Методы модуляции в стандарте GSM
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?, приведенным в табл. 2.
Таблица 2. - Закон модуляции метода MSK
Биты входной последовательности модулятораЗнаки перед слагаемыми сигнала u(t)Знаки в общем выражении сигнала u(t)Значение несущей частотынечетный битчетный битзнак первого слагаемого (Cos)знак первого слагаемого (Sin)общий знак выражения сигнала u(t)знак начальной фазы (pt/2T)1 0 0 11 1 0 0+ + - -+ - - ++ + - -- + - +fн fв fн fвМожно привести еще одно пояснение метода MSK, которое возможно будет более наглядным. Обратимся к рис. 3.
Рис. 3. - Временные диаграммы сигналов GMSK
На первом графике представлен пример входной битовой (модулирующей) последовательности а. Второй и третий графики дают соответственно последовательности нечетных aI и четных aQ бит входной последовательности, причем длительность каждого бита увеличена вдвое в сторону запаздывания, т.е. каждый бит растянут во времени до 2-х битового символа, и для удобства последующих рассуждений принято, что последовательности aI и aQ принимают значения + 1 и - 1 (значения - 1 соответствуют значению 0 исходной последовательности а). В результате для каждого битового интервала Т расположенные одно над другим значения aI и aQ дают как раз ту пару четного и нечетного бит, которые являются аргументом закона модуляции.
Четвертый и пятый графики показывают форму модулирующих сигналов двух квадратурных каналов bI и bQ, получаемых как произведение функций aI и aQ соответственно на квадратурные низкочастотные сигналы Sin (pt / 2T) и Cos (pt / 2T). Обратите внимание на скачкообразные изменения фазы этих сигналов на p в моменты изменения знаков aI и aQ.
Окончательный модулированный сигнал получается как результат перемножения модулирующих сигналов квадратурных каналов с соответствующими несущими Sin (w0t) и Cos (w0t) и последующим суммированием полученных произведений.
2.Обработка речи на передачу в подвижной станции
Рассмотрим процедуру формирования сигнала речи на передачу.
В процессе обработки речи в кодеке происходит сжатие речевой информации и задержка по времени, возникающая за счет времени обработки. В GSM системах наиболее часто применяют RPE-LPC кодеки с регулярным импульсным возбуждением и линейным кодированием с предсказанием (разработка Philips-Германия). В нем устройство долговременного предсказания (LTP) взято от схожего по параметрам MPE-LTP кодека (14,77 Кбит/с) с многоимпульсным возбуждением и линейным предсказанием (IBM, Франция). Применяют кратковременное и долговременное предсказание. Это позволяет существенно снизить динамический диапазон речевого сигнала и скорость передачи. Принятые здесь аббревиатуры:
LPC - Linear Predicative Coding - фильтр линейного предсказания.
LTP - Long-Term Prediction - фильтр долговременного предсказания.
RPE - Regular-Pulse Excitation - регулярное импульсное возбуждение.
Рис. 4. - Структурная схема подвижной станции
Период вычисления параметров фильтра долговременного предсказания равен примерно 5 мс. Этих параметров - 8. Они кодируются и передаются со скоростью 3,6 Кбит/с. Сигналы возбуждения после пропускания через ФНЧ с частотой среза fср=3-4 КГц передаются со скоростью 9,4 Кбит/с. Итого, скорость преобразования речевого сигнала составляет 3,6 + 9,4 = 13 Кбит/с.
Из-за добавления логических каналов управления, синхронизации и т.п. общая скорость передачи в радиоканале возрастает до 270,833 Кбит/с.
Так как коммутатор MSC подключается к внешней сети ТФОП через двухпроводное окончание, то в MSC имеется разделительное устройство (дифсистема) разделяющее сигналы на передачу и прием. Подобные же устройства есть и в сети ТФОП. Поэтому есть вероятность появления эхо-сигнала. Для его подавления в MSC имеются эхоподавители для всех ТЛФ каналов. Типовой эхоподавитель может обеспечить подавление в интервале до 68 миллисекунд.
Общая задержка в канале связи GSM при распространении в прямом и обратном направлениях, вызванная обработкой сигнала в радиотракте оборудования (без учета времени распространения сигнала в эфире), обработкой речи при кодировании/декодировании, канальном кодировании/декодировании составляет около 180 миллисекунд.
Между MSC и BSC передача сообщений ведется также как и между MSC и ТФОП по стандартному интерфейсу Е1. Для получения этой скорости к речевому потоку (13 Кбит/с) из-за разных задержек в разных каналах для выравнивания по времени добавляются дополнительные биты-вставки (стаффинг) и скорость передачи в канале становится 16 Кбит/с. Затем производят уплотнение с коэффициентом 4 и получается 4х16=64 Кбит/с - стандартная скорость передачи ИКМ канала. Уплотняя группы каналов формируют стандартную 30-ти канальную ИКМ группу (Е1). 16-й канал (64 Кбит/с) отводится для передачи сигнализации по ОКС-7 или LAP-D. Еще один канал (64 Кбит/с) отводится под передачу данных по протоколу Х.25. Итого получается: (30 каналов х64 Кбит/с) + 64 Кбит/с сигнализ. + 64 Кбит/с управл. = 2048 Кбит/с
Четыре ИКМ группы составляют 120 речевых каналов.
3. Мобильные терминалы стандарта GSM
В рамках стандарта GSM по величине выходной мощности передатчиков приняты 5 классов подвижных станций, как это показано в таблице 3.
Таблица 3. - Мощности передатчиков подвижных и базовых станций
Класс подвижной станцииGSM-900 (Вт)GSM-1800 (Вт)Базовая станция GSM-900 (Вт)Базовая станция GSM-1800 (Вт)120 (мобильный - возимый вариант)13202028-160235-80142-400,2550,8 или 0,20,2520-1052
Подвижная станция может обесп