33
Wykład 12: GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM. PG – Katedra Systemów Mikroelektronicznych ZASTOSOWANIE PROCESORÓW SYGNAŁOWYCH Marek Wroński

Wykład 12: GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

  • Upload
    elle

  • View
    77

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Wykład 12: GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM. PG – Katedra Systemów Mikroelektronicznych ZASTOSOWANIE PROCESORÓW SYGNAŁOWYCH Marek Wroński. GSM jako system radiokomunikacji ruchomej (lądowej). – warunek konieczny: praca w tym samym kanale częstotliwościowym, - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Wykład 12: GSM – wstęp.Kodowanie mowy w GSM.

PG – Katedra Systemów Mikroelektronicznych

ZASTOSOWANIE PROCESORÓW SYGNAŁOWYCH

Marek Wroński

Page 2: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

GSM jako system radiokomunikacji ruchomej (lądowej)

– warunek konieczny: praca w tym samym kanale częstotliwościowym,– warunek wystarczający: możliwość nawiązania łączności w dowolnym punkcie zadanego (ograniczonego) obszaru → sieć pracuje tylko na pewnym obszarze!,– kanały muszą być tak zorganizowane tak, aby była możliwość odbioru sygnału na jednym kanale (lub kilku), a nadawania na drugim (lub kilku innych).

Położenie + częstotliwość → struktura przestrzenno-spektralna (siatka)

Page 3: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

GSM – Global System for Mobile Communikation. Wstęp

Systemy komórkowe 1-szej generacji oparte na technologii analogowej nie dawały możliwości przetwarzania cyfrowego oraz kompresji sygnałów mowy, dominowały w latach 80-ych.Pomimo małej odporności na zakłócenia, łatwości podsłuchu rozmów, niedostatku transmisji danych, a także braku roamingu międzynarodowego, systemy te bardzo się rozwinęły. W roku 1991 do użytku weszła 2-ga generacja o nazwie GSM. Nie są one przystosowane do przesyłania danych cyfrowych (oparte na klasycznej koncepcji kumulacji kanałów typu telefonicznego).GSM to system tel.radiowej, w którym dokonują się cyfrowe przetwarzanie i kompresja sygnałów mowy do przepływności kanałowej 13 Kb/s, a dostęp do kanału radiowego następuje ze zwielokrotnieniem czasowym w ustalonym, dynamicznie zmiennym kanale częstot. Standardowa przepływność dla danych, w tego rodzaju sieciach to 9,6 Kb/s (max. 14,4 Kb/s). Przy korzystaniu z jednej szczeliny czasowej, przepływność ta jest barierą dla użytkowników tel.kom., usiłujących przekazać jakiekolwiek informacje tekstowe za pośrednictwem terminali mobilnych.System ten pracuje w częst. >800 MHz. Użytkownik komunikuje się ze stacją bazową w każdej komórce za pośrednictwem odrębnych kanałów dla nadawania i odbioru (uplink od cz. 935,2 MHz i downlink od 890,2 MHz). Kanały te mają szerokość 200 kHz.Komunikacja w każdym ze 124 kanałów odbywa się za pomocą ramek, posiadających 8 szczelin czasowych (slot), tj.jednocześnie do 992 użytk.(< bo interfer. z sąsied. kom.)przenosi głos i dane. Każda ze szczelin, reprezentuje indywidualny kanał użytk. powstający w wyniku multipleksow. ramki z podziałem czasu. Każda ramka ma szerokość 1250 bitów i zawiera 8-em 148-bit szczelin Każda szczelina ma114 bitów danych, a pozostałe służą jako nagłówek oraz do synchronizacji. Szybkość transmisji, w każdym z kanałów 9600 b/s. W wielu krajach jest system DCS – 1800 (Digital Communication System - 1800 MHz) o mniejszych obszarowo komórkach (na obszarach zurbanizowanych) tj. mniejsza moc nadajników

Page 4: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Rozwój technologii GSM

Faza 1 w końcu lat 80-tych. Określono podstawowe cechy usług łączności bezprzewodowej: •transmisji mowy i danych (kodowanie z przepływnością 13 Kb/s), •współpracy z publiczną siecią pakietową (protokół X.25), •realizacji połączeń alarmowych i usług dodatkowych (przenoszenie i blokowanie połączeń), •kanał radiowy ze zwielokrotnieniem czasow.i ramką TDMA (Time Division Multiple Access), •przesyłania krótkich komunikatów SMS (Short Message Service). Fazę 2 rok 1995, kiedy to rozbudowano komunikację głosową o: •transmisję telefaksową i interfejs komputerowy oraz usługi dodatkowe

