Các công nghệ cơ sở của bộ codec tiếng trong thông tin di dộng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (532.98 KB, 26 trang )
MỤC LỤC
1
DANH MỤC HÌNH VẼ
2
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển của kinh tế xã hội, con người phải thường xuyên trao
đổi thông tin với nhau mọi lúc mọi nơi. Điều này một phần dẫn đến nhu cầu sử dụng
điện thoại di động tăng vọt trong những năm gần đây. Do đó, ngành viễn thông là một
trong những ngành phát triển nhất hiện nay. Vậy, nhiệm vụ đặt ra cho ngành đối với
mạng di động là gì? Đó là:
Sử dụng băng tần được cấp phát một cách hiệu quả để đạt được dung lượng cao do
sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng trong thông tin di động.
Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu, đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất.
Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang vùng
phủ khác.
Trong đó, sử dụng hiệu quả băng tần là một nhiệm vụ hàng đầu. Để tìm hiểu về vấn
đề này, chúng Em chọn đề tài “Các công nghệ cơ sở của bộ codec tiếng trong thông
tin di dộng”. Nội dung và phân công của chuyên đề như sau:
Chương I: Điều chế xung mã và điều xung mã vi sai thích ứng. (P.V. Tuấn)
Chương II: Bộ mã hóa theo cơ quan phát âm
2.1 Mã hóa dự đoán tuyến tính (Đặng Văn Tân)
2.2 Mã hóa tiếng trong GSM (Đặng Văn Tân)
2.3 Mã hóa tiếng ở các hệ thống thông tin di động CDMA (Q.V. Tuyên)
Chương III: Kết luận
Do một số hạn chế về kiến thức nên chúng em còn nhiều thiếu sót, rất mong được
quan tâm của thầy cô để chúng em có thể hiểu sâu hơn về đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bùi Trung Hiếu đã hướng dẫn chúng em
thực hiện đề tài này.
!"
#$%&'
()%&
3
*%"+
4
,-.
5
,-.
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
/* /012033421 2502
505
#67 8
9
/: /0142 7;<89
/ 50202 5122 #4,11'25
7
=* 50226202414205 !5)8>88
257
=%: =204?242502 @<7;<?A
&5
BC B5? 23545?2
55
D";0<
5E
/: 544245 F ;0"85
* 241420550 70!5)8
* 5G2414205 @<H0!5)0EI
* * 2502505 #67
:*= :241 2265 J886
%/ %52/2254 @<1)"8!
K 55 4 5 *)>1
/=* /2?4502=62024
*4205
!?)586+1)L
7I ;
/:GM@ /:GM02?0 7;<89
?&4<
*C *?>CN2022152
2N54>
I"5IOI
<
6
PQR#67E67
CHƯƠNG I:
ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ VÀ ĐIỀU XUNG MÃ VI SAI THÍCH
ỨNG
1.1 ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ (PCM)
*PS$4P?T?U)4+VWPSXE7Y@U)
4EPSHEOA/ZY;>1I8"5L8"
;1[4[UU)4[7EHHEOAZ/YCQ\>;)U)
44P45]Y]
Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống PCM
1.1.1 Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số
a. Lấy mẫu
D]Y^O"U)4+V8"5IY#'EU)4OA8
"PQ!E076?%
*/
.>_+V
PS6)`25
`a+VU b8"5IPS
c]^de PQ9b ;+
VEf>DgY
Hình 1.2. lấy mẫu tín hiệu liên tục
b. Lượng tử hóa
PQR#67E67
EU)4E4h?<+Vb9PSX+iE)
5j6+V< ;1kS1W8lPSXEO7
)4`j6+VE<L7 ;PS?8+Y
1PQ1)1PSXEE>Y
PSXmP45]Yno>5[<)4`l8"E5m8
E>5[PSbI?T?<b+E?<p+l8"
E5oPSE)>5[Wj>5[E<?PbPSXqY
)P 5 5b4E)9PSXW E4h?<
6+Vb9PSX+ ,PS6PSXYb
1PQ1)1PSXEWr ; +8"?<b4 +s
PSX bQr ; +8"?<4 +t5PS
XYE45>W8"5IFlE)E1P<I5
EY%, E[+PS8"5ITW!W1PQ
1)1E8PS X0Y
Hình 1.3. lượng tử hóa đều
PSX>4)bPSXWPSX>
?<6+VE)>5[>25.>?<6
+VEb<0E?PbPSXEbP45]YuYPSX
>PS!"?v) X0?<tY
Hình 1.4. lượng tử hóa không đều
PQR#67E67
c. Mã hóa – nén số
9&l?<7EOA?<6PSXE<L7
\< ;?+`YL>U[9E85)454PS1
PSXW?<6!Il6+V8"5IEuwxyqY5
jL71[P]^?0Vb;<5Ib+1]Yd;<?
