6.6) Канальное кодирование. Шифрование. Перемежение блоков.

На основе 260 бит за сегмент 20мс от кодера речи кодер канала формирует 456 бит закодированной информации с внесенной избыточностью. Схема кодирования показана на рисунке 6.4.

Входные биты разделяются на 3 блока по степени важности:

• класс 1a(50бит) – очень важные биты;

• класс 1b(132бита) – важные биты;

• класс 2 (78 бит) – не так важные биты.

Рисунок 6.4 – Схема канального кодирования в GSM

Биты класса 1а проходят дополнительный блочный кодер, увеличивающий их объем до 53 бит. Далее эти биты, биты класса 1bи 4 вспомогательных разделительных бита подаются на сверточный кодер, вдвое увеличивающий объем битов до 378. К результату добавляются 78 битов класса 2. В результате на выходе канального кодера каждые 20мс формируется 456 бит. Таким образом, образуют поток со скоростью 456бит/20мс = 22,8Кбит/с.

Шифрование

Назначение шифрования – закодировать пакет (burst) так, чтобы он был «непонятен» любому другому прибору, кроме оговоренного приемника. Алгоритм шифрования вGSMназываетсяA5. Этот алгоритм не добавляет биты к пакету из 456 бит каждые 20мс, т.е. сохраняет его размер. Ключ шифрованияKcформирует алгоритмA8. Рисунок 6.5 поясняет алгоритм шифрования.

Рисунок 6.5 – Алгоритм шифрования

Перемежение блоков

В GSMперемежение (перепутывание) служит для устранения длинных пакетов ошибок при замираниях сигнала. Перемежение имеет два уровня:

1 уровень– массив из 456 бит разбивается на 8 кадров по 57 битов в каждом.

Из полученных кадров строится пакет нормального типа (Normal burst,NB), как показано на рисунке 6.6.NBсостоит из:

• 3+3 бита флаги;

• 1+1 бита разделители полей;

• 57+57 битов информация;

• 26 битов тренировочная последовательность.

Следовательно длина одного burstсоставляет 148 бит.

Рисунок 6.6 – Формирование нормального пакета NB

При потере одногоNBна сегменте 20мс теряется 25% информации речи, т.к. их 4 штуки на этом интервале.

2 уровень– уменьшаются потери на один пакет вдвое, т.е. до 12,5% по схеме, показанной на рисунке 6.7.

Рисунок 6.7 – Второй этап перемежения блоков

Форматирование пакетов

Под форматированием пакетов понимают процесс добавления в них бит флагов и других бит, получение необходимой длины во времени с учетом защитных интервалов.

При форматировании пакетов на интервале 20мс к исходным 456 битам добавляется:

(3+3+1+1+26)4=136 бит

Таким образом, уже имеем 136+456=592 бита.

Каждый временной слот кадра TDMAимеет длительность 0,577мс. При длительности каждого бита 3,69мкс на таком интервале вмещается:

=156,25 бит

Величина равная 156,25 - 148=8,25 бит называется Guard Period(GP).GPкомпенсирует возможные сдвиги пакетов по длине слота. ВремяGPиспользуется для вкл/откл батареи питания, когда передаются во времени «чужие» слоты.

Итак, за 20мс будем иметь 592+(8,25 х 4)=625 бит. Кроме того, для последующего регулирования модулятора добавляются «холостые» биты с обеих сторон пакетов в количестве 51 бита. В результате получаем полный формат пакета длиной 625+51=676 бит каждые 20мс. Это эквивалентно скорости от одного абонента :

=33,8Кбит/с.

С учетом 8-ми абонентов в кадре TDMAполучаем скорость передачи на одной частоте:

8 х 33,8Кбит/с=270,4Кбит/с.