移动通信课程设计

目录

一 GSM/GPRS系统原理.......................................................................................... 1 1.1 GSM概述 .......................................................................................................... 1 1.2语音编码 .............................................................................................................. 1 1.3频率分布 .............................................................................................................. 2 1.4系统结构 .............................................................................................................. 2 1.5 无线电接口 ......................................................................................................... 2 1.6 GSM安全............................................................................................................. 4 2.1 GPRS简介 ........................................................................................................... 4 2.2 GPRS主要特点 ................................................................................................. 4 2.3 GPRS工作原理 ................................................................................................. 6 2.4 GPRS的业务及其具体应用 ............................................................................. 8 2.5 GPRS的优势及存在的问题 ............................................................................. 8 2.5.1 GPRS的技术优势 ...................................................................................... 8 2.5.2 存在的问题................................................................................................. 9 二. 实验部分 ............................................................................................................ 10 3.实验十五 GSM/GPRS 短消息实验 .................................................................... 10 3.1 实验目的 .......................................................................................................... 10 3.2 实验仪器 .......................................................................................................... 10 3.3 实验原理 .......................................................................................................... 10 3.4 实验步骤 .......................................................................................................... 13 3.5 实验结论： ...................................................................................................... 13 4.实验十六 GSM/GPRS语音与呼叫实验 ............................................................. 14 4.1 实验目的 .......................................................................................................... 14 4.2 实验设备 .......................................................................................................... 14 4.3 实验原理 .......................................................................................................... 14 4.4 实验步骤 .......................................................................................................... 16 4.5 实验结论： ...................................................................................................... 17 参考文献： ................................................................................................................. 17 心得体会： ................................................................................................................. 18

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一 GSM/GPRS系统原理

1.1 GSM概述

全球移动通讯系统Global System of Mobile communication就是众所周知的GSM，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。GSM标准的无处不在使得在移动电话运营商之间签署\漫游协定\后用户的国际漫游变得很平常。 GSM 较之它以前的标准最大的不同是他的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代 (2G)移动电话系统。 这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。

从用户观点出发， GSM的主要优势在于提供更高的数字语音质量和替代呼叫的低成本的新选择（比如短信）。从网络运营商角度看来，其优势是能够部署来自不同厂商的设备，因为GSM作为开放标准提供了更容易的互操作性。而且，标准就允许网络运营商提供漫游服务，用户就可以在全球使用他们的移动电话了。

GSM在继续开发（例如包数据能力在Release '97版本的标准中通过GPRS被加入进来）时，保持与原始的GSM电话向后兼容。更高速度的数据传输是用EDGE在Release '99版标准中引入的。 市场状况

到2005年全球有超过10亿人使用GSM电话，使GSM成为主导的移动电话系统，占到全球市场份额的70%。 当前W-CDMA并没有展现出全部的功能，而GSM的主要竞争CDMA2000（主要在北美、日本、中国和韩国使用）在全球获得作为3G标准过渡的有限的增长。但是由于并不存在所谓标准的CDMA手机，所以在不同运营商的CDMA网络直接漫游有时可能是困难甚至是不可能的，具体情况取决于手机和运营商。 因为W-CDMA网络建设已经起步（至少在高密度的市场），GSM的正在缓慢消亡，但这将持续相当时间。

在1998到2000年之间导致GSM用户增长的主要原因是移动运营商推出预付费电话服务。它允许那些不能或者不想跟运营商签署合同的的人们使用移动电话服务。这种服务在欧洲的移动运营商之间竞争也比较激烈，即使没有长期的合同，人们也可以从运营商那里以很低廉的价格买到一款手机。

1.2语音编码

GSM系统最早的语音编码方案采用规则脉冲激励长时预测编码(REP-LTP)技术。它产生的编码速率为13Kbps，每20ms一个话音帧。话音质量平均意见分值（MOS）可达到3.6。这一方案被称作全速率编码（Full Rate，FR）。在FR的基础上，通过改进算法推出了增强型全速率编码（Enhanced Full Rate，EFR）；在不改变编码速率的条件下，实现了更好的话音质量。同时也引入了编码速率为6.5Kbps的半速率编码（Half Rate，HR），这样在牺牲话音