zEyu>?1 Y;,PS;<?zWP1[ X0?<t
$8?<0I54?<t5Y@O95)H5?<t
525z'{
45/cf|YyW6c%
E5
Z%
E56
Ec%
4
Z%
46
Y
05?<t5I187E?<075I18[79
)0502?)0V'4t51Y45* X0?<7t ;
E?<[707 ;O5I4Lt51YCX07t ;LI
PSX>ILIPSjL7Ff?Y
!E5$8?<?<t5,/O6'0!$8?<?<7
}t ;?v)~P554E]n5I•Y%,
$8?<l?<7t ;?<7/cf|WyZ]nY@<7*
EPSz25zR€GBY|]]Y
D]YdE$8?<l?<7t ;/cf|WyZ]nY)';69
b)0PQU;H<Y
445E$))4`l")1E525F"54YB)4`")1E5
PS4•4Y4$))4`")14PQ9EPSE
f5I?vj5I<0EE]yqY445ElEf5I
j5I\]y?PbPSX?vmq
bRE ;9!5IoY@<j
?PbPSXq
PS6)`0!E5U,?<?PbPSXl5I
b+1?<?PbPSXl5I4Pb>Y
PQR#67E67
Hình 1.5. Đặc tính biên độ nén số A=87,6/13(dương)
@<7t ;5I<25. 5 ))4`?<6PSX
P?`tb)\")1VO6)`)4`)??
]
?
^
?
n
?
u
?
d
?
y
?
|
?
f
.
45?
]
E?0+W?
^
?
n
?
u
E75Ih?
d
?
y
?
|
?
f
?O`7?Pb455IY
;<l?<7*Eyu>?1 Y
1.1.2 Chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự.
I1W8" ;*PSOAE8"/5U?Pb
[7EHY
Hình 1.6. Quá trình chuyển đổi D/A
a. Giải mã
EU)4PSIb7Y45[7W?.?v")7`
1'f?L8"*m45^Y]PS4PL7n?oY125O
PQR#67E67
AL7`1'E<6PSX?<PQ9b ;PSXl
L7Y
Hình 1.7. Quá trình giải mã PCM
8"67PSPSXT1)PSI5ITY8"
6 >PS[7?<"b?<6VI181)Y
D"PSEHEt5PSXE1) 05E4h?<>PSXY
b. Lọc
8"6PSXPSPU?<H5+1Y#4?<HE,
PS8"/5E8"225< -)V>
1Y
Hình 1.8. Quá trình lọc tín hiệu từ các xung PAM
1.2 ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ VI SAI THÍCH ỨNG (ADPCM).
#'E1PQ1)17>)U4HWPOWPSR€G
z45>`B|^]WE9045!P";
