4 ПРОЦЕС ПЕРЕТВОРЕННЯ СИГНАЛІВ В СТІЛЬНИКОВОМУ РТ 

4.1 Речепреобразованіє 

Формування сигналів починається з процесу перетворення мовного сигналу в цифрову форму.

Процедура перетворення відбувається в мовному кодері. Для стандарту GSM вибраний мовний кодер RPE-LTP (кодер з регулярним імпульсним збудженням і лінійним кодуванням з прогнозом) з довготривалим прогнозуючим пристроєм від MPE-LTP кодером, що дозволило понизити швидкість передачі 13 Кбит/с (з 14,77 Кбит/с).

Зменшення швидкості до 13 Кбит/с досягається трьома етапами:

Діапазон вхідних амплітуд розбивається на сегменти. Потім в процесі аналізу обчислюються 8 коефіцієнтів r(i), які представляються як рівні. Потім в процесі довготривалого прогнозу кожен сегмент вирівнюється до рівня наступних один за одним сегментів мови.

Кодери з лінійним прогнозом витягують істотні для сприйняття характеристики мови безпосередньо з тимчасової форми сигналу. Такий кодер аналізує мовний сигнал для отримання змінної в часі моделі збудження мови створюючого тракту.

Вісім коефіцієнтів r(i) кодуються і передаються із швидкістю 3,6 Кбит/с. періодична послідовність фрагментів передається із швидкістю 9,4 Кбит/с. Загальна швидкість передачі складає 3,6 + 9,4 Кбит/с. Таким чином, обробка мови проводиться по кадрах тривалістю 20 мс, за час кадру при аналізі обчислюються 93 значення параметрів, які передаються кожні 20 мс цифровим потоком із швидкістю 13 Кбит/с.

Кодер розпізнає при аналізі мови різні звуки мови і передає з генератора синусоїдальний сигнал у всьому діапазоні мовних частот.

У мовному декодері сигнал відновлюється по відгуках послідовності регулярного імпульсного збудження.

Система DTX управляє детектором активності мови VAD (Voice Activity Detector), який забезпечує виявлення і виділення інтервалів мови з шумом і шуму без мови, навіть в тих випадках, коли рівень шуму порівняємо з рівнем мови, малюнок 6.  

Малюнок 6 – структурна схема процесів обробки мови в стандарті GSM. 

4.2 Канальне кодування. 

Мовний кодер передає кожні 260 біт інформаційної послідовності із швидкістю v = 13 Кбит/с на схему канального кодування. Перші 182 біта цього кадру (біти 1-го класу) захищаються за допомогою блокового коду. Для цього біти 1-го класу розділяються додатково на 50 біт класу 1а і 132 біта класу 1б, малюнок 7.   

Малюнок 7 – Структура формування сигналу. 

Біти класу 1а доповнюються трьома бітами перевірки на парність. Блоковий код є систематичним циклічним кодом (53,50) з формуючим поліномом

g(D)= D3 + D + 1

Відповідно до прийнятого правила формування системного коду, ключ SW закритий на час перших 50 тактових імпульсів, а інформаційні біти, що поступають на вхід кодуючого пристрою, одночасно поступають на блок переупорядковування і формування 3 біт перевірки на парність, малюнок 8.

Після 50 тактових імпульсів перемикач SW спрацьовує, і біти перевірки на парність поступають з кодуючого пристрою.  

Робота: биті 1 . 50 ключ SW закритий

биті 51 . 53 ключ SW відкритий 

Малюнок 8 – Структурна схема циклічного кодера. 

Малюнок 9 – Структура формування сигналу. 

Далі проводиться перший крок перемежения: биті з парними індексами збираються в першій частині інформаційного слова, потім йдуть 3 біта перевірки на парність, потім збираються біти з непарними індексами і переставляються. Потім слідують 4 нульових бита, які потрібні для формування коду, що виправляє випадкові помилки в каналі, малюнок 10. 

Малюнок 10 – Структура формування сигналу. 

Потім 189 біт кодуються згортальним кодом. Згортальний код є безперервним. У основу покладений принцип формування перевірочних розрядів шляхом підсумовування по модулю «2» кожного інформаційного розряду з деяким набором попередніх розрядів. До інформаційного розряду додаються 2 перевірочних, одержаних в процесі формування, малюнок 11. 

Малюнок 11 – Схема згортального кодера  

Вхідна інформація | Вміст осередків

1 | 2 | 3

0 | 0 | 0 | 0

1 | 1 | 1 | 0

0 | 0 | 1 | 1

1 | 1 | 1 | 1

0 | 0 | 1 | 0  

Після згортального кодування загальна довжина кадру складе

2 г 189 + 78 = 456 битий.   

Малюнок 12 – Структура формування сигналу. 

Після цього кадр з 456 біт ділиться на вісім 57-бітових підблоків.   

B0 | B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | B6 | B7 

Малюнок 13 – Структура формування сигналу. 

Потім підблоки піддаються діагональному і внутрішньокадровому перемежению, розбиваються на пакети і пакети перемежаються. 

4.3 Формування TDMA-кадру. 

В результаті цих перетворень кожен відлік рівня початкового аналогового сигналу представляється у вигляді зашифрованого повідомлення, що складається з 114 битий, – двох самостійних блоків по 57 битий, малюнок 14, розділених між собою еталонною (повчальною) послідовністю 26 битий. При прийомі цієї послідовності визначається характер спотворень в тракті розповсюдження сигналу і характеристики приймача формуються вже стосовно конкретних умов роботи в даний момент часу.

По повчальній послідовності проводять настройку еквалайзера. Часовий інтервал пакету має тривалість 0,577 мс. У його склад окрім двох блоків по 57 битий і повчальній послідовності включається:

Це означає, що інтервал NB містить 156,25 битий, а тривалість одного біта складає 3,69 мкс.  

Малюнок 14 – Структура формування сигналу. 

Кожен інтервал кадру позначається від 0 до 7, тобто в одному кадрі одночасно можуть передаватися 8 мовних каналів. Фізичний сенс тимчасових інтервалів, які інакше називаються вікнами, - це час, протягом якого здійснюється модуляція такою, що несе цифровим інформаційним потоком відповідним мовному повідомленню або даним.

Цифровий інформаційний потік є послідовністю пакетів, що розміщуються в цих тимчасових інтервалах (вікнах). Пакети формуються небагато коротше, ніж інтервали, їх