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质量的前提下，系统的容量可以提高一倍。1998年， 3GPP又采纳了自适应多速率编码（Adaptive Multi-Rate，AMR）作为语音编码的增强。AMR包括14种不同速率的编码算法，其中8种为全速率和6种为半速率，码率介于12.2Kbps至4.75Kbps之间。系统在通话过程中根据信道条件和误码率实时地选择最佳的编码速率。在理想情况下，AMR 12.2Kbps的语音MOS可达4.14。

1.3频率分布

GSM900 ：上行（MHz）890-915；下行（MHz）935-960 GSM900E ：上行（MHz）880-915；下行（MHz）925-960 GSM1800 ：上行（MHz）1710-1785；下行（MHz）1805-1880 GSM1900 ：上行（MHz）1850-1910；下行（MHz）1930-1990

1.4系统结构

图1 GSM系统结构模型

GSM系统后面的网络被人们看作是极其庞大和复杂的，这样就可以提供所有的所需服务。它被分成很多的部分，每一部分负责其中的一个功能。

基站系统(基站和相关控制器）。

网络和交换系统(网络的每一部分都要与其他部分无缝衔接)有时也被叫做核心网。

如图所示，当前的业务（语音和电路交换数据）由基站子系统和网络子系统支持完成。BSS有处理无线物理层的基站收发信台（RTS）、处理无线资源管理和切换的基站控制器（BSC）构成。提供电路交换业务的NSS包括移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）和归属位置寄存器（HLR）。

GPRS核心网(可选部分，用于基于报文的互联网连接)。 所有的系统元素组合出许多的象语音通话和短信这样的GSM服务。

1.5 无线电接口

GSM 是一个蜂窝网络,也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。 GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。

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GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：宏蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。宏蜂窝可以被看作那种基站 天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。

蜂窝半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以下到数十公里。实际使用的最长距离GSM规范支持到35公里。还有个扩展蜂窝的概念，蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。

GSM还支持室内覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室内天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室内高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室内覆盖也可以通过无线信号穿越建筑物来实现，只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。

一般在界定无线电接口，会以频道(Channel)来分，分为逻辑频道(Logical Channel)跟实体频道(Physical Channel)。 首先在实体频道定义了实体网络的传输单元。 网络结构

GSM网络结构GSM系统后面的网络被人们看作是极其庞大和复杂的，这样就可以提供所有的所需的服务。它被分成很多的部分，每一部分负责其中的一个功能。

图2、规范的GSM网络结构图

1、基站子系统 (基站及其控制器）.

2、网络和交换子系统 (这一部分和固定网络最为相似)有时也被叫做核心网。 3、GPRS核心网 (可选部分，用于基于报文的互联网连接)。所有的系统元素组合出许多的象语音通话和短信这样的GSM服务。

4、身份识别模块

GSM的一个关键特征就是用户身份模块 (SIM), 也叫 SIM卡。SIM卡是一个保存用户数据和电话本的可拆卸智能卡IC。用户就可以更换手机后还能保存自己的信息。换句话说用户也可以使用现在的手机而使用不同运营商的SIM卡。 有些运营商为了防止用户转换到别

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的网络在手机上做手脚，使得它只能用一个特定的SIM卡，或者同一个网络的SIM卡，这就是众所周知的 SIM卡封锁, 这在某些国家并不合法。

在美国和欧洲，大部分运营商锁定他们销售的移动电话，这样做是因为移动电话的价格一般因为签订长期合同大幅减少（例如在欧美市场很多手机可以通过签约以原价格几十分之一的价格购买），而运营商试图避免客户的流失。用户一般可以通过与运营商联系付一定费用来解除锁定，或者通过一个专门服务或者从互联网上搜索相关软件来解锁。