(telekonferencje, wywołania grupowe, identyfikację abonenta wywołującego itp.). Zaimplementowano identyfikację abonenta za pomocą karty SIM(Subscriber Identity Module), oraz opcję 2-krot. podwyższ.efektywności z połówkowym kodow.mowy HR (Half Rate)5,3 Kb/s Faza 2+ 2000r. (HSCSD i GPRS). Funkcje dla przejście z systemu GSM do system.3-gen. jak: •zaawansowane usługi połączeń głosowych (transm.rozsiewcze, wywoł.grupowe, priorytetow.p.), •integrację sieci GSM z innymi: sieć t.b.DECT/RLL, amer.PCN, bezprz.centralą WPABX,s. sat., •profilowanie usług użytk.(wspólne lub oddzielne numery z wielowariantową taryfikacją), •współpracę z s.o odmiennej hierarchii architektury i strukturze wewn.(CDMA, WB-CDMA), •rozszerzanie grupy usług związanych z pakietową transmisją danych, •pracę terminali w 2-ch zakr.częstotliwości Dual Band lub w różnych trybach pracy Dual Mode, •transmisję danych w trybie komutacji łączy typu HSCSD(High Speed Circuit Switched Data), •nową generac.s.inteligentnychCAMEL(Customized Application for Mobile Enhanced Logic) •pełną i wielowymiarową taryfikację połączeń, •pakietową transmisję danych w kanale radiowym GPRS (General Packet Radio Services), •usprawnienie koderów głosowych bezprzewodowej usługi telefonicznej.

Page 5: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Architektura systemu GSM

Page 6: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Opis schematu ideowego węzła

Stacja ruchoma jest elementem (interfejs) bezpośredniego dostępu użytkownika do sieci (komórki).• przetwarzanie sygnału nadawanego i odbieranego (kodowanie i dekodowanie mowy, kodowanie i dekodowanie kanałowe, przeplot, wzmacnianie, filtracja),• funkcje pomocnicze związane z transmisją (hopping częstotl, regulacja mocy, pomiary jakości syg.),• funkcje interfejsu z użytkownikiem – do komunikowanie się z systemem(funkcje firmowe),• funkcje związane z transmisją danych (opcja).Zespół Stacji Bazowych składa się z: − stacji bazowych (BTS interf.radiowy), − sterownika (BSC).• wykrywanie zgłoszeń stacji ruchomych,• przetwarzanie sygnału w obu kierunkach,• szyfrowanie i deszyfrowanie sygnałów,• przesyłanie wyn.pomiarów własnych i stacji ruch.do BSC,• skakanie po częstotliwościach (synchronizacja z MS), Sterownik BSC steruje kilkoma lub kilkunastoma stacjami bazowymi i realizuje funkcje sterującedla obsługi komórek, zarządza zasobami radiowymi, steruje przełączaniem kanałów. Głównym elementem bloku komutacyjno-sieciowego jest centrum przełączania ruchomych stacji(MSC - Mobile Switching Centre), korzystające z czterech baz danych:−HLR jest rejestrem stacji własnych, zawierającym dane dotyczące uprawnień abonenta w zakresie uprawnień dostępu do usług i ich rodzaju. Zawiera też zmieniające się dane o aktualn.położeniu, które pozwalają kierować przychodzące informacje bezpośrednio do odbiornika.−VLR jest rejestrem stacji obcych, gromadzącym dane o stacjach ruchomych w obszarze obsług. przez VLR. Są one wykorzystywane przez centrum przełączania (MCS) w realizacji połączeń.−AuC jest centrum identyfikacji zapewniającym abonentom niezbędną ochronę przed realizacją połączeń na cudzy koszt lub podsłuchem rozmów. Zawiera klucze, alg.szyfrowania i gener.losowe.−EIR jest rejestrem identyfikacji stacji ruchomych, w 3-ch grupach: stacji czynnych, stacji uszkodz.(chwilowo nieczynnych) i stacji zablokowanych (skradzionych, czy z nieuregulowaną płatnością).

Page 7: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Stacje bazowe• Budowa stacji: nadajniki sygn.radiowych, odbiorniki sygn.radiow., anteny, ukł.CPS.• Parametry elektryczne: klasy mocy, regulacja mocy wypromieniowanej, niepożądana emisja poza-pasmowa, stabilność częstotliwości, dokładność modulacji, zakres dynamiki.

