Quá trình xử lý tín hiệu voice trong điện thoại và giao diện vô tuyến um

Trong GSM người ta sẽ chia dữ liệu thành các block bits để xử lý.. Tức là cầu hình để nén gấp đôi.Khi đó tốc độ bít chỉ còn 6.5kbps.. Channel coding là bước để chúng ta chèn các bít kiể

Quá trình xử lý tín hiệu Voice trong điện thoại và giao diện vô tuyến Um

1 Lấy mẫu: tín hiệu thoại được lấy mẫu 8khz (1s lấy 8000 mẫu)

2 Lượng tử hóa: GSM dùng 8192 mức lượng tử để biểu diễn, tức là mỗi mẫu sẽ ứng với

13bits

Vậy Tốc độ bít lúc này là 8000*13=104.000 bits/s = 104kbps Tốc độ này là quá lớn so với kênh truyền vô tuyến

3 Segmentation: Phân mảnh dữ liệu để xử lý Trong GSM người ta sẽ chia dữ liệu thành

các block bits để xử lý mỗi block này kéo dài trong 20ms Vậy ở bước này mỗi block sẽ có 20ms*104kbps = 2080 bits/1 block 20ms (lưu ý tốc độ bít vẫn là 104kbps)

4 Speech Coding (source coding): Mục đích là nén dữ liệu Từng block sẽ được nén lại

từ 2080bits > nén > 260bits Thuật toán để nén bít là LPC (cho ra 36bits), LTP (cho ra 36bits) và RPE (cho ra 188bits) Cộng 3 ngõ ra này lại với nhau thì được 260bits

Vậy tốc độ bít lúc này giảm xuống còn: 260bits/20ms = 13kbps (Full Rate)

Để nâng cao khả năng phục vụ của BTS, sau này người ta nghĩ ra cái gọi là Hàt rate Tức là cầu hình để nén gấp đôi.Khi đó tốc độ bít chỉ còn 6.5kbps

Sau đó nữa, người ta lại thấy răng FR/HR thì cứng nhắc quá Tôi muốn khi nào mà có ít thuê bao gọi, thì sai FR, còn khi nào có nhiều thuê bao gọi thì hy sinh một vài thuê bao chịu chất lượng thoại kém tức là sài HR Đó chính là cái ý tưởng mà người ta cho ra đời kỹ thuật AMR (Adaptive Multiple Rate) Và Khi AMR ra đời người ta cải tiến nó thêm cho phép tự động tương thích ở nhiều mức, nhiều tốc độ chứ không chỉ là FR 13kbps, HR 6.5kbps nữa mà còn

có 12.2kbps, 10.2kbps 4.75kbps

5 Channel Coding: Quay trở lại với FR là trường hợp tổng quát, chúng ta đang có

260bits/20ms = 13kbps OK!

Channel coding là bước để chúng ta chèn các bít kiểm tra vào tin hiệu thoại, để đảm bảo cho dù đường truyền vô tuyến có tệ, tín hiệu thu bị lỗi thì phía thu cũng tự động phát hiện

và sử sai được Channel coding có hai loại Block code (RS,BCH ) và convolution code (R1/2

- vào 1 ra 2 một bít kiểm tra hộ tống 1 bít tin, R1/3 - 2 bít kiểm tra hộ tống 1 bít tin) GSM dùng kết hợp cả 2 loại mã này, Sơ đồ cụ thể mình không trình bày ở đây

260bits/20ms > Channel coding > 456bits/20ms

Vậy tốc độ bít sau channel coding là 546bits/20ms = 22.8kbps

Nhưng trong đó tốc độ thoại vẫn là 13kbps nhé phần bít dư ra là của mấy bít kiểm tra được cử đi cùng để bảo vệ cho tín hiệu thoại

[B]6 Interleaving:[B] Mục đích của bước này là để giảm lỗi cụm, chúng ta thấy rằng, nếu phát 1 chuỗi bít liên tiếp mà không may bị sự cố là cho 1 khoảng bít dài bít sai đi thì đầu thu rất khó giải mã (Brust error) Vậy để tránh việc này họ áp dụng phương pháp interleaving (xáo bits) Và xáo có quy luật Thật ra interleaving có nhiều cách lắm nhưng GSM dùng cách tương đối đơn giản là rải 456 bits vào 1 ma trận có 57 hàng và 8 cột thứ tự bít rải vào ma

trận là từ trái qua phải từ trên xuống dưới,

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11

449 456

Lấy thep từng Cột ta sẽ được 8 block, mỗi block có 57bits Như vậy ta đã thực hiện song 1 tầng interleaving