如果用户签署在一段时期有效地合同（合同帐户），某些美国运营商例如T-Mobile和Cingular,就会解除对电话的锁定。第三方的解锁方法比起运营商的来一般更快而且也更便宜。在大多数国家除去锁定是合法的。

1.6 GSM安全

GSM 被设计具有中等安全水平。系统设计使用共享密钥用户认证。用户与基站之间的通讯可以被加密。演进的 UMTS引入可选的USIM－使用更长鉴别密钥保证更好的安全以及网络和用户的双向验证。GSM只有网络到用户的验证 (而且还不是 vica versa).虽然安全模块提供了保密和鉴别功能，但是鉴别能力有限而且可以伪造。

GSM为了安全使用多种加密算法。A5/1和A5/2两种串流密码用于保证在空中语音的保密性。 A5/1是在欧洲范围使用的强力算法，而A5/2则是在其他国家使用的弱强度算法。在两种算法中严重漏洞都已经被发现， 例如一个单一密文攻击可能实时的中断掉A5/2. 但是系统支持多个不同算法，这样运营商就可以换一个安全等级更强的。

2.1 GPRS简介

GPRS（通用无线分组业务：General Packet Radio Service）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。简单的说，GPRS是一项高速数据处理的技术，其方法是以“分组”的形式传送数据。网络容量只在所需时分配，不要时就释放，这种发送方式称为统计复用。目前，GPRS移动通信网的传输速度可达115k/s。GPRS是在GSM基础上发展起来的技术，是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术，所以通常称为2.5G。通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。

2.2 GPRS主要特点

(1) GPRS采用分组交换技术，

(2) 定义了新的GPRS无线信道，且分配方式十分灵活

(3) 支持中、高速率数据传输，可提供9.05 ---171.2kbit/s的数据传输速率用户。 (4) GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。

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GPRS采用基于GMSK（Gaussian Minimum-Shift Keying）的调制技术，相比之下， EDGE基于一种新的调制方法8PSK（eight-phase-shift keying），它允许无线接口支持更高的速率。8PSK也用于UMTS。网络营运商如果想过渡到第三代，必须在某一阶段改用新的调制方式。

5、存在转接时延

GPRS分组通过不同的方向发送数据，最终达到相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况。

二. 实验部分

3.实验十五 GSM/GPRS 短消息实验 3.1 实验目的

学会短消息发送原理，并在基于ARM的Windows CE操作系统通过GSM/GPRS模块完成短消息的发送。

3.2 实验仪器

1、“移动通信实验系统”一套。

2、处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部。 3、实验模块：ARM模块与基于ARM的液晶显示模块，GPRS模块。

3.3 实验原理

SMS是通过移动网络用手机收发简短文本消息的一种通信机制。

SMS采用存储转发模式——短消息被发送出去之后，不是直接发送给接收方，而是先存储在SMC（短消息中心），然后再由SMC将短消息转发给接收方。如果接收方当时关机或不在服务区内，SMC就会自动保存该短消息，等到接收方在服务区出现的时候再发送给他。

如果使用拉丁字母，每条短消息长度最高可达160个字符。如果使用非拉丁语字母，比如中文或阿拉伯语，每条短消息最多可支持70个字符长度。这些字符可以是文本、数字或二进制非文本数据（用于铃声或logo等）。

与普通的寻呼机制不同的是，SMS是一项有保证的双向服务。发送方可以在将短消息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息以及不可达到的原因。

SMS是非对称业务，它使用SS7信令信道传输数据分组。所以，系统可以支持短消息与话音、数据、传真等业务的同步传输。即使在业务信道处于高峰期的情况下，也照样可以使用短消息顺利通信。此外，SMS还可以实现全国甚至国际漫游。

SMS属于GSM第一阶段（Phase1）标准，但目前已经被集成到了很多网络标准中。一般的移动网络（如GSM、CDMA、TDMA、PHS、PDC等）都支持SMS，这更使SMS所向披靡，成为一项非常普及的移动数据业务。

