8.3.2.8. Перервна передача
Обробка розмовної інформації в стандарті GSM здійснюється в рамках прийнятої системи перервної передачі розмови DTX, яка забезпечує вмикання передавача тільки тоді, коли абонент починає розмову і відключає його в паузах і в кінці розмови. Структурна схема обробки розмовної інформації приведена на рис. 8.27.
Перервна передача може використовуватись як по каналу «вверх», так і по каналу «вниз». При використанні по каналу «вверх», тобто в мобільній станції, дана функція дозволяє суттєво понизити споживання енергії від акумуляторних батарей. При використанні на базовій станції, тобто по каналу «вниз», перервна передача дозволяє понизити інтерференційні завади, за рахунок переключення вільних каналів в пасивний режим (тобто відсутнє випромінювання). Для спрощення надалі розглядається реалізація перервної передачі в мобільній станції.
Рис.8.27 Структурна схема процесу обробки розмовної інформації
Основним пристроєм при реалізації перервної передачі є детектор активності розмови (VAD). Головна задача при проектуванні VAD - забезпечити надійну відмінність між умовою активного і пасивного каналів. Якщо канал вільний протягом певного часу, його можна заблокувати. Оскільки середня активність розмови абонента нижча 50% це може призвести до суттєвої економії енергії акумуляторної батареї.
До пристроїв VAD ставляться наступні основні вимоги:
- мінімальна ймовірність тривоги при дії лише шуму з високим рівнем;
- висока ймовірність правильного виявлення розмови низького рівня;
- висока швидкість розпізнавання розмови;
- мінімальний час затримки вмикання.
В стандарті GSM прийнята схема VAD з обробкою в частотній області. Структурна схема приведена на рис. 8.28.
Робота VAD базується на розрізненні спектральних характеристик розмови і шуму. Вважається, що фоновий шум є стаціонарний протягом відносно великого проміжку часу, його спектр також мало змінюється в часі. VAD визначає спектральні відхилення вхідного сигналу від спектру фонового шуму.
Рис.8.28 Структурна схема VAD
Ця операція здійснюється інверсним фільтром, коефіцієнти якого встановлюються відносно впливу на вході тільки фонового шуму. При наявності на вході розмови і шуму інверсний фільтр здійснює подавлення компонентів шуму і знижує його інтенсивність. Енергія суміші сигнал/шум на виході інверсного фільтра порівнюється з порогом, який встановлюється в період дії на вході лише шуму. Цей поріг перебуває вище рівня енергії шуму. Перевищення порогового рівня приймається за наявність на вході суміші (сигнал+шум). Коефіцієнти інверсного фільтра і рівень порогу змінюються в часі залежно від поточного значення рівня шуму при дії на вході лише шумового сигналу. Оскільки ці параметри (коефіцієнти і поріг) використовуються детектором VAD для виявлення розмови, сам VAD не може на цій же основі приймати рішення, коли їх змінювати. Це рішення приймається вторинним VAD на основі порівняння огинаючих спектрів в послідовні моменти часу. Якщо вони аналогічні протягом відносно тривалого проміжку часу, припускається, що має місце шум, і коефіцієнти фільтра та шумовий поріг можна змінити, тобто адаптувати під поточний рівень і спектральні характеристики вхідного шуму. VAD з обробкою в спектральній області вдало поєднується з мовним кодеком PRE/LPT-LPC, оскільки в процесі LPC аналізу вже визначається огинаюча спектру вхідного впливу, необхідна для роботи вторинного VAD.
В паузах під час розмови відбувається формування т.зв. комфортного шуму. Коли детектор активності мови в передавачі виявляє, що розмова відсутня, передавач залишається ввімкнутим ще протягом наступних п'яти розмовних кадрів. Під час перших чотирьох з них характеристики фонового шуму оцінюються шляхом усереднення коефіцієнтів підсилення і коефіцієнтів фільтра LPC аналізу. Ці усереднені значення передаються в наступному п'ятому кадрі, в якому міститься інформація про комфортний шум (SID кадр). В мовному декодері комфортний шум генерується на основі LPC аналізу SID кадра. Щоб виключити дратуючий вплив модуляції шуму, комфортний шум повинен відповідати по амплітуді і спектру реальному фоновому шуму в місці передачі. В умовах коміркового зв'язку фоновий шум може постійно змінюватись. Це означає, що характеристики шуму повинні передаватись не тільки в кінці кожного розмовного інтервалу, але і в паузах при розмові так, щоб між реальним і фоновим шумом в наступних кадрах не було б різких розузгоджень. Тому SID кадри посилаються кожні 480 ms під час пауз при розмові. Динамічна зміна характеристик комфортного шуму забезпечує натуральність відтворення розмовного повідомлення при використанні системи перервної обробки розмови.
Система перервної обробки розмовної інформації передбачає відновлення розмовної інформації, яка була з певних причин втрачена. Встановлено, що втрата одного розмовного кадру може бути значно компенсована шляхом повторення попереднього фрагменту. При значних по тривалості перервах в зв'язку попередній фрагмент більше не повторюється, і сигнал на виході розмовного декодера поступово заглушується, щоб вказати абоненту на розрив каналу. Це саме відбувається і з SID кадром. Якщо SID кадр втрачений під час розмовної паузи, то формується комфортний шум з параметрами попереднього SID кадру. Якщо втрачається ще один SID кадр, то комфортний шум поступово заглушується.