1 / 62

Átviteli szakasz általános felépítése

Átviteli szakasz általános felépítése. Sávszélesség változása az átvitel során. Az emberi hangképzés folyamata. Hangszálak. Vokális traktus. Gerjesztés. Az emberi beszéd jellemzői. Frekvencia tartomány: 300-3400 Hz 20 ms-on belül a jellemzők nem változnak

ryann
Download Presentation

Átviteli szakasz általános felépítése

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Átviteli szakasz általános felépítése

  2. Sávszélesség változása az átvitel során

  3. Az emberi hangképzés folyamata Hangszálak Vokális traktus Gerjesztés

  4. Az emberi beszéd jellemzői • Frekvencia tartomány: 300-3400 Hz • 20 ms-on belül a jellemzők nem változnak • Az egymás utáni 20 ms-os minták között korreláció mutatható ki • Hosszú idejű analízissel becsülhető a következő minta (differenciális kódolás, pl. DPCM) • Az agy korrigálni tudja a „hibákat”!

  5. Beszédkódolók osztályozása Hullámforma kódolók: leírják az analóg jelet idő és frekvenciatartományban Vokódolók: az emberi hangképzés szabályait modellezik Hibrid kódolók: a két kódoló típus előnyös tulajdonságait egyesítik

  6. Hullámforma kódolás elve Mintavételezés (mintavételi frekvencia) Kvantálás (kvantálási lépcsők száma) Kódolás (kódszó hossza) Előnyök: jó hangminőség Hátrány: nagy sebesség (PCM: 64 kbit/s)

  7. Vokóderek elve Az emberi hangképzés szabályait írják le Vokális traktusra jellemző Előny: kis sebesség (pár kb/s) Hátrány: rossz hangminőség

  8. Beszédkódolók MOS értékei MOS: MeanOpinionScore

  9. Beszédkodekek MOS átlagértékei AMR: AdaptiveMultirateCodec (3G és 4G mobil) G723: VoIP (mobil) G728: LD-CELP, Low-Delay code excited linear prediction G729: CS-ACELP, Coding of Speech,Adaptive Code ExcitedLinearPrediction (VoIP) GSM FR és EFR: Fullrate, EnhancedFullRate Internet LowBitrateCodec (iLBC)

  10. Zöngés hang jellemzői Zöngés hang tipikus amplitúdó/idő görbéje Zöngés hang teljesítmény spektrum sűrűsége (PSD:PowerSpectrumDensity) Pitch frekvencia: 50-500 Hz

  11. Zöngétlen hang jellemzői Zöngétlen hang teljesítmény spektrum sűrűsége Zöngétlen hang tipikus amplitúdó/idő görbéje (fehérzaj jelleg)

  12. ADPCM kódoló Időtartománybeli adaptív kódolás X(n): kódolandó jel minta D(n): különbségi jel Dq(n): dekvantált különbségi jel Xp(n-1): n-1-ik jelből jósolt minta Xp(n): a jósolt jel és a különbségi jel összege C(n): különbségi jel

  13. Sub-band (alsávi) kódolás • Az alapsávi jelet több alsávra bontja dinamika szerint • Minden alsáv külön ADPCM kódolót használ • Előny: zajérzékenység csökkentése (a különböző alsávokbankülönböző mintavételezési frekvenciát és kódhosszt lehet használni) • Sebesség: 16-32 kbit/s • Vételi oldal: az alsávok jelei összeadódnak

  14. Hibrid kódolók (AbS) AnalysisbySynthesis (AbS)

  15. Gerjesztési típusok (MPE és RPE) MPE: MultiplePulseExcitation (több impulzusos gerjesztés) RPE: RegularPulseExcitation (szabályos impulzus gerjesztés), GSM-13kbit/s MPE: az impulzus amplitúdóját és fázisát is kódolni kell RPE: csak az impulzus amplitúdóját kell kódolni

  16. Gerjesztési típusok (CELP) • Kódtábla: 1024 gerjesztési mintát tartalmaz • Csak a kódhoz tartozó sorszámot kell átküldeni! • Sebesség: 4,8-16 kbit/s