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GSM标准中定义的点到点短消息服务使短消息能够在移动台和短消息服务中心之间传递，

SME SME 图 9、是基于GSM网络的典型SMS体系框架。

SME(短消息实体)：负责接收和发送短消息。可以位于固话系统、移动基站或其他服务中心内。

MSC(移动交换中心)：负责系统交换管理，控制来自或发往其他电话或数据系统的通信。 SMSC(短消息业务中心)：负责在移动基站和SME之间中继、存储或转发短消息。 HLR（归属位置寄存器）：是移动网络中最重要的数据库，用于存储管理用户的永久信息和服务记录，帮助把短消息传递给正确的MSC，还能配合与HLR 之间的协议，在接收方因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。

SMC_GWMS(短消息中心网管)：是与其他网络打交道的节点。一旦从SMSC接收到短信息，SMC_GWMS就向目的移动台的HLR处查询移动站当前的位置，并将短消息传送给接受者所在的基站的交换中心。

VLR（访问定位寄存器）：该数据库含有用户临时信息，如手机鉴别、当前所处的小区等信息。通过VLR提供的信息，SMC能将短消息交换到相应的BSS（基站系统，包括BSC+BTS,向移动站发送或接收信息），BSS再将短消息传递给接收方的手机。

GSM/GPRS系统提供点对点的消息传递，包括两种电信业务：一种是从移动用户端到短消息中心端的短消息发送;一是从短消息中心端到移动用户端的短消息发送。用户利用短消息中心可以从移动终端发送到移动终端，也可以从移动终端发送到固定市话网或者外部应用程序；移动终端不仅可接收到其他用移动终端的短消息，也可接收到其他外部程序的短消息；外部应用程序之间的通过短消息中心也可传递信息。

此外，系统还提供小区广播功能。

系统还提供强大的外部程序接口，可以利用短消息中心开发各种增值业务，如GPS应用、

HLR SME SME SMSC SMSC SS 7 VLR MSC BSS 11

语音留言通知、收发EMAIL、人工/自动发短消息、信息发布等。同时系统还提供计费接口、运营者分析包、各种统计/查询功能等。

中西文文字信息留言/语音留言综合信息服务，作为实时通信的存储转发补充，提高移动网接通率。

自动登录业务开放方式使得部分用户资料可由用户管理，完全解决我国手机机型中西文混杂的情况。

自动登录业务开放方式更加灵活，进一步方便用户，更利于新业务推广。

自动登录业务开放方式要求录制主人提示语，符合我国用户的使用习惯，进一步提高用户使用率。

“不间断通信”新方式（满足移动用户实时通信要求），将语音业务和短消息业务紧密结合起来，开放更多特色业务，充分满足移动用户实时通信的要求，更进一步提高用户使用率。

开放信息（160/话费等）查询，话费限额小管家，欠费催缴等新业务，可利用系统开放更多的新业务，吸引用户，进一步增加用户使用率。

可开展各种增值业务，如语音留言达到通知、汽车定位、EMAIL达到通知、账单信息发送等新业务。

模块化结构，系统容量大，可平滑扩容 自动坐席：可由1个平滑扩到480个 人工坐席：可由1个平滑扩到144个 网络节点：可由1个平滑扩到多个

用户容量：可由1万用户平滑扩到100万用户 No.7：信令链路可提供2-32条 交换网络：可提供4K交换网络 联网节点：可由1个平滑扩到多个 丰富的业务接入，更符合中国国情 人工/自动接入 语音/传真接入 第三方信息接入

