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Codificador de conversação

A maior parte dos sistemas modernos de comunicações digitais usa algum tipo de compressão de voz. O GSM não é exceção. 
Este sistema usa um codificador de voz para definir um modelo de geração de tons e ruídos na garganta humana e a filtragem acústica feita pela boca e língua. 
Estas características são usadas para produzir coeficientes, que são enviados pelo TCH. 
O codificador de conversação é baseado em um codificador preditivo linear com excitação residual (RELP); este codificador é aperfeiçoado com a inclusão de um dispositivo preditivo de longo prazo (LTP). 
O LTP melhora a qualidade da conversação removendo a estrutura dos sons das vogais antes de codificar os dados residuais. 
A saída do codificador fornece 260 bits para cada bloco de conversação de 20 ms. 
Isto resulta em uma taxa de 13 kbit por segundo. 
Os bits da saída são ordenados, conforme a sua importância, em grupos de 182 e 78 bits. 
Os 182 bits mais importantes são subdivididos, com a separação dos 50 bits muito importantes. 
A taxa de dados de 13 kbit/s é consideravelmente menor que a digitalização direta da conversação, como a feita no PCM. 
No futuro, codificadores de voz mais avançados reduzirão esta taxa a até 6,5 kbit/s (codificação em meia taxa).

Correção de erros

A natureza da interface aérea GSM resulta na introdução de alguns erros de bit. 
Os bits são manipulados de forma que haja uma maior probabilidade de que os erros ocorram onde prejudiquem menos. 
A qualidade do som é mais afetada pelos bits de coeficientes mais significativos do que pelos bits menos significativos. 
Os bits de menor importância, ou bits de tipo II, não têm correção ou detecção de erros. 
Os bits mais importantes, de tipo Ia, têm detecção de erro, com a inclusão de bits de CRC. 
No tipo Ia e o tipo de importância média Ib, há a inclusão de bits de correção de erro convolucional. 
Às vezes, é interessante pensar nos bits do GSM como passageiros de uma aeronave! 
Há três classes, Ia, Ib e II. Os bits mais importantes têm tratamento de primeira classe; eles estão rodeados por muita correção de erro e, no caso dos bits Ia, também pela detecção de erros. 
Estes bits extra ocupam espaço nos bursts do TCH. A segunda classe, os bits de tipo II, ocupam o menor espaço no TCH, assim como os passageiros de primeira e segunda classes na aeronave. 
Veremos no próximo slide como os 456 bits finais são enviados pelo TCH. 
Para minimizar os efeitos de uma perda de todo um quadro, os bits são reordenados antes da codificação convolucional de correção de erros.

Intercalação diagonal

Obs:SACCH (Canal Lento de Controle Associado)

Assim como acontece com grupos importantes de indivíduos, como os diretores de uma empresa, que geralmente não viajam juntos (no caso de um avião cair e eliminar toda a equipe de gerência); os bits do GSM são espalhados por vários bursts de TCH. 
Se um burst for perdido devido a uma interferência, chegarão bits suficientes para possibilitar o trabalho dos algoritmos de correção de erros, mantendo uma qualidade de conversação razoável. 
Os 456 bits de dados de conversação são divididos em 8 blocos de 57 bits. 
Cada quadro TCH transporta dois blocos de 57 bits de dados provenientes de dois segmentos diferentes de 20 ms de conversação com 456 bits. 
Fazendo as contas no slide, observe que no período ocupado por 1 quadro (120 ms), o codificador de conversação processa seis blocos de 20 ms de conversação. 
Cada um destes blocos tem em 456 bits. 
Um segmento de conversação de 120 ms resultará em 2736 bits. 
Cada burst do TCH possui um par de 57 seções de bits de dados em cada lado do bloco intermediário. 
Na verdade, cada burst de TCH transporta 114 bits. 
Para transportar 2736 bits de 120 ms de conversação, são necessários 24 destes bursts do TCH. 
Em um slide anterior, vimos como as estruturas de quadro TCH possuem 26 quadros em um multiquadro, restando 120 ms. 
Como a unidade móvel ou estação base transmite um burst por quadro, há dois bursts disponíveis em 120 ms além do necessário para transmitir os dados de voz. 
Um destes bursts vagos é usado para um SACCH, o outro é um burst desocupado.

Transmissão da conversação

• Os bursts do Canal de Tráfego (TCH) transportam dois blocos de 57 bits [114 bits]

• Cada 120 ms de conversação equivale a 456 bits [por 20 ms] x 6 = 2736 bits

• 2736 bits / 114 [por burst] = 24 bursts, ou seja, 24 quadros (a unidade móvel transmite um burst por quadro

• O multiquadro tem 26 quadros em 120ms

• Há dois quadros livres …Um SACCH, um desocupado

Multiquadro TCH

Obs: SACCH (Canal Lento de Controle Associado)

Esta é a maneira pela qual os bursts do SACCH e vago são colocados com os outros quadros do TCH. 
O burst vago é usado pela unidade móvel para executar medições detalhadas no BCH da célula adjacente. 
Este burst permanece sintonizado no ARFCN do BCH adjacente o tempo suficiente para decodificar o bloco intermediário. 
O código "de cores" codificado no bloco intermediário permite que a unidade móvel obtenha uma identificação positiva do sinal que está sendo medido.

(*)  Agradecimento
Esta matéria é uma cortesia especial da Agilent Technologies Brasil, que autorizou sua publicação com pequenas adaptações em relação ao documento original. Apresentamos nossos sinceros agradecimentos.
Helio Rosa - Coordenador do WirelessBR
(29/09/2002)