СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ

 Совершенствование технологии кодирования речи.Используемый в системе D-AMPS метод кодирования речи VSELP со скоростью 7, 95 кбит/с, разработанный ф. Motorola, обеспечивает достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной оценки MOS, равно 3, 435 балла (для сравнения - стандартная скорость кодирования в 64 кбит/с оценивается по этой шкале в 4, 116 балла). Все более и более актуальным становится снижение скорости кодирования, но при сохранении качества передачи. Поэтому следует ожидать использование в системах других алгоритмов кодирования. С этой точки зрения привлекает внимание разработанный недавно фирмами Audio-codes и DSP Group масштабируемый алгоритм кодирования MPMLQ (Multipulse Maximum Likety - hood Quantization), позволяющий разрабатывать оборудование со скоростями кодирования вплоть до 4 кбит/с при задержках, непревышающих 20 мс. Усредненная оценка MOS в 3, 901 балла ясно иллюстрирует преимущества этой технологии.

Речевой кодек. Аналоговый речевой сигнал преобразуется в речевую форму VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) кодером. Речевой сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются в 159 кодированных бит, передаваемых со скоростью 7, 95 кбит/с. Метод кодирования VSELP, разработанный ф. Motorola, обеспечивает достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной оценки MOS (Mean Opinion Score), равно 3, 435 балла (см. рис. " Речевой кодек" ).

Канальный кодер. Для канального кодирования используется сверточный код со скоростью r = 1/2. В этом процессе пакет в 159 бит от речевого кодера разбивается на две группы бит: класс 1-77 бит, класс 2-82 бита. В группе бит 1 класса осуществляется указанное сверточное кодирование, причем 7 бит используются для обнаружения ошибок, биты второго класса передаются без кодирования. В результате преобразований в канальном кодере речевой фрагмент 20 мс представляется 260 битами, что соответствует скорости передачи 13 кбит/с (см. рис. " Канальный кодер" ),

Характеристика перемежения. Пакет из 260 бит подвергается перемежению. Любой речевой фрагмент разбивается на две равные части. Одна из этих частей передается в исходном окне фрагмента, а другая - в окне, сдвинутом на 3 окна (например, в окнах 1 и 4). Следующий фрагмент речи, длительностью 20 мс, передается в окне 4 и в окне 1 в следующем кадре (см. рис. " Характеристика перемежения" ).

Формирование ТРМА-кадра. Структура TDMA-кадров в прямом и обратном каналах для стандарта с полускоростным речевым каналом представлена на рис.

Модуляция сигналов в радиоканале. Для передачи сообщений по РК используется спектрально-эффективная П/4 DQPSK-модуляция, реализуемая квадратурной схемой с прямым переносом на несущую частоту (см. рис. " П/400Р8К-модуляция" ).

Формирование сигналов четырехфазной ФМ (ФМ-4).

Поясним работу квадратурной схемы на примере формирования сигналов четырехфазной ФМ (ФМ-4).

Исходная последовательность двоичных символов длительностью Т при помощи регистра сдвига разделяется на нечетные импульсы у, которые подаются в квадратурный канал (coswt), и четные - х, поступающие во входы соответствующих формирователей манипулирующих импульсов, на выходах которых образуются последовательности бипомерных импульсов X(t) и Y(t). Манипулирующие импульсы имеют амплитуду Um/ 2 и длительность 2Т. Импульсы X(t) и Y(t) поступают на входы канальных перемножителей, на выходах которых формируются двухфазные (О, П) ФМ колебания. После суммирования они образуют сигнал фм-и (см. рис. " Формирование сигналов четырехфазной ФМ (фм-и)).

Четырехфазная ФМ со сдвигом (OQPSK-Offset QPSK) позволяет избежать скачков фазы на 180 и => глубокой модуляции огибающей. Формирование сигнала в квадратурной схеме происходит также, как и в модуляторе ФМ-4, за исключением того, что манипуляционные элементы информационной последовательности X(t) и Y(t) смещены во времени на длительность одного элемента Т.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РАДИО-

ТЕЛЕФОНОВ СТАНДАРТОВ AMPS И D- AMPS

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АНАЛОГОВОГО

КАНАЛА РАДИОТЕЛЕФОНА

 

Рисунок 3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АНАЛОГОВОГО КАНАЛА

 

