误概率最小。
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1、译码平均错误概率
•
若 则
译 信
码 道
规则为 输出端
接F收(y到j ) 符x号i ,i
1, 2, yj时，
, n; j 1, 2, 一定译成
x
,m i。
，
• 如果发送端发的就是xi，这就是正确译码，因此条
• 有线通信中的如调制解调器、电缆等全体；
4
• 互联网的多个路由器、第节4页点/共、53电页缆、低层协议等全体；
错误概率和译码规则
• 考虑一个二元对称信道，单符号
错误传递概率是pb=0.9，其输入 符号为等概率分布。
0
1 - pb
0
pb
• 如果规定在信道输出端接收到符
移动通信系统第6章
六. 分集接收技术 1. 功能 分集接收是利用系统接收两个或两个以上输入信号， 由于这些信号具有互不相关的随机衰落特性，通过接收处 理后，达到克服瑞利衰落的目的。 2. 显分集接收 1）空间分集 a）定义 利用不同接收点收到的信号衰落的独立性，实现抗衰 落的功能。 空间略有变动，就可以出现较大的场强变动。空间的 间距越大，多径传播的差异就越大，所以场强的相关性就 越小。由于深衰落难得同时发生，在这种情况下，分集便 能把衰落效应降到最小。 b）结构 发端一付天线，收端N付天线，间距D（D / ）
有效性
3）复杂度 DSP 4）处理时延 复杂度越大，运算时间越长，处理时延越大。
3. 类型 1）波形编码器 根据话音信号的波形，采取抽样、量化、编码。其逼 真程度好、速率高、但占用带宽大，不适于直接用于移动 通信。 如：PCM64kb/s, ADPCM32kb/s 2）声源编码器 在发端提取产生话音信号的特征参数，在收端由编码 参数重新获得话音。 比特速率可以压缩的很低，但语音质量较差。
3. 功能 显著改善数字信息在数字移动变参信道传输过程中 由于各种噪声和干扰而造成的误码，提高系统的可靠性。
4. 差错控制的三种方式 a）前向纠错（FEC）——自动纠错 发端发送具有纠错性能的码，如果在传输过程中产生 的错误属于该纠错码能纠的类型，则收端译码器不仅能检 错，而且能自动纠错。 在移动通信系统中，几乎都采用FEC方法。实现方法: I）线性分组码 BCH、FIRE、RS II）非线性码 卷积码（纠随机错误） b）反馈重传（ARQ） 经收端译码后，如发现传输有错，则通知发端重发接 收端认为错误的信息，直到收端认可为止。
Bs ——扩频解调输出LPF的带宽 Bw ——系统扩频信号的发信带宽
C Eb N 0 I B B w s (6 - 1)
GSM基础知识
移动通信GSMGSM总体⏹1988年颁布了GSM标准——泛欧数字蜂窝网通信标准⏹包括两个并行的系统——GSM900、DCS1800。
⏹两个系统功能相同，主要的差异是频段不同。
⏹GSM标准只对功能、接口作了详细规定，便于不同公司的产品可以互联互通。
以一个构GSM系统的号码编制⏹移动用户识别码——IMSI（国际移动用户识别码）⏹每个用户一个，在所有位置均有效，通常在呼叫建立和位置更新时使用。
⏹存在于SIM卡中，安全性很重要。
GSM系统的号码编制⏹临时移动用户识别码——TMSI⏹IMSI只在起始呼叫中使用，而后用换算出TMSI完成通话过程。
GSM系统的号码编制⏹国际移动设备识别码——IMEI⏹手机串号⏹MT的唯一标志，由于监控设备。
⏹一般，在MT键盘上按下*#06#，即可得到。
GSM系统的号码编制⏹MT的网络服务号码⏹类似于固定电话号码的编制原则⏹13x xxxx xxxxGSM系统的号码编制⏹基站识别编码BSIC⏹位置区识别编码LAI⏹便于识别基站及位置区，为位置更新和信道越区切换服务GSM提供的主要业务⏹目前投入使用的是⏹语音传输⏹短消息业务⏹传真GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹小区结构和载频运用⏹小区区群载频复用⏹小区半径：BTS—MT间距离，农村一般35KM，市区一般1KM⏹可采用区群内三小区⏹每小区三扇区⏹区群间频率复用GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹工作频带和载频间隔⏹上行：890-915MHZ⏹下行：935-960MHZ⏹共有25MHZ带宽⏹FDD双工间隔45MHZ⏹每频带上200KHZ载波间隔GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹频道编号⏹1号～124号⏹n=1 ～124⏹1、124号基本不用MHZ nf uplink)2.0890(+=MHZnffuplinklink)2.0935(45down+=+=GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹发射类型⏹GSM：发射类别为271KF7W，即：⏹每载频段用TDMA技术⏹含8个基本物理信道/8个基本时隙⏹调制速率为270.83KBps⏹GMSK调制方式GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹GSM：蜂窝系统⏹载频间隔：200KHZ⏹每载频：按时间分隔为8个时隙的1个个TDMA帧，即每载频8信道⏹每小区基站：含由若干个预先分配的频率——时间信道GSM系统的无线接口⏹物理信道和逻辑信道的结构⏹我们已知GSM上下行频带被分为124对载频，载频间隔200KHZ⏹每对载频上的时间被分割，供不同用户使用，称作时隙。
GSM系统信道编码技术探讨
GSM系统信道编码技术探讨在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道。
一个物理信道就是一个时隙，通常被定义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙（TS）。
而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道。
这些逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信道上来传送。
逻辑信道又可分为业务信道和控制信道.（一）业务信道：业务信道用于携载语音或用户数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。
