Mã hóa âm thanh amr

Thông tin tài liệu

Tài liệu tham khảo Mã hóa âm thanh amr

Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K491I CM NLi u tiên ca bn khóa lun này cho phép em c bày t li cm n sâu scti Th.S Trn Ngc Hng, ngi ã tn tình hng dn, ch bo em trong sut thigian em làm khóa lun.Em xin chân thành cm n sâu sc ti các thy cô giáo trong Trng i hcCông Ngh -HQGHN ã ch bo, dy d và cung cp nhng kin thc c bn vàchuyên môn trong sut 4 nm qua và to u kin thun li  em hoàn thành bnkhóa lun này.Cui cùng em xin gi li cm n ti gia ình, bn bè ã nhit tình giúp  vàng viên em hoàn thành khóa lun này.Xin chúc thy cô giáo và các bn sc khe, hnh phúc.Hà ni, tháng 05 nm 2008 Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K492TÓM TT NI DUNGKhóa lun tt nghip này trình bày khái quát vng dng Adaptive Multi Rate(AMR)  nâng cao cht lng cuc gi. AMR c s dng trong mng n thoi tbào, nó cung cp cht lng ting nói tt nht vi nhng giá tr thp nht vi vic sdng các k thut ACELP, DTX, VAD và CNG. AMR là b mã hóa âm thanh a tccó th hot ng  8 tc  bit ngun khác nhau: 12.2, 10.2, 7.95, 7.4, 6.7, 5.9, 5.15 và4.75kbps. Không ging nh các b mã hóa âm thanh trc ây trong GSM mà hotng  tc  cnh và mc  bo v li là hng s, thì các b mã hóa âm thanhAMR có th thích ng vi mc  bo v li caiu kin kênh truyn radio và kênhu lng. Mt h thng GSM s dng mã hóa âm thanh AMR có th la chn kênhtruyn ti u (bán tc hay toàn tc) và ch mã hóa (tc  bit ting nói và kênh) phi hp tt nht gia cht lng ting nói và dung lng h thng. Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K493C LCTrangI CM N 1TÓM TT NI DUNG 2NG CÁC T VIT TT VÀ THUT NG .6CHNG 1: GII THIU V MÃ HÓA ÂM THANH AMR .81.1 Gii thiu v mã hóa âm thanh trong thông tin di ng 81.2 Gii thiu v mã hóa âm thanh AMR 81.3 Miêu t chc nng ca AMR trong h thng GSM 91.4 Gii thiu v b mã hóa âm thanh AMR .10CHNG 2: THUT TOÁN VÀ CÁC KHI CHC NNG TRONG AMR .132.1. Thut toán doán tuyn tính kích thích theo mã i s ACELP 132.1.1 LPC tng hp ting nói 132.1.2 Khuyn ngh G.729 và thut toán ACELP 142.1.3 Phân tích LP và lng t hóa LSP .162.1.4 Tìm bng mã thích ng và din t. .172.1.5. Tìm bng mã cnh. .182.1.6 Lng t hóa vector ca các  li 192.2 Các chc nng chuyn i mã 202.2.1 Chc nng ca ca các thành phn audio .202.2.2 Chun b các mu ting nói 202.2.3 Các nguyên tc ca b mã hóa ting nói AMR .202.2.4 Nguyên tc ca b gii mã âm thanh AMR 252.2.5 Chc nng ca b mã hóa 252.2.5.1 Quá trình tin x lý (i vi tt c các ch) 252.2.5.2 Phép phân tích doán và quá trình lng t 262.2.5.3 Tính toán áp ng xung (cho tt c các ch) 342.2.5.4 Tính toán tín hiu mc tiêu (cho tt c các ch) 342.2.5.5 Bng mã thích nghi .352.2.5.6 Bng mã i s .372.2.5.7 Lng t hóa gia lng bng mã thích nghi và cnh .42 Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K4942.2.6 Miêu t chc nng ca b gii mã 462.2.6.1 Gii mã và tng hp ting nói .462.2.6.2. Quá trình hu x lý 502.2.7 S phân b bit chi tit ca mã hóa a mc thích nghi .512.3. Cu trúc khung mã hóa AMR .522.3.1 Khuôn dng khung AMR mã hóa (AMR IF1) 522.3.1.1 AMR Header và thông tin b tr AMR. .532.3.1.2 Khung lõi AMR .552.3.2 Thành phn khung AMR 572.4 Hot ng ca khi u khin tc  ngun (SCR) .582.4.1. Miêu t các chc nng ca SCR 592.4.2 Hot ng ca SCR AMR 592.4.2.1 Ti bên truyn .592.4.2.2 Ti bên nhn .632.4.3. Bu