Структурная схема радиотелефона аналогового стандарта ETACS представ­лена на (рисунке 3). Передающий и приемный блоки выполнены по классичес­кой схеме. Приемное устройство представляет собой супергетеродинный приемник с двойным преобразованием частоты. Входной сигнал поступает в полосовой фильтр на ПАВ, выделяющий принимаемый сигнал и ослабляю­щий помехи. Отфильтрованный сигнал f_С (869 – 894 МГц) поступает в малошумящий усили­тель (МШУ) и после усиления подается в смеситель. На второй вход послед­него с синтезатора частот поступает сигнал гетеродина, f_ПРМ (914 – 939 МГц). Полученный сигнал первой промежуточной частоты f_ПР (45 МГц) поступает в усилитель первой промежуточной частоты УПЧ1 и после усиления фильтруется полосовым фильтром на ПАВ. Отфильтрованный сигнал f_ПР поступает во второй смеситель. В него же с гетеродина Г поступает сигнал f_Г Полученный в резуль­тате гетеродинирования сигнал второй промежуточной частоты f_ПР2 частотой 450 kГц фильтруется полосовым фильтром на ПАВ и усиливается усилителем УПЧ2. Усиленный до необходимого уровня сигнал поступает в фазовый демо­дулятор, где выделяются сигналы управления и речевой сигнал. Последний поступает в усилитель УНЧ и далее — на громкоговоритель. Сигналы управле­ния обрабатываются процессором CPU.

Аналоговый сигнал, поступающий с микрофона, усиливается усилителем УНЧ до необходимого уровня и поступает в фазовый модулятор Гфц как сигнал f_МОД. Промодулированный сигнал f_ФМ частотой 90 МГц через полосовой фильтр на ПАВ поступает в смеситель. В него же с синтезатора частот приходит сигнал f_прд (914–939 МГц). С выхода смесителя сигнал f_с1 через полосовой керамический фильтр поступает в усилитель мощности класса С, обеспечивающий максимальный КПД передатчика. Усиленный сигнал через регулятор мощности УМ и поло­совой керамический фильтр поступает к антенне. Обработка сигналов управ­ления, опрос клавиатуры, формирование необходимых частот и вывод инфор­мации на дисплей происходит под управлением центрального процессора. Синтезатор частоты позволяет получать высокостабильные сигналы частот всего используемого диапазона.

 

 

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СОТОВОГО

КАНАЛА РАДИОТЕЛЕФОНА

 

Рисунок 4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СОТОВОГО КАНАЛА

 

Речевое кодирование - аналоговый речевой сигнал преобразуется в цифровую форму VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) кодером (Рисунок 4). Речевой сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются в 159 кодированных бит, передаваемых со скоростью 7, 95 кбит/с. Метод кодирования VSELP, разработанный фирмой Motorola, обеспечивает достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной оценки MOS (Mean Opinion Score), равно 3, 435 балла.

Канальное кодирование - для канального кодирования используется сверточный код со скоростью r = '/2 (Рисунок 5). В этом процессе пакет в 159 бит от речевого кодера разбивается на две группы бит: класс 1-77 бит, класс 2-82 бита. В группе бит 1 класса осуществляется указанное сверточное кодирование, причем 7 бит используются для обнаружения ошибок, биты второго класса передаются без кодирования. В результате преобразований в канальном кодере речевой фрагмент 20 мс представляется 260 битами, что соответствует скорости передачи 13 кбит/с.

 

Формирование TDMA-кадра (Рисунок 7) - структура TDMA-кадров в прямом и обратном каналах, для стандарта с полу скоростным речевым каналом.

 

Модуляция (Рисунок 8) - для передачи сообщений по радиоканалу используется спектрально-эффективная p/4 DQPSK-модуляция, реализуемая квадратурной схемой с прямым переносом на несущую частоту.

 

 

 

Рисунок 8. p /4 DQPSK-МОДУЛЯЦИЯ

 

Поясним работу квадратурной схемы на примере формирования сигналов четырехфазной ФМ (ФМ-4).

Исходная последовательность двоичных символов длительностью Т при помощи регистра сдвига разделяется на нечетные импульсы у, которые подаются в квадратурный канал (coswt), и четные — х, поступающие в синфазный канал (sin-wt). Обе последовательности импульсов поступают на входы соответствующих формирователей манипулирующих импульсов, на выходах которых образуются последовательности биполярных импульсов x(t) и y(t). Манипулирующие импульсы имеют амплитуду Urn / Ö 2 и длительность 2 Т. Импульсы x(t) и y(t) поступают на входы канальных перемножителей, на выходах которых формируются двухфазные (0, p) ФМ колебания. После суммирования они образуют сигнал ФМ-4.

Четырехфазная ФМ со сдвигом (OQPSK - Offset QPSK) позволяет избежать скачков фазы на 180° и, следовательно, глубокой модуляции огибающей. Формирование сигнала в квадратурной схеме происходит так же, как и в модуляторе ФМ-4, за исключением того, что манипуляционные элементы информационной последовательности x(t) и y(t) смещены во времени на длительность одного элемента Т.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: