Канальное кодирование

Мс.

ü Speech coding – речевое кодирование, предназначенное для сжатия цифровых дан-ных.

ü Channel coding – канальное помехоустойчивое кодирование.

ü Ciphering – шифрование, т.е. криптозащита цифровых потоков.

ü Interleaving – перепутывание, перемежение битов для борьбы с замираниями в ра-диоканале.

ü Burst formatting – форматирование пакетов, т.е. сопровождение информационных битов служебными,разделительными,защитными,тренировочными и т.д.битами.

Рисунок6.3– Функциональная схема обработки сигнала вGSM

В тракте приема МС все процедуры взаимообратные процедурам на передаче,кроме одной:

Adaptive Equalization – адаптивное выравнивание, понимаемое как квазиоптимальный прием битов в условиях взаимных наложений из-за многолучевости.

В трактах приемопередачи БС процедуры обработки аналогичны МС и начинаются с этапа канального кодирования.Специфичен лишь блокDD-conversion –транскодер(пе-рекодер),предназначенный для преобразования ИКМ потока64кб/с во внутренний фор-

матGSM 13кб/с.

При передаче неречевой информации(факсограммы, SMS,иные цифровые данные),цифровые сигналы вводятся в тракт либо перед канальным кодером,либо после него,если помехоустойчивое канальное кодирование выполняется самим источником данных.

РассмотримA/D –преобразование,сегментацию и речевое(эффективное)кодирова-ние.

Сигнал в полосе ТЧ дискретизируется сf_D=8кГц и затем квантуется с разрядностью13бит на отсчет.Таким образом,имеем цифровой поток со скоростью:

8кГц х 13 бит=104Кбит/с.

Для сжатия потока с104Кбит/с до13Кбит/с используется метод RPE-LPC(RegularPulse Excitation – Linear Prediction Coding) –линейное предиктивное кодирование с регу-

лярным импульсным возбуждением.

В его основе лежит представление,что голосовой тракт человека–фильтр с перемен-ными параметрами,на который воздействует сигнал основного тона,для формирования гласных звуков,или шум для формирования“согласных”,шипящих звуков.Для кодиро-вания речи необходимо сохранить информацию об основном тоне и меняющихся во вре-мени параметрах фильтра(коэффициентах).Звуки речи имеют длительность от5мс до300мс (т.е. коэффициенты фильтра не меняются в эти интервалы, они стационарны).

В GSM интервал сегментации (стационарности) выбран 20мс. На нем производится вычисление коэффициентов фильтра и параметров основного тона из160отсчетов отA/D.Таким образом,информация о речевом сигнале обновляется50раз в секунду.

Если абонент молчит,это обнаруживается с помощью VAD(Voice Activity Detector) –детектора активности речи.При этом соответствующие20мс сегменты маркируются как пустые,чтобы их могли занимать,например,сигналыGPRS.

Способ кодирования,принятый вGSM,обеспечивает сжатие исходного объема бит на20мс-интервале от значения:

(160отсчетов х 13бит/отсчет)=2080 бит, до значения 260 бит. Таким образом,за секунду имеем:

50 х 260бит=13Кбит/с.

Кроме указанной скорости,называемой«full rate»,вGSMиспользуют Enhanced full rate (EFR) – 15,1Кбит/с,и Half rate –половинная скорость– 6,5Кбит/с.

На основе260бит за сегмент20мс от кодера речи кодер канала формирует456бит за-кодированной информации с внесенной избыточностью.Схема кодирования показана на рисунке6.4.

Входные биты разделяются на3блока по степени важности:

ü класс1a (50бит) –очень важные биты;

ü класс1b (132бита) –важные биты;

ü класс2 (78бит) –не так важные биты.

Биты класса1а про-

ходят дополнительный блочный кодер,увеличи-вающий их объем до53бит.Далее эти биты,биты класса1bи4вспомога-

тельных разделительных бита подаются на сверточ-ный кодер,вдвое увеличи-

вающий объем битов до378. К результату добав-ляются78битов класса2.

Рисунок6.4– Схема канального кодирования вGSM ^{В результате на выходе ка-}

нального кодера каждые20мс формируется 456 бит. Таким образом, образуют поток со скоростью 456бит/20мс = 22,8Кбит/с.