Page 8: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Sieć GSM – transmisja i sygnalizacja

Page 9: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Hierarchiczna struktura sieci

Page 10: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

System numeracji stosowany w sieci GSM

Skomplikowany system numeracji związany jest z wielowarstwową strukturą sieci i złożonymi procedurami wymiany informacji pomiędzy jej poszczególnymi elementami:• oddzielenie numeracji abonenta od numeracji usług i sprzętu, • numer ≠ droga połączenia,• różne numery dla usług, • różne numery dla różnych grup użytkowników

MSISDN – numer międzynarodowy abonenta sieci ISDN: MSISDN =kraj + operator + abonent• nr katal.użytk.,• rozumiany w całej sieci,• określa typ dostępnej usługi, a nie terminal,• w HLR numer MSISDN → MISI,• zgodny z numeracją w sieci ISDN.IMSI – numer międzynarodowy abonenta ruchomego ( użytk.): IMSI =kraj + operator + abonent• numer (używany) wew. w sieci,•przydzielony przez operat.,•zapisany w HLR, AuC, VLR i SIMMSRN – numer chwilowy stacji ruchomej (do zestaw.połącz.): MSRN =kraj + operator + abonent• generowana przez VLR (odpowiedź za zapytanie z HLR o położenie stacji (co do obsz. przywołań),TMSI – tymczasowy numer abonenta ruchomego• zakodowana wersja numeru MISI,• przesyłany od BTS do MS w trakcie przywołania (identyf.abon.),• przydzielany przy 1-m zgł.MSIDEI – międzyn. nr identyf. terminala IMEI =model + producent + urządzenie + dodatkowe• pozwala na śledzenie terminali, ich blokowanie i kontrolę dostępu,• na stałe w terminalach i w EIRLAI – numer (do identyf.) obszaru przywołań abonena LAI =kraj + operator + obszar przywołań• ruch w obszarze - bez aktualizacji w VLR.CGI – numer globalny (danego obsz.)komórki CGI =kraj + operator + obszar przywołań + komórka• rozpoznawanie odpowiadającego abonenta przez centralę, • również cele taryfikacyjne.BASIC – numer identyfikacyjny stacji bazowej BSIC =kraj + grupa komórek• używany przez MS do identyf.BS,• wykluczanie BS o silniejszym sygnale, ale dalej położonych, • „problemy graniczne”.

Page 11: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Wykorzystanie numerów w czasie zestawiania połączenia

Page 12: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Organizacja kanałów radiowych GSM 900 i E-GSM

• kanały „w górę”: 890-915 MHz,• kanały „w dół”: 935-960 MHz,• częstotliwości nośne „w górę”: (890 + 0,2⋅i) MHz, • częstotliwości nośne „w dół”: (935 + 0,2 i) MHz, ⋅• odstęp dupleksowy 45 MHz,• szerokość kanału 200 kHz• 124 kanały, tj. i = 1, 2, … 124,• ARFCN – numer kanału radiowego,• w każdym kanale 8 szczelin czasowych.

• zwiększona pojemność,• dodano 50 kanałów (10 MHz),• kanały „w górę”: 880-915 MHz,• kanały „w dół”: 925-960 MHz,• kanały „podstawowe” – jak w GSM 900,• odstęp dupleksowy 95 MHz,• szerokość kanału 200 kHz,• ARFCN – numer kanału radiowego,• w każdym kanale 8 szczelin czasowych.

Każda aktywna stacja ruchoma w chwili nawiązania łączności otrzymuje dwa niezależne, stałe odcinki czasu (0,557 ms), tzw. szczeliny, w dwóch różnych kanałach radiowych z różnymi częst., odległymi od siebie o 45 MHz. Jedna szczelina służy do transmisji w kierunku do stacji bazowej a druga w kierunku odwrotnym – do stacji ruchomej.

Page 13: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

GSM - podział czasowy i częstotliwościowy kanałów

Dostęp do kanału transmisyjnego:FDMA-(FrequencyDivisionMultipleAccess) wielodostęp z podziałem częstotliwościTDMA-(TimeDivisionMultipleAccess) wielodostęp z podziałem czasowymCDMA-(CodeDivisionMultipleAccess) wielodostęp z podziałem kodowym

Page 14: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Organizacja kanałów radiowych DCS 1800

• mniejsze komórki,• więcej kanałów: 374,• kanały „w górę”: 1710-1785 MHz,• kanały „w dół”: 1805-1880 MHz,• częstotliwości nośne „w górę”: (1710 + 0,2 (i–511)) MHz, i = 512, 513,… 885,⋅• częstotliwości nośne „w dół”: (1805 + 0,2 (i–511)) MHz, i = 512, 513, …885,⋅• odstęp dupleksowy 95 MHz,• szerokość kanału 200 kHz,• ARFCN – numer kanału radiowego,• w każdym kanale 8 szczelin czasowych.

