Wie Sprachsignalverarbeitung in GSM
Der Funkkanal unterscheidet sich deutlich vom kabelgebundenen Kanal. Erstens weist der Funkkanal eine ausgeprägte Zeitänderungseigenschaft auf. Der Funkkanal ist der Luft ausgesetzt und daher anfällig für Störungen in der Luft. Das Signal wird durch verschiedene Interferenzen, Multipath-Fading und Shadow-Fading beeinflusst, sodass das Fehlerbitverhältnis ziemlich hoch ist.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, werden eine Reihe von Vorwärts- und Rückwärtsübertragungstechniken (Uplink und Downlink) angewendet. Die ursprünglichen Teilnehmerdaten oder Signalisierungsdaten werden umgewandelt, bevor sie von den Funkwellen übertragen werden. Und am anderen Ende der Übertragung erfolgt eine Rücktransformation.
Dies kann dem Sendesignal den notwendigen Schutz bieten. Die Transformationsmethoden umfassen grob die Kanalkodierung/-dekodierung, Interleaving/De-interleaving, Burst-Formatierung, Verschlüsselung/Entschlüsselung und Modulation/Demodulation.
Für die Stimme ist das Durchlaufen eines Analog-Digital-Wandlers tatsächlich ein Abtastvorgang mit einer Rate von 8 kHz, nach der Quantifizierung enthält jeder 125 μs 13 Bit Codestrom; dann wird die Sprachcodierung alle 20 ms als Segment durchgeführt und die Codeübertragungsrate wird auf 13 Kbit/s reduziert, was nach der Kanalcodierung 22,8 Kbit/s beträgt; dann wird die Stimme nach Code-Interleaving, Verschlüsselung und Burst-Formatierung zu einem Codestrom mit 33,8 kbit/s und wird schließlich übertragen. Die Verarbeitung am Terminal erfolgt genau in umgekehrter Reihenfolge wie oben beschrieben.
Sprachsignalverarbeitung in GSM – Zusammenfassung
Die Sprachsignalverarbeitung bei GSM ist ein grundlegender Aspekt der Mobilkommunikationstechnologie. Es beginnt mit der Umwandlung analoger Sprachsignale in ein digitales Format durch Analog-Digital-Wandlung (ADC), wobei eine standardmäßige 13-Bit-PCM-Technik zum Einsatz kommt, um eine hochwertige Darstellung zu gewährleisten. Der nächste Schritt umfasst die Sprachkodierung, die das digitale Sprachsignal mithilfe des Algorithmus „Regular Pulse Excitation – Long-Term Prediction“ (RPE-LTP) komprimiert. Durch diese Komprimierung werden Bandbreite und Netzwerkressourcen effizient geschont.
Kanalkodierung, insbesondere Faltungskodierung, wird eingesetzt, um das digitale Sprachsignal robuster gegenüber Übertragungsfehlern zu machen und so eine fehlerfreie Kommunikation zu gewährleisten. Anschließend wandelt die Modulation mithilfe der Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) das digitale Signal zur Übertragung in Funkwellen um, wodurch die spektrale Effizienz optimiert und Interferenzen minimiert werden.
Auf der Empfangsseite wird das Signal demoduliert, kanaldekodiert und sprachdekodiert, um das ursprüngliche Sprachsignal wiederherzustellen. Dieses umfassende Sprachsignalverarbeitungssystem gewährleistet die Klarheit und Zuverlässigkeit von Sprachanrufen in GSM und macht es zu einem Eckpfeiler der mobilen Kommunikation weltweit.