PQR#67E67
0<^lDE(;W=l‚Y);<zEuwWn^W^uW^y
>1? Y
1.2.1 Mã hóa ADPCM.
Hình 1.9. Mã hóa ADPCM
@<74h?A8"67*,/5$
µ
yu>?1 E8"4;<EuwWn^W^uW]y>?1 Y
C>?A8"E0I*\0IW8"1'PS8
5)W?v1t14L)4`PbPSl8"E5E8Y@<PSX8
9Gn]WG]dWG|Wu X0dWuWn5$^?`1'PQ9W)4`l8"
1'PS418Y<?<PSXPSI54)8" PS
XL)V?EY8"PbPSPS<E58"1'PSX
EO\10I8"Y[8"\1E8"1'PS
X!"?<1p5)PQ8m012142054o)0Pb
PS8"E5E5EEh$1Y
1.2.2 Giải mã ADPCM
Hình 1.10 Giải mã ADPCM
J;[7+4~;b1\1l?<7Ykb>;
?APSL*\0IE*,/5$
µ
yu>?1 E>;
PQR#67E67
FO4)8ƒt56+">7\?<02Y#F7
*184 55t5PSX45?Pb125Ep+Y
PQRRRJ,
CHƯƠNG II:
BỘ MÃ HÓA THEO CƠ QUAN PHÁT ÂM
9)I54l5PEi!4++10VY45
U)>9ƒj!vI54)P>U[PSE4+
>;Y""IEE~OI54A
S1<)!Y
<)1,4+E0!4QU1)'l5P?v"
;„%55024…Y,-55024ELt1lL52EL5024iE)
1PQ1)17;U"4!1b)I54l5PY
8l55024 PS4?E451 Y
2.1 MÃ HÓA DỰ ĐOÁN TUYẾN TÍNH
2.1.1 Cách tạo ra tiếng nói của con người
E [1zl !1;S1l1AWmb0''?<
1,1)4lU[oE)?<)1)'P"E>5ƒY
D^Y][QU1)'l5PY
#OI54'-1A z>8U.1U[W)0''
05<m5$ToP5Eb<>HE>1Yk
<E5LP>E !,>)Y#;b1-E
4†20Pb]wA>EP.9E;<05<45>;
bbTA4PTE>EPbQY
)61>88>845"E>5ƒE>6[4<PT
~I5 '8"Y ;<PTEPSHE
PQRRRJ,
;354Y>5"A~OI544+'
>)Y
Hình 2.1. Cơ quan phát âm của con người
454PS1'W)0''>05<P
TE8">88lk'P<sY
D0Ilk'm54?5\HW"W>5ƒo
U`'E~;YJ~W0Il
A25-'>)W;<AlEPQ;,m‡
]w]ww o
2.1.2 Mã hóa dự đoán tuyến tính (LPC).
!4I5HQ[W,5)70!5)8
*E<45-,5)PSz b+E"T;<+1Y
@<5024*ˆC]w]dW5;<?^Yu>?1 WE<?Pb451)4O7
W$0k+PS'PS[7E+1WPO+1
,PSY
#PS1)4O5)9045U' !4?[5,W?<5024
ˆC]w]dPS$4P?T8"H4'I5lYD)?<
5024"I0!4*}2414205IPS"U[5> 5b)
?<5024>)>k;<?Wa5I<l~>LL*WE
)[v["+PSE"U[7Y0!5)
8E<4+U4H456X8 ;8"Y+15
~<>‚,4+IOPbPS) ;l<5IP
1W ;354W1AYYY0!4))4`7?4Pbl) ;b
<86)5E;<85)Y%,WO* ~1
)?<502419I1QY
PQRRRJ,
451EWE?<5024* X0 PSb"Y
*0!4<I5Q[P45^Y^[Y
E~1U ))<8Q?[l8"HE;.?.
