Общая последовательность цифровой передачи информации в GSM

Общая последовательность цифровой передачи информации в GSM представлена [19, 43, 26]

на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Структура цифровой передачи информации в GSM

Диаграмма работы канального кодера представлена на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Диаграмма работы канального кодера

В стандарте GSM 260 бит информации, кодирующих параметры 20-миллисекундного сегмента речи (гл. 3), также разделяются на два класса: класс 1 – 182 бита, защищаемые помехоустойчивым кодированием, класс 2 – оставшиеся 78 битов, которые передаются без помехоустойчивого кодирования. В свою очередь, из 182 бита класса 1 выделяются 50 наиболее существенных бит, составляющих подкласс 1a, которые подвергаются более мощному кодированию, а остальные 132 бита класса 1 составляют подкласс 1b и кодируются слабее.

К подклассу 1а относятся параметры фильтра кратковременного предсказания и часть информации о параметрах фильтра долговременного предсказания, к подклассу 1b – часть информации о параметрах сигнала возбуждения и оставшаяся информация о параметрах фильтра долговременного предсказания, к классу 2 – оставшаяся информация о параметрах сигнала возбуждения.

Информация подкласса 1а кодируется блочным кодом, обнаруживающим ошибки, – укороченным систематическим циклическим кодом (53, 50), дающим 3-битовый код четности. Затем вся информация класса 1 переупаковывается, располагаясь в такой последовательности: биты с четными индексами, код четности подкласса 1а, биты с нечетными индексами в обратной последовательности, четыре добавочных нулевых бита – всего 189 битов. Эти 189 битов подаются на сверточный кодер (2, 1, 5) со скоростью кодирования R = 1/2 и длиной ограничения К = 5. В результате 378 битов с выхода сверточного кодера вместе с 78 битами класса 2 составляют 456 битов, т.е. поток информации речи на выходе кодера речи равен 456 бит/20 мс, или 22,8 кбит/с.

Перед выдачей в канал связи закодированная информация речи также подвергается перемежению. В стандарте GSM используется достаточно сложная и совершенная схема блочно-диагонального перемежения: 456 битов информации одного 20-миллисекундного сегмента речи разбиваются на 8 подсегментов, 57 битов одного подсегмента распределяются между смежными 8 подсегментами таким образом, что после перемежения смежными с каждым конкретным битом оказываются соответствующие ему по положению биты, отстоявшие от него до перестановки на 4 подсегмента. Причем на четные и нечетные (после перестановки) битовые позиции подсегмента ставятся биты из смежных сегментов. Алгоритм перемежения обладает свойствами квазислучайности, так что смежные биты исходной последовательности оказываются разделенными непостоянным числом битов, что позволяет более эффективно бороться с периодическими битовыми ошибками.

После перемежения 456 битов информации одного сегмента распределяются по одноименным слотам четырех последовательных кадров канала трафика – два поля по 57 битов в слоте (см. рис. 3.2) и каждое 57-битовое поле снабжается дополнительным скрытым флажком, помечающим информацию речи (в отличие от информации управления канала FACCH, которая кодируется существенно иначе).

Информация каналов управления подвергается блочному и сверточному кодированию в полном объеме. Так, для кодирования информации каналов SACCH, FACCH, FCCH, РСН, AGCH, SDCCH используется блочный кодер (224, 184), сверточный кодер (2, 1, 5) и та же схема перемежения, что и для канала трафика. В каналах RACH, SCH используются другие схемы блочного кодирования, а также сверточные кодеры (2, 1, 5), отличающиеся от свер-точных кодеров перечисленных ранее каналов управления. При передаче данных используются более сложные схемы сверточного кодирования и перемежения, обеспечивающие соответственно и более высокое качество передачи информации.

Длительность слота канала трафика, с учетом добавления вспомогательной и служебной информации (см. рис. 2.2), составляет 156,25 битов и, поскольку информация одного 20-миллисекундного сегмента речи занимает по одному слоту в четырех последовательных кадрах, результирующий поток информации составляет 625 бит/20 мс, или 31,25 кбит/с. Эта информация сжимается во времени в 8 раз, так что на протяжении одного кадра длительностью 4,615 мс передается информация восьми временных слотов (см. рис. 2.2), в результате чего частота битовой последовательности возрастает до 250 кбит/с.

Наконец, на каждые 12 кадров канала трафика, несущих информацию речи, добавляется по одному кадру с информацией управления канала SACCH (кадры 13 и 26 мультикадра канала трафика на

рис. 2.2). Таким образом, скорость информационной битовой последовательности на выходе кодера канала составляет 270,833 кбит/с.

На приемной стороне цифровой сигнал подвергается операции деперемежения. При декодировании информации сначала выполняется сверточное декодирование информации класса 1 и при этом исправляются ошибки в пределах возможностей сверточного кода. Затем по коду четности проверяется наличие остаточных ошибок в информации подкласса 1а и, если такие ошибки обнаруживаются, информация данного сегмента не идет в последующую обработку, а заменяется интерполированной информацией смежных сегментов.