Кодирование речи в системах сотовой связи
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
.Кодирование формы сигнала и источника сигнала
2.Кодирование речи в стандарте GSM
Заключение
Список литературы
Введение
кодирование речь сотовая связь
В настоящее время рынок услуг и оборудования охранно-пожарной сигнализации стремительно растет. Однако до недавнего времени основным недостатком систем охранной и пожарной сигнализации (ОПС) было использование проводных телефонных линий. К основным недостаткам данных систем можно отнести неустойчивую работу городских телефонных линий, низкую физическую защищенность, отсутствие возможности охраны нетелефонизированных объектов (дачи, коттеджи и т.д.). Поэтому в качестве надежной альтернативы "проводным охранным системам" появилось новое направление или "радиоканальные охранные системы".
Преимущества радиоканальных охранных систем очевидны:
отсутствие зависимости от телефонной линии и качества работы сети;
простота монтажа;
возможность охраны любого объекта (в пределах зоны действия радиоканальной сети).
универсальность - из простых элементов можно построить сколь угодно сложную систему: высокая скорость монтажа и запуска в эксплуатацию, возможность оперативного изменения конфигурации, мобильность охранного пульта, возможность сосуществования нескольких пультов. Нет принципиальных ограничений для подключения в случае необходимости к существующей системе охраны.
Первоначально беспроводные системы не получили широкого распространения из-за низкой надежности (проводная связь в этом плане еще лет пять на зад была надежнее). Но в настоящее время появился широкий спектр различных дополнительны устройств, активно используются новые поколения беспроводных систем связи.
.Кодирование формы сигнала и источника сигнала
Исторически сложилось два направления кодирования речи: кодирование формы сигнала (Waveform coding) и кодирование источника сигнала (Source coding).
Методы кодирования формы сигнала основаны на статистических свойствах сигнала и могут не иметь ограничения на механизм образования сигнала. Кодеры этого типа обеспечивают высокое качество передаваемой речи (разборчивость и натуральность), но они отличаются меньшей экономичностью в смысле занимаемой полосы частот или скорости передачи. Используют три основных способа кодирования:
- Импульсно-кодовая модуляция - ИКМ (PCM)$
- Дифференциальная ИКМ - ДИКМ (DPCM);
- Дельта-модуляция - ДМ (DM).
ИКМ соответствует цифровой сигнал непосредственно с выхода АЦП, в нем сохраняется вся избыточность аналогового речевого сигнала. При ДИКМ эта избыточность уменьшается за счет того, что квантованию при передаче с последующим кодированием подвергается не уровень сигнала, а разность между исходным речевым сигналом и его предсказанным значением, а на приеме разностный сигнал складывается с предсказанным значением, полученным по тому же алгоритму предсказания. Шаг квантования может адаптивно меняться в соответствии с уровнем сигнала в разновидности квантования АДИКМ. При ДМ сигнал квантуется на каждом шаге однобитовым приращением и передается лишь знак приращения, т.е. сигнал как бы заменяется ступеньчатой функцией с приращениями одинаковой величины, но разного знака.
В сотовой связи используются более экономные методы кодирования источника сигнала, позволяющие сжимать речь в 5-8 и более раз.
Метод кодирования источника сигнала (кодирование параметров сигнала) первоначально использовал имитацию голосового тракта человека, т.е. использовалась система типа анализ-синтез. Такие устройства получили название вокодер (vocoder - voice coder). Даже ранние модели позволяли получать значительное снижение скорости передачи речи, однако, речь имела характерный синтетический звук. С появлением (в 60-х годах) методов линейного предсказания (ЛП) вокодерные системы получили широкое развитие в сотовой связи.
Кодирование речи на основе метода линейного предсказания (LPC) заключается в том, что по линии связи передаются не параметры самого речевого сигнала, а параметры некоторого фильтра, эквивалентного частотным свойствам голосового тракта, и параметры сигнала возбуждения этого фильтра. В качестве такого фильтра используется фильтр линейного предсказания (фильтр ЛП). Иными словами, сегмент речи малой длительности является как бы выходной реакцией некоторого фильтра когда на вход подается определенный сигнал возбуждения. В кодирующем устройстве производится оценка параметров фильтра и сигнала возбуждения и передаются именно эти параметры, а не сама речь. На приемном конце по принятым параметрам синтезируется соответствующий фильтр, на выходе которого получается восстановленный сегмент речи. Различные варианты кодирования, принятые различных кодерах, отличаются друг от друга лишь набором передаваемых параметров фильтра и/или методом формирования сигнала возбуждения.
Сама процедура кодирования в методе с линейным предсказанием показана на рис. 1 и заключается в следующем .
- Оцифрованный сигнал речи разбивается на сегменты длительностью по 20 мс (160 выборок по 8 бит = 1280 бит в каждом сегменте);
- Для каждого сегмента оцениваются параметры фильтра линейного предсказания и параметры сигнала возбуждения. В качестве сигнала возбуждения может выступать, например, остаток предсказания, получаемый при пропускании сегмента речи через фильтр с параметр?/p>