  17. Kodek sebessége Kódolás+dekódolás sebessége Tipikus: 50-100 ms Gyors: G728 CELP kodek, 2-5 ms

  18. GSM beszéd kodek Sebesség: 260 bit/20ms, azaz 13kbit/s

  19. Egyéb forrásjelek tömörítési alapelvei (fül jellemzői) Hangintenzitás (hangnyomás) (decibel) Phon: relatív hangossági érzet Fletcher-Munsongörbék (kék) és módosított változata az ISO 226:2003 szabvány szerint (piros) frekvencia

  20. Egyéb forrásjelek tömörítési alapelvei (szem jellemzői) Csapok: színek érzékelése Pálcikák: fényerő érzékelése

  21. Forrásjelek tömörítési alapelvei (általános elvek) Veszteségmentes tömörítés: a tömörített adatból az eredeti adatok pontosan rekonstruálhatók. Veszteséges tömörítés: a tömörített adatból az eredeti adatok nem rekonstruálhatók. Tömörítési arány (ráta): az eredi információ és a tömörített információ aránya (pl: 3/1) Pl. kép: veszteségmentes: raw veszteséges: jpeg pl. 25/1

  22. Hibajavítás (általános elvek) Zajos csatorna Demodulátor Vett bitsorozat (BER) Hiba detektáló megoldások Hiba felismerése Ismétlés (ARQ) Hiba javítása Előremutató hibajavítás (FEC)

  23. Hibadetektáló megoldások I (ismétlés). • Az üzenet kisebb blokkokra van felosztva • Minden blokk többször kerül ismétlésre • Hiba akkor van, ha az egyik blokk eltér a többitől • Kis hibavalószínűség esetén alkalmazható ADÓ VEVŐ 1011 1011 1011 1010 1011 1011 1011 1011 1011 1010 1011 1010

  24. Hibadetektáló megoldások II. (paritás) • Páros és páratlan paritás • Páros vagy páratlan számú egyesre való kiegészítés • Hiba akkor van, ha páros számú 1-es helyett páratlan számú egyest kapunk, vagy fordítva • Alkalmazás: mikrocontollerek, adatbuszok, adattárolás ADÓ VEVŐ Páros paritás 10110010 10110110 Páratlan paritás 00110010 00110110

  25. Hibadetektáló megoldások III. (polaritásváltás) • A bitsorozat negáltja is elküldésre kerül • Hiba akkor van, ha a két vett jel polaritása megegyezik • Azonos bithelyen fellépő hibánál hamis eredmény • Hátrány: túl nagy redundancia • Alkalmazás: többvivős rendszerek ADÓ VEVŐ 10110010 10110010 10100010 01001101 01011101 01011101

  26. Hibadetektáló megoldások IV. (Ciklikus Redundancia Ellenőrzés-CRC) • A bitsorozathoz polinomot rendel • Ismert polinom az adóban és a vevőben is • CRC: polinom osztás eredménye • Alkalmazás: mobil, RFID, Bluetooth, Ethetnet..stb ADÓ VEVŐ 10110010101001 CRC 10100010101001 CRC polinom polinom ? CRC osztás osztás ismert polinom ismert polinom

  27. Hibadetektáló megoldások V. (Ellenőrző összeg- CheckSum) • A bitsorozatot részekre bontjuk és összeadjuk • Az összeadás eredményét küldjük el • A vevőben újra elvégezzük a műveletet • Ha a két eredmény nem egyenlő, hiba volt

  28. Hibadetektáló megoldások V. (Hamming kódolás) Pl: 4/7 Hamming kód …….4 adatbit – 3 paritásbit d=2 hiba detektálható, de csak egy hiba esetén javítható Paritásbitek száma = legnagyobb kitevő száma (15=8+4+2+1)

  29. Hamming kódolás (páros paritással) p1: (3,5,7) – 20=1 P2: (3,6,7) – 21=2 P3: (5,6,7) – 22=4 DATA PARITY 7653 p1p2p3 0001 11 0 0010 10 1 0011 011 0100 011 HD:4 7 6 5 4 3 21 HD:3 HD:3

