Khóa luận Ứng dụng Adaptive Multi Rate (AMR)

Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ1 /ӠI CҦM ѪN Lӡi ÿҫu tiên cӫa bҧn khóa luұn này cho phép em ÿѭӧc bày tӓ lӡi cҧm ѫn sâu sҳc tӟi Th.S Trҫn Ngӑc Hѭng, ngѭӡi ÿã tұn tình hѭӟng dүn, chӍ bҧo em trong suӕt thӡi gian em làm khóa luұn. Em xin chân thành cҧm ѫn sâu sҳc tӟi các thҫy cô giáo trong Trѭӡng Ĉҥi hӑc Công NghӋ -ĈHQGHN ÿã chӍ bҧo, dҥy dӛ và cung cҩp nhӳng kiӃn thӭc cѫ bҧn và chuyên môn trong suӕt 4 năm qua và tҥo ÿLӅu kiӋn thuұn lӧi ÿӇ em hoàn thành bҧn khóa luұn này. Cuӕi cùng em xin gӱi lӡi cҧm ѫn tӟi gia ÿình, bҥn bè ÿã nhiӋt tình giúp ÿӥ và ÿӝng viên em hoàn thành khóa luұn này. Xin chúc th̯y cô giáo và các b̩n sͱc kh͗e, h̩nh phúc. Hà n͡i, tháng 05 năm 2008 Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ2 TÓM TҲT NӜI DUNG Khóa luұn tӕt nghiӋp này trình bày khái quát vӅӭng dөng Adaptive Multi Rate (AMR) ÿӇ nâng cao chҩt lѭӧng cuӝc gӑi. AMR ÿѭӧc sӱ dөng trong mҥng ÿLӋn thoҥi tӃ bào, nó cung cҩp chҩt lѭӧng tiӃng nói tӕt nhҩt vӟi nhӳng giá trӏ thҩp nhҩt vӟi viӋc sӱ dөng các kӻ thuұt ACELP, DTX, VAD và CNG. AMR là bӝ mã hóa âm thanh ÿa tӕc có thӇ hoҥt ÿӝng ӣ 8 tӕc ÿӝ bit nguӗn khác nhau: 12.2, 10.2, 7.95, 7.4, 6.7, 5.9, 5.15 và 4.75kbps. Không giӕng nhѭ các bӝ mã hóa âm thanh trѭӟc ÿây trong GSM mà hoҥt ÿӝng ӣ tӕc ÿӝ cӕÿӏnh và mӭc ÿӝ bҧo vӋ lӛi là hҵng sӕ, thì các bӝ mã hóa âm thanh AMR có thӇ thích ӭng vӟi mӭc ÿӝ bҧo vӋ lӛi cӫaÿiӅu kiӋn kênh truyӅn radio và kênh Oѭu lѭӧng. Mӝt hӋ thӕng GSM sӱ dөng mã hóa âm thanh AMR có thӇ lӵa chӑn kênh truyӅn tӕi ѭu (bán tӕc hay toàn tӕc) và chӃÿӝ mã hóa (tӕc ÿӝ bit tiӃng nói và kênh) ÿӇ phӕi hӧp tӕt nhҩt giӳa chҩt lѭӧng tiӃng nói và dung lѭӧng hӋ thӕng. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ3 0ӨC LӨC Trang /ӠI CҦM ѪN ......................................................................................................................1 TÓM TҲT NӜI DUNG ........................................................................................................2 %ҦNG CÁC TӮ VIӂT TҲT VÀ THUҰT NGӲ .................................................................6 CHѬѪNG 1: GIӞI THIӊU Vӄ Mà HÓA ÂM THANH AMR .........................................8 1.1 Giӟi thiӋu vӅ mã hóa âm thanh trong thông tin di ÿӝng ........................................8 1.2 Giӟi thiӋu vӅ mã hóa âm thanh AMR......................................................................8 1.3 Miêu tҧ chӭc năng cӫa AMR trong hӋ thӕng GSM................................................9 1.4 Giӟi thiӋu vӅ bӝ mã hóa âm thanh AMR...............................................................10 CHѬѪNG 2: THUҰT TOÁN VÀ CÁC KHӔI CHӬC NĂNG TRONG AMR...............13 2.1. Thuұt toán dӵÿoán tuyӃn tính kích thích theo mã ÿҥi sӕ ACELP ....................13 2.1.1 LPC tәng hӧp tiӃng nói ..............................................................................13 2.1.2 KhuyӃn nghӏ G.729 và thuұt toán ACELP..................................................14 2.1.3 Phân tích LP và lѭӧng tӱ hóa LSP .............................................................16 2.1.4 Tìm bҧng mã thích ӭng và diӉn ÿҥt. ...........................................................17 2.1.5. Tìm bҧng mã cӕÿӏnh. ...............................................................................18 2.1.6 Lѭӧng tӱ hóa vector cӫa các ÿӝ lӧi ............................................................19 2.2 Các chӭc năng chuyӇn ÿәi mã................................................................................20 2.2.1 Chӭc năng cӫa cӫa các thành phҫn audio ...................................................20 2.2.2 Chuҭn bӏ các mүu tiӃng nói........................................................................20 2.2.3 Các nguyên tҳc cӫa bӝ mã hóa tiӃng nói AMR...........................................20 2.2.4 Nguyên tҳc cӫa bӝ giҧi mã âm thanh AMR. ...............................................25 2.2.5 Chӭc năng cӫa bӝ mã hóa ..........................................................................25 2.2.5.1 Quá trình ti͉n x͵ lý (ÿ͙i vͣi ṱt c̫ các ch͇ÿ͡).............................................. 25 2.2.5.2 Phép phân tích d͹ÿoán và quá trình l˱ͫng t͵ .............................................. 26 2.2.5.3 Tính toán ÿáp ͱng xung (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) ............................................34 2.2.5.4 Tính toán tín hi͏u mͭc tiêu (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡)........................................ 34 2.2.5.5 B̫ng mã thích nghi .......................................................................................35 2.2.5.6 B̫ng mã ÿ̩i s͙ ............................................................................................. 37 2.2.5.7 L˱ͫng t͵ hóa gia l˱ͫng b̫ng mã thích nghi và c͙ÿ͓nh.................................42 Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ4 2.2.6 Miêu tҧ chӭc năng cӫa bӝ giҧi mã..............................................................46 2.2.6.1 Gi̫i mã và t͝ng hͫp ti͇ng nói .......................................................................46 2.2.6.2. Quá trình h̵u x͵ lý ......................................................................................50 2.2.7 Sӵ phân bә bit chi tiӃt cӫa mã hóa ÿa mӭc thích nghi.................................51 2.3. Cҩu trúc khung mã hóa AMR...............................................................................52 2.3.1 Khuôn dҥng khung AMR mã hóa (AMR IF1) ............................................52 2.3.1.1 AMR Header và thông tin b͝ trͫ AMR. .........................................................53 2.3.1.2 Khung lõi AMR. ............................................................................................55 2.3.2 Thành phҫn khung AMR............................................................................57 2.4 Hoҥt ÿӝng cӫa khӕi ÿLӅu khiӇn tӕc ÿӝ nguӗn (SCR).............................................58 2.4.1. Miêu tҧ các chӭc năng cӫa SCR................................................................59 2.4.2 Hoҥt ÿӝng cӫa SCR AMR..........................................................................59 2.4.2.1 T̩i bên truy͉n...............................................................................................59 2.4.2.2 T̩i bên nh̵n .................................................................................................63 2.4.3. BӝÿLӅu khiӇn DTX cho hӋ thӕng GSM.....................................................64 2.4.3.1 Các kh͙i chͱc năng cͯa DTX........................................................................65 2.4.3.2 T̩i bên truy͉n TX .........................................................................................65 2.4.3.3 T̩i bên nh̵n RX ........................................................................................... 68 2.5 Khuôn dҥng tҥp âm thích hӧp................................................................................70 2.5.1 Chӭc năng tҥi bên truyӅn TX .....................................................................70 2.5.1.1 ˰ͣc l˱ͫng LSF ............................................................................................. 71 2.5.1.2 Tính toán năng l˱ͫng khung ......................................................................... 72 2.5.1.3 Thay ÿ͝i thu̵t toán mã hóa trong su͙t thͥi gian t̩o khung SID....................72 2.5.2 Chӭc năng tҥi bên nhұn RX .......................................................................72 2.6 Khӕi tách tích cӵc tiӃng nói VAD...........................................................................74 2.6.1 Chӭc năng cӫa khӕi VAD ..........................................................................74 2.6.2 Sѫÿӗ khӕi và chӭc năng cӫa tӯng khӕi cӫa thuұt toán VAD......................74 2.6.2.1 Kh͙i bàn l͕c và tính toán mͱc băng con ....................................................... 