khin DTX cho h thng GSM .642.4.3.1 Các khi chc nng ca DTX 652.4.3.2 Ti bên truyn TX .652.4.3.3 Ti bên nhn RX .682.5 Khuôn dng tp âm thích hp 702.5.1 Chc nng ti bên truyn TX .702.5.1.1 c lng LSF .712.5.1.2 Tính toán nng lng khung .722.5.1.3 Thay i thut toán mã hóa trong sut thi gian to khung SID 722.5.2 Chc nng ti bên nhn RX .722.6 Khi tách tích cc ting nói VAD .742.6.1 Chc nng ca khi VAD 742.6.2 S khi và chc nng ca tng khi ca thut toán VAD 742.6.2.1 Khi bàn lc và tính toán mc bng con .752.6.2.2 Khi tách pitch 772.6.2.3 Khi tách âm .782.6.2.4 Phân tích tín hiu phc tng quan (và b tách) .782.6.2.5 Khi quyt nh VAD 79 Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K4952.7 S che du li khi mt khung .80CHNG 3: NG DNG AMR TRONG VIC NÂNG CAO CHT LNG CUCI CA MNG N THOI T BÀO .823.1 o kim tra cht lng thoi khi ng dng AMR 823.1.1 Gii thiu v tiêu chun MOS 823.1.2 So sánh cht lng thoi khi s dng AMR so vi khi s dng EFR .833.2 ng dng AMR trong vic nâng cao cht lng thoi mng MobiFone .863.2.1 Tng quan .863.2.2 Trin khai AMR trên mng vô tuyn 863.2.2.1 o cht lng ng truyn .863.2.2.2. Cu hình AMR .893.2.3 Kt quo kim mng li sau khi trin khai AMR 943.2.3.1 Kt quo kim ch s SQI 943.2.3.2 T l thit lp cuc gi thành công 953.2.3.3 T l rt cuc gi 963.2.3.4 Lu lng kênh iu khin (loi tr vic gán ban u) (ERL) .973.2.3.5 T l chuyn giao thành công gia các cell (%) 983.2.3.6 Nhn xét 99T LUN 100TÀI LIU THAM KHO .101 Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K496NG CÁC T VIT TT VÀ THUT NGKý hiu Tên ting Anh Ting VitA/D Analogue to Digital B chuyn i tng tsang sACR Absolute Category Rating Loi tc  tuyt iADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation iu ch xung mã viphân thích nghiAMR Adaptive Multi Rate a tc  thích nghiBSC Base Station Contronller Trm u khin c sBTS Base Transceiver Station Trm thu phát c sC/I Carrier-to-Interfere ratio T s sóng mang trênnhiuCI Confidence Interval Khong tin cyCRC Cyclic Redundancy Check Kim tra d thaD/A Digital to Analogue B chuyn i s sangng tDCR Degradation Category Rating Loi tc  suy binDSP Digital Signal Processor X lý tín hiu sDTMF Dual Tone Multi Frequency a tn s âm képDTX Discontinuous Transmission Truyn không liên tcEFR Enhance Full Rate Toàn tc tng cngFR Full Rate Toàn tcGSM Global System for Mobile communications H thng di ng toàncuHR Half Rate Bán tcITU-T International Telecommunication Union –Telecommunications Standardization SectorT chc vin thông thgii – Tiêu chun vin Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K497thôngLPC Linear Predictive Coding Mã hóa d oán tuyntínhLSP Linear Spectral Pairs Cp ph tuynMA Moving Average Dch chuyn trung bìnhMOS Mean Opinion Score im ý kin trung bìnhMS Mobile Station Trm di ngMSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyn mchdi ngPCM Pulse Code Modulation iu ch xung mãPSTN Public Switched Telecommunications Network Mng vin thông chuynmch công cngSID Silence Descriptor Mô t im lngSNR Signal to Noise Ratio T s tín hiu trên nSQI Signal Quality Index Ch s cht lng tínhiuTCH-AFSTraffic Channel Adaptive Full rate Speech Kênh lu lng toàn tcting nói thích nghiTCH-AHSTraffic Channel Adaptive Half rate Speech Kênh lu lng bán tcting nói thích nghiTRAU Transcoder Units Khi chuyn i mãVAD