Обработка речевых сигналов в системе GSM
Рисунок 2.16. Обработка речевых сигналов в системе GSM
Речевой сигнал сжимается с помощью алгоритма RPE-LPE (Regular Pulse Excited -- Linear Predictive Coder, активизация регулярными импульсами — линейный кодер с предсказанием). Суть алгоритма состоит в том, что для предсказания текущей выборки используются данные из предыдущих выборок. При кодировании каждая выборка представляется в виде линейной комбинации предыдущих выборок и описывается с помощью коэффициентов этой линейной комбинации и закодированной разности предсказанной и действительной выборок. В результате такого кодирования каждые 20 мс получается 260 бит, т.е. приблизительно скорость передачи данных составляет 13 Кбит/с. По качеству речи, воспроизводимой с помощью такого кодирования, биты в 260-битовом блоке можно разделить на три класса.
• Класс Iа: 50 бит, наиболее чувствительных к битовым ошибкам.
• Класс Ib: 132 бит, умеренно чувствительных к битовым ошибкам.
• Класс IIа: 78 бит, минимально чувствительных к битовым ошибкам.
Для защиты первых 50 бит используется 3-битовая циклическая проверка четности с избыточностью (CRC). При обнаружении ошибки вся выборка отбрасывается и заменяется измененной версией предыдущего блока. Эти 53 бит, 132 бит класса Ib, а также 4-битовая остаточная последовательность затем защищаются сверточным кодом (1, 2, 5), что в итоге дает 189 х 2 = 378 бит. Оставшиеся 78 бит остаются незащищенными и прилагаются к защищенным битам для того, чтобы дополнить блок до 456 бит, что в результате даст скорость передачи данных 456/20 мс = 22,8 Кбит/с, которая является характерной скоростью передачи данных в информационных каналах систем GSM.
Для того чтобы защитить передаваемые данные от пакетов ошибок, каждый 456-битовый блок делится на восемь 57-битовых блоков, которые передаются в восьми последовательных слотах. Так как каждый слот может вмещать в себя два 57-битовых блока, в каждом пакете оказываются данные из двух различных выборок речи.
С помощью описанных шагов речевые данные шифруются по 114 бит за такт, собираются в слоты (сборка пакета) и, наконец, модулируются для передачи. Используемая схема модуляции, OMSK (Gaussian Minimum Shift Keying — гауссова манипуляция с минимальным частотным сдвигом), представляет собой разновидность частотной модуляции (FSK).