75 2.6.2.2 Kh͙i tách pitch..............................................................................................77 2.6.2.3 Kh͙i tách âm.................................................................................................78 2.6.2.4 Phân tích tín hi͏u phͱc t˱˯ng quan (và b͡ tách) ........................................... 78 2.6.2.5 Kh͙i quy͇t ÿ͓nh VAD .................................................................................... 79 Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ5 2.7 Sӵ che dҩu lӛi khi mҩt khung .................................................................................80 CHѬѪNG 3: ӬNG DӨNG AMR TRONG VIӊC NÂNG CAO CHҨT LѬӦNG CUӜC *ӐI CӪA MҤNG Ĉ,ӊN THOҤI Tӂ BÀO.......................................................................82 3.1 Ĉo kiӇm tra chҩt lѭӧng thoҥi khi ӭng dөng AMR ...................................................... 82 3.1.1 Giӟi thiӋu vӅ tiêu chuҭn MOS................................................................................82 3.1.2 So sánh chҩt lѭӧng thoҥi khi sӱ dөng AMR so vӟi khi sӱ dөng EFR.....................83 3.2 Ӭng dөng AMR trong viӋc nâng cao chҩt lѭӧng thoҥi mҥng MobiFone ...................86 3.2.1 Tәng quan...............................................................................................................86 3.2.2 TriӇn khai AMR trên mҥng vô tuyӃn......................................................................86 3.2.2.1 Ĉo ch̭t l˱ͫng ÿ˱ͥng truy͉n ...................................................................86 3.2.2.2. C̭u hình AMR .......................................................................................89 3.2.3 KӃt quҧÿo kiӇm mҥng lѭӟi sau khi triӇn khai AMR..............................................94 3.2.3.1 K͇t qu̫ÿo ki͋ m ch ͑s͙ SQI ........................................................................94 3.2.3.2 Tͽ l͏ thi͇t l̵p cu͡c g͕i thành công..........................................................95 3.2.3.3 Tͽ l͏ rͣt cu͡c g͕i ....................................................................................96 3.2.3.4 L˱u l˱ͫng kênh ÿi͉u khi͋n (lo̩i trͳ vi͏c gán ban ÿ̯u) (ERL).................97 3.2.3.5 Tͽ l͏ chuy͋n giao thành công giͷa các cell (%) ......................................98 3.2.3.6 Nh̵n xét..................................................................................................99 .ӂT LUҰN ...................................................................................................................... 100 TÀI LIӊU THAM KHҦO ............................................................................................... 101 Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ6 %ҦNG CÁC TӮ VIӂT TҲT VÀ THUҰT NGӲ Ký hiӋu Tên tiӃng Anh TiӃng ViӋt A/D Analogue to Digital Bӝ chuyӇn ÿәi tѭѫng tӵ sang sӕ ACR Absolute Category Rating Loҥi tӕc ÿӝ tuyӋt ÿӕi ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation ĈiӅu chӃ xung mã vi phân thích nghi AMR Adaptive Multi Rate Ĉa tӕc ÿӝ thích nghi BSC Base Station Contronller Trҥm ÿLӅu khiӇn cѫ sӣ BTS Base Transceiver Station Trҥm thu phát cѫ sӣ C/I Carrier-to-Interfere ratio Tӹ sӕ sóng mang trên nhiӉu CI Confidence Interval Khoҧng tin cұy CRC Cyclic Redundancy Check KiӇm tra dѭ thӯa D/A Digital to Analogue Bӝ chuyӇn ÿәi sӕ sang Wѭѫng tӵ DCR Degradation Category Rating Loҥi tӕc ÿӝ suy biӃn DSP Digital Signal Processor Xӱ lý tín hiӋu sӕ DTMF Dual Tone Multi Frequency Ĉa tҫn sӕ âm kép DTX Discontinuous Transmission TruyӅn không liên tөc EFR Enhance Full Rate Toàn tӕc tăng cѭӡng FR Full Rate Toàn tӕc GSM Global System for Mobile communications HӋ thӕng di ÿӝng toàn cҫu HR Half Rate Bán tӕc ITU-T International Telecommunication Union – Telecommunications Standardization Sector Tә chӭc viӉn thông thӃ giӟi – Tiêu chuҭn viӉn Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ7 thông LPC Linear Predictive Coding Mã hóa dӵ ÿoán tuyӃn tính LSP Linear Spectral Pairs Cһp phә tuyӃn MA Moving Average Dӏch chuyӇn trung bình MOS Mean Opinion Score ĈiӇm ý kiӃn trung bình MS Mobile Station Trҥm di ÿӝng MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyӇn mҥch di ÿӝng PCM Pulse Code Modulation ĈiӅu chӃ xung mã PSTN Public Switched Telecommunications Network Mҥng viӉn thông chuyӇn mҥch công cӝng SID Silence Descriptor Mô tҧ im lһng SNR Signal to Noise Ratio Tӹ sӕ tín hiӋu trên ӗn SQI Signal Quality Index ChӍ sӕ chҩt lѭӧng tín hiӋu TCH- AFS Traffic Channel Adaptive Full rate Speech Kênh lѭu lѭӧng toàn tӕc tiӃng nói thích nghi TCH- AHS Traffic Channel Adaptive Half rate Speech Kênh lѭu lѭӧng bán tӕc tiӃng nói thích nghi TRAU Transcoder Units Khӕi chuyӇn ÿәi mã VAD Voice Activity Detector Bӝ phát hiӋn tích cӵc tiӃng nói Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ8 CHѬѪNG 1: GIӞI THIӊU Vӄ Mà HÓA ÂM THANH AMR 1.1 Giӟi thiӋu vӅ mã hóa âm thanh trong thông tin di ÿӝng Trong thông tin di ÿӝng ÿӝ rӝng dҧi tҫn có giá trӏ nhѭ hàng hóa, do ÿó các bӝ mã hóa tiӃng nói ÿóng vai trò quan trӑng không chӍ vӟi chҩt lѭӧng tiӃng nói mà còn phҧi ÿҧm bҧo chiӃm dөng ít băng tҫn vӟi tӕc ÿӝ bit thҩp. Bӝ mã hóa vӟi tӕc ÿӝ bit thҩp cho kênh truyӅn băng hҽp làm tăng dung lѭӧng hӋ thӕng là yêu cҫu quan trӑng cӫa các nhà cung cҩp dӏch vө và ÿѭӧc chú trӑng nghiên cӭu ÿһc biӋt trong thông tin di ÿӝng. Các bӝ mã hóa tiӃng nói vӅ cѫ bҧn ÿѭӧc chia làm 2 loҥi chính là: Mã hóa dҥng sóng và mã hóa nguӗn (Vocoder). - Mã hóa dҥng sóng: là kӻ thuұt mã hóa và giҧi mã liên tөc bám theo dҥng sóng cӫa tín hiӋu am thanh (mà tiӃng nói chӍ là mӝt phҫn trong ÿó), vӅ nguyên tҳc chúng ÿѭӧc thiӃt kӃÿӝc lұp vӟi nguӗn âm nên chҩt lѭӧng tiӃng nói không phө thuӝc vào các loҥi nguӗn tín hiӋu, kiӇu mã này có ѭu ÿiӇm chӕng nhiӉu tӕt, kӻ thuұt không phӭc tҥp và rҿ, song hӋ sӕ nén tín hiӋu không thұt sӵ cao, thuӝc loҥi này có PCM, ADPCM, DM, APC…. - Mã hóa nguӗn dӵa trên sӵ mô phӓng nguӗn âm cө thӇ (ÿӕi tѭӧng chính ӣÿây là tiӃng nói cӫa con ngѭӡi ÿѭӧc nghiên cӭu trѭӟc các ÿһc tính ÿӇ khai thác các khҧ năng nén mã), kӻ thuұt này phӭc tҥp, có ÿӝ trӉ cao, giá thành ÿҳt song bù lҥi có hӋ sӕ nén lӟn và cho tӕc ÿӝ bit mã hóa thҩp. 1.2 Giӟi thiӋu vӅ mã hóa âm thanh AMR. AMR là sӵ kӃt hӧp ÿһc biӋt vӟi hӋ thӕng di ÿӝng toàn cҫu GSM. GSM là hӋ thӕng chuyӇn mҥch ÿѭӧc xuҩt phát tӯ Châu Âu vào nhӳng năm 1980 và ÿѭӧc sӱ dөng ӣ rҩt nhiӅu nѭӟc ӣ Châu Âu. NhiӅu công ty di ÿӝng ӣ nѭӟc Mӻ và ӣ nhiӅu nѭӟc không thuӝc Châu Âu cNJng sӱ dөng công nghӋ GSM. AMR là phѭѫng pháp mã hóa tiӃng ÿѭӧc phát triӇn trên cѫ sӣ CELP ÿҥi sӕ (ACELP) và ÿѭӧc tiӃp nhұn cho pKѭѫng pháp mã hóa tiӃng cӫa GSM vào Qăm 1998. AMR thích ӭng vӟi nhiӅu loҥi kênh truyӅn khác nhau. AMR có thӇ tӵÿLӅu chӍnh bҵng cách thêm vào các bit ÿӇ giúp sӱa lӛi khi ÿLӅu kiӋn kênh truyӅn kém, Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ9 trong khi vүn cung cҩp tәng sӕ bit nhӓ nhҩt trong ÿLӅu kiӋn kênh truyӅn tӕt. ĈiӅu này có nghƭa là AMR có nhiӅu bit có thӇ mã hóa tiӃng nói hѫn là các bӝ mã hóa khác. AMR là bӝ mã hóa âm thanh ÿa tӕc và nó có thӇ hoҥt ÿӝng ӣ 8 tӕc ÿӝ bit: 12.2, 10.2, 7.95, 7.4, 6.7, 5.9, 5.15 hay 4.75 kbps. Thêm vào ÿó, bӝ mã hóaÿѭӧc thiӃt kӃ cho phép chuyӇn mҥch khung không liên tөc bӣi khung cѫ sӣ giӳa các chӃ ÿӝ khác nhau. Ĉӝ dài khung cӕÿӏnh là 20ms trong tҩt cҧ các chӃÿӝ. Khҧ năng ÿa tӕc ÿӝÿѭӧc bҵng cách thay ÿәi sӕ lѭӧng bit lѭӧng tӱ cho các thông sӕ trong các subframe. AMR quy ÿӏnh các công nghӋ ngoҥi vi cҫn thiӃt cho thông tin di ÿӝng. Hai tùy chӑn ÿѭӧc cung cҩp tùy chӑn là giҧi thuұt VAD và DTX. Thông