话音业务信道TCH/FS：全速率语音信道13Kbit/sTCH/HS: 半速率语音信道 5.6Kbit/s数据业务信道TCH/F9.6: 9.6kbit/s 全速率数据信道TCH/F4.8: 4.8kbit/s 全速率数据信道TCH/H4.8: 4.8kbit/s 半速率数据信道TCH/H2.4: <=2.4kbit/s 半速率数据信道TCH/F2.4: <=2.4kbit/s 全速率数据信道（二）控制信道：控制信道用于携载信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。
广播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。
公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，前一个是单向上行信道，后者是单向下行信道。
专用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH1、广播信道：广播信道仅用在下行链路上，由BTS至MS。
它们用在每个小区的TS0上作为标频，在一些特殊的情况下，也可用在TS2，4或6上，这些信道包括BCCH、FCCH和SCH。
为了通信，MS需要于BTS保持同步，而同步的完成就要依赖FCCH和SCH逻辑信道，它们全部为下行信道，为点对多点的传播方式。
频率校正信道（FCCH）：FCCH信道携带用于校正MS频率的消息，它的作用是使MS可以定位并解调出同一小区的其它信息。
同步信道（SCH）：在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，它给出了MS需要同步的所有消息及该小区的的标示信息如TDMA帧号（需22比特）和基站识别码BSIC号（需6比特）。
信道编码
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经典信道编码
■分组码之汉明码 ●汉明码（7，4）编码方法 设码字为a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0，规定校验关系（不唯一）
a6+a5+a4+a2=0 a6+a5+a3+a1=0 a6+a4+a3+a0=0
矩阵形式
1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0
汉明距离，记作 汉明距离直接决定着编码算法的检错和纠错能力，汉明距离越大，说明码字间 的最小差别越大，抗干扰能力越强。
●汉明距离与检错纠错能力
检测e个错误 纠正t个错误 检测e个错误，同时纠正t个错误(e>t)
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经典信道编码
■分组码之汉明码 ● 1950年，R.Hamming和M.Golay提出了第一个实用的差错控制编码方案，极大地
1
2 3 4 5
aaaa
abca aaab aaab aabc
000 000 000
111 001 011 000 000 111 111 001 100 000 111 001
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否
是 否 是 否
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abdc aabd
abdd
111 110 010 000 111 001
111 110 101
交织器 1 2 3 4 2 3 4 x x x x x 1 xxx1 x x 1 x x xxxx x 解交织器
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交织器 5 6 7 8 6 7 8 3 4 2 x x 5 x x25
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信道编码——精选推荐
信道编码第6章信道编码教学内容：信道编码的概念、信道编码定理、线性分组码、循环码6.1信道编码的概念教学内容：1、信道编码的意义2、信道编码的分类3、信道编码的基本原理4、检错和纠错能⼒1、信道编码的意义由于实际信道存在噪声和⼲扰，使发送的码字与信道传输后所接收的码字之间存在差异，称这种差异为差错。
信道编码的⽬的是为了改善通信系统的传输质量。
基本思路是根据⼀定的规律在待发送的信息码中加⼊⼀些多余的码元，以保证传输过程的可靠性。
信道编码的任务就是构造出以最⼩冗余度代价换取最⼤抗⼲扰性能的“好码”。
2、信道编码的分类纠错编码的⽬的是引⼊冗余度，即在传输的信息码元后增加⼀些多余的码元（称为校验元，也叫监督元），以使受损或出错的信息仍能在接收端恢复。
⼀般来说，针对随机错误的编码⽅法与设备⽐较简单，成本较低，⽽效果较显著；⽽纠正突发错误的编码⽅法和设备较复杂，成本较⾼，效果不如前者显著。
因此，要根据错误的性质设计编码⽅案和选择差错控制的⽅式。
3、信道编码的基本原理可见，⽤纠（检）错控制差错的⽅法来提⾼通信系统的可靠性是以牺牲有效性的代价来换取的。
在通信系统中，差错控制⽅式⼀般可以分为检错重发、前向纠错、混合纠错检错和信息反馈等四种类型。
⾹农理论为通信差错控制奠定了理论基础。
⾹农的信道编码定理指出：对于⼀个给定的有⼲扰信道，如信道容量为C，只要发送端以低于C的速率R发送信息(R为编码器输⼊的⼆元码元速率)，则⼀定存在⼀种编码⽅法，使编码错误概率p随着码长n的增加，按指数下降到任意⼩的值。
这就是说，可以通过编码使通信过程实际上不发⽣错误，或者使错误控制在允许的数值之下。
4、检错和纠错能⼒举例：A、B两个消息a、没有检错和纠错能⼒：0、1b、检出⼀位错码的能⼒：00、11c、判决传输有错：000、111（⼤数法则）⼀般来说，引⼊监督码元越多，码的检错、纠错能⼒越强，但信道的传输效率下降也越多。
⼈们研究的⽬标是寻找⼀种编码⽅法使所加的监督码元最少，⽽检错、纠错能⼒⼜⾼且⼜便于实现。
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第六章空中接口的信道编码本书中的信息仅用于培训,具体以设备所附手册中的信息为准。
