На вход речевого кодера поступает серия 16-разрядных отсчетов голосовых данных в виде равномерной ИКМ с тактовой частотой 8 кГц. Речевой кодер оперирует с блоками по 20 мс (160 отсчетов) и трансформирует их в 76 коэффициентов (в сумме 260 бит), за счет чего битрейт уменьшается до 13 Кбайт/с.

Режим прерывистой передачи (DTX) позволяет отключать передачу во время пауз между словами. Такой подход позволяет уменьшить мощность, потребляемую передатчиком, и увеличить полную емкость GSM-системы.

Низкая потребляемая мощность продлевает жизнь батарей в телефоне и является важной особенностью для переносных портативных телефонов. Она способствует увеличению максимально возможного количества вызовов за счет снижения межканальной интерференции, позволяя более эффективно использовать выделенный частотный спектр. В обычном разговоре каждый абонент говорит менее 40 % времени, и приблизительные оценки показали, что использование DTX может удвоить максимальное количество вызовов системы мобильной связи.

В передатчике размещается голосовой датчик (VAD). Его задача состоит в выделении речи из шумового фона и в игнорировании шума без речи. Входным массивом для голосового датчика является набор параметров, вычисленных речевым кодером. VAD использует эту информацию для принятия решения: содержит или не содержит речь каждый блок по 20 мс, поступающий на кодер.

Генератор "комфортного" шума (CNI) встраивается в приемник. "Комфортный" шум вырабатывается во время строба паузы, когда алгоритм DTX выключает передатчик; этот шум подобен по амплитуде и спектру фоновому шуму в передатчике. Цель генерации CNI состоит в подавлении неприятного эффекта переключения между речью на фоне шума и тишиной. Если сигнал принимается без системы CNI, то слышно быстрое чередование речи на фоне интенсивного шума (например, автомобиля) и тишины. Влияние подобного эффекта значительно уменьшает разборчивость речи.

Когда задействован шумовой генератор DTX, каждый передаваемый голосовой пакет перед отключением передатчика сопровождается блоком данных, описывающих параметры шумового фона (SID). Этот блок данных служит маркером окончания передачи речи для приемной стороны. Он содержит характерные параметры фонового шума в передатчике, например, информацию о спектре, полученную с помощью линейного прогнозирующего кодирования.

Блок данных SID используется генератором "комфортного" шума приемника для синтеза цифрового фильтра, который, при возбуждении его псевдослучайным шумом, генерирует отклик, подобный фоновому шуму в передатчике. Этот "комфортный" шум вставляется в паузы между получаемыми голосовыми пакетами. Параметры шума обновляются через равные промежутки времени с помощью передаваемых во время речевых пауз SID-пакетов.

Для обнаружения и коррекции ошибок в приемнике, процессор добавляет в поток данных служебные биты, за счет чего выходной битрейт кодера увеличивается до 22,8 Кбит/с. Биты в пределах одного блока равномерно перемешиваются со служебными битами псевдослучайным образом, повышая тем самым помехоустойчивость системы.

ТЕЛЕФОНЫ СТАНДАРТА GSM, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПРОЦЕССОР ОБРАБОТКИ SOFTFONE™ И КОМПЛЕКТ МИКРОСХЕМ РАДИОКАНАЛА OTHELLO™

Компания Analog Devices недавно анонсировала два новых комплекта микросхем, которые имеются в большинстве телефонов стандарта GSM. Комплект SoftFone™ выполняет функции предварительной цифровой обработки, в то время как набор микросхем радиоканала Othello ™ оперирует с радиочастотными сигналами.

Первоначально под GSM были выделены частотные диапазоны от 890 МГц до 915 МГц для мобильных передатчиков и от 935 МГц до 960 МГц для мобильных приемников. Другие частотные диапазоны были выделены для расширения емкости GSM систем за счет диапазона цифровой коммуникационной службы (DCS) от 1710 МГц до 1785 МГц и от 1805 МГц до 1880 МГц. Все страны, использующие стандарт GSM, применяют одну из этих двух пар частот. В Соединенных Штатах эти диапазоны были выделены FCC. В середине 90-х годов в Соединенных Штатах под GSM был выделен еще один пакет частот: от 1850 МГц до 1910 МГц и от 1930 МГц до 1990 МГц.

Благодаря распределению частот в GSM-системах других стран (за пределами США), большинство телефонов GSM должно поддерживать обработку обоих частотных диапазонов: и GSM, и DCS. Комплекты SoftFone и Othello включают в себя все главные функции, необходимые для реализации двух- или трехдиапазонных сотовых телефонов GSM. Комплект ИМС AD20msp430 SoftFone™ интегрирует всю низкочастотную часть GSM-телефона. Этот комплект низкочастотной обработки использует комбинацию спецификаций GSM-систем и усовершенствованной технологии аналоговой и цифровой обработки сигналов, что устанавливает новый стандарт качества GSM/GPRS-терминалов.

Архитектура SoftFone полностью основана на использовании быстродействующей оперативной памяти. Программное обеспечение загружается из FLASH-памяти и из ОЗУ на кристалле и направляется на выполнение. Такое решение способствует оперативному развитию системы, поскольку не требует замены жесткой логики. Кроме того, программное обеспечение телефона легко обновляется, что позволяет расширять его функциональные возможности. При использовании в комбинации с комплектом "Othello" от Analog Devices схема полнофункционального многодиапазонного телефона содержит менее 200 компонентов. Она умещается на односторонней РСВ-плате площадью 20 см2 и имеет общую материалоемкость на 20–30 % ниже, чем предыдущие разработки. Упрощенная блок-схема телефона показана на рис. 9.15.