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Combinações de Multiquadro de Controle

Combinação I

• Apresentam estrutura diferencias no up e down links

     – Down Link:

           • Os únicos canais que tem posições fixas neste quadro são os canais FCCH e SCH – facilitando assim o sincronismo do móvel.

          • As outras posições são ocupadas de acordo com a necessidade de sinalização da célula sendo enviados os respectivos canais:

        – BCCH

        – CCCH

   – Up Link:

• Utilizado pelo móvel para transmitir o canal RACH que lhe permite um "acesso primário" ao BTS.

– Esta combinação em geral é utilizada em células com algumas portadoras e grande tráfego esperado ===> grande demanda por sinalização

Ilustração da Estrutura da Combinação 1

Combinação II

• Combinação utilizada para células pequenas com 1 ou 2 portadoras.

• Podem ser alocados até 4 canais DCCH e seus canais associados.

• Possuem estruturas diferenciadas sendo que:

– Os SDCCH’s de up e down links estão separados por uma certa distância (15 frames down --->up e 36 frames up--->  down). Isto permite um tempo entre o comando enviado e a resposta
fornecida melhorando o desempenho.

Ilustração da Estrutura da Combinação 2:

Combinação III

• Combinação utilizada em conjunto com a combinação I, quando a célula em questão tiver um número muito grande de portadoras:

              • Objetiva aumentar carga de sinalização

• Utiliza time slots 2,4 e 6 – dependendo da demanda.

• Denote que a combinação I + III não possui campos SDCCH

• Como age em conjunto com a combinação I, não é necessário novos campos FCCH e SCH sendo utilizados só os da primeira combinação apenas.

Combinação IV

• Utilizado em conjunto com as combinações I e III

            • Objetiva prover canais SDCCH que possibilitam a troca de mensagens entre MS e BTS para a troca de sinalização.

• Podem ser utilizados até 8 canais SDCCH e SACCH

Ilustração da Estrutura da Combinação 4:

Combinações de Multiframes (Multiquadros)

• Para combinar ambos os multiquadros na interface aérea foi criado uma nova estrutura de multiplexação chamada de Superframe (Superquadro)

• 2.048 Superquadros formam um

Hiperquadro – estrutura máxima de

multiplexação do sistema.

Combinação de Multiframes -Ilustração

– Denote que o superframe é formado por 26 frames de controle ou 51 frames de tráfego de modo que em qualquer das hipóteses o superframe possui sempre o mesmo tamanho

Estrutura de Multiplexação Overview

Técnicas de Melhoria de Desempenho

Introdução

• Existem algumas técnicas quie foram implementadas no sistema GSM afim de viabilizar a operação deste sistema em ambientes complexos atráves de melhoria do desempenho da interface rádio. Destacam-se entre elas:

      1. Codificação de voz

      2. Transmissão discontinuada

      5. Autentificação e Criptografia

1 - Codificação

• A codificação digital tradicional PCM 64 Kbps não é viável em istemas celulares devido ao baixo aproveitamento do espectro

• Afim de evitar a utilização de maior banda para o canal ou de se utilizar modulações com vários níveis (reduzindo a performance de Limiar x BER) com isso:

       – A codificação utilizada no GSM possibilita uma transmissão com qualidade ocupando o mínimo de banda possível (menor número de bits enviados)

     – A transformação da voz humana em sequencia de bits é realizada pelo "speech codec"

     – No GSM utiliza-se (para transmissão full rate) o RPE-LTP – Regular Pulse Excitation and Long Term Prediction

    – No GSM o canal half rate tem sua taxa de transmissão reduzida a metade degradando a qualidade de voz – visando dobrar a capacidade do sistema

1.1 – Requerimentos para Speech Codec

• Como a codificação de voz no GSM não segue o padrão PCM alguns "requerimentos" são feitos visando possibilitar essa codificação:

         • Redução da redundância de voz  --> Deve-se apenas transmitir a informação que for realmente relevante para a reconstrução da voz

        • Qualidade de voz  ---> Deve ser pelo menos a mesma que o esperado em sistemas celulares analógicos "tradicionais"

1.2 – Funcionamento da Codificação de Voz

• O codificador é formado por:

         • Conversor A/D

         • Speech Codec

         • Channel Coding

1.2.1 – Conversor A/D – DAI  "Digital Audio Interface"

• Para evitar passagem de informação desnecessária primeiramente filtra-se o sinal na faixa mínima para o reconhecimento "perfeito" da voz (300 Hz – 3.4 KHz)

• Sinal filtrado é amostrado a cada 125 ms (de acordo com  o teorema de Nyquist)

• Cada amostra é quantizada por uma palavra de 13 bits  (no PCM utiliza-se 8 bits)

• A taxa de saída do quantizador é de 8000 x 13 = 104 Kbps

                  • Denote que essa taxa de sinal é proibitiva no sistema celular que possui escassez de banda – o próximo estágio de codificação reduzirá a taxa de transmissão.

1.2.2 - Speech Encoder I "RPE"

• A cada 20 ms 160 amostras do conversor A/D são armazenadas em uma memória intermediária

• Analisando-se estas amostras são então produzidos 8 coeficientes de filtro e um sinal de
excitação

           • Os coeficientes modelam os modificadores de voz – Língua, Dentes, laringe, etc...

           • O "trato vocal" é feito pelo filtro que utiliza estes 8  coeficientes

• A combinação da excitação com os coeficientes produzem a voz humana.

• 160 amostras que foram transformadas em coeficientes são então divididas em 4 blocos de 40 amostras cada representando um período de 5 ms

         • Estes blocos são arrumados em 4 sequencias distintas

        • Como primeira etapa de redução de taxa o encoder escolhe apenas a sequencia que tiver maior energia

• A técnica RPE tem um período muito curto de memória (1 ms) deve-se utilizar então em conjunto uma análise que leve em consideração os blocos adjacentes pois a voz humana apresenta alto grau de correlação

1.2.2 - Speech Encoder II LTP

• Esta "função" aceita o bloco selecionado pelo RPE e analisa os blocos anteriores (em um perído max de 15ms), escolhendo aquele que possua uma grande correlação com o bloco escolhido pelo RPE

• Transmite-se valores que representem apenas a diferença entre estes 2 blocos

• A saída do encoder possui 260 bits (speech frame), que são transmitidos a cada 20 ms correspondendo a uma taxa de 13 Kbps