Page 15: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Kanały fizyczne

Kanał fizyczny – ciąg szczelin czasowych o tym samym numerze na jednej częstotliwości nośnej• każda częstotliwość – 8 szczelin czasowych,• czas trwania szczeliny – ok. 577 µs (15/26 ms),• wielodostęp TDMA/FDMA,• ramka TDMA = 8 szczelin czasowych → 4,615 ms,• częstotliwość powtarzania ramki: ok. 216,6 Hz,• przesunięcie numeracji szczelin na obu kierunkach transmisji,• niejednoczesne nadawanie i odbiór sygnałów (unikanie sprzężeń i prostrza konstr.)

Transmisja impulsowa (zakłócenia!)(w pewnych przedz. czasu - w „swojej” szczelinie)Przez 7 szczelin nadaj. MS nieaktywny

-częst.włącz.się nadajn ¼.615=216.5Hz-włączenie/ wyłączenie 28s-zakres zmiany mocy 70 dB-przesyłanie informacji 542.8s

Page 16: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Pakiety komunikacyjne GSM (Burst)

W każdej szczelinie czasowej jest transmitowany jeden pakiet komunikacyjny (burst-pęk).4 rodzaje:

Pakiet podstawowy–podstawowe dane przenoszone przez logiczne kanały informacyjne i sterujące.Dane kanałów informacyj. zapisywane w dwóch grupach po 58 bitów rozdzielone 26 bit. sekwencją diagnostyczną testującą procedury synchronizacji transmisji i badania odpowiedzi kanału. Całość pakietu (142 b.)ograniczają 3-bit. marginesy (tails) o wartościach 0, na początku i na końcu pakietu;razem 148 bitów.Pakiet kończy ochronny interwał czasu(GP–Guard Period)odpowiadający 8,25bitu,co daje przedz. czasu =156,25 interwału trwania 1-go bitu danych, w szczelinie czasowej 0,577 ms.

Pakiet korekcji częstotliwości jest generowany przez stację bazową w celu synchronizacji częstot.transmisji sygnału nośnego stacji ruchomej. Rozmiary jego są identyczne jak pakietu podstawowego.

Pakiet synchronizacyjny również generowany przez stację bazową dla synchronizacji generatora sygnału podstawy czasu w stacji ruchomej.Pakiet zawiera kod identyfikacyjny stacji bazowej oraz nr transmit. ramki; w 2-ch grupach po 39 bit,przedzielonych 64-bit sekwencją danych synchronizacji.

Pakiet dostępu jest generow. przez stację bazową i przekazywany do niezsynchronizowanej jeszczestacji ruchomej. Jest to 1-szy pakiet nawiązywania łączności obu stacji. Brak informacji o odległości stacji ruchomej od stacji bazowej oznacza konieczność ustalenia maksymaln. wymiaru czasu trwania przedziału ochronnego w formie 68,25 bitów wypełniających. Jest to odpowiednik czasu nawiązyw. łączności między stacjami położonymi w odległości do 35 km.

Page 17: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Kanały logiczne

-rozsiewcze (Broadcast Channel) BTS->MS (korekcja cz.FCCH,synchron. ramkowa SCH i rozsiwcza BCCH, kod obsz. przywołań, operatora i inf. o cz. W sąsiednich kom.)-wspólne sygnaliz. (Common Control Chanel) (k. przywoł.tylko ”w dół” PCH (Paging CH) k.wielodost. RACH (Random Access CH) przydz.k. DCCH przy inicjow.od MS, k. przydz. Łącza AGCH (Access Grant CH),inf. od BTS o przydz.k. DCCH tylko „w dół”

-specjalne sygnaliz. (Dedicated Control CH) k. wydzielony SDCCH(Standalone Dedicated CCH)wolny pomocn. k.SACCH(Slow Associated CCH)-wyniki pom.mocy BTS,ster.mocą MS, wyprzedzszybki pomocn. k.FACCH( Fast A CCH)- związ. z k. rozmów do przełączania, zmiany znacznik.SF

Page 18: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Zasady obróbki sygnału