Voice Activity Detector B phát hin tích ccting nói Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K498CHNG 1: GII THIU V MÃ HÓA ÂM THANH AMR1.1 Gii thiu v mã hóa âm thanh trong thông tin di ngTrong thông tin di ng  rng di tn có giá tr nh hàng hóa, do ó các b mãhóa ting nói óng vai trò quan trng không ch vi cht lng ting nói mà còn phim bo chim dng ít bng tn vi tc  bit thp. B mã hóa vi tc  bit thp chokênh truyn bng hp làm tng dung lng h thng là yêu cu quan trng ca các nhàcung cp dch v và c chú trng nghiên cu c bit trong thông tin di ng. Cácb mã hóa ting nói v c bn c chia làm 2 loi chính là: Mã hóa dng sóng và mãhóa ngun (Vocoder).- Mã hóa dng sóng: là k thut mã hóa và gii mã liên tc bám theo dng sóngca tín hiu am thanh (mà ting nói ch là mt phn trong ó), v nguyên tc chúngc thit kc lp vi ngun âm nên cht lng ting nói không ph thuc vào cácloi ngun tín hiu, kiu mã này có u im chng nhiu tt, k thut không phc tpvà r, song h s nén tín hiu không tht s cao, thuc loi này có PCM, ADPCM,DM, APC….- Mã hóa ngun da trên s mô phng ngun âm c th (i tng chính ây làting nói ca con ngi c nghiên cu trc các c tính  khai thác các kh nngnén mã), k thut này phc tp, có  tr cao, giá thành t song bù li có h s nénln và cho tc  bit mã hóa thp.1.2 Gii thiu v mã hóa âm thanh AMR.AMR là s kt hp c bit vi h thng di ng toàn cu GSM. GSM là hthng chuyn mch c xut phát t Châu Âu vào nhng nm 1980 và c s dng rt nhiu nc  Châu Âu. Nhiu công ty di ng  nc M và  nhiu nc khôngthuc Châu Âu cng s dng công ngh GSM.AMR là phng pháp mã hóa ting c phát trin trên c s CELP is (ACELP) và c tip nhn cho png pháp mã hóa ting ca GSM vàom 1998.AMR thích ng vi nhiu loi kênh truyn khác nhau. AMR có th tuchnh bng cách thêm vào các bit  giúp sa li khi u kin kênh truyn kém, Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K499trong khi vn cung cp tng s bit nh nht trong u kin kênh truyn tt.iu này có ngha là AMR có nhiu bit có th mã hóa ting nói hn là các b mãhóa khác.AMR là b mã hóa âm thanh a tc và nó có th hot ng  8 tc  bit:12.2, 10.2, 7.95, 7.4, 6.7, 5.9, 5.15 hay 4.75 kbps. Thêm vào ó, b mã hóacthit k cho phép chuyn mch khung không liên tc bi khung c s gia các ch khác nhau. dài khung cnh là 20ms trong tt c các ch. Kh nng a tc c bngcách thay i s lng bit lng t cho các thông s trong các subframe.AMR quy nh các công ngh ngoi vi cn thit cho thông tin di ng. Hai tùychn c cung cp tùy chn là gii thut VAD và DTX. Thông tin tp âm nn SIDc phát ti mt khong thi gian nht nh cùng vi h s doán ngn hn vàcông sut khung c lng t hóa 35 bit. Ngoài ra cng nh ngha các yêu cu choche du li khi xy ra li.1.3 Miêu t chc nng ca AMR trong h thng GSMMã hóa âm thanh AMR bao gm mt tp các ch mã hóa âm thanh tc c nh cho hot ng toàn tc và hot ng bán tc, có kh nng cung cpchuyn mch gia các ch khác nhau tùy thuc vào iu kin li truyn. Mich s cung cp mt mc   bo v li khác nhau qua vic dành phân phitng s bit có th (22,8 kbps trong toàn tc và 11,4 kbps trong bán tc) gia mãhóa ngun và mã hóa kênh.Tc  bit thc tc s dng cho mi khung ting nói thì ph thuc vàocác iu kin tn ti ca kênh truyn. Thut toán thích nghi mã hóa s la chntc  ting nói ti u (hay ch mã hóa) nh cht lng ca kênh truyn. Ch mã hóa tt nht s c la chn trong iu kin truyn kém và trong iukin truyn tt thì ch mã hóa s cung cp cht lng tt nht. Ch mã hóathích hp c la chn tùy thuc vào kt quo cht lng ca kênh truync thc hin trong MS và trong mng và thông tin v bng tn gi qua giaodin không khí cùng vi d liu. Khóa lun tt nghip Thông tin di ngTrng H Công ngh - HQGHN Trn Duy Phú-K4910Hình 1.1: S hin th các thông tin chính truyn qua giao din h thng.Theo c hai hng, các khung d liu ting nói c kt hp vi ch s chmã hóa c s dng  bên nhn la chn úng gii mã kênh và gii mã ngun.Trong mng, ch s ch mã hóa phi c gi ti TRAU vì th mà gii mã ngunphù hpc la chn.S thích nghi cho ch mã hóa tuyn lên, mng phi c ng cht lngkênh truyn, nhn dng mã hóa tt nht i vi u kin truyn ã tn ti và githông tin này ti MS qua giao din không khí.Thích nghi mã hóa theo tuyn xung, MS phi c lng cht lng kênh truynvà gi thông tin cht lng ti mng, nó có thc ánh x trong mng vi ch mãhóa c gi ý.Mi link có th s dng ch mã hóa khác nhau nhng bt buc c 2 link phis dng cùng ch kênh (là toàn tc hoc bán tc).Ch kênh c la chn bi chc nng qun lý tài nguyên vô tuyn ca mng.1.4 Gii thiu v b mã hóa âm thanh AMRB mã hóa ting AMR bao gm b mã hóa ting a tc, mt bu khin tc ngun  phi hp vi b tách tích cc ting nói và h thng to tp âm thích hp và ch che chn li  chng li nh hng ca truyn li và mt các gói d liu. [...]... là 13 bit PCM ng u c các kh i mã hóa (trong ph thu c vào lo i mã hóa ch c s d ng) và t tín m u ti ng nói s c khôi ph c l i B ng mã hóa theo d thích theo mã i s a t c M t mã hóa âm thanh AMR c a UE s h tr t t c t c b ng 1.1 d i ây B ng 1.1: Các t c ti ng nói theo khuôn ó s l ng các bit thì hi u ra các kh i 160 oán tuy n tính kích ngu n c cho bit ngu n mã hóa cho mã hóa AMR Chú ý: 1) Các khung SID gi... cl i 2.2.2 Chu n b các m u ti ng nói D li u cho vào b mã hóa bao g m các m u v i gi i mã 13 bit liên ti p n m phía trái c a c a 1 t có 16 bit Ba bit kém quan tr ng nh t c thi t l p là “0” B gi i mã cho ra d li u d i cùng nh d ng 2.2.3 Các nguyên t c c a b mã hóa ti ng nói AMR Mã hóa AMR bao g m 8 mã hóa ngu n v i các t c Mã hóa d a trên mô hình mã hóa d báo tuy n tính S d báo tuy n tính b c 10 hay b... l i b ng mã thích ng và h s hi u ch nh c a l i b ng mã c nh c ng t hóa vector B ng mã l ng hóa t vector s d ng m t c u trúc liên h p 2 t ng M i t ng g m b ng mã 2 chi u và t ng u tiêng s d ng b ng mã GA v i 3 bit, và t ng hai bao g m m t b ng mã GB 4 bit Thành ph n u tiên c a t ng vector trong m i b ng mã mô t l i b ng mã thích ng ã l ng t hóa và thành ph n th 2 mô t h s hi u ch nh l i b ng mã c nh...Khóa lu n t t nghi p Thông tin di ng M t b mã hóa ti ng a t c là m t b n m ch tích h p mã hóa âm thanh v i 8 t c ngu n t 4.75kbps n 12.2kbps, và cho phép ch mã hóa t p âm n n t c mã hóa ti ng có th chuy n t c c a nó v i khung ti ng nói 20ms trên 1 l nh Hình 1.2 mô t các kh i ch c n ng x lý ti... ng l ng t hóa vector 10 chi u v i 7 bit, và t ng th 2 là l ng t hóa vector tách 10 bit v i hai b ng mã hóa 5 chi u H n n a, 1 bit c phân ph i cho s l a ch n các h s d báo MA 2.1.4 Tìm b ng mã thích ng và di n t B mã hóa mang n nhi u m c ph c t p trong tính toán, c bi t là khi tìm ki m b ng mã thích ng và b ng mã c nh V i m c ích n gi n hóa, m t l i vào hai t ng c a ra trong tìm ki m b ng mã thích ng... hành khuy n ngh G.729 vào n m 1996, mã hóa ti ng nói ch