CODAREA SEMNALULUI VOCAL

CODAREA SEMNALULUI VOCAL

Sistemul GSM este un sistem de transmisiune numeric: semnalul vocal este esantionat, cuantizat, codat si numai apoi transmis. In retelele telefonice publice comutate se foloseste codarea PCM. Semnalul telefonic este esantionat cu o frecventa de kHz dupa care sufera o conversie analog/numerica pe biti, pe baza unei legi de compresie logaritmice, obtinand in final un debit binar de kb/s. Aceasta viteza este insa mult prea mare pentru comunicatie radio.

Tehnici adaptive relativ simple (ADPCM, Delta adaptiva etc.) permit reducerea debitului binar de aproape ori fara a introduce o intarziere de prelucrare mare (valori uzuale de ordinul milisecundelor). Aceste metode de codare a semnalului sunt folosite in sistemele de telefonie fara fir cum sunt CT2, DECT etc. Obiectivul pe care si 1-a propus standardul GSM este mult mai ambitios: o reducere mai mare de ori, in cazul codoarelor normale, sau mai mare de ori pentru codoarele cu debit redus (in comparatie cu debitul PCM).

INTRODUCERE

Codorul vocal, definit in recomandarile GSM, prelucreaza segmente de semnal vocal, nesuprapuse, cu o durata de ms. Reducerea propusa pentru debitul binar nu se poate obtine decat cu o codare parametrica. Pentru fiecare segment vocal, traiectul vocal este modelat printr-un filtru liniar cu parametri variabili in timp, parametrii fiind transmisi in locul esantioanelor. La receptie, segmentul vocal poate fi refacut prin aplicarea unui zgomot alb la intrarea filtrului reconstruit din parametrii transmisi. Pentru o refacere mai buna a segmentului vocal, pe langa parametrii filtrului se transmite si diferenta, esantionata si cuantizata grosier, dintre segmentul vocal original si segmentul vocal sintetizat la emisie (din aceiasi parametri). Aceasta va inlocui zgomotul alb, independent de segment, precizat anterior.

Sistemul GSM foloseste o metoda de codare cunoscuta sub denumirea prescurtata LPC-RPE (Codare liniar-predictiva, cu predictie pe termen lung si impulsuri de excitare regulate) care are schema de principiu data in Figura 15. Se disting trei module principale: codorul liniar predictiv (LPC), modulul de predictie liniara pe termen lung (LTP) si modulul de calcul al impulsurilor de

excitare regulata (RPE).

Codorul produce 76 de parametri la fiecare ms. Acestia sunt cuantizati numeric, folosind pana la biti, si clasificati in trei categorii, in functie de modulul care-i produce:

parametri LPC care, dupa cuantizare, totalizeaza 36 biti,

parametri LTP care, dupa cuantizare, totalizeaza 36 biti,

de parametri RPE care, dupa cuantizare, conduc la 188 de biti. Procesul aleator, corespunzator segmentului vocal de ms, este modelat folosind doua procedee. Primul (codarea liniar predictiva pe termen scurt) are in vedere corelatiile pe termen scurt ale segmentului vocal. Modelarea procesului utilizeaza un filtru numeric avand o transformata Z de forma 1/P(z), in care P(z) este un polinom de gradul Coeficientii filtrului, reprezentati sub forma de coeficienti de reflexie, sunt transformati in parametri notati cu LAR(i), i=1 si codati pe biti, in functie de importanta. Se obtin astfel de biti.

Cel de-al doilea modul (predictia pe termen lung, LTP) reproduce corelatiile pe termen lung ale semnalului vocal, corelatii care nu sunt puse in evidenta de sectiunea LPC. Filtrul de reconstructie, cu o transformata Z de forma (1+bz^-N), este caracterizat prin N, codat pe 7 biti, si coeficientul b, codat pe biti. In terminologia GSM, N si b se numesc intarzierea respectiv castigul LTP. Filtrul LTP este utilizat, in primul rand, pentru a reproduce frecventele fundamentale ale semnalului vocal, cuprinse intre Hz si Hz. Acestea sunt caracteristice vorbitorului, nefiind indicat a fi transmise frecvent.