Trong GSM thực hiện Interleaving 2 tầng Và tầng thứ 2 chính là cài xen với block của 20ms kết tiếp như vậy BER sẽ giảm 1 nữa so với Interleaving 1 tầng

7 Cypher/Encryption

Trong quá trình thiết lập kết nối, MS và network (MSC/BSC) sẽ thống nhất 1 thuật toán mã hóa thường là A5/2 (ngoài ra có thể không mã hóa A5/0, hay A5/1 mã hóa level thấp)

8 Brust Formating

Mục đích của bước này là để chèn từng 2x57bits vào 1 Normal Brust Để Fix cả đám thông tin đó vào các TDMA Frame (1 time slot) ở bước này để hạn chế tác động của ISI do độ delay của tín hiệu khác nhau (độ jitter) người ta đưa vào 26bits tranning làm thong số đầu vào cho các bộ Equalizer

Ở bước này ta thấy, do các bít được nhét vào các TDMA Frame (TS) Mà mỗi khe thời gian

có độ dài 0.577ms Tốc độ ở giao diện này bản chất của nó là 270.79kpbs Do đó số bits tối

đa có thể phát trong 1 TS là 270.79*0.577 = 156.25

Mà ta biết mỗi 1 normal brust có 148 bits Vậy ta còn dư 8.25 bít có thể phát Khoảng này

sẽ được dung làm khoảng bảo vệ cho các normal brust

[B]9 Điều chế và phát đi[B]

Chuỗi bít sau khi format thành brust sẽ được đưa vào để điều chế GMSK và phát lên

cho BTS

Tốc độ giao diện vô tuyến là 270.79kbps Tốc độ này là do kỹ thuật điều chế GMSK quy

định Nếu ta sẽ tốc độ bít có ích (chỉ các bít phục vụ cho việc giải mã tín hiệu thoại) Thì tốc độc này là 13Kbps (sau speech coding nén từ 2080bits xuống còn 260bits phát trong

20ms)

Theo như ý kiến của mình thì dụng ý của người ra đề ở đây là tốc độ tín hiệu thoại trên Um interface vì như thế nó sẽ có liên quan đến giao diện Abis và A Và câu trả lời sẽ logic hơn

Vì vậy Câu trả lời tốc độ thoại trên giao diện Um là 13kbps

Tốc độ trên giao diện Abis Abis sử dụng luồng E1 để chở tín hiệu thoại Thực chất 456bits sau khi channel coding sau khi cài xen và phát lên BTS BTS phải nhận đủ số brust mới tiến hành giải cài xen khôi phục lại 456bits tiếp đó nó sẽ Giải mã để sửa sai (nếu có) và vứt hết các bits kiểm tra đã chèn vào và chỉ giữ lại 260bits tín hiệu thoại thật sự 260bits/20ms = 13kbps

Sau đó, người ta lại chèn thêm 1 số bít để đảm bảo BSC có thể sửa sai khi tín hiệu chạy qua Abis Vậy là tốc độ được nâng thành 16kbps

Khi tín hiệu đến BSC phải transcode (chuyển đổi tốc độc) từ 16kbps thành 64kbps cho phù hợp với giao tiếp của tổng đài MSC TRAU là 1 phần của BSC mặc dùng đôi khi 2 thiết bị này nằm cách xa nhau nhưng BSC vẫn control TRAU (log vào BSC mới giám sát được TRAU) Lưu ý: MSC là tổng đài Giao tiếp chuẩn của 1 tổng đài MSC do ITU quy định là các luồng PCM 64kbps Do đó BSC muốn nói chuyện với MSC nó phải làm tương thích tốc độ từ 16kbps thành 64kbps BSC thực hiện việc này thông qua 1 bộ TRAU

Như vậy tốc độ của Abis là 16kbps tốc độc của Ater interface là 16kbps và tốc độ của A interface là 64kbps