Sygnał mowy

13-bit. DAC (1), próbkuje z szybk. 8 kHz (13 bit.x 8kcykli/s = 104kb/s ciągu danych) syg. analog. Strumień dzielony jest (2) na segmenty co 20 ms,tj.2080b/20 ms. W (3) próbki są kompresowane i kodowane (skrócenie strumienia do 13 kb/s).W (4) strumień dzielony jest na 2 klasy,różnej wagi.Pierwsze 182 bity (z 260) traktowane są najważniejsze.Do 2 klasy zaliczono pozostałe 78 bitów. Następnie w bloku (5), bity 1-klasy są obrabiane. Do pierwszych 50 bitów tego ciągu są dodawane trzy bity parzystości w kodzie cyklicznym a następnie dodawane są cztery bity marginesu. Otrzymany 189-bit.blok poddawany jest kodowaniu splotowemu, które wydłuża ciąg do 378 bitów. Wraz z 78 bit. 2-grupy uzyskujemy blok o długości 456 bitów (co 20 ms),czyli strumień 22,8 kb/s.Tak zabezpieczony ciąg danych zostaje zaszyfrowany i podzielony na ramki i uzupełn.sekwencjamitestującymi. Blok (6) zawiera modulator fazowy GMSK – szybkiej modulacji Gaussa. W bloku (7) następuje przeniesienie i synteza zmodulowanego sygnału do kanału nadajnika radiow. Blok (8) jest wzmacniaczem (nadajnikiem) mocy.

Page 19: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Cyfrowe kodowanie sygnału mowy (hybrydowe)

Przetwarzanie wstępne (preprocessing) ogranicza pasmo (4kHz) i po spróbk.w filt.preemfazy uwydatnia w.cz.Predykcja liniowa krótkoterminowa (LPC) dla 160 pr. obl.par.f.predykcyjn.: 8 wsp.odbicia zakodow.na 36 bitSygnał mowy przechodzi przez f. inwersyjny LPC, czyli na wyjściu pojawia się 160 próbek błędu predykcji. Dodalszej analizy sygnał jest dzielony na 4 ramki po 40 próbek (5ms).Predykcja długoterminowa (LTP) dla każdej ramki 5 ms znajdowany jest w przeszłości (w odl. 40-120 próbek)Odcinek syg. Najbardziej skorelowany z daną ramką.Wart.opóżnienia (lag) zapisana na 7bit.a skala-wzmocn.2b.Przewidziany syg.jest odjęty od danej ramki, a do dalszej analizy idzie syg. różnicowy,o małej energii (jak szum)Analiza syg. pobudzającego (RPE) po f.DP syg.jest subsamplikowany tj.pobierana jest co 3 próbka, poczynającod 0,1,2,3. Z tych 4 syg. (13 pr.) wybieramy o max. energii i próbki kodujemy adaptacyjnie (każda na 3 bit.) –dodatkowo: wzmocnienie (6 bit.) i faza pobierana co trzeciej próbki (2 bity)

Page 20: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Tworzenie strumienia cyfrowego i dekodowanie mowyTak powstałe „szczątkowe”próbki syg. z param.są multipleksowane w strumień cyfr. o przepływności 13 kb/s.Przy dekodow. najpierw 13 próbek jest wymnażanych przez wzmocnienie, „rozstawianych” równomiernie (RPE- Regular Pulse Excitation – regularne pobudzenie impulsowe) zgodnie z przesyłaną informacją o faziei uzupełnianych próbkami zerowymi. Moduł LTP znajduje w zadanej odległości w przestrzeni odcinek sygnału,przemnaża go przez skalę podobieństwai dodaje do bieżącej ramki.Po zgromadzeniu 4 ramek 40-próbk. w jedną 160-próbk., podawana jest ona na f. LPC o przesłanych parametr.Po deemfazie (procesie odwrotnym do preemfazy) sygnał podawany jest do wzmacniacza i słuchawki.

Page 21: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Predykcja liniowa LPC i długoterminowa LTP

Predykcja rzędu k to przewidywanie kolejnej próbki w chwili n sygnału (mowy) x na podstawie k poprzednich próbek:

Bieżąca próbka jest liniową kombinacją k próbek poprzednich:Współczynniki predykcji wyznacza się dla całego bloku sygnału, dlatego też przewidywane wartości obarczone są błędem:który minimalizujemy,np. stosując met. autokorelacyjną,tj. licząc k+1 próbek ciągu autokorelacji (dł.N)a następnie wyznaczając współczynniki predykcji z równania macierzowego:

Do dalszej części systemu, oprócz błędupredykcji, przesyłane są współczynnikipredykcji explicite lub wyliczane są współcz.odbicia (to stosunek sygnału odbitego do wejśc.- coś w rodzaju odbić na przejściach między pierścieniami reprezentującymi trakt głosowy na skutek niedopasowania falowego i interferencji z falą nadchodzącą.

