2.3 Теоретические сведения

В стандарте GSM используется следующий алгоритм канального кодирования. Блок информации объемом 260 бит, кодирующих параметры 20-миллисекундного сегмента речи, разделяется на два класса: класс 1 составляют 182 бита, защищаемые помехоустойчивым кодированием, а класс 2 - оставшиеся 78 бит, которые передаются без помехоустойчивого кодирования. В свою очередь, из 182 бит класса 1 выделяются 50 наиболее существенных бит, составляющих подкласс 1а, которые подвергаются более мощному кодированию, а остальные 132 бита класса 1 составляют подкласс 1Ь 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 бит. Эти 189 бит подаются на сверточный кодер (2, 1, 5) со скоростью кодирования R = 1/2 и длиной ограничения К = 5. В результате 378 бит с выхода сверточного кодера вместе с 78 битами класса 2 составляют 456 бит, т.е. поток информации речи на выходе кодера речи равен 456 бит/20 мс, или 22,8 кбит/с.

При декодировании информации речи также сначала выполняется сверточное декодирование информации класса 1, и при этом исправляются ошибки в пределах возможностей кода свертки. 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.

В системах цифровой радиосвязи GSM, GPRS, а также в некоторых других используется модуляция GMSK, что обеспечивает высокое качество передачи в относительно узкой полосе частот, занимаемой сигналом. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) - это гауссова двухпозиционная частотная манипуляция с минимальным сдвигом, обладающая двумя особенностями, одна из которых - "минимальный сдвиг", другая - гауссовская фильтрация. Обе особенности направлены на сужение полосы частот, занимаемой GMSK-сигналом.

На рис. 2.1 представлена общая схема модели, описывающей работу канала связи GSM, реализованная средствами среды Simulink. Для упрощения схемы в модели использованы подсистемы, внутренняя структура которых приведена на рис. 2.2 – 2.8.

Рис. 2.1 – Общая схема канала связи стандарта GSM

Рис. 2.2 – Схема модели передатчика

Рис. 2.3 – Схема модели приемника

Рис. 2.4 – Схема модели линии свзяи

Система связи представляется последовательным включением блоков передатчика, модели канала связи и приемника. Передатчик в свою очередь представлен блоками кодера и модулятора, а приемник – декодера и демодулятора.

Рис. 2.5 – Схема модели кодера

Рис. 2.6 – Схема модели декодера

Рис. 2.7 – Схема модели модулятора

Рис. 2.8 – Схема модели демодулятора