tin tҥp âm nӅn SID ÿѭӧc phát tҥi mӝt khoҧng thӡi gian nhҩt ÿӏnh cùng vӟi hӋ sӕ dӵÿoán ngҳn hҥn và công suҩt khung ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa 35 bit. Ngoài ra cNJng ÿӏnh nghƭa các yêu cҫu cho che dҩu lӛi khi xҧy ra lӛi. 1.3 Miêu tҧ chӭc năng cӫa AMR trong hӋ thӕng GSM Mã hóa âm thanh AMR bao gӗm mӝt tұp các chӃÿӝ mã hóa âm thanh tӕc ÿӝ cӕ ÿӏnh cho hoҥt ÿӝng toàn tӕc và hoҥt ÿӝng bán tӕc, có khҧ năng cung cҩp chuyӇn mҥch giӳa các chӃÿӝ khác nhau tùy thuӝc vào ÿiӅu kiӋn lӛi truyӅn. Mӛi chӃÿӝ sӁ cung cҩp mӝt mӭc ÿӝ ÿӇ bҧo vӋ lӛi khác nhau qua viӋc dành phân phӕi tәng sӕ bit có thӇ (22,8 kbps trong toàn tӕc và 11,4 kbps trong bán tӕc) giӳa mã hóa nguӗn và mã hóa kênh. Tӕc ÿӝ bit thӵc tӃÿѭӧc sӱ dөng cho mӛi khung tiӃng nói thì phө thuӝc vào các ÿiӅu kiӋn tӗn tҥi cӫa kênh truyӅn. Thuұt toán thích nghi mã hóa sӁ lӵa chӑn tӕc ÿӝ tiӃng nói tӕi ѭu (hay chӃÿӝ mã hóa) nhѭ chҩt lѭӧng cӫa kênh truyӅn. ChӃ ÿӝ mã hóa tӕt nhҩt sӁ ÿѭӧc lӵa chӑn trong ÿiӅu kiӋn truyӅn kém và trong ÿiӅu kiӋn truyӅn tӕt thì chӃÿӝ mã hóa sӁ cung cҩp chҩt lѭӧng tӕt nhҩt. ChӃÿӝ mã hóa thích hӧp ÿѭӧc lӵa chӑn tùy thuӝc vào kӃt quҧ ÿo chҩt lѭӧng cӫa kênh truyӅn ÿѭӧc thӵc hiӋn trong MS và trong mҥng và thông tin vӅ băng tҫn gӱi qua giao diӋn không khí cùng vӟi dӳ liӋu. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ10 Hình 1.1: Sѫÿӗ hiӇn thӏ các thông tin chính truyӅn qua giao diӋn hӋ thӕng. Theo cҧ hai hѭӟng, các khung dӳ liӋu tiӃng nói ÿѭӧc kӃt hӧp vӟi chӍ sӕ chӃÿӝ mã hóa ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ bên nhұn lӵa chӑn ÿúng giҧi mã kênh và giҧi mã nguӗn. Trong mҥng, chӍ sӕ chӃÿӝ mã hóa phҧi ÿѭӧc gӱi tӟi TRAU vì thӃ mà giҧi mã nguӗn phù hӧpÿѭӧc lӵa chӑn. Sӵ thích nghi cho chӃÿӝ mã hóa tuyӃn lên, mҥng phҧi ѭӟc Oѭӧng chҩt lѭӧng kênh truyӅn, nhұn dҥng mã hóa tӕt nhҩt ÿӕi vӟi ÿLӅu kiӋn truyӅn ÿã tӗn tҥi và gӱi thông tin này tӟi MS qua giao diӋn không khí. Thích nghi mã hóa theo tuyӃn xuӕng, MS phҧi ѭӟc lѭӧng chҩt lѭӧng kênh truyӅn và gӱi thông tin chҩt lѭӧng tӟi mҥng, nó có thӇÿѭӧc ánh xҥ trong mҥng vӟi chӃÿӝ mã hóa ÿѭӧc gӧi ý. Mӛi link có thӇ sӱ dөng chӃÿӝ mã hóa khác nhau nhѭng bҳt buӝc cҧ 2 link phҧi sӱ dөng cùng chӃÿӝ kênh (là toàn tӕc hoһc bán tӕc). ChӃÿӝ kênh ÿѭӧc lӵa chӑn bӣi chӭc năng quҧn lý tài nguyên vô tuyӃn cӫa mҥng. 1.4 Giӟi thiӋu vӅ bӝ mã hóa âm thanh AMR Bӝ mã hóa tiӃng AMR bao gӗm bӝ mã hóa tiӃng ÿa tӕc, mӝt bӝÿLӅu khiӇn tӕc ÿӝ nguӗn ÿӇ phӕi hӧp vӟi bӝ tách tích cӵc tiӃng nói và hӋ thӕng tҥo tҥp âm thích hӧp và Fѫ chӃ che chҳn lӛi ÿӇ chӕng lҥi ҧnh hѭӣng cӫa truyӅn lӛi và mҩt các gói dӳ liӋu. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ11 Mӝt bӝ mã hóa tiӃng ÿa tӕc là mӝt bҧn mҥch tích hӧp mã hóa âm thanh vӟi 8 tӕc ÿӝ nguӗn tӯ 4.75kbps ÿӃn 12.2kbps, và cho phép chӃÿӝ mã hóa tҥp âm nӅn tӕc ÿӝ thҩp. Bӝ mã hóa tiӃng có thӇ chuyӇn tӕc ÿӝ cӫa nó vӟi khung tiӃng nói 20ms trên 1 lӋnh ÿLӅu khiӇn. Hình 1.2 mô tҧ các khӕi chӭc năng xӱ lý tiӃng nói. Trong hình này, các ÿһc ÿLӇm kӻ thuұt thích hӧp ÿѭӧc chӍ ra cho mӛi khӕi chӭc năng. Trong hình 1.2, các phҫn âm thanh bao gӗm chuyӇn ÿәi tӯ tín hiӋu tѭѫng tӵ sang tín hiӋu sӕ và chuyӇn tӯ tín hiӋu sӕ sang tín hiӋu tѭѫng tӵ, chӍ ra các bѭӟc hoàn thành tiӃng nói giӳa tín hiӋu âm thanh vào/ra thiӃt bӏ ngѭӡi sӱ dөng (UE) và giao diӋn sӕ cӫa mҥng. Hình 1.2.Tәng quan các khӕi chӭc năng xӱ lý âm thanh. Giҧi thích các ký hiӋu trong hình: 1) 8 bit luұt A hay luұt µ PCM, tӕc ÿӝ lҩy mүu là 8000 mүu/giây. 2) 13 bit ÿӗng ÿӅu PCM, tӕc ÿӝ lҩy mүu là 8000 mүu/giây. 3) Cӡ phát hiӋn tích cӵc tiӃng nói VAD. 4) Khung tiӃng nói ÿѭӧc mã hóa, 50 khung/giây, sӕ bit/khung phө thuӝc vào chӃ Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ12 ÿӝ mã hóa AMR. 5) Khung miêu tҧ chèn im lһng SID. 6) TX_TYPE, 2 bit, mӝt trong 2 bit chӍ sӕ thông tin có ích nӃu chúng mang thông tin vӅ tiӃng nói hay thông tin vӅ SID. 7) Các bit thông tin ÿѭӧc gӱi ÿӃn mҥng truy cұp 3G. 8) Các bit thông tin nhұn ÿѭӧc tӯ mҥng truy cұp 3G. 9) RX_TYPE, loҥi khung nhұn ÿѭӧc ÿã ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa thành 3 bit. Trong hình 1.2, bӝ mã hóa tiӃng lây tín hiӋu vào nó là 13 bit PCM ÿӗng ÿӅu tӯ bӝ phұn âm thanh cӫa UE hay cӫa mҥng, tӯ mҥng PSTN 8 bit theo luұt A hay luұt µÿѭӧc chuyӇn ÿәi thành 13 bit PCM ÿӗng ÿӅu. TiӃng ÿѭӧc mã hóa tҥi lӕi ra bӝ mã hóa là các gói và ÿѭӧc gӱi tӟi giao diӋn cӫa mҥng. Tҥi nѫi nhұn thì tín hiӋu ÿѭӧc chuyӇn ngѭӧc lҥi. Ánh xҥ chi tiӃt giӳa các khӕi tín hiӋu vào là 160 mүu tiӃng nói theo khuôn dҥng là 13 bit PCM ÿӗng ÿӅu ÿѭӧc các khӕi mã hóa (trong ÿó sӕ lѭӧng các bit thì phө thuӝc vào loҥi mã hóa chӃÿӝÿѭӧc sӱ dөng) và tӯ tín hiӋu ra các khӕi 160 mүu tiӃng nói sӁÿѭӧc khôi phөc lҥi. Bҧng mã hóa theo dӵÿoán tuyӃn tính kích thích theo mã ÿҥi sӕÿa tӕc. Mӝt mã hóa âm thanh AMR cӫa UE sӁ hӝ trӧ tҩt cҧ tӕc ÿӝ nguӗn ÿѭӧc cho ӣ bҧng 1.1 dѭӟi ÿây. Bҧng 1.1: Các tӕc ÿӝ bit nguӗn mã hóa cho mã hóa AMR Chú ý: 1) Các khung SID giҧÿӏnh liên tөc ÿѭӧc truyӅn ÿi 2) GSM-EFR là Enhanced Full Rate Speech Mã hóa 3GPP TS 26.090 3) IS-641 là TIA/EIA IS-641 TDMA Enhanced Full Rate Speech Codec. 4) PDC-EFR là ARIB 6.7kbps Enhanced Full Rate Speech Codec. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ13 CHѬѪNG 2: THUҰT TOÁN VÀ CÁC KHӔI CHӬC NĂNG TRONG AMR 2.1. Thuұt toán dӵÿoán tuyӃn tính kích thích theo mã ÿҥi sӕ ACELP 2.1.1 LPC t͝ng hͫp ti͇ng nói Mã dӵ báo tuyӃn tính LPC là mӝt phѭѫng pháp mӟi khác hoàn toàn vӟi PCM, DPCM và ADPCM ÿӇ tái hҵng sӕ các tín hiӋu tѭѫng tӵ. Phѭѫng pháp này dùng bӝ lӑc ngang (hay các mҥch lӑc sӕ tѭѫng ÿѭѫng) cӝng các thành phҫn phөÿӇ tәng hӧp các dҥng sóng theo yêu cҫu. Các tham sӕ cӫa dҥng sóng tәng hӧp ÿѭӧc sӕ hóa ÿӇ truyӅn ÿi thay vì tín hiӋu thӵc sӵ. Xét hiӋu quҧ các kӃt quҧ nӃu quá trình tәng hӧp chính xác hoàn toàn vӟi tiӃn trình tѭѫng tӵ. Vì ÿã có các thông sӕ vӅ tiӃng nói, LPC ÿһc biӋt thích hӧp vӟi tәng hӧp tiӃng nói và tҥo tiӃng nói. Hình 2.1 Tәng hӧp tiӃng nói Hình 2.1 mô tҧ mӝt quá trình tәng hӧp tiӃng nói bao gӗm 2 nguӗn phát ӣÿҫu vào, mӝt bӝ khuӃch ÿҥi thay ÿәi ÿӝ lӧi, và mӝt bӝ lӑc ngang trong vòng hӗi tiӃp.Ĉӝ lӧi cӫa bӝ khuӃch ÿҥi và bӝ lӑc tӯng nhánh ÿѭӧc ÿLӅu chӍnh ÿӇÿӏnh dҥng tính chҩt âm thanh (diӉn ÿҥt) trên giҧi âm tҫn. Nhӳng tiӃng không có âm ÿѭӧc tҥo bҵng nӕi vӟi nguӗn phát nhiӉu trҳng. Nhӳng tiӃng có âm ÿѭӧc nӕi vào nguӗn phát dãy xung ÿѫn vӟi các tҫn sӕ thích hӧp vӟi các cao ÿӝ. NӃu các bӝ lӑc có khoҧng 10 nhánh ÿӝ lӧi, và các tham sӕÿѭӧc thu thұp khoҧng 10 ÿӃn 25ms, quá trình tәng hӧp tiӃng nói rҩt dӉ dàng mһc dù có thӇ nó Kѫi giҧ. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ14 Hình 2.2 HӋ thӕng LPC mҥch phát Hình 2.3 HӋ thӕng LPC mҥch thu Xét hӋ thӕng phát LPC nhѭ hình 2.2. Các giá trӏ mүu cӫa tiӃng nói ӣÿҫu vào ÿѭӧc phân tích ÿӇ tìm ra các tham sӕ tәng hӧp, toàn bӝ các giá trӏ ra so sánh vӟi ÿҫu vào. Các kӃt quҧ sai khác ÿѭӧc mã hóa theo các giá trӏ tham sӕ tӯ tín hiӋu sӕÿѭӧc truyӅn. Bӝ thu trong hình 2.3 dùng các giá trӏ tham sӕ và sai sӕ lѭӧng tӱÿӇ tái tҥo lҥi dҥng sóng âm thanh. Tӯ mã LPC hoàn chӍnh có khoҧng 80 bit - 1 bit ÿӇ chuyӇn ÿәi trѭӡng hӧp có âm hoһc không có âm, 6 bit cho cao ÿӝ, 5 bit cho ÿӝ lӧi khuӃch ÿҥi, 6 bit cho tӯng ÿӝ lӧi cӫa 10 nhánh và mӝt vài bít phát hiӋn lӛi. Ghi nhұn các tham sӕ mӛi 10 - 25ms tѭѫng ÿѭѫng lҩy mүu ӣ tҫn sӕ 40 – 100Hz, vì thӃ LPC ÿòi hӓi tӕc ÿӝ bit khoҧng 3000 – 8000bps. ViӋc giҧm ÿáng kӇ tӕc ÿӝ bit làm cho LPC có khҧ Qăng thay thӃ trong lӛ lӵc cҧi tiӃn chҩt lѭӧng cӫa tәng hӧp tiӃng nói cho truyӅn thông thoҥi. 2.1.2 Khuy͇n ngh͓ G.729 và thu̵t toán ACELP. ITU-T ÿã phát hành khuyӃn nghӏ G.729 vào năm 1996,ÿѭӧc biӃt ÿӃn nhѭ mӝt bӝ mã hóa tiӃng nói chҩt lѭӧng cao, ÿӝ trӉ thҩp và tӕc ÿӝ 8kbps. Thuұt toán ÿѭӧc dӵa trên kӻ thuұt mã hóa dӵ báo tuyӃn tính kích thích theo mã ÿҥi sӕ ACELP. 