GSM无线信道中的语音编解码技术

"语音编解码在GSM无线通信中的应用" 在GSM（全球系统 for 移动通信）无线通信系统中，语音编解码是实现高质量语音通话的关键技术。FR-GSM无线信道主要使用RPE-LTP（规则脉冲激励－长时线性预测编码）作为其语音编码标准。这种编码方法能在保持相对低的数据速率的同时，提供可接受的语音质量。 RPE-LTP编码功能将13Kb/s的数据传输速率与64Kb/s的PCM（脉冲编码调制）进行转换，确保了在有限带宽的无线信道上传输语音数据的效率。每个语音帧长度设定为20毫秒，这样的设计是为了尽可能接近人类语言的自然流畅性。RPE-LTP编码后的语音质量MOS（Mean Opinion Score）评分为3.6，意味着在主观听觉测试中，其表现良好。然而，它需要相对较高的计算复杂度，约为4.7 MIPS（每秒百万指令），这在当时的硬件条件下是可接受的。此外，该编码技术具有一定的抗干扰能力，能够承受7dB的噪声干扰，误码率（BER）分别为一类0.61%和二类8.3%。 在GSM系统中，无线通信不仅仅是语音编码，还包括多种无线逻辑信道的管理。这些逻辑信道可以分为上行（移动台到基站方向）和下行（基站到移动台方向）两类。例如，BCCH（广播控制信道）用于广播系统信息，如网络参数；CCCH（公共控制信道）处理随机接入请求；DCCH（专用控制信道）则用于特定用户的数据传输；FCCH（频率校正信道）帮助移动台和基站之间的频率同步；SCH（同步信道）确保时间基准的一致性；TCH（业务信道）承载实际的语音或数据业务；而RACH（随机接入信道）允许移动台发起连接请求等。 FCCH和SCH是确保无线通信准确性的基础。FCCH通过广播频率信息，使移动台能调整其频率与基站同步，而SCH则提供时间同步，使得移动台能够精确地在正确的时间窗口内发送和接收数据。这些信道的设计和有效利用是GSM系统能够支持大量并发用户的通信并保持稳定服务质量的重要因素。 BCCH则在系统信息广播中扮演重要角色，通过发送系统消息1-4，向移动台提供了网络操作所必需的参数，如小区ID、频率配置等。RACH则允许移动台在需要服务时，通过竞争的方式申请接入网络，是新用户接入GSM网络的初始通道。 总结来说，语音编解码和无线逻辑信道在GSM系统中起着核心作用，它们共同确保了高效、可靠且高质量的语音通信服务。GSM系统的这些设计原理也为后来的移动通信技术，如3G、4G和5G，奠定了坚实的基础。