Pb1PQ9I5Hl5PYPb'E<Q[Y
Hình2.2 Mô hình tạo tiếng nói đơn giản
B[ XV"Il8"PS0!5)LV4Pb
] ^
]
m o m ]o m ^o YYY m o m o
M
M i
i
x n a x n a x n a x n M a x n i
=
= − + − + + − = −
∑
%
m]o
%b
m ou n
%
E0!5)lu(n), u(n-i)EV9Ea
i
E" ;0!5)8Y
5W ;-V"IEV0!5)PS6)`P
]
m o m o m o m o m o
M
i
i
n x n x n x n a x n i
ε
=
= − = − −
∑
%
m^o
)E~E1[E 5O5>[&0!5);+Y#E
\ib ;-V"IbV0!5)E1[p+Y85)
0!E5A ;?1PQ
^
^
]
m o m o m o
M
i
n n i
E n x n a x n i
ε
=
= = − −
÷
∑ ∑ ∑
mno
KtI5El=25
E5?vwO)4`p+l=PS
]
^ m o m o m o w
M
i
n i
x n k x n a x n i
=
− − − =
÷
∑ ∑
muo
] ^
m o m ]o m o m ^o YYY m o m o
m o m o
M
n n n
n
a x n k x n a x n k x n a x n k x n M
x n k x n
− − + − − + + − −
= −
∑ ∑ ∑
∑
mdo
%b>c]W^WnW‰W
PQRRRJ,
B[ X8"PSE)342bVY0Elj
VElb8+l8"Q?[V-Y547
;`l<342E^w5$nw Y8"PS+Vfwww
VZ E0Elj342E^w 45]342]ywVY
VPS)x0), x(1), , x(N-1)1PQ4mdoO?O0s
E0I4,P
myo
%b
]
w
m o m o m o
N k
n
r k x n x n k
− −
=
= +
∑
m|o
*PQ1)1EHE1PQ1)1554425Y
L1PQ4m^oO,1?<H1'8b6moEE5W
m on
ε
E
4P0Pb'
Hình 2.3 Bộ lọc phân tích
DE4IPS5?T
]
m o ]
M
i
i
i
A z a z
−
=
= −
∑
mfo
%E?<HAS1b
m on
ε
EE5Wx(n)E4
]
m o m o m o
M
i
i
x n a x n i n
ε
=
= − +
∑
Hình 2.4 Bộ lọc tổng hợp
45)?<7!W)" ;0!5)8E)V ;0P
1[PSt4Pb>4Y
PQRRRJ,
2.2 MÃ HÓA TIẾNG TRONG GSM
45?+>";?E5k4<E5PBCW1AEEU8)
E1[PS X0<)"U[Y454PS14WE
$4E1[PS4450"b;
<E+1E; 5V1[[?[5+PSp7Y#E
iE)?<70I 5WPE/*n^>?Z E>8S15
BC;<?8>)5l~F6t).Q?[l?<
75E;BCE)$O8lY
ICWlP0kPS?AE8""PQ!?v
454Pb>U?<H+1YCPSP?<?A/ZO
PS7*\b ;+Vf>DgEjV]n?Y;kW
8"PSOb?<7lBCY
8"+LI*C4Pb1[?A*,/f?
E*\]n?Y
@<7BC<H)?<70!?)58>886
:*=G*Yh X00!?)50EI*?A650!?)5.IC*
PWPSHE?<7:*=G*Y@<7EO
Eu16X8WH1'8*WH1'8*E85):*=Y
Hình 2.5 Sơ đồ khối bộ mã hóa tiếng GSM
2.2.1 Tiền xừ lý
PQRRRJ,
8"7*\]n?ZfwwwVZ PS+I4PbW4\PS
E)5I^w Z]ywVZ]n>?1 4Pb>PbE5l?<7Y
2.2.2 Lọc phân tích LPC
514Pb76t?<*1EFE5-18Y
-";7990PL5WiEO0!5)V
PQL)V4PbY25,-5)HO
4vVO6+16F?vAS18l] ;VU)
>9mfG]yVo 55V0!5)IO5?T
]
m o m o
p
k
k
s n a s n k
=
= −
∑
%
45
k
a
E" ;0!5)W
m os n
EVIO+VWh1E ;
)" ;0!5)?,0!5)YC ;0!5)
m oe n
PS6)`P
]
m o m o m o m o m o
p
k
k
e n s n s n s n a s n k
=
= − = − −
∑
%
+?AŠl1PQ4EPS
m o m o m oE z S z A z
=
45
]
m o ]
p
k
k
k
A z a z
−
=
= −
∑
PSl
m oA z
9E
m o ]Z m oH z A z
=
E?<H ;5EO!
