ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΟΜΙΛΙΑΣ. Μικρότερος ρυθµός µετάδοσης Μεγαλύτερη χωρητικότητα. Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 1

Transcript

1 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΟΜΙΛΙΑΣ Μικρότερος ρυθµός µετάδοσης Μεγαλύτερη χωρητικότητα Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 1

2 WAVEFORM CODERS Ανεξάρτητοι από το είδος της πηγής Ελάχιστα σύνθετοι Μεγάλοι ρυθµοί ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ ΟΜΙΛΙΑΣ SPEECH CODERS SOURCE CODERS Εξαρτώνται από το είδος της πηγής ποιο σύνθετοι µικροί ρυθµοί TIME DOMAIN NONDIFFERENTIAL PCM 64 kbps G.711 FREQ. DOMAIN DIFFERENTIAL DELTA ADPCM CVSDM LPC RPE-LTP 13kbps GSM VOCODERS SBC ATC CCITT Standard G.721 (CT2, DECT 32 kbps ) APC Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 2

3 Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΜΙΛΙΑΣ 20msec Long Term Prediction εφικτή εφικτή δειγµατοληψία δειγµατοληψία µε µε πεπερασµένο πεπερασµένο ρυθµό. ρυθµό. Πλήρης Πλήρης αποκατάσταση αποκατάσταση από από τα τα δείγµατα. δείγµατα. Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΜΙΛΙΑΣ: 1. περιορισµένο εύρος συχνοτήτων 2. µη οµαλή (non uniform) κατανοµή πιθανότητας πλατών 3. µη µηδενική αυτοσυσχέτιση µεταξύ διαδοχικών δειγµάτων αποτελεσµατική αποτελεσµατική κβαντοποίηση κβαντοποίηση 4. όχι επίπεδο φάσµα συχνοτήτων 5. ύπαρξη περιόδων φωνής-παύσης DTx DTx Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 3

4 Ν=3 άρα 8 στάθµες (111) q7 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ PCM (110) q6 (101) q5 (100) q4 Ελέγχουµε το από το Ν. (011) q3 (010) q2 (001) q1 (000) q0 T S 2T S 3T S 4T S 5T S 6T S 7T S Kλασικό PCM : Ν=8 bits άρα 256 στάθµες. Με f s =8kHz έχουµε 8000x8=64 8=64kbps ανά κανάλι Για 8 κανάλια φωνής: 8x648 64kbps= kbps=512 kbps / οµάδα Στο GSM έχουµε: Ν=13 bits έχουµε:2^13=8192 στάθµες µε f s =8kHz έχουµε 8000x13=104 kbps ανά κανάλι Για 8 κανάλια φωνής: 8x kbps= kbps=832 kbps / group carrier Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 4

5 M. O. S. Speech Quality (Excellent) Hybrid coders GSM Vocoders G.721 Waveform coders G (Bad) Output bit rate in kbps Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 5

6 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ ΚΙΝΗΤΩΝ Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 6

7 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ GSM Table 6.2 Comparison Chart for Four Different Codecs for Evaluation Codec MOS (1 = Bad, 5 = Excellent) Number of Bands Net Bit Rate (Kbps) Gross Bit Rate (Kbps) MOPS Millions of operations/sec RPE-LPC MPE-LTP SBC-APCM SBC-ADPCM Analog FM RPE-LPC (Germany Philips) MOS=3,54 MPE-LTP (France IBM) Net bit rate Έγιναν δοκιµές σε 7 γλώσσες και 3 επίπεδα ισχύος (12,22,32 db) µε BER 0, 1:100, 1:1000 και 2 τύπους θορύβου περιβάλλοντος MOS : 3,54 Rate: 13 kbps RPE-LTP-LPC Regular Pulse Excitation Long Term Prediction Linear Predictive Coding Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 7

8 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ ΟΜΙΛΙΑΣ GSM (Πηγής) 104 kbps 8000 s/sec 13 bit PCM RPE-LTP LTP-LPC LPC Regular Pulse Excitation Long Term Prediction Linear Predictive Coding 47bits/5msec 160 samples per 20 msec = 160X13bits = 2080 bits 13kbps 9bits/5msec 36bits/20msec 47 bits/ 5msec =188 bits/20msec 36 bits/ 20msec= 36 bits/20msec 36 bits/ 20msec= 36 bits/20msec 260 bits/20msec Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 8

9 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ ΡΙΠΗΣ (Καναλιού) 260 bits / 20msec 78 bits Class2 182 bits Class1 50 bits 132 bits 53 bits 4bits Όλα µηδέν Block κώδικας CRC 185 bits 189 bits Συγκεραστικός κωδικοποιητής 1/2 378 bits 456 bits / 20 msec Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 9

10 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ ΡΙΠΗΣ (Καναλιού) Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 10

11 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ 9,6 Kbps Βάθος αναδιάταξης (Interleaving depth) 19 Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 11

12 ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΝΑΛΙΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ SACCh, FACh, BCCh, PCh, AGCh, SDCCh 228 Βάθος αναδιάταξης (Interleaving depth) 4 Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 12

13 ΣΥΝΟΨΗ ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΝΑΛΙΩΝ GSM Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 13

14 Βελτιώσεις κωδικοποιητών πηγής GSM ETSI 1996 : Enhanced Full Rate Codec EFR ETSI 1999 : Adaptive Multirate codec AMR, οµάδα κωδικοποιητών πηγής καναλιού που παρέχουν δυνατότητα: µεταβλητού ρυθµού γρήγορης σηµατοδοσίας, εντός ζώνης προσαρµογής στις συνθήκες καναλιού (ασύρµατη ζεύξη) λειτουργίες πλήρους (π.χ.fr 22,8 kbps) αλλά και µισού ρυθµού (π.χ.hr 11,4 kbps) Ο AMR µπορεί να προσαρµόζεται στις συνθήκες καναλιού και κίνησης µεταβάλλοντας κάθε φορά (το ταχύτερο κάθε 20 msec, κατόπιν εντολής ελέγχου) τον τρόπο λειτουργίας του (FR, HR, ρυθµό) έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ο καλύτερος δυνατός συνδυασµός ποιότητας φωνής- χωρητικότητας για ολόκληρο το σύστηµα. Σε κάθε επιλογή κατανέµεται µε διαφορετικό τρόπο ο διαθέσιµος ρυθµός µεταξύ της κωδικοποίησης οµιλίας και της κωδικοποίησης καναλιού. Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 14

15 Κωδικοποιητές πηγής GSM (GERAN) GSM - EFR IS PDC - EFR Hz Hz Samp.Rate Samp.Rate 8kHz 8kHz Hz Hz Samp.Rate Samp.Rate 16kHz 16kHz Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 15

16 M.O.S. Αποκωδικοποιητών AMR NB WB Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 16

17 Σχηµατικό διάγραµµα κωδικοποιητή AMR Mi u s MR d (uplink) MI u s Network constrains s MI d (downlink) MC u s MI d 1. Μεταβλητός ρυθµός ΑΡΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ 2. γρήγορη σηµατοδοσία, εντός ζώνης ποιότητας φωνής- χωρητικότητας 3. προσαρµογή στις συνθήκες καναλιού (ασύρµατη ζεύξη) ΟΛΟΚΛΗΡΟΥ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Νοε-06 Γ.Ι.Στεφάνου 17