47370 (665778), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Таблица 6.1. Наиболее распространенные кодеки.

Низкоскоростным кодекам свойственны определенные ухудшения параметров, влияющие на качество передачи речи, по сравнению со стандартным кодеком ИКМ. Важно, что эти ухудшения накапливаются при тандемном включении как однородных, так и разнородных низкоскоростных кодеков.

Следует отметить следующие основные факторы, влияющие на каче­ство передачи речи при использовании кодеков:

• искажения квантования;

• временная задержка;

• амплитудно-частотные искаже­ния;

• битовые ошибки;

• проскальзывания;

• потеря кадров;

• потеря пакетов.

Планирование речевых соедине­ний требует обязательного учета ухуд­шений, вносимых каждым переходом А-Ц и Ц-А, и определения на этой ос­нове допустимого количества таких пе­реходов. Для этой цели используется так называемая Е-модель, разработанная ETSI и рекомендуемая МСЭ-Т при планировании речевых соединений «из конца в конец». Эта модель позволяет в комплексе учесть практически все ухуд­шающие факторы.

Наиболее важным параметром Е-модели является коэффициент ухудшения за счет аппа­ратуры, обозначаемый I_c. Чем больше этот коэффициент, тем большую долю деградации вносит данная аппаратура (конкретно – кодек). В табл. 6.2 для срав­нения показаны значения для различ­ных кодеков.

Таблица 6.2

Проблема задержки сигнала. Среди многих факторов, влияющих на каче­ство передачи речи, можно отметить задержку сигнала в терминалах и узлах сети.

Желательной является задержка, не превышающая 150 мс, поскольку кроме задержки следует учитывать и другие ухудшающие факторы. Как уже указы­валось, задержка, вносимая стандарт­ными кодеками ИКМ, незначительна и составляет меньше 0,4 мс.

Существенное увеличение задержки по сравнению со стандартными кодека­ми ИКМ дают низкоскоростные кодеки. В частности, только сами кодеки в тер­миналах GSM вносят задержку в 60 мс, что эквивалентно времени прохождения через волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) длиной 12000 км. Проце­дура «фрейминга» (формирования кад­ров) на радиоинтерфейсе добавляет еще 35 мс задержки.

В табл. 6.3 представлены задержки, вносимые речевыми кодеками (МСЭ-Т G.114) различных типов, и соответст­вующие эквивалентные длины ВОЛС. Из таблицы следует, что задержки в низкоскоростных кодеках весьма велики, что делает дополнительные перекоди­ровки практически недопустимыми. При этом нельзя упускать из виду по­вышенные задержки в таких сетевых элементах как шлюзы, маршрутизато­ры и т. д.

Таблица 6.3

Таким образом, приходится делать выбор между качеством связи и шириной канала поэтому задача проектирования наиболее качественных кодеков для низкоскоростных каналов с высоким уровнем помех весьма актуальна.

Рассмотрим наиболее эффективные, сегодня методы практической реализации низкоскоростных (1,2—2,4 кбит/с) MELP-вокодеров. предназначенных для работы в канале с высоким процентом канальных ошибок, и основные направления совершенствования данных методов.

В качестве базового алгоритма вокодера был выбран алгоритм MELP–2400, разработанный фирмой Texas Instruments и выигравший открытый конкурс по замене кодека федерального стандарт США FS-1016. Данный алгоритм основан на традиционной параметрической модели кодирования с линейным предсказанием и, кроме того, содержит ряд дополнительных особенностей:

• вся рабочая область частот делится на пять полос; в каждой из которых принимается решение о классе сигнала возбуждения — «шумовой» или «голосовой». Таким образом суммарный сигнал возбуждения является смешанным;

• форма «голосового» сигнала возбуждения реконструи­руется в декодере с помощью амплитуд коэффициентов Фу­рье, вычисленных в анализирующей части вокодера:

• для реализации одиночных импульсов возбуждения применяются «апериодические» импульсы;

• с целью улучшения «натуральности» звучания синте­зированной речи применяются дисперсионный и адаптивный фильтры.

Суммарный список параметров, передаваемых от коле­ра к декодеру за один речевой фрейм длительностью 22.5 мс, представлен в табл. 6.4.

Таблица 6.4.

Выбранный вокодер обеспечивает хорошее звучание синтезированной речи при скорости битового потока 2,4 кбит/с и величине битовых ошибок не более.

Задача практической реализации низкоскоростного воко­дера, имевшего приемлемое качество синтезированной речи при ошибках в канале до 5%, решалась в два этапа. Первоначально была снижена скорость битового речевого потока до 1,2 кбит/с без существенной деградации качества выходного речевого сигнала. Далее были выбраны оптимальные в смысле качества синтезированной речи коды, исправляющие ошибки, и разработан метод замены выбитых речевых параметров на интерполированные значения параметров предшествующих фреймов. После этого суммарная скорость потока информационных и проверочных бит составила 2,4 кбит/с.

Вокодер с битовой скоростью 1,2 кбит/с. При понижении скорости битового потока основное внимание уделялось сохранению разборчивости речи. Анализ алгоритма MELP–2400 показал, что амплитуды преобразования Фурье сигнала возбуждения отвечают в основном за узнаваемость диктора и передачу интонации. Поэтому в спроектированном вокодере MELP–1200 они не используются. Передача коэффициента усиления один раз за фрейм также не приводит к существенному ухудшению разборчивости. Для дальнейшего понижения битовой скорости была разработана техника передачи линейных спектральных пар (ЛСП) только по четным фреймам с помощью адаптивного выбора фреймов на основе решетчатой структуры с критичными изменениями. Для нечетных фреймов вектор ЛСП находился с помощью интерполяционных методов. Также для уменьшения числа бит была использована частота границы голосовой активности с двухбитовой кодировкой.

Характеристики

Список файлов реферата