t l ng cao, tr th p và t c 8kbps Thu t toán i s ACELP n nh m t b c d a trên k thu t mã hóa d báo tuy n tính kích thích theo mã kh i c a thu t toán ACELP Tr c bi t ng H Công ngh - HQGHN c ch ra 14 hình i ây: Tr n Duy Phú-K49 Khóa lu n t t nghi p Thông tin di Hình 2.4 S ng kh i G.729 B mã hóa này d a trên m t ki u mã hóa CELP và s d ng m t k thu t t... 1< 1 là các nhân t có ng t hóa B mã hóa ho t t it c ng rút ra các tham s c a mô hình CELP (các h s c a b l c LP, các t ng thêm c a b ng mã c nh và thích nghi) Nh ng tham s này mã hóa và truy n i T i b gi i mã, nh ng tham s này s c t ng h p thông qua vi c l c các tín hi u kích thích ã c gi i mã và ti ng nói c xây d ng l i thông qua b l c t ng h p LP Dòng tín hi u t i b mã hóa nh trên hình d Hình 2.8:... nh n n m ng truy c p 3G c t m ng truy c p 3G 9) RX_TYPE, lo i khung nh n c ã cl ng t hóa thành 3 bit Trong hình 1.2, b mã hóa ti ng lây tín hi u vào nó là 13 bit PCM ng u t b ph n âm thanh c a UE hay c a m ng, t m ng PSTN 8 bit theo lu t A hay lu t µ c chuy n i thành 13 bit PCM ng u Ti ng c mã hóa t i l i ra b mã hóa là các gói và c g i t i giao di n c a m ng T i n i nh n thì tín hi u c chuy n ng c... u di n b ng các h s d oán tuy n tính ã c tính toán Các h s LPC ã c l ng t hóa c s d ng trong b l c t ng h p c a coder này S kích thích c a b l c này bao g m hai ph n: m t là vector b ng mã thích ng nh m tái t o c u trúc di n t c a âm thanh gi ng nói, và hai là vector b ng mã c nh nh m tái t o âm thanh câm Hai vector c a b ng mã ã chia t l b i nh ng l i riêng c a chúng xây d ng s kích thích c a b l... Tr n Duy Phú-K49 Khóa lu n t t nghi p c p phát ít bit Thông tin di ng gi m t ng s bit mã hóa N u chính xác c a l ng t hóa LSP không v a , ch t l ng c a ti ng nói gi i mã s gi m áng k Nh th m t c a b ng mã c l n c c n n và s ph c t p tìm ki m và các bit t ng lên ng th i Trong xem xét trên, l ng t hóa vector hai t ng v i d báo MA th t chuy n m ch l n th 4 c s d ng gi m c c a b ng mã và ph c t p v i . nguyên tc ca b mã hóa ting nói AMRMã hóa AMR bao gm 8 mã hóa ngun vi các tc  bit t 4,75 n 12,2 kbps .Mã hóa da trên mô hình mã hóa d báo tuyn. Cácb mã hóa ting nói v c bn c chia làm 2 loi chính là: Mã hóa dng sóng và m hóa ngun (Vocoder).- Mã hóa dng sóng: là k thut mã hóa và gii mã

Ngày đăng: 20/11/2012, 13:35

Xem thêm: Mã hóa âm thanh amr, Mã hóa âm thanh amr, Gi i thi u v mã hóa âm thanh trong thơng tin di ng Gi i thi u v mã hóa âm thanh AMR., Miêu t ch c n ng c a AMR trong h th ng GSM Gi i thi u v b mã hóa âm thanh AMR, Khuy n ngh G.729 và thu t toán ACELP., Phân tích LP và l ng t hóa LSP Tìm b ng mã thích ng và di n t., Tìm b ng mã c nh. ng t hóa vector c a các, Ch c n ng c a c a các thành ph n audio Chu n b các m u ti ng nói Các nguyên t c c a b mã hóa ti ng nói AMR, Nguyên t c c a b gi i mã âm thanh AMR. Ch c n ng c a b mã hóa, u tiên, n ng l, Khn d ng khung AMR mã hóa AMR IF1, Miêu t các ch c n ng c a SCR. Ho t ng c a SCR AMR, B u khi n DTX cho h th ng GSM, Ch c n ng t i bên truy n TX, Ch c n ng t i bên nh n RX, S kh i và ch c n ng c a t ng kh i c a thu t toán VAD, S che d u l i khi m t khung, Gi i thi u v tiêu chu n MOS So sánh ch t l ng tho i khi s d ng AMR so v i khi s d ng EFR, Tri n khai AMR trên m ng vô tuy n