6ѫÿӗ khӕi cӫa thuұt toán ACELP ÿѭӧc chӍ ra ӣ hình Gѭӟi ÿây: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ15 Hình 2.4 Sѫÿӗ khӕi G.729 Bӝ mã hóa này dӵa trên mӝt kiӇu mã hóa CELP và sӱ dөng mӝt kӻ thuұt tәng hӧp phân tích xác ÿӏnh các vector ÿӇ tҥo kích thích tӕt nhҩt mà làm giҧm thiӇu ÿѭӧc sӵ méo trӑng sӕ cҧm giác tiӃng nói ban ÿҫu và tiӃng nói tҥo ra bҵng phѭѫng pháp tәng hӧp. Phân tích dӵÿoán tuyӃn tính LPÿѭӧc thӵc hiӋn trѭӟc tiên, và tín hiӋu tiӃng nói ÿѭӧc biӇu diӉn bҵng các hӋ sӕ dӵÿoán tuyӃn tính ÿã ÿѭӧc tính toán. Các hӋ sӕ LPC ÿã ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc sӱ dөng trong bӝ lӑc tәng hӧp cӫa coder này. Sӵ kích thích cӫa bӝ lӑc này bao gӗm hai phҫn: mӝt là vector bҧng mã thích ӭng nhҵm tái tҥo cҩu trúc diӉn ÿҥt cӫa âm thanh giӑng nói, và hai là vector bҧng mã cӕÿӏnh nhҵm tái tҥo âm thanh câm. Hai vector cӫa bҧng mãÿã chia tӹ lӋ bӣi nhӳng ÿӝ lӧi riêng cӫa chúng ÿӇ xây dӵng sӵ kích thích cӫa bӝ lӑc tәng hӧp. TiӃng nói ÿã tәng hӧp ÿѭӧc tҥo và có ÿӝ méo tӕi thiӇu liên quan ÿӃn tiӃng nói gӕc và các vector bҧng mãÿã tìm là nhӳng cái tӕt nhҩt. Thông thѭӡng, sӵ phӭc tҥp tính toán thuұt toán cho CELP là khá lӟn, nhҩt là khi tìm kiӃm kích thích tӕt nhҩt. Bӣi vұy, thuұt toán ACELP sӱ dөng các kӻ thuұt mã hóa và cҩu trúc bҧng mãÿһc biӋt. Ĉó là hҥt nhân cӫa thuұt toán nhѭ sau: phân tích LP và Oѭӧng tӱ hóa LSP sӱ sөng lѭӧng tӱ hóa vector vӟi dӵ báo trung bình dӏch chuyӇn liên khung; tìm kiӃm diӉn ÿҥt vӟi các chiӃn lѭӧc hai tҫng bao gӗm phân tích chu kǤÿóng Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ16 và chu kǤ mӣ; cҩu trúc ÿҥi sӕ cӫa bҧng mã cӕÿӏnh làm ÿѫn giҧn hóa thӫ tөc tìm kiӃm cӫa nó; và cҩu trúc phӭc hӧp cӫa các ÿӝ lӧi (cҧ 2 cho bҧng mã thích ӭng và bҧng mã cӕÿӏnh) bҧng mã lѭӧng tӱ vector, mà cNJng có thӇ tҥo ra sӵÿѫn giҧn hóa có thӇ bӣi viӋc áp dөng mӝt thӫ tөc chӑn lӵa trѭӟc. 2.1.3 Phân tích LP và l˱ͫng t͵ hóa LSP Trѭӟc tiên, phân tích dӵ báo tuyӃn tính LP ÿѭӧc thӵc hiӋn ӣ mӛi lҫn cho mӛi khung 10ms. Quá trình này ÿѭӧc chӍ ra ӣ hình dѭӟi ÿây: Hình 2.5 Phân tích LP Ӣÿây, mӝt cӱa sә bҩt ÿӕi xӭng ÿһc biӋt dài 240 ÿѭӧc sӱ dөng làm cӱa sә phân tích LP. Cӱa sәÿѭӧc ÿѭa ra bӣ công thӭc sau ÿây, mà áp dөng cho khung 120 mүu tӯ khung tiӃng nói trѭӟc, 80 mүu tӯ khung hiӋn hành và 40 mүu tӯ khung tѫng lai: TiӃng nói ÿã qua cӱa sә s(n) ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ tính toán các hӋ sӕ LPC. LPC thu ÿѭӧc sau ÿó ÿѭӧc chuyӇn ÿәi sang các cһp phә vҥch LSP cho mөc ÿích lѭӧng tӱ hóa vector, các tham sӕ LSP tѭѫng ӭng liên quan ÿӃn khuôn mүu cӫa hình bao phә tiӃng nói và mô tҧ trӵc tiӃp ÿӍnh phә ngҳn kǤ. Nhѭ thӃ, các sai sӕ cӫa tham sӕ trên tҫn sô nào ÿó chӍҧnh hѭӣng phә tiӃng nói xung quanh ÿLӇm tҫn sӕ này và có ҧnh hѭӣng mӝt ít lên các tҫn sӕ khác. Trong khi các hӋ sӕ LPC không có sӵ liên quan tѭѫng ӭng nhѭ thӃ, các tham sӕ LSP có thӇ làm tăng hiӋu quҧ vector ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa và nӝi suy mӝt cách tѭѫng ÿӕi. Theo các thuӝc tính cҧm giác ÿһc biӋt cӫa thính giác con ngѭӡi, các tham sӕ LSP có quan hӋ vӟi sӵ phân phӕi tҫn sӕ nhҥy cҧm ÿѭӧc cҩp phát nhiӅu bit Kѫn, trong khi các tham sӕ khác tѭѫng ӭng vӟi sӵ phân phӕi tҫn sӕ ít nhҥy cҧm ÿѭӧc Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ17 cҩp phát ít bit ÿӇ giҧm tәng sӕ bit mã hóa. NӃu ÿӝ chính xác cӫa lѭӧng tӱ hóa LSP không vӯa ÿӫ, chҩt lѭӧng cӫa tiӃng nói giҧi mã sӁ giҧm ÿáng kӇ. Nhѭ thӃ mӝt cӱa bҧng mã cӥ lӟn ÿѭӧc cҫn ÿӃn và sӵ phӭc tҥp tìm kiӃm và các bit tăng lên ÿӗng thӡi. Trong xem xét ӣ trên, lѭӧng tӱ hóa vector hai tҫng vӟi dӵ báo MA thӭ tӵ chuyӇn mҥch lҫn thӭ 4 ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ giҧm cӥ cӱa bҧng mã và ÿӝ phӭc tҥp vӟi viӋc cҩp phát bit ít hѫn. Tҫng thӭ nhҩt sӱ dөng lѭӧng tӱ hóa vector 10 chiӅu vӟi 7 bit, và tҫng thӭ 2 là lѭӧng tӱ hóa vector tách 10 bit vӟi hai bҧng mã hóa 5 chiӅu. Hѫn nӳa, 1 bit ÿѭӧc phân phӕi cho sӵ lӵa chӑn các hӋ sӕ dӵ báo MA. 2.1.4 Tìm b̫ng mã thích ͱng và di͍n ÿ̩t. Bӝ mã hóa mang ÿӃn nhiӅu mӭc phӭc tҥp trong tính toán, ÿһc biӋt là khi tìm kiӃm bҧng mã thích ӭng và bҧng mã cӕÿӏnh. Vӟi mөc ÿích ÿѫn giҧn hóa, mӝt lӕi vào hai tҫng ÿѭӧc ÿѭa ra trong tìm kiӃm bҧng mã thích ӭng và các thӫ tөc ÿѭӧc chӍ ra trong hình dѭӟi ÿây: Hình 2.6 Phân tích sӵ diӉn ÿҥt (tính chҩt âm thanh) Ӣ tҫng thӭ nhҩt, phân tích chu kǤ mӣÿѭӧc ѭӟc lѭӧng mӛi lҫn cho tӯng khung 10ms. Mһc dù sӵ tìm kiӃm là ÿѫn giҧn và trӉ diӉn ÿҥt ѭӟc lѭӧng ÿҥt ÿѭӧc là rҩt thô, thӫ tөc là thiӃt yӃu ÿӇ thu hҽp phҥm vi tìm kiӃm và ÿѫn giҧn hѫn nhiӅu sӵ phӭc tҥp khi tìm diӉn ÿҥt. Nhѭ thӃÿѭӡng biên cӫa chu kǤÿóng tìm kiӃm diӉn ÿҥt giӟi hҥn. Xung quanh trӉ diӉn ÿҥt chu kǤ mӣ, phân tích chu kǤÿóng ÿѭӧc thӵc hiӋn cho mӛi subframe 5ms vӟi phân giҧi 1/3 trong khoҧng 1 219 84 3 3 + và sӕ nguyên duy nhҩt trong khoҧng 85 ÷ 143. Và trӉ tӕi ѭu ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi tӕi thiӇu hóa trung bình bình phѭѫng sai sӕ trӑng sӕ giӳa tiӃng nói gӕc và tiӃng nói khôi phөc. ĈLӅu này ÿҥt ÿѭӧc bӣi cӵc ÿҥi hóa sӕ hҥng sau: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ18 39 0 39 0 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) k n k k n x n y n R k y n y n = = = å å vӟi x(n) là tín hiӋu ÿích, và yk(n) là kích thích lӑc tҥi trӉ k. yk(n) xoҳn ÿѭӧc tính theo trӉ tmin. Cho nhӳng ÿӝ trӉ nguyên khác trong khoҧng tìm kiӃm k = tmin + 1, …., tmax, nó ÿѭӧc cұp nhұt sӱ dөng quan hӋÿӋ quy: yk(n) = yk-1(n-1) + u(-k)h(n) vӟi n = 39,…,0. vӟi h(n) là ÿáp ӭng xung cӫa bӝ lӑc tәng hӧp trӑng sӕ. Các tham sӕ bҧng mã thích ӭng là các chӍ sӕ tѭѫng ӭng vӟi trӉ và ÿӝ lӧi nào ÿó. Trong lӕi vào bҧng mã thích ӭng ÿӇ thӵc thi bӝ lӑc diӉn ÿҥt kích thích ÿѭӧc lһp ÿӇ các trӉ ít hѫn ÿӝ dài khung con. ViӋc sӱ dөng các trӉ nhӓ tҥo cho quá trình xӱ lý này trҧ giá ÿҳt trong quá trình tìm tҫng. Do ÿó kích thích vѭӧt quá thӡi gian diӉn ÿҥt ÿѭӧc kéo dài bӣi phҫn dѭ LP trong quá trình tìm kiӃm. Thӫ tөc này là ÿѫn giҧn hѫn và cho thҩy nó tҥo ra các kӃt quҧ giӕng nhau sau khi so vӟi viӋc sӱ dөng bҧng mã thích ӭng cho tӯng khungÿҫy ÿӫ. Mӛi khi trӉÿã ÿѭӧc xác ÿӏnh, lӕi vào bҧng mã thích ӭng quy ѭӟc ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ kӃt sinh vector bҧng mã thích ӭng. 2.1.5. Tìm b̫ng mã c͙ÿ͓nh. Mӝt bҧng mãÿҥi sӕÿһc biӋt vӟi 17 bit ÿѭӧc sӱ dөng cho kích thích bҧng mã cӕ ÿӏnh, các vector cӫa nó có 40 chiӅu. Bҧng mã sӱ dөng mӝt cách sҳp xӃp hoán vӏ xung ÿѫn cài xen ISSP (Interleaved single-pulse permutation), và tӯÿó mӛi vector chӭa 4 xung khác 0 vӟi các biên ÿӝ ±1 trên các vӏ trí ÿѭӧc thӯa nhұn chӍ ra trong bҧng dѭӟi ÿây: Bҧng 2.1: Bҧng cҩu trúc cӫa cӱa bҧng mã cӕÿӏnh Tìm kiӃm bҧng mã cӕÿӏnh cNJng ÿѭӧc thӵc hiӋn trên mӛi subframe và dѭӟi công thӭc ÿo sai sӕ trӑng sӕ trung bình bình phѭѫng. NӃu Ck là vector bҧng mã cӕÿӏnh thӭ k, thì vector tӕt nhҩt ÿѭӧc tìm kiӃm bӣi viӋc tìm thҩy biên ÿӝ và vӏ trí bӕn xung 0 cuҧ nó mà cӵc ÿҥi hóa theo phân sӕ sau: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ19 39 2 2 0 1 ( ( ) ( ))k k n k k d n c n C E c kc == å F vӟi t biӇu thӏ hoán vӏ, d(n) là tín hiӋu tѭѫng quan cӫa tín hiӋu ÿích h(n), và ĭ là ma trұn liên quan ÿӃn h(n). Cҩu trúc ÿҥi sӕ cӫa bҧng mã cӕÿӏnh cho phép thӫ tөc tìm kiӃm nhanh hѫn, ÿѫn giҧn, và bӝ nhӟҧnh hѭӣng ít hѫn. Ngoài ra, trѭӟc khi tìm tín hiӋu d(n) ÿѭӧc tách ra làm hai phҫn: giá trӏ tuyӋt ÿӕi cӫa nó và dҩu cӫa nó ÿһt trên biên ÿӝ cӫa xung trên cùng vӏ trí. Sau ÿó các công thӭc liên quan khác ÿѭӧc chӍnh sӱa ÿӇ phù hӧp vӟi quá trìnhÿѫn giҧn hóa. Và mӝt chiӃn lѭӧc tұp trung ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇÿѫn giҧn hóa hѫn nӳa bӣi thiӃt lұp mӝt chѭѫng trình ngѭӥng tính trѭӟc và mӝt liên kӃt ÿLӅu khiӇn trѭӟc khi vòa tìm kiӃm chu kǤ sau cùng. 2.1.6 /˱ͫng t͵ hóa vector cͯa các ÿ͡ lͫi KӃ tiӃp là các ÿӝ lӧi