目录页码GSM突发脉冲序列(Burst)----------------------------------- 2 GSM突发脉冲序列类型-------------------------------------- 4 差错保护与检测------------------------------------------------ 6 话音信道编码--------------------------------------------------- 8 增强型全速率EFR(Enhanced Full Rate)------------------ 10 EFR的信道预编码---------------------------------------------- 10 差错保护与检测-------------------------------------------------- 12 控制信道编码----------------------------------------------------- 12 数据信道编码----------------------------------------------------- 14 逻辑信道映射到TDMA帧结构中---------------------------- 16 交织------------------------------------------------------------------16 交织交叉-话音-----------------------------------------------------18 发射-话音-----------------------------------------------------------20 矩形交织-控制信息-----------------------------------------------22 发射-控制信息-----------------------------------------------------22 交叉交织-数据-----------------------------------------------------24 发射-数据-----------------------------------------------------------24☺本章目标：完成本章的学习后，学员应能：画出GSM突发脉冲序列的结构，并说出每段的用。
理解为防止空中接口中的话音、数据和控制信道出错而采用的不同保护措施。
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构成的用途。
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解码突发脉冲序列，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0.031ms时间上的误差。
●偷帧标志当话务信道突发脉冲序列被FACCH(Fast Associated Control Channel)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被盗用。
●训练序列供接收均衡器评估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帧保护带保护带信息训练序列信息尾比特偷帧标志尾比特常规突发脉冲序列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，以便接收器能正确接收解码。
●常规突发脉冲序列（Normal Burst）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（Access 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(NB)信息训练序列信息频率校正突发脉冲序列(FB)固定比特同步突发脉冲序列编码过的比特同步序列编码过的比特填充突发脉冲序列固定比特训练序列固定比特接入突发脉冲序列同步序列加密比特时间第六章空中接口的信道编码差错保护与检测为保护逻辑信道，避免逻辑信道在无线通路上发送时出现差错，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：●对话音信道编码将每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。
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（260bit）话音（8个Bursts）控制信息（184bit）编码交织控制信息（4个Bursts）数据（240bit）数据（22个Bursts）第六章空中接口的信道编码8×TCHFR(Bursts)8×TCHEFR(Bursts)8×FACCH/TCH(Bursts)8×TCH2-4kbps(Bursts)4×BCCH,PCH,AGCH4×SDCCH,SACCH4×CBCH(Bursts)19×TCH9.6kbps(Bursts)1×RACH1×SCH(Bursts)差错保护与检测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，对话音信息的可理解性越重要的比特，敏感度越高。
●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，话音解码器可以检测到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个尾比特是为了将接收器的寄存器设置到解码状态。
●Class2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链路上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链路上每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。
话音信道编码校验比特尾比特卷积编码增强型全速率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校验码。
另外8个比特是从原244bit的帧中选出来的4个比特的重复。
EFR 的信道预编码EFR话音帧：50 Class1a+124 Class1b+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244bitsClass 1a Class 2b Class 250 bits 124bits 70 bits8bit的CRC加到8个重复bitsClass 1b中加到Class 2 中Class 1a Class 1b Class 250bits 132bits 78bits260 bits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。