Берлин А.Н. Цифровые сотовые системы связи (2007) (1151871), страница 14
Текст из файла (страница 14)
СТАНДАРТ Евм тъ 1.8.1. Речевое кодирование На основании субъективных показателей качества речи и сложности реализации (которая связана со стоимостью, задержкой обработки и потребляемой мощностью) в ОВМ выбрано кодирование с линейным предсказанием с возбуждением регулярной импульсной последовательностью (ВРЕ-ЬРС, 1(ейц1аг Рн!ае Ехсйайоп — 1.шеаг Ргег((с11че Сойпя). В основу этого метода положен принцип предсказания, когда информация от предыдущих временных отсчетов используется, чтобы предсказать текущий временной отсчет*. Коэффициенты линейной комбинации предыдущих временных отсчетов, плюс закодированная форма остаточных, разность между предсказанным и фактическим временным отсчетом представляют собой сигнал.
Для восстановления сигнала на приеме используются коэффициенты предсказания„линейная комбинация предыдущих временных отсчетов, закодированные значения разности между предсказанным и фактическим временным отсчетом. Временные отсчеты речевого аналогового сигнала осуществляются с интервалом 20 мс. Каждый отсчет закодирован 260 битами, что определяет полную скорость передачи информации 13 кбит!с. Это — так называемое кодирование речи на полной скорости (6Л га1е). В [3] рассмотрены принципы реализации кодеров с линейным предсказанием. В настоящее время в системе ОВМ используются усовершенствованные кодеры. Обобщенная блок-схема такого кодера приведена на рис.
1.33. Она отличается наличием двух устройств: медленного анализатора (синтезатора) и быстрого, улучшающих систему предсказания [30, 36]. Г кадар 1 1 1 1 1 1 ! г 1 1 1 1 1 дер1 л Рис. 1.33. Обобщенная блок-схема кодера Некоторыми североамериканскими операторами в системе ОВМ-1900 был реализован алгоритм преобразования речи «усовершенствованная полная * Временной отсчет — значение сигнала, измеренное в заланный момент времени, в часг- ности, дискретное значение сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователи. ГЛАВА 3 скорость» (ЕРК вЂ” Епйапссб Рой-Ка1е).
Он обеспечивает улучшенное речевое качество, используя существующую скорость 13 кбит/с [70, 851. 1.8.2. Канальное кодирование и модуляция Из-за влияния естественных или искусственных электромагнитных помех закодированная речь или данные, передаваемые по радиоинтерфейсу, должны быть защищены от ошибок. Стандарт ОЯМ использует сверточное кодирование (сопчо1и11оп епсог)1п8) и чередование блоков (Ь1оск 1п1ег1еатчпй) [8, 251. Конкретные алгоритмы отличакпся для речи и для различных скоростей передачи данных. Метод, используемый для речевых блоков, описан ниже.
Рассмотрим речевой кодер-декодер, который формирует блок длиной 260 битов для каждых 20 временных отсчетов речи каждые 20 мс (рис. 1.34). Рис. 1.34. Один отсчет речевого сигнала Субъективные испытания показали„что некоторые биты этого блока были более важны для качества речевого восприятия, чем другие. Поэтому биты разделены на три класса: — Кчасс 1а — 50 битов наиболее чувствительные к ошибкам; — Кчасс 1Ь вЂ” 132 бита умеренно чувствительные к ошибкам; — Ейасс П вЂ” 78 битов наименее чувствительные к ошибкам.
К классу 1а добавлен циклический избыточный код (3 бита) для обнаружения ошибок. Если ошибка обнаружена, кадр оценивается как «значительно поврежденный» и удаляется. Он может быль заменен несколько укороченной версией предыдущего правильно полученного кадра. Эти 53 бита вместе с 132 битами класса 1Ь и концевой последовательностью ТВ длиной 4 бита составляют в сумме 189 битов. Напомним, что сверточное кодирование (сопчо!п11оп сог11п8) [б, 22] — это метод передачи с исправлением ошибок, при котором каждое поле входной последовательности длиной К преобразуется в канальный поток данных длиной и.
Величина К вЂ” называется длиной кодового ограничения (сопзггаш СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ. СТАНДАРТ ОВМ 1епкбз). Она указывает длину регистра сдвига, запоминающего поле входного потока. Каждый бит выходной последовательности получается путем комбинирования бита исходной последовательности и бита, получаемого как результат суммирования по модулю 2 нескольких последовательно передаваемых символов входной последовательности (рис. 1З5).