lѭӧng tӱ hóa vector cho ÿóng góp bҧng mã thích ӭng và cӕ ÿӏnh 7 bit và dӵ báo MA ÿѭӧc áp dөng ÿӕi vӟi ÿӝ lӧi bҧng mã cӕÿӏnh. Lѭӧng tӱ hóa nói chung này cung cҩp mӝt sӵ tiӃt kiӋm khoҧng 2 bit so vӟi lѭӧng tӱ hóa vô hѭӟng. Dӵa trên nhӳng so sánh không chính thӭc, cho thҩy rҵng lѭӧng tӱ hóa này không ÿѭa ra bҩt kǤ giҧm sút ÿáng kӇ cӫa chҩt lѭӧng tiӃng nói so vӟi các ÿӝ lӧi không lѭӧng tӱ hóa. Ĉӝ lӧi bҧng mã thích ӭng và hӋ sӕ hiӋu chӍnh cӫa ÿӝ lӧi bҧng mã cӕÿӏnh ÿѭӧc Oѭӧng tӱ hóa vector. Bҧng mã lѭӧng hóa tӱ vector sӱ dөng mӝt cҩu trúc liên hӧp 2 tҫng. Mӛi tҫng gӗm bҧng mã 2 chiӅu và tҫng ÿҫu tiêng sӱ dөng bҧng mã GA vӟi 3 bit, và tҫng hai bao gӗm mӝt bҧng mã GB 4 bit. Thành phҫn ÿҫu tiên cӫa tӯng vector trong mӛi bҧng mã mô tҧÿӝ lӧi bҧng mã thích ӭng ÿã lѭӧng tӱ hóa và thành phҫn thӭ 2 mô tҧ hӋ sӕ hiӋu chӍnh ÿӝ lӧi bҧng mã cӕÿӏnh ÿã lѭӧng tӱ hóa. Cҩu trúc ÿһc biӋt có thӇ làm ÿѫn giҧn tìm kiӃm bҧng mã bҵng cách áp dөng mӝt thӫ tөc lӵa chӑn trѭӟc. Tӯ cҧ hai bҧng mã, mӝt nӱa chӍ sӕ tham dӵ tӕt nhât ÿѭӧc chӑn lӵa trѭӟc tiên. Bҧng mã GA có 8 vector, vӟi thành phҫn thӭ 2 thѭӡng lӟn hѫn thành phҫn thӭ nhҩt trong khi 16 vector tӯ bҧng mã GB có hoàn cҧnh ngѭӧc lҥi.. Trong thӫ tөc chӑn trѭӟc, bӕn vector vӟi các thành phҫn thӭ hai gҫn vӟi ÿӝ lӧi bҧng mã cӕÿӏnh Kѫn trѭӟcÿѭӧc lӵa chӑn tӯ bҧng mã tҫng thӭ nhҩt và 8 vector ÿѭӧc lӵa chӑn tӯ bҧng mã tҫng thӭ 2, các thành phҫn thӭ nhҩt gҫn vӟi ÿӝ lӧi bҧng mã thích ӭng hѫn. Có thӇ thҩy ÿѭӧc sau khi chӑn lӵa trѭӟc, sӕ lѭӧng thành phҫn tham dӵ nhӓ hѫn nhiӅu và ÿӝ phӭc tҥp cNJng giҧm xuӕng. Sau ÿó trong khoҧng nhӓ hѫn, nó tìm tә hӧp Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ20 tӕt nhҩt cӫa hai chӍ mөc tӕi thiӇu hóa sai sӕ trung bình bình phѭѫng. 2.2 Các chӭc năng chuyӇn ÿәi mã 2.2.1 Chͱc năng cͯa cͯa các thành ph̯n audio Phép chuyӇn hóa A/D và D/A tuân theo quy tҳc và bao gӗm các thành phҫn sau: 1) Tín hiӋu tѭѫng tӵÿѭӧc chuyӇn sang tín hiӋu PCM ÿӗng bӝ - Micro - ThiӃt bӏÿLӅu chӍnh mӭc ÿҫu vào - Bӝ lӑc khӱ nhiӉu ÿҫu vào - ThiӃt bӏ lҩy mүu và giӳ mүu tҥi tҫn sӕ 8 kHz. - Phép chuyӇn ÿәi tѭѫng tӵ - sӕÿѭӧc biӇu diӉn bҵng 13 bit. 2) ChuyӇn ÿәi sӕ PCM ÿӗng bӝ sang tѭѫng tӵ - Sӵ chuyӇn ÿәi 13 bit/8 kHz PCM ÿӗng bӝ sang tѭѫng tӵ - Mӝt thiӃt bӏ lѭu giӳ - Bӝ lӑc tái tҥo bao gӗm hiӋu chӍnh x/sin(x) - ThiӃt bӏÿLӅu chӍnh mӭc ÿҫu ra. - Tai nghe hoһc loa. Trong thiӃt bӏÿҫu cuӕi, chӭc năng A/D có thӇ thu ÿѭӧc: - Thông qua chuyӇn ÿәi trӵc tiӃp PCM 13 bit ÿӅu - Hoһc thông qua chuyӇn ÿәi hình thӭc luұt A hoһc luұt ȝ 8 bit, dӵa trên codec/bӝ lӑc luұt A hoһc luұt ȝ chuҭn dӵa trên giӟi thiӋu cӫa ITU-T G.711 và G.714, tuân theo phép chuyӇn ÿәi 8 bit sang 13 bit. Vӟi quá trình D/A. các hoҥt ÿӝng lҥi ÿѭӧc áp dөng ngѭӧc lҥi 2.2.2 Chu̱n b͓ các m̳u ti͇ng nói Dӳ liӋu cho vào bӝ mã hóa bao gӗm các mүu vӟi giҧi mã 13 bit liên tiӃp nҵm phía trái cӫa cӫa 1 tӯ có 16 bit. Ba bit kém quan trӑng nhҩt ÿѭӧc thiӃt lұp là “0”. Bӝ giҧi mã cho ra dӳ liӋu dѭӟi cùng ÿӏnh dҥng. 2.2.3 Các nguyên t̷c cͯa b͡ mã hóa ti͇ng nói AMR Mã hóa AMR bao gӗm 8 mã hóa nguӗn vӟi các tӕc ÿӝ bit tӯ 4,75 ÿӃn 12,2 kbps. Mã hóa dӵa trên mô hình mã hóa dӵ báo tuyӃn tính ÿѭӧc kích thích mã CELP. Sӵ dӵ báo tuyӃn tính bұc 10 hay bӝ lӑc tәng hӧp ngҳn hҥn ÿѭӧc áp dөng nhѭ sau: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ21 1 1 1( ) ( ) 1 m i i i H z A z a z Ù Ù - = = = + å , vӟi ia Ù , i=1,…,m là các thông sӕÿã ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa tuyӃn tính và m=10 là bұc cӫa bӝ lӑc dӵ báo. Bӝ lӑc tәng hӧp pitch dài hҥn nhѭ sau: 1 1 ( ) 1 TpB z g z -= - , vӟi T là ÿӝ trӉ pitch và gp là hӋ sӕ khuӃch ÿҥi pitch. Bӝ lӑc tәng hӧp pitch ÿѭӧc thӵc thi sӱ dөng bҧng mã thích nghi. Mô hình tәng hӧp tiӃng nói CELP ÿѭӧc cho ӣ hình dѭӟi ÿây: Hình 2.7: Sѫÿӗ khӕi cӫa mô hình tәng hӧp CELP Trong mô hình này, tín hiӋu kích thích tҥi ÿҫu vào cӫa bӝ lӑc tәng hӧp ngҳn hҥn LP ÿѭӧc xây dӵng thông qua viӋc thêm vào 2 vector kích thích tӯ các bҧng mã cӕÿӏnh hoһc thích nghi. ViӋc tәng hӧp tiӃng nói ÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua viӋc cung cҩp 2 vector ÿã ÿѭӧc lӵa chӑn hӧp lý tӯ các bҧng mã này thông qua bӝ lӑc ngҳn hҥn. Chuӛi kích thích tӕi ѭu trong 1 bҧng mãÿѭӧc lӵa chӑn sӱ dөng thӫ tөc tìm kiӃm “phân tích thông qua tәng hӧp” ӣÿó lӛi giӳa tiӃng nói ban ÿҫu và sau khi ÿã tәng hӧp ÿѭӧc cӵc tiӇu hóa dӵa trên ÿӝÿo biӃn dҥng có cҧm giác. Bӝ lӑc giác quan ÿһc biӋt ÿѭӧc sӱ dөng trong kӻ thuұt tìm kiӃm “phân tích thông qua tәng hӧp”nhѭ sau: 1 2 A(z/ )W(z)= , A(z/ ) g g Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ22 vӟi A(z) là bӝ lӑc chѭa ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa và 0 < g 2< g 1< 1 là các nhân tӕ có tính trӵc giác. Các giá trӏ g 1 =0,9 (cho chӃÿӝ 12,2 và 10,2 kbps) hay g 1=0,94 cho tҩt cҧ các chӃÿӝ và g 2=0,6 ÿѭӧc sӱ dөng. Trӑng sӕ cӫa bӝ lӑc sӱ dөng các thông sӕ LP không ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa. Bӝ mã hóa hoҥt ÿӝng trên các khung tiӃng nói vӟi 20ms tѭѫng ӭng vӟi 160 mүu tҥi tӕc ÿӝ lҩy mүu là 8000 mүu/giây. Vӟi mӛi 160 mүu tiӃng nói, tín hiӋu tiӃng nói ÿѭӧc phân tích ÿӇ rút ra các tham sӕ cӫa mô hình CELP (các hӋ sӕ cӫa bӝ lӑc LP, các chӍ sӕ và ÿӝ tăng thêm cӫa bҧng mã cӕÿӏnh và thích nghi). Nhӳng tham sӕ này ÿѭӧc mã hóa và truyӅn ÿi. Tҥi bӝ giҧi mã, nhӳng tham sӕ này sӁÿѭӧc giҧi mã và tiӃng nói ÿѭӧc tәng hӧp thông qua viӋc lӑc các tín hiӋu kích thích ÿã ÿѭӧc xây dӵng lҥi thông qua bӝ lӑc tәng hӧp LP. Dòng tín hiӋu tҥi bӝ mã hóa nhѭ trên hình dѭӟi ÿây: Hình 2.8: Sѫÿӗ khӕi cӫa bӝ mã hóa tiӃng nói AMR Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ23 Sӵ phân tích LP ÿѭӧc thӵc thi hành 2 lҫn trên 1 khung vӟi chӃÿӝ 12.2kbit/s và 1 lҫn cho các chӃÿӝ khác. Vӟi chӃÿӝ 12.2kbit/s, 2 tұp hӧp tham sӕ LP ÿѭӧc chuyӇn ÿәi sang các cһp phә tuyӃn (LSP) và ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa ÿӗng thӡi sӱ dөng sӵ lѭӧng tӱ hóa ma trұn tách (SMQ) 38bits. Vӟi các chӃÿӝ khác, tұp ÿѫn các tham sӕ LP ÿѭӧc chuyӇn ÿәi sang các cһp và vector phә tuyӃn lѭӧng tӱ hóa thông qua sӵ lѭӧng tӱ hóa vector tách. Khung tiӃng nói ÿѭӧc chia thành 4 subframe vӟi mӛi frame là 5ms (tѭѫng ÿѭѫng vӟi 40 mүu). Các tham sӕ bҧng mã cӕ ÿӏnh và thích nghi ÿѭӧc truyӅn theo mӛi subframe. Các tham sӕÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa và chѭa ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa hoһc các phiên bҧn nӝi suy ÿѭӧc sӱ dùng tùy vào subframe. Mӝt ÿӝ trӉ pitch vòng lһp mӣÿѭӧc ѭӟc Oѭӧng trong mӛi subframe khác (ngoҥi trӯ các chӃÿӝ 5.15 và 4.75kbit/s ÿѭӧc thӵc hiӋn 1 lҫn trên mӛi frame) dӵa trên tín hiӋu tiӃng nói ÿѭӧc trӑng sӕ giác quan. Các thao tác ÿѭӧc lһp lҥi cho mӛi subframe: Tín hiӋu ÿích x(n) ÿѭӧc tính toán thông qua quá trình lӑc thһng dѭ LP qua bӝ lӑc tәng hӧp trӑng sӕ W(z)H(z) vӟi các trҥng thái khӣi ÿҫu cӫa các bӝ lӑc ÿã ÿѭӧc cұp nhұt thông qua quá trình lӑc lӛi giӳa phҫn thһng dѭ và sӵ kích thích LP (ÿLӅu này Wѭѫng ÿѭѫng vӟi phép xҩp xӍ phәng thông cӫa ÿáp ӭng ÿҫu vào 0 cӫa bӝ lӑc tәng hӧp có trӑng sӕ tӯ tín hiӋu tiӃng nói ÿѭӧc trӑng sӕ). Ĉáp ӭng xung H(N) cӫa bӝ lӑc tәng hӧp trӑng sӕÿѭӧc tính toán. Sӵ phân tích pitch vòng lһp ÿóng sau ÿó sӁÿѭӧc thi hành (ÿӇ tìm ra ÿӝ trӉ và ÿӝ tăng pitch), sӱ dөng hàm mөc tiêu x(n) và ÿáp ӭng xung h(n), thông qua viӋc tìm kiӃm xung quanh ÿӝ trӉ pitch lһp ÿóng. Pitch phân sӕ khoҧng 1/6 hoһc 1/3 cӫa 1 phân giҧi mүu (phө thuӝc vào chӃÿӝ) sӁÿѭӧc sӱ dөng. Tín hiӋu mөc tiêu x(n) ÿѭӧc cұp nhұt qua viӋc bӓÿi quá trình gom bҧng mã thích nghi (vector mã thích nghi ÿã lӑc), và mөc tiêu mӟi x2(n) ÿѭӧc sӱ dөng trong viӋc tìm kiӃm bҧng mãÿҥi sӕ cӕÿӏnh (ÿӇ tìm ra sӵÿәi mӟi tӕi ѭu). Sӵ tăng thêm cӫa bҧng mã cӕÿӏnh và thích nghi là ÿӏnh lѭӧng vô hѭӟng vӟi 4 và 5 bít tѭѫng ӭng hoһc vector ÿӏnh lѭӧng vӟi 6-7 bit (vӟi dӵ báo trung bình ÿӝng (MA) áp dөng cho sӵ tăng bҧng mã cӕÿӏnh). Cuӕi cùng, các bӝ nhӟ cӫa bӝ lӑc ÿѭӧc cұp nhұt (thông qua tín hiӋu kích thích ÿã ÿӏnh trѭӟc) cho viӋc tìm kiӃm tín hiӋu ÿích trong subframe kӃ tiӃp. Sӵ phân bӕ bit cӫa các chӃÿӝ mã hóa AMR nhѭ bҧng sau: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ24 Bҧng 2.2: Phân bӕ bit trong các chӃÿӝ AMR 1st sub- 2nd sub- 3rd sub- 4th sub- Total perMode Parameter frame frame frame frame frame 2 LSP sets 38 Pitch delay 9 6 9 6 30 Pitch gain 4 4 4 4 16 Algebraic code 35 35 35 35 140 Codebook gain 5 5 5 5 20 12.2 kbps (GSM EFR) Total 244 LSP 26 Pitch delay 8 5 8 5 26 Algebraic code 31 31 31 31 124 Gains 7 7 7 7 28 10,2 kbps Total 204 LSP sets 27 Pitch delay 8 6 8 6 28 Pitch gain 4 4 4 4 16 Algebraic code 17 17 17 17 68 Codebook gain 5 5 5 5 20 7,95 kbps Total 159 LSP set 26 Pitch delay 8 5 8 5 26 Algebraic code 17 17 17 17 68 Gains 7 7 7 7 28 7,40 kbps (TDMA EFR) Total 148 LSP set 26 Pitch delay 8 4 8 4 24 Algebraic code 14 14 14 14 56 Gains 7 7 7 7 28 6,70 kbps (PDC EFR) Total 134 LSP set 26 Pitch delay 8 4 8 4 24 Algebraic code 11 11 11 11 44 Gains 6 6 6 6 24 5,90 kbps Total 118 LSP set 23 Pitch delay 8 4 4 4 20 Algebraic code 9 9 9 9 36 Gains 6 6 6 6 24 5,15 kbps Total 103 LSP set 23 Pitch delay 8 4 4 4 20 Algebraic code 9 9 9 9 36 Gains 8 8 16 4,75 kbps Total 95 Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ25 Trong mӛi khung tiӃng nói 20 ms, 95, 103, 118, 134, 148, 159, 204 hoһc 244 bits sӁÿѭӧc tҥo ra, tѭѫng ӭng vӟi tӕc ÿӝ bit 4.75, 5.15, 5.90, 6.70, 7.40, 7.95, 10.2 hay 12.2 kbps. Lѭu ý là các bít quan trӑng nhҩt (MSB) luôn luôn ÿѭӧc gӱi ÿi trѭӟc tiên. 2.2.4 Nguyên t̷c cͯa b͡ gi̫i mã âm thanh AMR. BiӇu ÿӗ luӗng tín hiӋu tҥi bӝ giҧi mã nhѭ trong hình dѭӟi ÿây: Hình 2.9: Sѫÿӗ khӕi cӫa bӝ giҧi mã âm thanh AMR Tҥi bӝ giҧi mã, dӵa trên chӃÿӝÿã chӑn, các chӍ sӕÿã truyӅn sӁÿѭӧc trích ra tӯ luӗng bit nhұn ÿѭӧc. Các chӍ sӕÿѭӧc giҧi mã ÿӇ thu ÿѭӧc các tham sӕ cӫa bӝ mã hóa tҥi mӛi khung truyӅn ÿi. Nhӳng tham sӕ này là các vector LSP, các ÿӝ trӉ pitch mӝt phҫn, các codevector ÿәi mӟi, và ÿӝ tăng tӕc pitch và tăng tӕc ÿәi mӟi. Các vector LSP ÿѭӧc chuyӇn ÿәi thành các hӋ sӕ cӫa bӝ lӑc LP và nӝi suy ra thu ÿѭӧc các bӝ lӑc LP tҥi mӛi subframe. Sau ÿó vӟi mӛi 40 mүu thì: - Sӵ kích thích ÿѭӧc tҥo thành thông qua viӋc thêm vào các codevector thích nghi và ÿәi mӟi lҩy tӍ lӋ thông qua ÿӝ tăng thêm tѭѫng ӭng. - TiӃng nói ÿѭӧc xây dӵng lҥi thông qua quá trình lӑc sӵ kích thích cho tӟi bӝ lӑc tәng hӧp LP Cuӕi cùng, tín hiӋu giӑng nói ÿѭӧc tái tҥo ÿѭӧc truyӅn tӟi 1 bӝ lӑc thích nghi theo sau. 2.2.5 Chͱc năng cͯa b͡ mã hóa 2.2.5.1 Quá trình ti͉n x͵ lý (ÿ͙i vͣi ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) Hai quá trình tiӅn xӱ lý ÿѭӧc áp dөng trѭӟc cho quá trình mã hóa bao gӗm: Lӑc thông cao và thu nhӓ tín hiӋu. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ26 Giҧm tӍ lӋ tín hiӋu bao gӗm quá trình chia tín hiӋu vào bӣi sӕ mNJ 2 ÿӇ giҧm sӵ có thӇ tràn trong thi hành ÿiӇm cӕÿӏnh. Bӝ lӑc thông cao nJăn ngӯa các thành phҫn tҫn sӕ thҩp không mong ÿӧi. Mӝt bӝ lӑc tҫn sӕ cҳt 80 Hz ÿѭӧc sӱ dөng và ÿѭӧc cho bӣi công thӭc sau: 1 2 1 1 2 0.927246093 1.854494 0.927246093( ) 1 1.906005859 0.911376953h z zH z z z - - - - - + = - + KӃt hӧp giӳa giҧm tín hiӋu và bӝ lӑc thông cao thông qua viӋc chia các hӋ sӕ cӫa tӱ sӕ cӫa Hh1(z) cho 2. 2.2.5.2 Phép phân tích d͹ÿoán và quá trình l˱ͫng t͵ ChӃÿӝ 12,2 kbps: Dӵ báo ngҳn hҥn hay dӵ báo tuyӃn tính, phép phân tích ÿѭӧc thi hành 2 lҫn trên mӛi frame giӑng nói và sӱ dөng phép tiӃp cұn tѭѫng quan tӵÿӝng vӟi các cӱa sә bҩt ÿӕi xӭng 30ms. Không có dӵ báo trѭӟc nào ÿѭӧc ÿѭa ra trong tính toán tѭѫng quan tӵÿӝng. Sӵ tӵ tѭѫng quan cӫa cӱa sә tiӃng nói ÿѭӧc chuyӇn ÿәi thành các hӋ sӕ LP thông qua thuұt toán Levinson-Durbin. Sau ÿó các hӋ sӕ LP sӁÿѭӧc ánh xҥ vào miӅn cһp phә tuyӃn cho các mөc ÿích Oѭӧng tӱ hóa và phép nӝi suy. Các hӋ sӕ lӑc ÿã nӝi suy Oѭӧng tӱ hóa và chѭa ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa sӁÿѭӧc chuyӇn ÿәi ngѭӧc trӣ lҥi thành các hӋ sӕ lӑc LP (ÿӇ cҩu trúc lên các bӝ lӑc tәng hӧp và phө thêm ÿһc biӋt tҥi mӛi subframe). Các chӃÿӝ 10,2; 7,95; 6,7; 5,90; 5,15; 4,75 kbps Dӵ báo ngҳn hҥn, hoһc dӵ báo tuyӃn tính, phép phân tích ÿѭӧc thi hành mӝt lҫn trên mӛi khung tiӃng nói sӱ dөng phép tiӃp cұn tѭѫng quan tӵÿӝng vӟi các cӱa sә bҩt ÿӕi xӭng 30ms. Mӝt dӵ báo cӫa 40 mүu sӁÿѭӧc áp dөng trong tính toán tѭѫng quan tӵÿӝng. Các tѭѫng quan tӵÿӝng cӫa cӱa sә tiӃng nói sӁÿѭӧc chuyӇn ÿәi thành các hӋ sӕ LP thông qua thuұt toán Levinson-durbin. Sau ÿó các hӋ sӕ này sӁÿѭӧc ánh xҥ tӟi miӅn cһp phә tuyӃn cho các mөc ÿích lѭӧng tӱ hóa và phép nӝi suy. Các hӋ sӕ lӑc ÿã nӝi suy lѭӧng tӱ hóa và chѭa lѭӧng tӱ hóa sӁÿѭӧc chuyӇn ÿәi ngѭӧc thành các hӋ sӕ lӑc LP (ÿӇ cҩu trúc thành các bӝ lӑc tәng hӧp và có trӑng sӕ tҥi mӛi subframe). 2.2.5.2.1 Phân cӱa sә và tính toán tѭѫng quan tӵÿӝng ChӃÿӝ 12,2 kbps Phép phân tích LP ÿѭӧc thi hành 2 lҫn trên mӛi frame sӱ dөng 2 cӱa sә bҩt ÿӕi xӭng khác nhau. Cӱa sәÿҫu tiên có tӍ trӑng tұp chung vào 2 subframe và nó Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ27 bao gӗm 2 nӱa cӫa cӱa sә Hamming có các kích cӥ khác nhau. Cӱa sәÿѭӧc cho bӣi biӇu thӭc sau: giá trӏ ( )1IL =160 và ( )2IL =180 ÿѭӧc sӱ dөng. Cӱa sә thӭ 2 có tӍ trӑng tұp chung trҥi subframe thӭ 4 và nó gӗm 2 phҫn nhӓ: phҫn ÿҫu tiên là 1 nӱa cӱa sә Hamming và phҫn thӭ 2 là ¼ cӫa 1 vòng tròn hàm cosine. Cӱa sәÿѭӧc cho nhѭ sau: vӟi giá trӏ ( ) ( )1 2232 à =8II IIL v L= ÿѭӧc sӱ dөng. /ѭu ý là các phép phân tích LP ÿѭӧc thi hành trên cùng tұp các mүu tiӃng nói. Các cӱa sәÿѭӧc áp dөng cho 80 mүu tӯ frame tiӃng nói trѭӟc ÿã qua cӝng vӟi 160 mүu cӫa frame tiӃng nói hiӋn thӡi. Không có mүu tӯ tѭѫng lai nào ÿѭӧc sӱ dөng (không có dӵ báo trѭӟc). Mӝt biӇu ÿӗ cӫa 2 cӱa sә phân tích LP ÿѭӧc mô tҧ nhѭ bên Gѭӟi: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ28 Tӵ tѭѫng quan cӫa cӱa sә tiӃng nói s’(n), n=0,…,239 và ÿѭӧc tính toán bӣi: 239 ( ) '( ) '( ), 0,...,10,ac n k r k s n s n k k = = - =å và sӵ triӇn khai băng thông rӝng 60Hz ÿѭӧc sӱ dөng trong viӋc phân trӉ cӱa sә tӵ tѭѫng quan trong sӱ dөng cӱa sә: 2 0 lag 21w ( ) exp - , 1,...,10, 2 s f ii i f pé ùæ ö ê ú= =ç ÷ ê úè øë û vӟi f0=60 Hz là triӇn khai băng thông rӝng và fs=8000Hz là tҫn sӕ lҩy mүu. Hѫn thӃ nӳa, rac(0) ÿѭӧc nhân vӟi nhân tӱ tѭѫng quan nhiӉu trҳng 1.0001 tѭѫng ÿѭѫng vӟi nhiӉu sàn ӣ -40 dB. Các chӃÿӝ 10.2, 7.95, 7.40, 6.70, 5.90, 5.15, 4.75 kbps: Phép phân tích LP ÿѭӧc thi hành mӛi lҫn trên mӛi frame có sӱ dөng cӱa sә bҩt ÿӕi xӭng. Cӱa sә có trӑng sӕ tұp chung tҥi 4 subframe và bao gӗm 2 phҫn: Phҫn thӭ nhҩt là 1 nӱa cӫa cӱa sә Hamming và phҫn thӭ 2 là ¼ cӫa chu trình hàm cosin. Cӱa sәÿѭӧc cho dѭӟi ÿây vӟi các giá trӏ L1=200 và L2=40 ÿѭӧc sӱ dөng: Tính tӵ tѭѫng quan cӫa s’(n), n =0,…,239 ÿѭӧc tính toán bӣi phѭѫng trình 239 ( ) '( ) '( ), 0,...,10,ac n k r k s n s n k k = = - =å và triӇn khai băng thông rӝng 60Hz dùng phép phân cӱa sәÿӝ trӉ tӵ tѭѫng quan và tính toán theo phѭѫng trình: 2 0 lag 21w ( ) exp - , 1,...,10, 2 s f ii i f pé ùæ ö ê ú= =ç ÷ ê úè øë û +ѫn nӳa, rac(0) ÿѭӧc nhân vӟi nhân tӱ tѭѫng quan nhiӉu trҳng 1.0001 tѭѫng ÿѭѫng vӟi viӋc cӝng thêm nhiӉu sàn ӣ -40dB. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ29 2.2.5.2.2 Thu̵t toán Levinson-Durbin algorithm (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) Sӱ dөng tӵ tѭѫng quan sӱa ÿәi r’ac(0)= 1.0001 rac(0) và r’ac(k)=rac(k)wlag(k), k=1,…10 và ÿѭӟc sӱ dөng ÿӇ thu ÿѭӧc các hӋ sӕ bӝ lӑc LP dҥng trӵc tiӃp ak, k=1,…,10 qua viӋc giҧi quyӃt tұp các phѭѫng trình sau: 10 ' ' 1 (| |) ( ), 1,...,10k ac ac k a r i k r i i = - = - =å Tұp hӧp các phѭѫng trình trên ÿѭӧc giҧi quyӃt bҵng thuұt toán Levinson – Durbin. Thuұt toán này sӱ dөng ÿӋ quy sau: ELD(0) = r’ac(0) for i = 1 to 10 do a0(i-1) = 1 1 1 ' 0 ( ) / ( 1) i i i j ac LD j k a r i j E i - - = é ù = - - -ê ú ë û å ai(i)=ki for j=1 to i-1 do aj(i) = aj(i-1) + kiai-j(i-1) end ELD(i) = (1-ki2)ELD(i-1) end Lӡi giҧi cuӕi cùng cho bӣi a j = aj(10), j=1,…,10. Các hӋ sӕ bӝ lӑc LP sӁÿѭӧc biӃn ÿәi sang phép biӇu diӉn cһp phә tuyӃn (LSP) cho mөc ÿích Oѭӧng tӱ hóa và phép nӝi suy. Các phép biӃn ÿәi sang miӅn LP và ngѭӧc lҥi sang miӅn hӋ sӕ bӝ lӑc LP sӁÿѭӧc diӉn tҧ trong mөc sau. 2.2.5.2.3 Phép chuy͋n ÿ͝i LP sang LSP (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) Các hӋ sӕ bӝ lӑc LP ak, k =1,…,10 ÿѭӧc biӃn ÿәi sang biӇu diӉn cһp phә tuyӃn (LSP) cho mөc ÿích lѭӧng tӱ hóa và phép nӝi suy. Vӟi 1 bӝ lӑc LP bұc 10, các LSP ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa là các nghiӋm cӫa các ÿa thӭc tính tәng sӕ và hiӋu sӕ tѭѫng ӭng. ' 11 1 1 ( ) ( ) ( )F z A z z A z - -= + và Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ30 ' 11 1 2 ( ) ( ) ( )F z A z z A z - -= - Cácÿa thӭc '1 ( )F z và ' 2 ( )F z là ÿӕi xӭng và khӱÿӕi xӭng. Có thӇ chӭng minh là tҩt cҧ nghiӋm cӫa nhӳng ÿa thӭc này ÿӅu nҵm trên ÿѭӡng tròn ÿѫn vӏ và nҵm xen kӁ nhau. Ĉa thӭc '1 ( )F z có gӕc là z=-1 (Ȧ=2ʌ) và '2 ( )F z có gӕc z=1 (Ȧ=0).ĈӇ loҥi bӓ 2 nghiӋm này chúng ta ÿӏnh nghƭa 2 ÿa thӭc mӟi: F1(z) = '1 ( )F z /(1+z -1) và F2(z) = '2 ( )F z /(1-z -1) Mӛi ÿa thӭc có nghiӋm trên ÿѭӡng tròn ÿѫn vӏ ( ije w± ) bӣi vұy, các ÿa thӭc có thӇ ÿѭӧc viӃt nhѭ: 1 2 1 1,3,...,9 ( ) (1 2 )i i F z q z z- - = = Õ - + (1) và 1 2 2 2,4,...,10 ( ) (1 2 )i i F z q z z- - = = Õ - + (2) vӟi qi=cos(Ȧ) vӟi Ȧi sӁ là các tҫn phә tuyӃn (LSF) và thӓa mãn 0< Ȧ1< Ȧ2<….< Ȧ10ʌ. Chúng ta ÿӅ cұp tӟi qi nhѭ là các LSP trong miӅn cosin. Khi cҧ 2 ÿa thӭc F1 và F2 là ÿӕi xӭng thì chӍ có duy nhҩt 5 hӋ sӕÿҫu tiên cӫa mӛi ÿa thӭc là cҫn thiӃt cho tính toán. Các hӋ sӕ cӫa nhӳng ÿa thӭc này thu ÿѭӧc thông qua các quan hӋÿӋ qui (vӟi i = 0 ÿӃn 4): 1 1 1( 1) ( )i m if i a a f i+ -+ = + - 2 1 2( 1) ( )i m if i a a f i+ -+ = - + vӟi m = 10 là bұc cӫa bӝ dӵ báo. Các LSP thu ÿѭӧc thông qua ѭӟc lѭӧng các ÿa thӭc F1(z) và F2(z) tҥi 60 ÿiӇm cách ÿӅu nhau giӳa 0 và ʌ và viӋc kiӇm tra nhӳng thay ÿәi dҩu. Mӝt biӃn ÿәi dҩu nghƭa là sӵ tӗn tҥi cӫa 1 nghiӋm và khoҧng biӃn ÿәi dҩu sau ÿó sӁÿѭӧc giҧm ÿi 4 lҫn ÿӇ theo dõi nghiӋm tӕt hѫn. Sӱ dөng các ÿa thӭc Chebyshev ÿӇ ѭӟc lѭӧng F1(z) và F2(z). Trong phѭѫng thӭc này các nghiӋm sӁ thu ÿѭӧc trӵc tiӃp trong miӅn cosin {qi}. Các ÿa thӭc F1(z) và F2(z) ÿѭӧc ѭӟc Oѭӧng tҥi z=eMȦ có thӇ viӃt nhѭ sau: F(Ȧ) = 2 –j5ȦC(x). Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ31 vӟi C(x)=T5(x) + f(1)T4(x) + F(2)T3(x)+f(3)T2(x) + f(4) T1(x) + f(5)/2 Vӟi Tm (x) = cos(mȦ) là ÿa thӭc Chebyshev bұc m và f(i), i = 1,..5 K là các hӋ sӕ cӫa hàm F1(z) và F2(z). Ĉa thӭc C(x) ÿѭӧc ѭӟc lѭӧng tҥi 1 giá trӏ thӵc x = cos(Ȧ) sӱ dөng hӋ thӭc ÿӋ qui: for k=4 down to 1 1 22 (5 )k k kx f kl l l+ += - + - end C(x) = xȜ1 - l 2 + f(5)/2; vӟi các giá trӏ khӣi tҥo là l 5=1 và l 6=0. 2.2.5.2.4 Phép chuy͋n ÿ͝i LSP sang LP (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) Khi các LSP ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa và nӝi suy, chúng sӁÿѭӧc biӃn ÿәi ngѭӧc lҥi vào miӅn hӋ sӕ LP {ak}. Phép biӃn ÿәi vào miӅn LP ÿѭӧc thӵc hiӋn nhѭ sau. Các hӋ sӕ cӫa F1(z) và F2(z) dӵa vào viӋc khai triӇn các phѭѫng trình (1) và (2) và biӃt trѭӟc các LSP Oѭӧng tӱ hóa và nӝi suy qi, i=1,..10. HӋ thӭc ÿӋ qui sau dùng ÿӇ tính toán hàm f1(i): for i=1 to 5 1 2 1 1 1( ) 2 ( 1) 2 ( 2)if i q f i f i-= - - + - for j=i-1 down to 1 1 1 2 1 1 1( ) ( ) 2 ( 1) ( 2)if j f j q f j f j-= - - + - end end vӟi các giá trӏ khӣi tҥo f1(0)=1 và f1(-1)=0. HӋ sӕ f+2+(i) ÿѭӧc tính toán tѭѫng tӵ vӟi viӋc thay q2i-1 bҵng q2i. Khi ÿã có các hӋ sӕ cӫa f1(i) và f2(i), F1(z) và F2(z) ÿѭӧc nhân vӟi 1+z-1 và 1-z-1 tѭѫng ӭng, ÿӇ thu ÿѭӧc F1’(z) và F2’ ,ÿó là: f1’(i) = f1(i) + f1(i-1), i=1,…,5 f2’(i) = f2(i) – f2(i-1), i=1,…,5 Cuӕi cùng các hӋ sӕÿѭӧc tìm bӣi: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ32 ' ' 1 2 ' ' 1 2 0.5 ( ) 0.5 ( ), 1,...5 0.5 (11 ) 0.5 ( 1), 6,...,10i f i f i i a f i f i i ì + =ï= í - - - =ïî ĈiӅu này ÿѭӧc lҩy trӵc tiӃp tӯ ( )' '1 2( ) ( ) ( ) / 2A z F z F z= + và vì rҵng trên thӵc tӃ ' 1 ( )F z và '2 ( )F z Wѭѫng ӭng là ÿa thӭc ÿӕi xӭng và khӱÿӕi xӭng. 2.2.5.2.5 L˱ͫng t͵ hóa các h͏ s͙ LSP ChӃÿӝ 12,2 kbps Hai tұp hӋ sӕ cӫa bӝ lӑc LP trên mӛi frame ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa sӱ dөng biӇu diӉn LSP trong miӅn tҫn sӕ, nhѭ sau: iarccos(q ), 1,...,102 s i ff i p = = (3) Vӟi fi là các tҫn sӕ phә tuyӃn (LSF) trong khoҧng [0,4000] Hz và fs = 8000 là tҫn sӕ lҩy mүu. Cho trѭӟc vector LSF vӟi [ ]1 2 10...tf f f f= , vӟi t là kí hiӋu chuyӇn vӏ. Áp dөng dӵ báo MA bұc 1, và 2 vector bù LSF ÿѭӧc ÿӏnh lѭӧng ÿӗng thӡi sӱ dөng lѭӧng tӱ hóa ma trұn chia (SMQ). Sӵ dӵ báo và sӵ lѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc thi hành nhѭ sau. Vӟi z(1)(n) và z(2)(n) là kí hiӋu các vector LSF ÿã loҥi bӓ trung ÿӝ tҥi frame n. Các vector bù dӵ báo r(1)(n) và r(2)(n) ÿѭӧc cho nhѭ sau: (1) (1)( ) ( ) ( )r n z n p n= - và (2) (2)( ) ( ) ( )r n z n p n= - vӟi p(n) là vector dӵÿoán LSF tҥi khung n. Dӵ báo trung bình ÿӝng MA ÿѭӧc sӱ dөng vӟi: 2( ) 0.65 ( 1)p n r n Ù = - vӟi 2 ( 1)r n Ù - là vector dѭ thӭ 2 ÿã ÿѭӧc ÿӏnh lѭӧng tҥi khung trѭӟc ÿó. Hai vector dѭ LSF r(1) và r(2)ÿѭӧc ÿӏnh lѭӧng ÿӗng thӡi sӱ dөng phép lѭӧng tӱ hóa ma trұn chia (SMQ).Ma trұn (r(1) r(2)) ÿѭӧc chia nhӓ thành 5 ma trұn nhӓ kích thѭӟc 2 x 2 (mӛi vector có 2 phҫn tӱ). Chҷng hҥn, ma trұn con ÿҫu tiên bao gӗm các phҫn tӱ r1(1), r2(1), r1(2) và r2(2). 5 Ma trұn con ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa tѭѫng ӭng vӟi 7, 8, 8+1, 8 và 6 bit. Ma trұn con thӭ 3 sӱ dөng bҧng mã dҩu 256 ÿҫu vào (8 bit chӍ sӕ cӝng vӟi 1 bít dҩu). Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ33 Ĉo ÿӝ biӃn dҥng LSP có tӹ trӑng ÿѭӧc dùng trong quá trình lѭӧng tӱ hóa. Thông thѭӡng, vӟi mӝt vector LSP ÿҫu vào f và 1 vector lѭӧng tӱ hóa tҥi mNJ k, kf Ù , quá trình lѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc tiӃn hành thông qua viӋc tìm kiӃm chӍ sӕ k làm tӕi tiӇu hóa biӇu thӭc: 2 10 i i 1 w wLSP i i E f f Ù = é ù= -ê úë û å (4) vӟi các hӋ sӕ trӑng sӕ wi, i=1,…,10, ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi: i 1.547w 3.347 450 i d= - for di < 450, 0.81.8 ( 450) 1050 i d= - - (5) vӟi di = fi+1 – fi-1 vӟi f0 và f11 = 4000. Ӣÿây, hai tұp hӧp hӋ sӕ trӑng sӕÿѭӧc tính toán cho 2 vector LSF. Trong quá trình lѭӧng tӱ hóa cho mӛi ma trұn con, hai hӋ sӕ trӑng sӕ tӯ mӛi mӝt tұp hӧpÿѭӧc sӱ dөng tѭѫng ӭng vӟi LSF cӫa chúng. Các chӃÿӝ 10,2;7,95; 7,40; 6,70; 5,90; 5,15; 4,75 kbps Tұp các hӋ sӕ bӝ lӑc LP trên mӛi frame ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa sӱ dөng phép biӇu diӉn LSP trong vùng tҫn sӕ sӱ dөng phѭѫng trình (3). Áp dөng mӝt dӵ báo MA bұc nhҩt, và vector phҫn dѭ LSF ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa sӱ dөng phép lѭӧng tӱ hóa vector chia. Sӵ dӵ báo và lѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc thi hành nhѭ sau. Vӟi Z(n) là ký hiӋu cӫa các Vector LSF ÿã khӱ trung bình tҥi frame n. Các vector phҫn Gѭ dӵ báo r(n) ÿѭӧc cho trѭӟc bӣi: r(n) = z(n) – p(n) vӟi p(n) là vector LSF ÿѭӧc dӵÿoán tҥi khung n. Dӵ báo MA bұc 1 ÿҫu tiên sӱ dөng trong: ( ) ( 1), 1,...,10j j jp n r n ja Ù = - = vӟi ( 1)jr n Ù - là vector phҫn dѭÿã ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa tҥi khung trѭӟc ÿó và ja là thӯa sӕ dӵ báo cho LSF thӭ j. Các vector phҫn dѭ LSF r ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa sӱ dөng phép lѭӧng tӱ hóa vector chia. Vector r ÿѭӧc chia thành 3 vector con có chiӅu 3, 3 và 4. Ba vector con sӁÿѭӧc Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ34 Oѭӣng tӱ hóa tѭѫng ӭng vӟi 7 – 9 bits nhѭ trong bҧng dѭӟi ÿây: Bҧng 2.3: Phân bӕ bit Oѭӧng tӱ hóa vector chia cӫa vector phҫn dѭ LSF Ĉo ÿӝ mӭc biӃn dҥng LSP có tӹ trӑng cӫa phѭѫng trình (4) vӟi phѭѫng trình (5) ÿѭӧc áp dөng trong quá trình lѭӧng tӱ hóa. 2.2.5.3 Tính toán ÿáp ͱng xung (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) Ĉáp ӭng xung, h(n) cӫa bӝ lӑc tәng hӧp ÿѭӧc tính toán cho mӛi subframe. Ĉáp ӭng xung này cҫn thiӃt cho viӋc tìm kiӃm các bҧng mã thích nghi và cӕÿӏnh. Ĉáp ӭng xung h(n) ÿѭӧc tính toán bҵng cách lӑc vector các hӋ sӕ cӫa bӝ lӑc 1A(z/ )g mӣ rӝng bӣi các sӕ 0 thông qua 2 bӝ lӑc 1 A (z) Ù và 2 1 A(z/ )g . 