P?51Al0I Y45!W)" ;0!5)
k
a
>
PS 8 4! 1Y E5 < ; " ;1[6IPS8L" ;PQ
Ul>;YPS X) " ;1[ 6I E> "U[W
~ PS ? A E ,1) " ; >) H E ) F ; 0" 8 5
m/:oY f/:4>;^w E ~ PS PS X ?v y
?8 5 /:m]o E /:m^oW d ?85 /:mno E /:muoW u ?8 5 /:mdo E
/:myo E n ?8 5 /:m|o E/:mfoW A < ny ?8 4 >; Y
)1' 1;?8EPS0!40[<E !1'?;))4`/:Y
2.2.3 Lọc phân tích LTP.
H ?v ?< H [5
m oA z
6Pb5I?p<L?v)
4LjV<)4`0!5)l0k1VU)>9Y8",
PQRRRJ,
PS PS H E ; 0P 0! 5) . I E PS >
+ ` U > 1 l ;>PS1)'Y8
>EO"90PL-EO5I?p?v?<0!5)1
?<0!5)0EIYIAU)l?<H0!5)0EI0I
] ]
m o ] m o
l
P z P z
=
−
45
^
]
m o
m o
m
k
l k
k m
P z G z
α
− +
=−
=
∑
E?<0!5)0EIWm
1
, m
2W
6)` ;O480!5)W
α
E<4s*E
k
G
E < &8 *Y 45 4P S1 7 5E ; BCW
] ^
wm m
= =
I5 ?< 0!5) ] O48Y ;
α
E
w
G
PS6)`?v
!O ;h0P?1PQ >0!5)0EIE.I4
>uwVd Y
#;b?<0!5)]O48W ;h0PE emnoI
On PS5?T
m o m o m o
r
e n r n G n
α
= − −
T'
m or n
E10PI5 0!5).IY*0P?1PQ=E
[ ]
^
nx nx
^
w w
m o m o m o
n n
E e n r n Gr n a
= =
= = − −
∑ ∑
) ;BE ‹ PSPSXE7?v^E|?8WI5x?84d
>;5Eny?84>;^w Y
2.2.4 Tính toán RPE.
JX < L >p 8 " I5 8 " 0PY 45?< [ 7
10PEPS0kO>88)?<HC*E*)Y
D"; BC X0 1PQ 1)1:*=O7 < ) "U[1
0PY#;bj5I5d W8">88\]n6)?Tn
VY@<EO6+1)?l69+PS85)v
[ O ; - E 1 ?[ > 1 I j l Y%b
>5[ ) 6 E n VW n ` 48 Pb O 5 6 >8 E
EPS 7 ?v^ ?8Y)?< 6 PS
25
?<5+l>;EPSPSX?vn?8YCkW))4`
PQRRRJ,
!IPSPSX?vy?8YJU[,PSu|?84>;5d
Y
2.3 MÃ HÓA TIẾNG Ở CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA
2.3.1 Bộ mã hóa tốc độ biến đổi nâng cao EVRC
=%:m=20%4?2:2502oE,5)7PS X0
45I/0!4,5)=*51t1[ ;?85)
" ;0!5)8EAS15<51t1?[7I54>88Y
1'5IE)>^w b ;fwwwDgW]y?8VPS
E5)>4b<45?>8Pb>) 5E;G]|]?8
mfWdd>?Z oW;<]Z^}fw?8muWw>?Z oE;<]ZfmwWf>?Z oW;<]Zu>
98";l=%:Y
a. Mã hóa
@<70!4,5)=* X0,5)0!?)58
>88257bpm:=*oW1kS1b !A5I<T;
<>)E"U[5454P/YJ;P=*W
:=*>8S1b8"0P;E1kS1b1?[P?5
25l8"0P;YSl,5)EEO?A )?8
E5j5>88VE?[5">Y
Hình 2.6 Sơ đồ khối chức năng của EVRC
#E5?<7E2548"5IE<8"";<5EY"
;<5EO4!1)<?<7OI544;5$>)
bQ;<]Y>,PS";<5EW Q";
<45l?<7.