Отношение длины исходной информационной последовательности к длине кодированной последовательности называется скоростью кодирования (соде га1е) и обозначается г. На рис. 1.35 показан принцип сверточного кодирования при К = 3 и г = 1/2, при этом выполняется следующая последовательность действий: Бит исходной последовательности 0 ) 01 0%1О+0=1) Бит исходной последовательности 1 ) 10 1 О+ 0 О+ 1 = 0) Битисходной последовательности 0 ) 00 ОО+1О+1= 0) Бит исходной последовательности 1 ) 10 1О+1О+О=О) Бит исходной последовательности 1 )11 1О+ОО+0=1) Бит исходной последовательности 0 ) 01 Ос+Ос+1=1) Бит исходной последовательности 0 ) 01.
ОО+1О+0=1) ис одная лссладоаательность Выходная лосладоаататьность Рис. 1.3Б. Пример последовательностей данных для саерточного кодирования с параметрами: длина ограничения кода К = 3 и скорость кодирования г = 1/2 ГЛАВА 1 В стандарте ОБМ используется сверточный кодер с кодовым ограничением К = 5. Каждый входной бит закодирован двумя битами выходного потока (г = 1/2), базируясь на комбинации предыдущих 5 входных битов. Таким образом, сверточный кодер передает на выход 378 битов, к которым добавляются 78 остающихся битов класса 11, не защищенные помехоустойчивым кодированием.
Таким образом, 20-миллисекундные временные отсчеты речи закодированы в виде 456 битов (рис. 1.36) и требуют скорости передачи информации 22,8 кбнт/с. Рис. 1.36. Принцип кодирования пакета графика Цифровой сигнал модулируется на аналоговую несущую частоту, используя гауссовскую манипуляцию с минимальным частотным сдвигом (ОМЯК— Оацяз1ап Мйшпшп Япй Кеушй). Этот вид модуляции (3, 221 является одним из вариантов минимальной частотной манипуляции (М8К). Напомним, что этот вид частотной модуляции отображает двоичные импульсные сигналы двумя сигнальными частотами, сдвинутыми по фазе на 180' на каждом тактовом интервале.
ОМСК отличается тем, что импульсы входной последовательности сглаживаются с помощью фильтра нижних частот и приводятся к форме гауссовской кривой. Такая форма обеспечивает более низкий уровень внеполосного излучения и уменьшает влияние на соседние каналы. Однако этот способ модуляции по сравнению с другими имеет меньшую спектральную эффективность. Например, он позволяет передавать около 0,7 бит/с на Гц (теоретическая спектральная эффективность для квадратурной фазовой манипуляции равна 2 бит/с на Гц) и увеличивает энергетические затраты.
Способ ОМБК был выбран как компромисс между спектральной эффективностью, сложностью передатчика и уменьшением побочного излучения. Слсокность передатчика связана с потребляемой мощностью, которая должна СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ. СТАНДАРТ ОВМ быть минимальна для подвижной станции. Побочное излучение в заданной ширине полосы должно строго управляться, чтобы ограничить помехи от соседнего канала н обеспечить сосуществование ОБМ и старых аналоговых систем (по крайней мере, в настоящее время). Для оценки правильности передачи 50 битов, чувствительных к ошибкам (класс 1а), используется избыточность в виде трех битов, которые получаются уже ранее рассмотренными методами с использованием полинома 6(Х) =Х +Х+ 1. При обнаружении ошибок нарушенный блок заменяется образом предыдущего блока для исключения помех в разговоре (шорохн и трески).
Для декодирования сверточного кода применяется алгоритм Витерби [3, 7]. Он состоит в том, что получаемая часть входной последовательности (например 2 бита) анализируется для того, чтобы получить все возможные исходные последовательности, из которых она может быть получена. Из таких последовательностей выбирается наиболее правдоподобная» (согласно вероятности перехода).
Обоснование этого метода требует достаточно сложного математического аппарата, поэтому приведем ссылку на один из источников [76 — 781, который отличается доступным изложением. 1.8.3. Перестановка/деперестановка. Шифрование/дешифрование Перестановка (перемежение) информации — это изменение позиций блоков информации относительно друг друга, которое позволяет разнести стоящие рядом символы„принадлежащие одному и тому же сообщению. При этом групповые ошибки преобразуются в одиночные и эффективно исправляются, например сверточным декодером. Имеются несколько алгоритмов перестановки (перемежения) [41, 491. Например, алгоритм перестановки блоков информации в соответствии с таблицей (табличное перемежение), алгоритм диагонального перемежения н т.д.
Ниже рассмотрен один наиболее простой алгоритм [1151, который используется чаще всего в сочетании с другими. Принцип перестановки в данном случае заключается в том, что временные отсчеты в стандарте ОБМ длиной 45б битов (для полной скорости передачи речи) разбиваются на 8 групп по 57 битов. Каждая такая группа передается в различных пакетах трафика и в различных кадрах. Биты в каждом пакете пронумерованы и разделены на четные и нечетные. В соответствии с этим они включаются в различные пакеты трафика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