中文界面，直观易懂、操作方便、更适合在中国使用 对国际和国际标准的全面支持 短消息中心符合GSM03.40规范

通过X.25与MSC连接时符合GSM03.47规范 移动始发短消息可以分为以下几个过程：

1. 接入和鉴权加密

2. 发送短消息到短消息中心

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3. 短消息中心向手机报告发送结果。

3.4 实验步骤

1、在GPRS模块上插入移动通信卡（3.3V sim卡），并用专用交叉串口电缆线连接ARM模块与GPRS模块，最后在GPRS模块上架好天线。打开GPRS模块的开关，GPRS模块上POWER指示灯亮，GPRS指示灯闪烁，GRI指示灯常亮，表示模块工作正常。（注意：一般都要先打开ARM模块，进入Windows操作系统界面下以后再和GPRS模块用串口线连接，以免Windows CE系统无法正常启动）。

2、打开Windows文件夹，双击R&C TEST文件，则可进入百科融创串口助手AT指令实验界面。

3、在AT指令实验界面把串口速率设置成115200，打开发送和接收显示窗口。 4、打开键盘，可在发送窗口一栏中输入GPRS短消息发送指令，再单击发送则可发送短信（注意：本系统除汉字以外，其他诸如英文字母，阿拉伯数字全部支持）。也可以用手机向该模块的用户发送短消息，即直接向该模块内用户的手机号码发送短消息即可。

附：短消息实验相关 AT指令 (1)、发送短消息

AT+CMGF=1(回车) //设置文本短信格式 AT+CMGS=“0123456789（电话号码）”（回车） //短信目的地 Hellohello //短信文本内容 （选中十六进制）1A //发送命令 （2）、读出短信息

AT+CPMS=‘“SM”，“SM”，“SM”（回车） //设置短信存储单元为SIM卡 AT+CMGR=？（回车） //读SM中的第？条短信 （注：1、发送每条指令前，先清空发送区。

2、字母大小写切换点击键盘上的CAP

3、某些符号诸如“+”的输入可用单击Shift得到）。

4、实验完毕，关掉实验箱电源，取下SIM卡，串口线和耳机耳麦，整理实验箱

3.5 实验结论：

通过在艾散老师和蔡亚永老师的帮助和指导下，以及同组同学的齐心配合下，及通过多次努力实验，学会短消息发送原理，并在基于ARM的Windows CE操作系统通过GSM/GPRS模块完成短消息的发送。GSM/GPRS系统短消息发送时根据SMS这种通信机制来实现的。SMS采用存储转发模式-----短消息被发出之后，不是直接发送给收方而是先储存在SMC(短消息中心)，然后再由SMC将消息发送给接收方。

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4.实验十六 GSM/GPRS语音与呼叫实验 4.1 实验目的

学习通信尤其是移动通信中语音编码的基本方法，并重点考虑GPRS网络最基本的语音与呼叫业务的处理方法

4.2 实验设备

1.“移动通信实验系统”一套

2.处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部。 3.实验模块：GPRS模块，ARM模块与基于ARM的夜景显示模块。

4.3 实验原理

数字化语音信号在无线传输时主要面临三个问题：意识选择低速率的编码方式，以适应有效带宽的要求；二是选择有效的方法减少误码率，即信道编码问题；三是选用有效的调制方式，减少杂波辐射，降低干扰。

模拟语音信号变为数字信号设计到语音编码技术。欧洲的GSM系统，采用的是一种称为规则脉冲激励——长期预测的语音编码方案（REP-LTP）,语音编码技术有三种类型：波形编码、参量编码、和混合编码。

（1）波形编码

在时域上对语音的电压波按一定的速率抽样，再将幅度量化，对于每个量化点用代码表示。解码是相反过程，将接受到的数字序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。波形编码能提供很好饿语音质量，但是编码信号的速率较高，一般应用在信号带宽要求不高的通行中。脉冲调制（PCM）和增量调制，常见的波形编码，其编码速率在16Kbit/s-64kbit/s.

脉冲编码调制有如下三个步骤：

1）抽样 抽样定理：对一个在时间上连续的信号，若频带限制在Fm内，要完全恢复原始信号，必须大于或等于2Fm的频率进行抽样。

例如 一般语音频率为300hz_3400hz,如完全不失真恢复语音信号，抽样频率至少为6800hz，为保险起见，一般取8000hz.

2）量化 模拟信号经抽样后在时间上是离散的，但其幅度的取值仍是连续的，为了使模拟信号变为数字信号，还必须将幅度离散化，即将幅度用有限个电平来表示，实现样值离散化的过程称为量化。量化犹如数学上的四舍五入，即将样值幅度用规定的量化电平表示。

3）编码 将模拟信号抽样量化后在编码成数字代码，称为脉冲编码调制（PCM）64kbit/s的PCM是最成熟的数字语音系统，主要用于有线电话网，它的语音质量好，可与模拟语音相比，其抽样速率为8khz每个抽样脉冲用八位二进制代码表示，每一路标准话路比特率为8000*8=64kbit/s.

对于无线系统来说，由于频带的限制，必须采用低速率高质量的编码技术。

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（2）参量编码

前面所述上网波形编码的语音质量较高，技术上也比较简单，但其速率较高。这意味着信号所占频带较宽，严重影响系统容量，不能应用于频率资源有限的无线系统，为提高系统容量，必须采用低速高质量的语音编码方法。

参量编码的基础是语音信号的提取与语音信号的恢复，这涉及到语音产生的物理模型。 为提取特征参量做语音分析，利用用语音信号的平稳特征，即认为语音在10ms——20ms 的时间内其特征参数不变。这样，即将实际语音信号划分为10ms——20ms段内，对每个参量进行参量提取。期可实现低速率语音编码达到2kbit/s——4.8kbit/s.但语音质量只能达到中等。

（3）混合编码

这是近年来发展的一类新的语音编码技术。在这种编码信号中，既含有语音特征参量信息，又含有部分波形编码信息，其编码速率达8kbit/s——16kbit/s，语音质量可达到商用话音标准。

混合编码将波形编码和参量编码结合起来，既有波形编码的高质量优点又有参量编码的低速率优点。其压缩比达到4kbit/s—16kbit/s。泛欧GSM系统的规则脉冲激励——长期预测编码（RPE—LTP）就是混合编码方案。

为了满足GSM系统的窄带通信模式，GSM采用三种话音编码技术，即：

速率为13k的全速率（FR）编码技术：规则脉冲激励线性预测编码技术（RPE—）。 速率为12.2k的增强型全速率（EFR）编码技术：代数码激励线性预测编码技术（ACELPT）。 速率为6.5k的半速率（HR）矢量和激励线性预测编码技术编码方式（VSELP）。 下面以最常用的规则脉冲激励线性预测编码技术（RPE—LTP）为例来了解GSM的语音编码技术。

LPC LTP RPE

LPC分析滤 波器 复 用 器 分段 低通 滤波器 RPE 振点选择器 LPC分析 LTP 分析滤波器

图10、规则脉冲激励线性预测编码技术（RPE—LTP）

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见上图，规则脉冲激励线性预测编码技术是一种混合编码技术，它集成了波形编码与声源编码两项技术之长。波形编码器可精确地再现原来的话音波形，话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高，在12-16Ｋbit/s的范围内会造成话音质量恶化，波形编码器硬件上更容易实现，不受时延影响。声源编码是将话音信息用特定的声源模型表示。声码器编码可以是很低的速率（可以低于5kbit/s，虽然不影响话音的可懂性，但话音质量听起来不自然，很难分辨是谁在讲话。因此GSM系统话音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物---混合编码器），见上图所示。LPC+LTP为声码器，RPE为波形编码器，再通过复用器混合完成模拟话音信号的数字编码，每话音信道的编码速率为13 kbit/s。

声码器的原理是模仿人类发音器官喉、嘴、舌的组合，将该组合看作一个滤波器，人发出的声音使声带振动就成为激励脉冲。当然滤波器脉冲m频率是在不断地变化，但在很短的时间（10ms~30ms）内观察它，则发音器官是没有变化的，因此声码器要做的事是就话音信号分成20ms的声码块，然后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。相关的话音段是十分相似的，LTP将当前段与前一段进行比较，相应的差值被低通滤波后进行一种波形编码。故：LPC+LTP参数：3.6kbit/s;RPE参数：9.4kbit/s;因此，话音编码器的输出比特速率是13kbit.