Na podstawie analizy większego fragmentu sygnału możemy dojść do wniosku,że bieżący odcineksygnału jest zbliżony do pewnego odcinka w przeszłości.Znając odległość w czasie od tego odcinka i skalę podobieństwa k, możemy więc bieżący segment o długości N „przewidzieć” w postaci:Jest to met. predykcji długoterminowej.

Page 22: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Alg. Schur’a i filtr kratowy (Schur recursion & lattice filter)

Γj = coefficiente di riflessione finale p0(τ) e k0(τ)= ricavati in funzione di rx(τ) Γ*

j = coefficiente di riflessione modificato rx(τ)= risultato dell’autocorrelazione

pj(ô) pj+1

(ô)

z-1

Γj

Γ*j

z-1

k j (ô)

kj+1

(ô)

Zaletą filtrów kratowych jest mniejsza wrażliwość na kwantowanie wsp. odbić (deformacja char-ki)oraz swoistego rodzaju „ortogonalność” (optymalny rząd filtra który może się zmieniać w czasie)

Następnie transformacja wsp.odbić do wartości LAR(Logarithmic-Area-Ratios):

Page 23: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Kodowanie kanałowe sygnału mowy• zabezpieczenie transmitowanych informacji przed zakłóceniami wprowadzanymi przez kanał transmisyjny,• koder kanałowy dodaje bity do przesyłan.strumienia,• dodatkowe bity służą do wykryw. i usuwania błędów.

Wykorzystano koder blokowy (50,53)i kod splotowy o sprawności 1/2 i dł.5.Koder mowy generuje w 50 ramek/sek,każda o dł.260 b. Przepływność strumieniaBitowego: 50*456=22.8 kbit/s

Page 24: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Przeplot

• przeciwdziała „paczkom błędów”,• bitowy (kolumn) na ramce 456 bitowej• przeplot bitowy: „przemieszanie” bitów w paczki 57 bitowe,• przeplot blokowy: w 8 pakietach,• wprowadza duże opóźnienie (33 ms).

Stopa błędów <12.5% (średnio <6%)

Page 25: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Modulacja GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) z ciągłą fazą

Page 26: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Efektywne gospodarowanie zasobami widmowymi

Page 27: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Skakanie po częstotliwościach (frequency hoping)

• nośna zmienia się w sposób pseudolosowy,• sygnał zmodulow. ma charakter pseudoszumowy,• sygnał odporny na zakłócenia,• poprawia jakość transmisji,• ogranicza wpływ zakłóceń wspólnokanałowych,• opcjonalny dla komórek,• MS musi posiadać możliwość realizacji FH,• BSC przydziela grupę częstotliwości,alg.zmian i nr,• aspekty planowania: C↑, D↓,częste powtarzanie cz.

Bez skakania

Page 28: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Sterowanie mocą• MS: najmniejszy poziom umożliw. łączność o wymaganej jakości,• zmniejsza interferencje wspólno- i sąsiednio-kanałowe,• wydłużenie czasu pracy,• regulacja krokowa: co 2 dB,• wymaga pomiarów jakości transmisji: BTS od MS, MS od BTS, decyduje BSC,• pierwsze zgłoszenie MS – wstępny poz. mocy.

Page 29: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Nadawanie z wyprzedzeniem

• przeciwdziała nakładaniu się szczelin czasowych,• dla komórek o promieniu 35 km – wyprzedzenie = 0-233 µs.

Page 30: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Transmisja przerywana

• aktywność abonenta: 40-50% czasu trwania połącz.choć łącza są zarezerwowane na całe połącz.,• podczas braku aktywności przesyła się zredukowaną ilość pakietów (Discont.Transmissin DTX),• algorytm rozróżniający stan aktywny (Voice Activity Detection VAD + comfort noise).

Page 31: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Schemat blokowy stacji ruchomej (komórki) GSM

Page 32: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Praktyczna realizacja telefonu komórkowego przez AD

Page 33: Wykład 12:  GSM – wstęp. Kodowanie mowy w GSM

Budowa stacji bazowej