Điện tử viễn thông c1 2 số hóa thoại khotailieu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG TỔNG ĐÀI & KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH Chương 1: Lý thuyết tổng quan và sơ II Số hóa thoại (digitaling voice) Giảng viên: Phan Thị Thanh Ngọc EPU - 2012 Nợi dung • Lấy mẫu và Sớ hóa – Định lý lấy mẫu & Lượng tử hóa – Tạp âm sớ • Tín hiệu PCM trùn thớng – Nén/giãn theo luật A và luật µ (A laws & laws) S d tha tin hiờu thoai (redundancies) – Giãn/Nén theo âm tiết (Syllabic) – Điều chế vi sai (Differential) – Điều chế Delta – Mã hóa theo dự đoán (Adaptive predictive coding) – Các bộ mã hóa tín hiệu thoại (Vocoders) • Kết luận J.Tiberghien - VUB Tín hiệu được lấy mẫu F = 2.5 kHz Tần số lấy mẫu = kHz Định lý lấy mẫu Nyquist : Fs > * F J.Tiberghien - VUB Tín hiệu được lấy mẫu F = 2.5 kHz Tần số lấy mẫu = kHz Định lý lấy mẫu Nyquist : Fs > * F J.Tiberghien - VUB Lượng tử hóa F1 = 2.5 kHz F2 = 5.5 kHz Tần số lấy mẫu = kHz J.Tiberghien - VUB Lượng tử hóa Phổ của các xung tín hiệu - Fs Fs 2Fs - Fs Fs 2Fs J.Tiberghien - VUB Biến đổi A -> D x Bộ lọc tín hiệu sau lượng tử AD kHz - Xung lấy mẫu J.Tiberghien - VUB Các lỗi lượng tử 0101 0100 0011 0010 0001 0000 1111 1110 1101 1100 1011 J.Tiberghien - VUB Lỗi lượng tử Giá trị số Ra Tín hiệu tượng tự Vào Lỗi lượng tử J.Tiberghien - VUB Nhiễu Idle Mid-riser quantizer 10 Mid-tread quantizer J.Tiberghien - VUB Giải nén theo âm tiết (Syllabic) adaptive gain decoder Gain decoding Waveform decoding 18 X J.Tiberghien - VUB Điều chế PCM Vi Sai encoder 3400 Hz + ∑ - REG 300 Hz Linear A to D Converter 19 + ∑ + J.Tiberghien - VUB Giải điều chế PCM Vi Sai Decoder ∑ + REG + Linear A to D Converter Efficient due to very high sample-to-sample correlation 20 J.Tiberghien - VUB Điều chế Delta encoder 3400 Hz ∑ + 300 Hz ∫ 21 J.Tiberghien - VUB Giải điều chế Delta decoder 22 ∫ J.Tiberghien - VUB Dự đoán tuyến tính encoder 3400 Hz 300 Hz 23 Linear A to D Converter + ∑ - REG1 q1 REG2 q2 REG3 q3 + ∑ + J.Tiberghien - VUB Giải điều chế dự đoán tuyến tính Decoder + Linear D to A Converter ∑ + 24 q1 REG1 q2 REG2 q3 REG3 With fixed coefficients qi , no more than registers are useful J.Tiberghien - VUB Mã hóa thoại GSM (Yêu cầu DSP 1.5 MIPS) 36 bit/20mS (7+2) bit/5mS PCM, A law encoder bit Signal Analyzer 125 µS Preemphasis filter LPC filter LPC : Linear Prediction Coding LTP : Long Term Prediction VAD : Voice Activity Detection Exact specification : TS GSM 06.10 25 VAD LTP filter Subsampling (2+6+39) bit/5mS 260 bit/20mS (=13 kb/s) J.Tiberghien - VUB Dự đoán độ dài giới hạn Variable delay (Nr * 125 µS) br ∑ Parameters transmitted every mS Nr : delay, bit br : gain, bit 26 Encodes voice pitch J.Tiberghien - VUB Mã hóa dự đoán tuyến tính In a + b + c + d + e + f + g + h + Out Out = (1+az+bz2+cz3+dz4+ez5+fz6+gz7+hz8) In A(z) = (1+az+bz2+cz3+dz4+ez5+fz6+gz7+hz8) 27 J.Tiberghien - VUB Khung thoại GSM Bits/ 5mS LPC filter LTP filter Excitation signal Total 28 parameters Nr (delay) br (gain) Sub-sampling phase Maximum amplitude 13 samples 2 39 Bits/ 20mS 36 28 8 24 156 260 J.Tiberghien - VUB Vocoders A to D Converter A to D Converter … A to D Converter Voice/Unvoice Pitch measurement 29 J.Tiberghien - VUB Vocoders D to A Converter X D to A Converter X … D to A Converter X Voice Unvoice Pitch 30 Pulse generator Noise generator J.Tiberghien - VUB Chất lượng thoại Chất lượng thoại Broadcast CD Toll GSTN Mobile phones Communications Synthetic Games Tốc độ dữ liệu 31 13 64 705.6 J.Tiberghien - VUB Các chuẩn mã hóa thoại Waveform Coding Vocoding ITU Standard Compression Method Data Rate MOS Score Delay G.711 PCM 64 kbps 4.4 0.75 ms G.726 ADPCM 32 kbps 4.2 ms G.728 LD-CELP 16 kbps 4.2 3-5 ms G.729 CS-ACELP kbps 4.2 10 ms G.729a CS-ACELP kbps 4.2 10 ms G.723.1 MPMLG 6.3 kbps 3.98 30 ms MOS, or mean opinion score: subjective measure of voice quality Scores of to are deemed toll quality, to communication quality and less than 3, synthetic quality CELP: Code book Excited Linear Prediction LD: Low Delay CS - ACELP: Conjugate Structure - Algebraic Code book Excited Linear Prediction 32 J.Tiberghien - VUB ... luật A (A-law) (Europe - ITU) Ra bít Vào 11 bít 16 32 48 64 80 96 1 12 128 144 160 176 1 92 208 22 4 24 0 25 6 27 2 128 96 80 64 48 32 16 Số dấu phẩy động sign : bit exponent : bits mantissa... used for signaling (= 56 kb/s telephone channels) 12 bit input 16 32 48 64 80 96 1 12 128 144 160 176 1 92 208 22 4 24 0 25 6 27 2 128 96 80 64 48 32 16 (North America) 14 J.Tiberghien - VUB The D to... = 2. 5 kHz Tần số lấy mẫu = kHz Định lý lấy mẫu Nyquist : Fs > * F J.Tiberghien - VUB Lượng tử hóa F1 = 2. 5 kHz F2 = 5.5 kHz Tần số lấy mẫu = kHz J.Tiberghien - VUB Lượng tử hóa