Um die logischen Kanäle vor Übertragungsfehlern zu schützen, die durch den Funkpfad verursacht werden, werden viele verschiedene Codierungsschemata verwendet. Das folgende Diagramm veranschaulicht den Kodierungsprozess für Sprach-, Steuer- und Datenkanäle. Die Abfolge ist sehr komplex.
Die Kodierungs- und Verschachtelungsschemata hängen von der Art des zu kodierenden logischen Kanals ab. Alle logischen Kanäle erfordern irgendeine Form der Faltungskodierung, aber da die Schutzanforderungen unterschiedlich sind, können auch die Coderaten unterschiedlich sein.
Drei Codierungsschutzschemata:
Kodierung von Sprachkanälen
Die Sprachinformationen für einen 20-ms-Sprachblock werden auf acht GSM-Bursts aufgeteilt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Sprache immer noch genau wiedergegeben werden kann, wenn Bursts aufgrund von Störungen über die Luftschnittstelle verloren gehen.
Gemeinsame Steuerkanalkodierung
20 ms an Informationen über die Luft übertragen vier Steuerinformationsbursts, zum Beispiel BCCH. Dadurch können die Bursts in einen TDMA-Multiframe eingefügt werden.
Datenkanalkodierung
Die Dateninformationen sind auf 22 Bursts verteilt. Dies liegt daran, dass jede einzelne Dateninformation sehr wichtig ist. Wenn die Daten beim Empfänger wiederhergestellt werden und ein Burst verloren geht, geht daher nur ein sehr kleiner Teil des 20-ms-Datenblocks verloren. Die Fehlerkodierungsmechanismen sollen dann eine Rekonstruktion der fehlenden Daten ermöglichen.
Lassen Sie uns jedes im Detail verstehen.
Kodierung von Sprachkanälen
Das BTS empfängt transkodierte Sprache über die A-bis-Schnittstelle vom BSC. An diesem Punkt wird die Rede vom BTS in ihre einzelnen logischen Kanäle organisiert. Diese logischen Informationskanäle werden dann kanalcodiert, bevor sie über die Luftschnittstelle übertragen werden.
Die transkodierten Sprachinformationen werden in Frames empfangen, die jeweils 260 Bit enthalten. Abhängig von ihrer Bedeutung für die Sprachverständlichkeit werden die Sprachbits in drei Klassen der Fehlerempfindlichkeit eingeteilt.
- Klasse 1a
Aus den 50 Klasse-1a-Bits werden drei Paritätsbits abgeleitet. Übertragungsfehler innerhalb dieser Bits wirken sich katastrophal auf die Sprachverständlichkeit aus, daher ist der Sprachdecoder in der Lage, nicht korrigierbare Fehler innerhalb der Klasse-1a-Bits zu erkennen. Bei Bitfehlern der Klasse 1a wird in der Regel der gesamte Block ignoriert.
- Klasse 1b
Die 132 Bits der Klasse 1b unterliegen keiner Paritätsprüfung, sondern werden zusammen mit den Bits der Klasse 1a und den Paritätsbits einem Faltungscodierer zugeführt. Es werden vier Endbits hinzugefügt, die die Register im Empfänger zu Decodierungszwecken auf einen bekannten Zustand versetzen.
- Klasse 2
Die 78 am wenigsten sensiblen Bits sind überhaupt nicht geschützt. Der resultierende 456-Bit-Block wird dann verschachtelt, bevor er über die Luftschnittstelle gesendet wird.
Kodierung des Steuerkanals
Das folgende Diagramm zeigt das Prinzip des Fehlerschutzes für die Steuerkanäle. Dieses Schema wird für alle logischen Signalisierungskanäle, den Synchronisationskanal (SCH) und den Random Access Burst (RACH) verwendet. Das Diagramm gilt für SCH und RACH, jedoch mit unterschiedlichen Zahlen.
Wenn Steuerinformationen von der BTS empfangen werden, werden sie als Block von 184 Bits empfangen. Diese Bits werden zunächst mit einem zyklischen Blockcode einer Klasse namens Fire Code geschützt. Dieser eignet sich besonders zur Erkennung und Korrektur von Burst-Fehlern, da er 40 Paritätsbits verwendet. Vor der Faltungscodierung werden vier Tail-Bits hinzugefügt, die die Register im Empfänger zu Decodierungszwecken in einen bekannten Zustand versetzen.
Die Ausgabe des Codierungsprozesses für jeden Block von 184 Bit Signaldaten beträgt 456 Bit, genau das Gleiche wie bei Sprache. Der resultierende 456-Bit-Block wird dann verschachtelt, bevor er über die Luftschnittstelle gesendet wird.
Datenkanalkodierung
Das folgende Diagramm zeigt das Prinzip des Fehlerschutzes für den 9,6 kbit/s-Datenkanal. Die anderen Datenkanäle mit den Raten 4,8 kbit/s und 2,4 kbit/s sind etwas anders kodiert, das Prinzip ist jedoch dasselbe.
Datenkanäle werden ausschließlich mit einem Faltungscode codiert. Bei den 9,6-kbit/s-Daten müssen vor der Verschachtelung einige codierte Bits entfernt (punktiert) werden, sodass sie wie die Sprach- und Steuerkanäle alle 20 ms 456 Bits enthalten.
Die Datenverkehrskanäle erfordern eine höhere Nettorate(„Nettorate“ bezeichnet die Bitrate vor dem Hinzufügen von Codierungsbits) als ihre tatsächliche Übertragungsrate. Beispielsweise benötigt der 9,6-kbit/s-Dienst 12 kbit/s, da auch Statussignale (z. B. RS-232 DTR (Data Terminal Ready)) übertragen werden müssen.
Die Ausgabe des Codierungsprozesses für jeden Block von 240 Bit Datenverkehr beträgt 456 Bit, genau das Gleiche wie für Sprache und Steuerung. Der resultierende 456-Bit-Block wird dann verschachtelt, bevor er über die Luftschnittstelle gesendet wird.