  30. Hibajavítás (ARQ:AutomaticRepeatRequest) • Négy típus: • Stop and Wait • Go-Back-N • Szelektív • Hibrid

  31. Stop and Wait ARQ t1 t1 t2 Timer idő után újraküldés Probléma: a vevő nem tudja megkülönböztetni hogy újraküldés történt, vagy a következő blokk jött azonos tartalommal Megoldás: 0 és 1 jelzőbit alkalmazása az egymás utáni blokkokban

  32. Go-Back-N ARQ Időablakon belül az adott csomaghoz tartozó ACK-nak meg kell érkeznie! Ha az időablakban megérkezik az első csomaghoz tartozó ACK, az időablak eltolódik

  33. Szelektív ARQ ÜZENET Hosszú adatblokk – egy ACK Előny: ha nincs hiba – gyors átvitel Hátrány: ha hiba volt – teljes blokk újraküldés Rövidebb adatblokkok – több ACK Előny: csak a hibás al-blokkot kell újraküldeni Hátrány: lassú (több ACK)

  34. Hibrid ARQ (Chasecombining) Chase: üldözés, vadászat A hibásan vett csomagok nem kerülnek eldobásra A hibásan vett csomagok egy algoritmussal javíthatók

  35. Hibrid ARQ (Incrementalredundancy) A FEC (ForwardErrorCoding) bitek elküldése NACK esetén A hibásan vett csomagok a FEC bitekkel javíthatók

  36. Előremutató hibajavítás (ForwardErrorCoding: FEC) • Két fő típus: • Konvolúciós kódolás • Blokk kódolás • Cél: redundáns bitek hozzáadásával a vételi oldalon hatékony hibajavítás (rádiós átvitel)

  37. Konvolúciós kódolás (alapelv) • (n,k,m) kódoló • D tárolók és modulo2 összeadók • n: kimenetek száma • k: bemenetek száma • m: tárolók száma • belső állapotok száma: m-1 Pl. (3,1,3) kódoló Generátor polinomok G1(1,1,1) G2 (0,1,1) G3(1,0,1)

  38. Konvolúciós kódolók típusai (anya kódolók és „defektes”kódolók) Anyakódolók:1/n „Defektes” kódolók: k/n Pl: 2/3 kódoló

  39. Konvolúciós kódolók típusai (szisztematikus) • Az eredeti adatfolyam is továbbításra kerül • A konvolúciós bitek az eredi adatfolyam után kerülnek küldésre

  40. Konvolúciós kódolók típusai (nem szisztematikus) • Az eredeti adatfolyam nem kerül továbbításra • A konvolúciós bitek az eredi adatfolyamban vannak kódolva

  41. „1”-re adott válaszfüggvény (hol a hiba?) 11111011

  42. 1011 vs. 1 111 0 1 11 0 1 0 1 11 ?

  43. De mire jó a konvolúció? Bemeneti bit Impulzusválasz 1 11111 0 1 1 0 00000000 (két bit eltolás) 1 11111 0 1 1 1 11111 0 1 1 ----------------------------------------------------------------------------- Kódolt info 1 111 0 1 11 0 1 0 1 11 Ez tulajdonképpen egy modulo2 összeadás! Eltolás: L-1 (L: belső állapotok száma)

  44. Működési tábla

  45. Gráfos (állapotábra) ábrázolás Info: 1011 Kódolt info: 1 111 0 1 11 0 1 0 1 11

  46. Fastruktúrás ábrázolás Info: 1011 Kódolt info: 1 111 0 1 11 0 1 0 1 11

  47. Trellis diagram

  48. Trellis diagramon való kódolás Info: 1011 Kódolt info: 1 111 0 1 11 0 1 0 1 11

  49. Hibajavítás – Fano algoritmus I. (majom a vízben?) Info: 1011 Kódolt info: 11 11 01 11 01 01 11 - Detektált info: 01 11 01 11 01 01 11

  50. Hibajavítás – Fano algoritmus II.

More Related