Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами (2002) (1151874), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В этих системах вполне могут быть использованы низкоскоростные кодеры речи и корректирующие коды с большой исправляющей способностью. Способ модуляции в системе также оказывает существенное влияние на выбор кодера речи. Например, применяя спектрально- эффективный метод модуляции, можно ослабить ограничения на скорость кодера речи, и наоборот.
В табл. 2 2 приведен список некоторых типов кодеков (кодер+декодер) речи, используемых в современных цифровых системах подвижной связи. 77 Таблица 2.2 Используемый кодек речи Стандарт системы под- вижной связи Метод кодирова- ния Скорость, кбит!с 6ЗМ г(РЕ-(.ТР 13 С()-900 ЗВС 16 )гЗЕ( Р !З-95 1,2; 2,4; 4,8: 9,6 СЕЕР СТ-2 Я()РСМ ЯЕ)РСМ 32 0ЕСТ 32 0СЗ-1800 ВРЕ4ТР 13 Примечание, РРЕ4.ТР Яеди1аг Ри)ае Ехс)(ед 1.опй Тепп Ргеб)сбоя (долгоеременное предсказание с возбуждением регулярной поспедоеательностмо импульсов); Воь-Вапг) Сод)пй (кодироеание сигналое подполос); Час~от Зогп Ехсйес1 Цниаг Ргеб(сбоя (линейное предсказание с еозбуждением векторной суммой); Соее Ехсйеб Ипеаг Ргед!сбоя (линейнсе предсказание с кодоаьки возбуждением); АОРСМ Абер(ме 0)йегепйа1 Ригеи Сок)е Мог)о)айзп (адаптиеная дифференциальная им()ульсно-кодоаая модуляция, АДИКМ) СЕьР Кодек речевого сигнала в системах стандарта ОЗМ.
Кодек речевого сигнала, используемый в пан-Европейском стандарте бЗМ цифровой сотовой связи, имеет длинное название: (кеда(аг Рц!зе Ехсг(ес( Еопд Тепп Ргес((с(!оп (гтРЕ4 ТР), т.е. долговременное предсказание с возбуждением регулярной последовательностью импульсов. Кодер создает битовый поток со скоростью 13 кбит/с и бып выбран после 'многочисленных экспертных оценок. Этот кодер вобрал в себя достоинства двух способов кодирования: ВЕ(.Р (гтезЫца! Ехс)(ег) Нпеаг Ргес)(с(!оп — линейное предсказание с возбуждением остатком) и МРЕ-!.ТР (МийРРМзе Ехс((ес) вопд-Теггп Ргег)(с!!оп — долговременное предсказание с импульсным возбуждением), предложенных ранее Францией и Германией соответственно.
Преимущество г(Е(.Р-кодека состоит в том, что он обеспечивает хорошее качество речи при сравнительно низкой сложности. Однако качество речи при использовании этого кодека ограничивается помехой, создаваемой при восстановлении высокочастотных компонентов речевого сигнала и ошибками при передаче битов по каналу связи. МРЕ4.ТР-кодек обеспечивает очень хорошее качество речи при высокой сложности и не очень чувствителен к ошибкам в канале передачи.
Благодаря модификации КЕ(.Р-кодека с целью 78 введения в него некоторых элементов МРЕ-ьТР-кодека скорость нового кодека была снижена с 14,77 до 13,0 кбит(с без потерь качества передачи речи. Наиболее важным введенным элементом была петля долговременного предсказания. Кодек ОЯМ является довольно сложным и предъявляет достаточно высокие требования к источникам питания. Функциональная схема его кодера приведена на рис. 2.15 и содержит четыре основных блока обработки каждого сегмента речевого сигнала: предварительной обработки, кратковременного анализа (предсказания), долговременного анализа и формирования сигнала возбуждения в виде регулярной последовательности импульсов. На вход кодера с частотой следования 8 крц поступают отсчеты речевого сигнала в виде 13-битовых кодовых слов ИКМ.
В первом блоке последовательность отсчетов подвергается предискажениям (фильтрации фильтром высоких частот, в результате чего подавляется постоянная составляющая сигнала и увеличивается уровень высокочастотных компонентов), разбивается на сегменты длительностью 20 мс; отсчеты каждого сегмента умножаются на значения временного окна Хемминга. Во втором блоке по 160 отсчетам сегмента вычисляются значения оценок (2.39) параметров фильтра линейного предсказания при р = 8 (число оцениваемых параметров или порядок фильтра) и значения сигнала ошибки предсказания г. (точнее, предсказания на один такт или кратковременного предсказания). В действительности вычисляются коэффициенты отражения, а для передачи по линии связи по формуле (2.40) вычисляются логарифмические отношения площадей (.Ай()г), /г = 1,2,...,8.
