Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции,

ордена Трудового Красного Знамени Государственный Технический Университет

им. Н. Э. Баумана

факультет «Информатика и системы управления»

кафедра «Информационные системы и телекоммуникации» (ИУ-3)

Лабораторная работа

по курсу «Информационные технологии в телекоммуникационных системых»

Алгоритмы речевого кодирования

в стандарте GSM

К.т.н., доцент кафедры ИУ-3

Дядюнов А.Н.

Москва, 2006 г.

Содержание

I.Введение 3

II.Теоретическая часть 4

III.Последовательность выполнения 23

IV.Определение числа испытаний. 27

1. Введение

В последние несколько лет широкое распространение получили системы цифровой сотовой связи стандарта GSM (Global System for Mobile communications). По сравнению с существовавшими ранее системами аналоговой связи, они обеспечивают:

• более высокое качество связи

• возможность поддержки портативного оборудования пользователя (в т.ч. поддержка роуминга - возможности использования абонентом своего мобильного телефона при перемещении в другую сеть GSM)

• поддержка ряда дополнительных услуг, таких, как SMS (Short Message Service – система, позволяющая передавать короткие сообщения - до 160 байт)

• совместимость с сетями ISDN

• возможность тестирования канала связи

• возможность шифрования сообщений пользователей

В настоящей лабораторной работе рассматриваются принципы обработки речевой информации, применяемые в системах стандарта GSM.

2. Теоретическая часть

1. Архитектура сетей gsm

Область, покрываемая сетью GSM, разбита на ячейки, называемые обычно сотами. Диаметр каждой ячейки может быть разным - от 400 м до 35 км. Система состоит из трех составных частей:

MS – мобильная станция;

BS – базовая станция. Обеспечивает связь между абонентами, находящимися в пределах соты;

MSC – центр коммутации. Он управляет подвижным абонентом: регистрирует, идентифицирует, обновляет информацию о местонахождении, маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также обеспечивает соединение с фиксированными телефонными сетями.

Рис. 2.1. Архитектура сети GSM

Здесь TE – узел фиксированной телефонной сети,

IFW – межсетевой интерфейс.

Стандарт GSM разработан для создания сотовых систем подвижной связи в следующих полосах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций – MS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций – BTS).

Для распределения доступной полосы сигнала между пользователями в стандарте GSM используется метод, являющийся комбинацией методов TDMA и FDMA (Time and Frequency Division Multiply Access). Ширина одного частотого канала составляет 200 Кгц, что позволяет организовать в сетях GSM 124 частотных канала. На одной частоте могут одновременно работать до 8 абонентов (с разделением по времени). Частоты, выделенные для передачи сообщений подвижной станцией на базовую и в обратном направлении, группируются парами, организуя дуплексный канал с разносом 45 МГц. Каждая станция характеризуется фиксированным присвоением определенного количества пар частот. На рис.2.2.2 показана модель использования частот, включающую 7 сот с круговой диаграммой направленности антенн базовых станций, с присвоением каждой соте группы частот.

Рис. 2.2.Модели использования частот:

Покрытие зоны обслуживания односекторными сотами

Покрытие зоны обслуживания трехсекторными сотами

Покрытие зоны обслуживания шестисекторными сотами

Сравнительные характеристики методов покрытия зоны обслуживания представлены в таблице:

Метод покрытия зоны обслуживания	Односекторные соты			Трехсекторные соты		Шестисекторные соты
	(1,7)	(1,4)	(1,3)	(3,9)	(3,6)	(6,12)	(6,6)
Rпх/Rсоты	3,6	2,6	2	2,64	2,18	2,16	2,16

Отношение Rпх/Rсоты является исходным для оценки относительной мощности помехи от излучений станций ближайшей соты (сектора), работающих в тех же полосах частот, что и станция в рассматриваемой соте.

Как видно из рисунка 2.2, каждая базовая станция использует не все частотные каналы. Один частотный канал могут одновременно использовать до 8 абонентов (с разделением по времени).

Способы увеличения емкости сети:

1. Уменьшение размера соты

2. Использование направленных антенн

3. Использование динамического распределения частот между сотами.

2. Структура TDMA-кадра

Абоненты полосы разделены во времени. Каждому абоненту соответствует одно временнóе окно. Восемь окон объединяются в TDMA-кадр (фрейм). 26 фреймов образуют мультифрейм, который повторяется циклически. Длина мультифрейма - 120 миллисекунд. На один кадр приходится 1/200 мультифрейма, т.е. около 0.6 миллисекунды. В свою очередь, 51 мультифреймов объединяются в суперфрейм, 2048 суперфреймов – в гиперфрейм. Таким образом, гиперфрейм состоит из 2715648 TDMA-кадров.

3. Алгоритмы обработки информации