6.2. Загальні властивості сучасних стандартів системи gsm.

В усіх стандартах системи GSM радіозв’язок з мобільними телефона­ми є двостороннім з розділенням частот, тобто передачі від мобільника до базової станції (“вгору”) та від базової станції до мобільника (”вниз”) йдуть на різних частотах.

Зараз широко експлуатуються два стандарти системи GSM, що розрізняються головно частотними діапазонами радіозв’язку з мобільними телефонами. В таблиці 6.1 зведені частотні властивості цих стандартів.

Таблиця 6.1. Частотні властивості основних стандартів GSM

Версія	Ширина смуг частот “вгору” та ”вниз”	Кількість каналів	Нумерація каналів, n	Середні частоти каналів [MHz]
GSM 900	по 25 MHz	124	1÷124	“вгору” 890+0,2n ”вниз” 935+0,2n
GSM 1800 (DSC 1800)	по 75 MHz	374	512÷885	“вгору” 1710+0,2(n–511) ”вниз” 1805+0,2(n–511)

Найпоширенішим є стандарт GSM 900. Стандарт GSM 1800 запроваджено в країнах зі значною густиною населення (Англія, Франція, Німеччина). В країнах, де частоти стандарту GSM 1800 зайняті (США, Японія), використовується стандарт GSM 1900, частоти якого вищі на 100 MHz порівняно зі стандартом GSM 1800.

Всі канали мають однакову частотну ширину – 200 kHz. На краях частотних смуг каналів “вгору” та “вниз” залишені охоронні ділянки по 100 kHz.

В кожному частотному каналі шириною 200 kHz інформація передається кадрами (frames) TDMA (Time Division Multiple Access) тривалістю 4.615 ms, поділених на 8 часових щілин (slots) по 577 s кожна. Послідовність рамок з певними номерами щілин утворює інформаційний канал. Отже, кожний частотний канал шириною 200 kHz складається з 8 інформаційних каналів. Відповідно до принципу роботи системи з розширенням спектру стрибками в часі (TH), частотна ширина інформаційного каналу становить 200 kHz / 8 =  = 25 kHz. В одну часову щілину 577 s передається пакет даних зі 148 Bit тривалістю 547 s, та інтервал безпеки 30 s.

З причини ефекту Доплера найбільша швидкість переміщення мобільника в стандарті GSM900 – 250 км/год, а в стандарті GSM1800 – 130 км/год.

6.3. Перетворення сигналів у системі gsm.

Передача мовних сигналів у системі GSM супроводжується складними перетвореннями з метою:

– зменшення інтенсивності цифрових потоків для ефективного використан­ня пропускної здатності каналів;

– забезпечення якості передачі мови не гіршої, ніж в аналогових системах;

– запобігання підслуховуванню розмови;

– припинення передачі під час тимчасової неактивності абонента для економії енергії джерел живлення.

На рис.6.2 показані послідовні етапи перетворення мовних сигналів у разі зв’язку між мобільними телефонами в межах досяжності однієї централі MSC.

В першому блоці фільтр нижніх частот з частотою зрізу 4 kHz обмежує зверху спектр сигнала мови. Далі 13-розрядний аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) дискректизує сигнал з частотою 8 kHz. Швидкість бінарного потоку на виході АЦП – 8000·13=104 kBit/s. Далі цифровий потік двоетапно стискається складними методами адаптивної лінійної цифрової фільтрації у вісім раз і швидкість його зменшується до 13 kBit/S. На виході блоку потік поділено на мовні кадри по 260 Bit, що з’являються з частотою 50 Hz.

Наступний блок кодує цифрові дані для надійного виявлення та виправлення можливих помилок за допомогою комбінації коду Хемінга з блоковим кодом. Підбір алгоритму кодування є компромісом між завадостійкістю передачі та обмеженою швидкістю цифрового потоку. Внаслідок кодування кожний мовний кадр зростає до 456 Bit, а швидкість цифрового потоку – до 22.8 kBit/s.

В системі GSM використовується побітне та блокове переплутування даних для ефективного протистояння завадам, що можуть непоправно зіпсувати значну послідовність інформаційних бітів. Таке переплутування за певним алгоритмом здійснюється у третьому блоці.

Четвертий блок шифрує дані відповідно до кодового триплета, що надається користувачу в кожному новому сеансі і формується на підставі його ідентифікаційних ознак. Кодовий триплет формується в кожному мобільному телефоні за даними модуля SIM, незалежно формується в AuC і зберігається у реєстрі VLR комутатора, у зоні якого знаходиться абонент (див. функціональну схему).

Модуляція несучої у п’ятому блоці є цифро-аналоговою процедурою перед випромінюванням радіохвилі. Цифровий потік попередньо формується у вигляді кадрів TDMA з 1250 Bit, що складаються з восьми пакетів по 156.25 Bit (з них 148 Bit інформаційні, решта – охоронні). На вхід власне модулятора кадри надходять з періодом 4.615 ms.

В системі GSM застосовано бінарну частотну модуляцію з неперервною фазою. Попередні дослідження встановили, що використання багаторівневої модуляції надто погіршує завадостійкість зв’язку.

На приймальній стороні здійснюється поетапне зворотнє перетворення інформації. Складний алгоритм перетворення забезпечує максимальне стискання цифрового потоку, його високу завадостійкість, достатню якість та секретність передачі мовної інформації.

Процес телефонного діалогу завжди супроводжується тривалими мовними паузами кожного зі співрозмовників. Для економії енергії акумуляторної батареї слідкуючий блок на передавальній стороні припиняє генерацію несучої на час пауз, повідомляючи про це приймальну сторону. На приймальній стороні під час паузи генерується шумовий сигнал, що імітує для слухача неперервність зв’язку.