(.АВ-параметры имеют разные динамические диапазоны и разные плотности, распределения вероятностей; поэтому каждый из этих коэффициентов кодируется с разным числом битов. В третьем блоке отсчеты ошибки к„линейного кратковременного предсказания подвергаются дополнительной обработке. Для этого группа из 180 отсчетов ошибки предсказания е, разбивается на четыре кадра по 40 отсчетов. Для каждого кадра с номером /= О, 1, 2, 3 вычисляется взаимная корреляция с предшествущими значениями восстановленной ошибки предсказания с'„, п =-120, — 119, ...,-1, для значений задержек от 40 до 120, т.е. с отсчетами вне текущего кадра; определяется задержка О, при которой взаимная корреляция оказывается максимальной, для полученного значения задержки вычисляется значение нормирующего множителя (коэффициента усиления) б, равного отношению максимального значения взаимной корреляции к сумме квадратов 40 значений ошибки е'„, соответствующих задержке О .
Полученные значения задержки О. и коэффициента усиления 6 кодируются и передаются по линии связи. В четвертом блоке обработки формируется сигнал возбужде-' ния. Отсчеты ошибки г;, каждого кадра взвешиваются и разделя-': ются на три подпоследовательности, каждая из которых рассмат-' и ривается как кандидат сигнала возбуждения. Для каждой подпос-. педовательности оценивается энергия; подпоследовательность с наибольшей энергией принимается в качестве остатка долговременного предсказания.
Отсчеты этой подпоследовательности воз-'. буждения нормируются на значение наибольшего отсчета Х- квантуются и передаются при скорости 9,6 кбит/с. В канал передается также номер А~, выбранной подпсследовательности Х„(набор И. Х, ХЩ,7= 0,...,3; г'=0,...,12). Каждые 260 бит с выхода кодера, соответствующие сегменту', речевого сигнала длительностью 20 мс, упорядочиваются в зави-' симости от важности битов в группы по 50, 132 и 78 бит. Биты первой группы называются битами типа!а. Следующие 132 бита назы-' ваются битами типа 1б; последние 78 бит — битами типа И. Так как биты типа 1а оказывают наибольшее влияние на качество передаваемого речевого сигнала, они защищаются от ошибок в канале передачи с помощью циклического кода с дополнительными проверочными символами Биты обоих типов!а и Нб кодируются свер-,' точным кодом, обеспечивающим обнаружение и исправление ешь бок при передаче.
Вориироаа ив оииаиа Ормаариааиииаи Кра1вовраивиииа доиоара аииииаииъо Рис. 2.15. Функциональная схема кодере речевого сигнала ОЗМ 80 Менее важные биты типа Н передаются без )йополнитепьного кодирования. Таким образом, на выходе кодера формируются три набора па' аметров: 1) параметры кратковременного линейного предсказания ).дП()г), к = 1,2,...,8; ! 2) параметры долговременного предсказания О, 6, ) = 0,1,2,3, ) - номер кадра; 3) параметры сигнала возбуждения )к Х, Х(~), ! = 0,,3, ) = 0,,12. Порядок следования параметров на вйходе кодера и число битов, которыми они кодируются, приведены в табл 2.3. На рис.
2.16 представлена функциональная схема декодера 63М, в котором выполняются операции, обратные операциям кодера. По принятой подпоследовательности Х„остатка г„синтезируется сигнал возбуждения. Оценки задержек и козффициентов усиления декодируются и используются для синтеза сигнала долговременного предсказания.
Таблица 2.3 81 Обозначения ° парамет- ров Число битов Номера битов в группе Порядок следования па- раметров (31 аа1 »~"2 Ь93-Ь99 ЫОО-Ы 01 Ы02-ЫОЗ Задержка Усиление 26 27 28 Х1 29 ние 1-й отсчет 2-й отсчет Х (О) Хз(1) ЗО 31 Ы10-Ы 12 Ы13-Ы15 Ы46-Ы48 Хз(12) 13-й отсчет ~ «2 ~2 »Уз Ы49-Ы55 Ы56-Ы 57 Ы58-Ы59 43 44, Ы60-Ы 65 Хз(0) Хз(1) Ы 66-Ы 68 Ы69-Ы 71 47 48 13-й отсчет Ь202-Ь204 Хз(12) дз ~з » 4 Задержка Усиление Хаааа ние 1-й отсчет 2-й отсчет Х,(О) Хз(1) 64 65 Хз(12» 13-й отсчет Параметры на вы- ходе кодера Позиция подпосле- довательности Максимальное значе- Задержка Усиление Позиция подпосле! ' доввтельности Максимальное значе- ~ ние 1 1-й отсчет 2-й отсчет Позиция подпосле- довательности Максимальное значе- Второй кадр Третий кадр Четеертыи кадр 6 Ы04-Ы09 Ь204-Ь211 Ь212-Ь213 Ь214-Ь215 Ь216-Ь221 Ь222-Ь224 Ь225-Ь227 Ь258-Ь260 Рис.2.16.
Функциональная схема декодера речевого сигнала 08|и: ФДП вЂ” Фильтр долговременнога предсказания; ФКП вЂ” фильтр кратковременного предсказания Сигнал кратковременного предсказания восстанавливается с использованием принятых оценок коэффициентов отражения. В результате восстанавливаются отсчеты переданного сегмента речевого сигнала, которые дополнительно обрабатываются в фильтре интерполяции и высокочастотной коррекции, на выходе которого получают реализацию принятого сегмента речевого сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
