СТРУКТУРА ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ GSM

Аннотация

В статье рассмотрены процессы обработки речи в стандарте GSM и направлены на обеспечение высокого качества передаваемых сообщений, реализацию дополнительных сервисных возможностей и повышение потребительских качеств абонентских терминалов. Ключевые слова: временным разделением каналов (TDMA), сотовых систем подвижной связи (ССПС), В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Общая структура временных кадров показана на рис. 6.2. Длина периода последовательности в этой структуре, которая называется гиперкадром, равна Тгк = 3 ч 28 мин 53 с 760 мс (12533,76 с). Гиперкадр делится на 2048 суперкадров, каждый из которых имеет длительность Тск = 12533,76/2048 = 6,12 с.[1] Суперкадр состоит из мультикадров. Для организации различных каналов связи и управления в стандарте GSM используются два вида мультикадров: 1) 26-позиционные TDMA кадры мультикадра; 2) 51-позиционные TDMA кадры мультикадра. https://scientific-jl.com/luch/ 3 5 1 Часть-44_ Том-1_ Май-2025 Суперкадр может содержать в себе 51 мультикадр первого типа или 26 мультикадров второго типа. Длительности мультикадров соответственно: 1) Тмк= 6120/51 = 120 мс; 2) Тмк = 6120/26 = 235,385 мс Длительность каждого TDMA кадра Тк = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 мс. Рис. 1. Структура временных интервалов GSM В периоде последовательности каждый TDMA кадр имеет свой порядковый номер (NF) от О до NFmax, где NFmax = (26х51х2048) – 1 = 2715647. Таким образом, гиперкадр состоит из 2715648 TDMA кадров. Необходимость такого большого периода гиперкадра объясняется требованиями применяемого процесса криптографической защиты, в https://scientific-jl.com/luch/ 3 5 2 Часть-44_ Том-1_ Май-2025 котором номер кадра NF используется как входной параметр. TDMA кадр делится на восемь временных позиций с периодом То = 60/13/8 = 576,9 мкс (15/26 мс). Каждая временная позиция обозначается TN с номером от 0 до 7. Физический смысл временных позиций, которые иначе называются окнами, - время, в течение которого осуществляется модуляция несущей цифровым информационным потоком, соответствующим речевому сообщению или данным. Цифровой информационный поток представляет собой последовательность пакетов, размещаемых в этих временных интервалах (окнах). Пакеты формируются немного короче, чем интервалы, их длительность составляет 0,546 мс, что необходимо для приема сообщения при наличии временной дисперсии в канале распространения. Информационное сообщение передается по радиоканалу со скоростью 270,833 кбит/с. Это означает, что временной интервал TDMA кадра содержит 156,25 бит. Длительность одного информационного бита 576,9 мкс/156,25 = 3,69 мкс. Каждый временной интервал, соответствующий длительности бита, обозначается BN с номером от 0 до 155; последнему интервалу длительностью 1/4 длительности бита присвоен номер 156. Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи. Система прерывистой передачи речи (DTX – Discontinuous Transmission) обеспечивает включение передатчика только тогда, когда пользователь начинает разговор и отключает его в паузах и в конце разговора. https://scientific-jl.com/luch/ 3 5 3 Часть-44_ Том-1_ Май-2025 DTX управляется детектором активности речи (VAD – Voice Activity Detector), который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов передачи речи с шумом и шума без речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи. В состав системы прерывистой передачи речи входит также устройство формирования комфортного шума, который включается и прослушивается в паузах речи, когда передатчик отключен. Экспериментально показано, что отключение фонового шума на выходе приемника в паузах при отключении передатчика раздражает абонента и снижает разборчивость речи, поэтому применение комфортного шума в паузах считается необходимым. DTX процесс в приемнике включает также интерполяцию фрагментов речи, потерянных из-за ошибок в канале связи.[2] Структурная схема процессов обработки речи в стандарте GSM показана на рис.2. главным устройством в этой схеме является речевой кодек. Рис. 2. Структурная схема процессов обработки речи в стандарте GSM Кодирование речи в стандарте GSM выполняется на основе метода линейного предсказания (LPC – Linear Predictive Coding), суть которого заключается в том, что передаются не параметры речевого сигнала, а параметры некоторого фильтра, эквивалентного голосовому тракту, и https://scientific-jl.com/luch/ 3 5 4 Часть-44_ Том-1_ Май-2025 параметры возбуждения этого фильтра. Качество речи превосходит качество речи в аналоговых радиотелефонных системах. Теоретически время задержки речевого сигнала в кодекс равно длительности сегмента и составляет 20 мс. Реальное время задержки, с учетом операций канального кодирования и перемежения, а также физического выполнения рассматриваемых операций составляет 70 – 80 мс.[3] Детектор активности речи (VAD) играет решающую роль в снижении потреблен