- s chỉ phụ thuộc mẫu lỗi mà khơng phụ thuộc từ mã: do đĩ
5.7.Xử lý tín hiệu trong GSM
EMBED Visio.Drawing.6 BTS 1 BTS
5.7.Xử lý tín hiệu trong GSM
Sơ đồ các bước mã hĩa tín hiệu trong GSM được minh họa như hình sau:
Hình 5 - 6: Xử lý tín hiệu trong GSM
Mã hĩa tiếng nĩi: Bộ mã hĩa tiếng nĩi trong GSM là RELP (Residually Exited
Linear Predictive Coder). Chúng được làm nổi bật bằng bộ dự đốn dài (LTP), cung cấp cụm 260 bít / 20ms (tốc độ 13 kbps) và được lựa chọn sau những thử nghiệm quy mo cuối những năm 1980.
Kết hợp với bộ mã hĩa tiếng nĩi (VAD - Voice Activity Detector, vì trong một cuộc nĩi chuyện mỗi người chỉ nĩi khoảng 40% thời gian) trong bộ mã hĩa tiếng. Hệ làm việc theo mode phát gián đoạn (DTX – Discontinuous transmision mode), chúng làm Pin được dùng lâu hơn và giảm giao thoa cho mơi trường xung quanh. Một bộ tạo ồn thích hợp tại bộ thu để tạo nền ồn bù trừ sự khĩ chịu do DTX tạo ra.
Tiếng nĩi Giải mã nguồn Giải mã kênh Giải ghép xen Giải bảo mật Giải tạo cụm Giải điều chế Số hĩa và mã nguồn Mã kênh Ghép xen Bảo mật Tạo cụm Điều chế Tiếng nĩi
Kênh vơ tuyến
Mã kênh cho lưu lượng tiếng: Lối ra của bộ mã hĩa tiếng được xếp thành nhĩm để chống lỗi dựa vào mức độ quan trọng của bit. 50 bit quan trọng nhất được thêm 3 bit kiểm tra (CRC). Điều này làm dễ dàng cho việc phát hiện lỗi do thu khơng chính xác. 132 bit tiếp theo cùng 53 bit trước đĩ được xắp xếp lại và nối thêm 4 bit zero vào cuối thành 189 bit được chống lỗi theo mã xắn tốc độ ½ độ dài ràng buộc k = 5 tạo nên dãy 378 bit. 78 bit khơng quan trọng tiếp theo khơng được chống lỗi mà chỉ ghép nối vào tạo nên khối 456 bit / 20 ms làm tăng tốc độ lên 22.8kbps.
Hình 5 - 7: Mã kênh cho lưu lượng tiếng
Mã kênh cho dữ liệu (TCH/9.6): xử lý cụm 60 bit / 5ms theo chuẩn modem CCITT
V.110. 240 bit được nối thêm 4 bit code cấp cho bộ mã xoắn đục lỗ tốc độ ½ độ dài ràng buộc k = 5. 488 bit code được rút lại thành 456 bit (đục lỗ 32 bit) rồi chia thành 4 nhĩm 114 bit và được cấp theo kiểu ghép xen trên các khe thời gian liên tiếp.
Mã kênh cho kênh điều khiển: Bản tin điều khiển dài 184 bit được mã lửa dùng đa
thức sinh: G5(x) = (x23 + 1)(x17 + x3 + 1) sẽ cho 184 bit bản tin và 40 bit kiểm tra tiếp theo cộng thêm 4 bit đuơi (để phù hợp với mã xoắn tiếp theo). Tổng cộng 228 bit được cấp cho bộ mã xoắn ½ và cĩ độ dài ràng buộc k = 5 (CC(2, 1, 5)). Kết quả là 456 bit được ghép xen lên 8 khung liên tiếp giống như dữ liệu tiếng nĩi.
Ghép xen: Để giảm nhiễu đám trên dữ liệu nhận được 456 bit / 20 ms (tiếng nĩi hay
bản tin điều khiển) được chia thành 8 nhĩm 57 bit được trải trên 8 khe thời gian liên tiếp (tức là trên 8 khung liên tiếp đối với một TS xác định). Mỗi TS chứa 2 nhĩm 57 từ 2 khúc 20 ms (456 bit) khác nhau.
Chú ý: TS0 chứa 57 bit từ nhĩm 0 của khúc tiếng nĩi thứ n và 57 bit từ nhĩm 4 của khúc tiếng nĩi thứ n – 1.
50 bit loại1a 132 bit loại1b 78 bit loại2
50 bit loại1a 3 132 bit loại1b 4
78 378 Mã xoắn tốc độ ½, k = 5 A Leased line External Data Network IP, X.25... 85
Hình 5 - 8: Trình tự ghép xen.
Bảo mật: Bộ bảo mật biến đổi 8 nhĩm được ghép xen theo qui tắc chỉ cĩ MS và
BTS được biết. việc bảo mật được tăng cường theo thuật tốn thay đổi theo từng cuộc gọi. Cĩ 2 loại bảo mật theo thuật tốn là A3 và A5. Thuật tốn A3 được dùng để nhận thực MS bằng cách kiểm tra passcode trong SIM và chìa khĩa mã tại MSC. Thuật tốn A5 cung cấp sự xáo trộn 114 bit đã mã hĩa và gửi vào trong TS.
Tạo dạng cụm: Bộ này cộng thêm dữ liệu nhị phân vào cụm đã được bảo mật giúp
cho đồng bộ và cân bằng tín hiệu nhận được (tạo nên một khe TS đầy đủ)
Điều chế: Điều chế theo sơ đồ GMSK 0.3 (0.3 mơ tả độ rộng băng 3dB của bộ lọc
dạng xung gauss liên hệ với tốc độ bit BT = 0.3). GMSK là loại điều chế FM số đặc biệt. Bit 1 và bit zero được biểu diễn bằng dịch tần sĩng mang RF một lượng +67.708KHz. Tốc độ kênh của GSM là 270.833kbps bằng đúng 4 lần sự dịch tần sĩng mang, điều này làm giảm độ rộng băng của phổ điều chế và cải tiến được dung lượng kênh. Tín hiệu sau điều chế GMSK đi qua bộ lọc Gauss làm trơn sự dịch chuyển tần đột ngột (tránh trải phổ sang các kênh lân cận).
Nhảy tần: Khi cĩ vấn đề về đa đường làm suy giảm chất lượng tín hiệu, cĩ thể sử
dụng kỹ thuật nhảy tần chậm (do nhà cung cấp dịch vụ quyết định – giới hạn lớn nhất là 217.6 lần nhảy / giây). Nhảy tần dựa trên cơ sở khung - khung và cĩ 64 kênh khác nhau cĩ thể chọn trước khi trở lại kênh tần cũ.
Cân bằng: Bộ cân bằng thực hiện tại bộ thu với sự giúp đỡ của dãy thử kênh ở
chính mỗi khe (TS). Cách thức cân bằng trong GSM khơng được qui định cụ thể mà dành cho nhà sản xuất.
Giải điều chế: Tín hiệu đền người dùng cụ thể được xác định bởi TS và ARFCN.
Dữ liệu trên một khe tương ứng được giải điều chế khi bổ sung dữ liệu đồng bộ được cung cấp theo tạo dạng cụm. Sau khi giải điều chế, các thơng tin nhị phân được giải bảo mật, giải ghép xen, giải mã kênh và giải mã hĩa tiếng nĩi.