也可以按照以下思路分析。其输入信号是模拟信号的PCM信号，对移动台来讲，抽样速率为8000HZ，采用13比特均匀量化，则速率为8000*13=104kbit/s。在编码器中，编码处理是按帧进行的，每帧为20ms，即对104kbit/s话音数据流取20ms一段，然后分析并编码，编码后形成260比特的净话音数据块，编码后的速率为260/20=13kbit/s。

4.4 实验步骤

1、在GPRS模块上插入移动通讯卡（3.3Vsim卡），并用专用交叉串口电缆线连接ARM模块与GPRS模块，最后在GPRS模块上架好天线。打开GPRS模块的开关，GPRS模块上POWER指示灯亮，GPRS指示灯闪烁，GRI指示灯常亮，表示模块工作正常。（注意：一般都要先打开ARM模块，进入Windows操作系统界面下以后再和GPRS模块用串口线连接，以免Windows CE系统无法正常启动）。

2、打开Windows文件夹，双击R&C TEST文件，则可进入百科融创串口助手AT指令实验界面。

3、在AT指令实验界面把串口速率设置成115200，打开发送和接收显示窗口。 4、打开键盘，可在发送窗口一栏中输入GPRS呼叫指令，点击发送，当接收窗口显示OK即可完成主呼，在手机模块插上耳机耳麦即可进行通话。

附：通话AT指令

拨打话音电话：ATD123456789 ；或ATDT123456789 接听电话：ATA 挂断电话：ATH

(注：1、发送每条指令前，先清空发送区。

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2、字母大小写切换点击键盘上的CAP

3、某些符号诸如“+”的输入可用单击“Shift”得到)。

4、用移动电话拨打所嵌入的手机号码，如果接受顺利，则会出现多行“RING”的标记（注：某些符号诸如“+”的输入可用单击“Shift”得到）。

5、实验完毕，关掉试验箱电源，取下sim卡，串口线和耳机耳麦，整理实验箱。

4.5 实验结论：

通过在艾散老师和蔡亚永老师的帮助和指导下，以及同组同学的齐心配合下，及通过多次努力实验，学习了通信尤其是移动通信中语音编码的基本方法，话音编码技术分为三种：波形编码、参量编码和混合编码。话音编码特点是使模拟话音信号传输，提高传输质量节省带宽。并重点考虑GPRS网络最基本的语音与呼叫业务的处理方法。并最终实现了话路呼叫的成功完成。

参考文献：

[1]樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯. 通信原理.第 5 版. 北京：国防工业出 版社，2007.1 [2]陈国通. 数字通信. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.4

[3]孙儒石，丁怀元. GSM数字移动通信工程. 北京：人民邮电出版社， 1998 [4]邱玲，朱近康. 第三代移动通信技术. 北京：人民邮电出版社， 2001

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心得体会：

本次课程设计，通过在艾散老师和蔡亚永老师的帮助和指导下，以及同组同学的齐心配合下，及通过多次努力实验，使实验最终完成。

从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. ，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。学会短消息发送原理，并在基于ARM的Windows CE操作系统通过GSM/GPRS模块完成短消息的发送。通过GSM/GPRS呼叫实验，学习了通信尤其是移动通信中语音编码的基本方法，并重点考虑GPRS网络最基本的语音与呼叫业务的处理方法。并最终实现了话路呼叫的成功完成。GPRS是一组新的GSM承载业务，是以分组模式在PLMN和与外部网络互通的内部网上传输。同时也让我们很好的如何发现问题，解决问题，积累了一些解决问题的经验。让我们懂得在实际中解决问题。

通过对GSM/GPRS网络技术的了解认知，让我了解了现在移动通信技术迅猛的发展以及学习先进科学文化知识的必要性及急促性，及加快塑造自身文化素养。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xte7.html