PQRRRJ,
J8"5I moE5>;6Xa8"W>;E !"H
5EsW8"4>p?<6XaE8" ŒmoEE5>;)
) ;WT' !"1'*O6)`" ;0!?)58E
;P4s1moYOA* )$11AP0'mC*oE85)
0!?)50EIE.I<SYJ;6)`;<!",5)1)"
8!m%/oE!H;<8S1O6)`>O PSI5Y
C)) ;W?<7 O"$8>888"EPSX
;25 ;l>;6)`;<Y;<]ZfPSHW?<7
>X?O`?+>_<0!?)5E5258"0PWP
F?O`&PSP?5lY•;<]Z^E]W?<7
51t1,5):=*O1kS1b1?[P?525l
8"0P;Y< ; ;45;<]E'5 +45
>">Ž5Y?5\?<F`OA1AE4s>)YJ;I5
>51t1+[) ;7PS85)EPSPSX45>;
F`;<7WE)>l<PQ9b;<7PSHY
b. Giải mã
Hình 2.7 Sơ đồ khối chức năng bộ giải mã EVRC
#E5?<[7,PS5IWEF`>OLb15YJ;
1)">j X0F`>OO6)`;<0-"E6)`
>jY@<7ƒ51t1!")U.O1)"< ;j
>E>PS1)"T)b15Y
@<[7 X0) ;<045,PSOAS1I
>0!4;<7PSU`Y X06>O>8
PQRRRJ,
5I9&>1>?`jYT0IPSAS1EPU?<
H Y
2.3.2 Bộ mã hóa và giải mã đa tốc độ thích ứng (AMR)
75I;<89m/:o75I/01:2m/:o
E<1PQ1)1t0-"5Iv;P57Y@<7/:
5I<b)>^w b]ywVT ;+VEfwwwDgY/:
X0>‚,>)P/=*WKW%/EBYk<E5
0PSE>">O!H<7;+
v;P89>Y]u<7/:Wf5<502T
<5E;Ey5<?);mƒOj4S5E;oY
Bảng 2.2 Các chế độ mã hóa ARM.
2.3.3 ARM-WB codec
*b)";7 X0"0!40[ ;I
lE>5[^wwGnuwwDgE ;+VEf>DgYC!bI?&
445IOI<m*CoE5+PS4
?`bIYC!6',1EE&l)I ;;;
P)";>0'"9E"9?WRCWE5IUI
51t1 X0?&5I4<QE5+PS4
PS["<)PS4</:GM@T4<?&5ILdw}|wwwDg
["+PS5I<)4•4"W7/:GM@5I<b8;<
\LyWy^nWfd>?Z Y;P)7BCEM/nBW/:ƒ
51t1;<?8\1<E57sY
7/:GM@ X0,5)m/2?450224*4205o
ƒP457/:G@E=ˆ:5I<T;<dWn>?Z mR€G
PQRRRJ,
BY|^xEBY|^nY]oY7ƒ?5\[<sPS> X0
O1)>mKo5BCEƒP51t1;<\1<
E5<7s4";>)Y45BC;<T
<EE]W|dJ?Z Y
7/:GM@5I<T ;+VE]y>DgWE45>
^w YD0[dwGyuwwDgEyuwwG|wwwDgWPS!"74OE
[<19I1E,141'1;?8E50[U4HY
[ ;+1PS725,5)/=*W< ;$8PS?A
O X05;PS+PS55I<T;<+1450[?&
4<l)8"Y*'80!?)58PS!"45^w
l>YCXjE>88?[789PS>O4 jd O;
P)4`) ;7Y46XaEPST;<+VE
]^Wf>DgY
[ ;5PS>1I45?<[7 X0) ;l0[
+1E !>88VY#<Sl0[5QPSFPQ
9b0[+10!4Y*Al0[5QPS>1
?v) X0?<H*PSI54L?<H0[+1Y
CHƯƠNG III:
KẾT LUẬN
7450<E<+PSPEY
)4945-&'7IPS>U[>[UY
)?<5027PS1)4Ob;<4++1PV[?[5+
PS40VY
PQRRRJ,
#67*>I" +45" X0)>
[0<?&•1E?&4< X01PQ1)1" +
O7E)>i, XjIO>.1)PSOYD";
/?&•1 X0>i,70!5)8>88257
=*T;<f>?1 ]n>?1 •";BC X0:*=G*502]n>?1
h)";0<?&4<O X0/*n^>?1 5"
;78Y
5)"7t ;E<+PQ;4<E19I1<
0lPO,1H+UYDPb1)4O
125lE1O 'Q)$>9UY