2.2.5.4 Tính toán tín hi͏u mͭc tiêu (cho ṱt c̫ các ch͇ÿ͡) Tín hiӋu mөc tiêu cho viӋc tìm kiӃm bҧng mã thích nghi thѭӡng ÿѭӧc tính toán bҵng cách trӯ ÿi ÿáp ӭng ÿҫu vào 0 cӫa bӝ lӑc tәng hӧp có tӹ trӑng 1 2( )W(z)=A(z/ ) / ( ) ( / )H z A z A zg g Ùé ù ê úë û tӯ tín hiӋu tiӃng nói có tӹ trӑng sw(n). ĈiӅu này ÿѭӧc thӵc hiӋn dӵa trên mӝt cѫ sӣ subframe. Mӝt thӫ tөc tѭѫng ӭng cho viӋc tính toán tín hiӋu mөc tiêu, ÿѭӧc sӱ dөng trong tài liӋu này là lӑc tín hiӋu thһng dѭ LP resLP(n) qua viӋc kӃt hӧp bӝ lӑc tәng hӧp 1 A (z) Ù và bӝ lӑc ÿo tӹ trӑng 2 A(z/ 1) A(z/ ) g g . Sau khi xác ÿӏnh ÿѭӧc sӵ kích thích dành cho subframe, các trҥng thái gӕc cӫa các bӝ lӑc này sӁÿѭӧc cұp nhұt bҵng thông qua quá trình lӑc sӵ khác nhau giӳa sӕ dѭ và sӵ kích thích LP. Tín hiӋu dѭ resLP(n) là cҫn thiӃt cho viӋc tìm kiӃm vector mөc tiêu cNJng ÿѭӧc dùng trong viӋc tìm kiӃm bҧng mã thích nghiÿӇ mӣ rӝng bӝÿӋm kích thích ÿã qua. ViӋc này sӁÿѫn giҧn hóa thӫ tөc tìm kiӃm bҧng mã thích nghi ÿӇ lҩy ra các ÿӝ trӉ nhӓ Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ35 Kѫn kích thѭӟc subframe là 40 sӁÿѭӧc nói rõ trong mөc tiӃp theo. Phҫn dѭ LP ÿѭӧc cho bӣi: 10 LP 1 es ( ) ( ) ( )i i r n s n a s n i Ù = = + -å 2.2.5.5 B̫ng mã thích nghi 2.2.5.5.1 Tìm kiӃm bҧng mã thích nghi Tìm kiӃm bҧng mã thích nghi ÿѭӧc thӵc hiӋn trên cѫ sӣ mӛi subframe. Bao gӗm viӋc thi hành tìm kiӃm ÿӝ cao vòng lһp ÿóng, và sau ÿó tính toán các vector mã thích nghi thông qua viӋc nӝi suy kích thích quá khӭ tҥi trӉÿӝ cao ÿѭӧc lӵa chӑn 1 phҫn. Các tham sӕ bҧng mã thích nghi (hay các tham sӕÿӝ cao) là ÿӝ trӉ và mӭc tăng cӫa bӝ lӑc ÿӝ cao. Trong tiӃp cұn bҧng mã thích nghi ÿӇ thi hành bӝ lӑc ÿӝ cao, sӵ kích thích ÿѭӧc lһp lҥi ÿӇ có các trӉ nhӓ hѫn ÿӝ dài cӫa subframe. Trong bѭӟc tìm kiӃm, sӵ kích thích ÿѭӧc mӣ rӝng thông qua phҫn dѭ LP ÿӇÿѫn giҧn viӋc tìm kiӃm vòng lһp ÿóng. ChӃÿӝ 12,2 kbps Trong subframe thӭ nhҩt và thӭ 3, mӝt trӉÿӝ cao mӝt phҫn ÿѭӧc dùng vӟi phân giҧi: 1/6 trong dҧi [173/6, 943/6] và các sӕ nguyên chӍ có trong dҧi [95,143]. Vӟi các subframe thӭ 2 và thӭ 4, mӝt giҧi ÿӝ cao 1/6 luôn ÿѭӧc sӱ dөng trong dҧi [T1 – 53/6, T1 + 43/6] vӟi T1 là sӕ nguyên gҫn nhҩt vӟi trӉÿӝ cao mӝt phҫn cӫa subframe trѭӟc ÿó (thӭ 1 và thӭ 3), bӏ chһn bӣi 18…143. Phép phân tích ÿӝ cao vòng lһp ÿóng ÿѭӧc thӵc hiӋn xung quanh các ѭӟc lѭӧng ÿӝ cao lһp mӣ trên cѫ sӣ cӫa 1 subframe. Trong subframe thӭ 1 (3) dҧi Top ± 3, giӟi hҥn bӣi 18…143, sӁÿѭӧc tìm kiӃm. Vӟi các subframe khác, phép phân tích ÿӝ cao lһp ÿóng ÿѭӧc thӵc hiӋn quanh ÿӝ cao sӕ nguyên ÿѭӧc lӵa chӑn trong subframe trѭӟc ÿó, nhѭÿã nói ӣ trên. Ĉӝ trӉÿӝ cao ÿѭӧc mã hóa 9 bit trong subframe thӭ 1 và 3 và ÿӝ trӉ Wѭѫng ÿӕi cӫa các subframe khác ÿѭӧc mã hóa 6 bit. Tìm kiӃm ÿӝ cao lһp mӣÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua viӋc cӵc tiӇu hóa lӛi tӹ trӑng bình phѭѫng trung bình giӳa tiӃng nói gӕc và tiӃng nói ÿã ÿѭӧc tәng hӧp. Thu ÿѭӧc kӃt quҧ này thông qua cӵc ÿҥi hóa sӕ hҥng sau: 39 0 39 0 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) kn k kn x n y n R k y n y n = = = å å (7) Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ36 Vӟi x(n) là tín hiӋu mөc tiêu và yk(n)là kích thích ÿã lӑc quá khӭ tҥi ÿӝ trӉ k (kích thích quá khӭ ÿi kèm theo h(n)). Lѭu ý là dҧi tìm kiӃm ÿѭӧc giӟi hҥn xung quanh ÿӝ cao lһp mӣ nhѭ trên ÿã giҧi thích. Hàm cuӝn yk(n) ÿѭӧc tính toán cho ÿӝ trӉÿҫu tiên tmin trong dҧi tìm kiӃm, và vӟi các trӉ khác trong dҧi tìm kiӃm k= tmin +1,…, tmax sӁÿѭӧc cұp nhұt thông quan hӋ thӭc ÿӋ qui sau: 1( ) ( 1) ( ) ( )k ky n y n u k h n-= - + - (8) vӟi u(n), n=-(143+11),…,39, là bӝÿӋm kích thích. Lѭu ý là trong dҧi tìm kiӃm, các mүu u(n),n=0…,39 sӁ không ÿѭӧc biӃt ÿӃn, và chúng chӍ cҫn thiӃt cho các trӉÿӝ cao thҩp hѫn 40. ĈӇÿѫn giҧn hóa tìm kiӃm, phҫn dѭ LP ÿѭӧc sao chép sang u(n) vӟi mөc ÿích tҥo cho hӋ thӭc trong phѭѫng trình (7) có hiӋu lӵc vӟi tҩt cҧ các ÿӝ trӉ. Khi trӉÿӝ cao sӕ nguyên tӕi ѭu ÿѭӧc xác ÿӏnh, các phân sô -3/6 tӟi 3/6 vӟi bѭӟc là 1/6 xung quanh sӕ nguyên sӁÿѭӧc kiӇm tra. Tìm kiӃm trӉ phân sӕÿѭӧc thӵc hiӋn thông viӋc nӝi suy sӵ tѭѫng quan chuҭn hóa trong phѭѫng trình (7) và tìm kiӃm cӵc ÿҥi cӫa nó. Quá trình nӝi suy ÿѭӧc thӵc hiӋn sӱ dөng bӝ lӑc FIR b24 dӵa trên hàm sӕ sin(x)/x có cӱa sә Hamming bӏ chһt tҥi ±23 và ÿѭӧc ÿӋm vào các sӕ 0 tҥi ±24 … Bӝ lӑc có tҫn sӕ cҳt (-3 db) tҥi tҫn sӕ 3600 Hz trong khҳp miӅn ÿã lҩy mүu. Thu ÿѭӧc các giá trӏ nӝi suy cӫa R(k) cho các phân sӕ -3/6 tӟi 3/6 thông qua công thӭc nӝi suy sau: 3 3 24 24 0 0 ( ) ( ) ( *6) ( 1 ) (6 *6), 0,...,5k i i R k R k i b t i R k i b t i t = = = - + + + + - + =å å vӟi t = 0,…,5, tѭѫng ӭng vӟi các phân sӕ 0, 1/6, 2/6, 3/6, -2/6, và –1/6. Lѭu ý là nó cҫn có ÿӇ tính toán các sӕ hҥng trong phѭѫng trình (7) sӱ dөng dҧi tmin - 4, tmax + 4, cung cҩp cho quá trình nӝi suy thích hӧp. Khi trӉÿӝ cao phân sӕÿѭӧc xác ÿӏnh, vector bҧng mã thích nghi v(n) ÿѭӧc tính toán thông quá viӋc nӝi suy tín hiӋu kích thích quá khӭ u(n) tҥi trӉ sӕ nguyên k cho trѭӟc và có pha (phân sӕ): 9 9 60 60 0 0 ( ) ( ) ( *6) ( 1 ) (6 *6), 0,....,39, 0,...5. i i v n u n k i b t i u n k i b t i n t = = = - - + + - + + - + = =å å Bӝ lӑc nӝi suy b60 dӵa trên 1 hàm sin(x)/x có cӱa sә Hamming bӏ cҳt tҥi ±59 và ÿӋm vào các sӕ 0 tҥi ±60 (b60(60)=0). Bӝ lӑc có tҫn sӕ cҳt (-3 dB) tҥi tҫn sӕ 3600 Hz trong toàn miӅn ÿã lҩy mүu. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ37 Mӭc tăng cӫa bҧng mã thích nghi ÿѭӧc ÿo bҵng: 39 0 39 0 ( ) ( ) ( ) ( ) n p n x n y n g y n y n = = = å å (9) ÿѭӧc giӟi hҥn 0 £ gp £ 1.2 vӟi y(n) = Ȟ(n)*h(n) là vector bҧng mã thích nghi (ÿáp ӭng trҥng thái 0 cӫa H(z)W(z) tӟi Ȟ(n)). Mӭc tăng bҧng mã thích nghi ÿã ÿѭӧc tính toán ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa sӱ dөng phép Oѭӧng tӱ hóa vô hѭӟng không ÿӗng dҥng trong dҧi [0.0,1.2]. 7ѭѫng tӵ cho các chӃÿӝ còn lҥi. 2.2.5.5.2 ĈiӅu chӍnh mӭc tăng bҧng mã thích nghi (tҩt cҧ các chӃÿӝ) Mӭc tăng bҧng mã thích nghi trung bình ÿѭӧc tính toán nӃu LSP_flag ÿѭӧc thiӃt lұp và mӭc tăng bҧng mã thích nghi không lѭӧng tӱ hóa vѭӧt trӝi khӓi ngѭӥng mӭc Wăng GPth = 0.95. Mӭc tăng trung bình ÿѭӧc tính toán tӯ mӭc tăng không lѭӧng tӱ hóa hiӋn tҥi và các mӭc tăng lѭӧng tӱ hóa cӫa 7 subframe trѭӟc ÿó. Nghƭa là { }( ), ( 1), ( 2),..., ( 7)ave p p p pGP mean g n g n g n g nÙ Ù Ù= - - - vӟi n là subframe hiӋn thӡi. NӃu mӭc tăng bҧng mã thích nghi trung bình vѭӧt quá GPth, thì mӭc tăng không lѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc giӟi hҥn tӟi giá trӏ ngѭӥng và Gpc_flag ÿѭӧc thiӃt lұp ÿӇÿѭa ra mӭc giӟi hҥn. if(GPave > GPth) gp = GPth GpC_flag = 1 else GpC_flag=0 vӟi cӡ GpC_flag ÿѭӧc sӱ dөng trong hӋ sӕ lѭӧng tӱ. 2.2.5.6 B̫ng mã ÿ̩i s͙ 2.2.5.6.1 Cҩu trúc bҧng mã ÿҥi sӕ ChӃÿӝ 12,2 kbps Cҩu trúc bҧng mã ÿҥi sӕ dӵa trên thiӃt kӃ phép hoán vӏ xung ÿѫn xen kӁ (ISPP). Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ38 Trong bҧng mã này, vector ÿәi mӟi chӭa 10 xung khác 0. Tҩt cҧ các xung có thӇ có biên ÿӝ +1 hoһc -1. 40 Vӏ trí trong subframe ÿѭӧc chia làm 5 ÿѭӡng, vӟi mӛi ÿѭӡng chӭa 2 xung, nhѭ trong bҧng dѭӟi ÿây: Bҧng 2.4: Vӏ trí các xung trong bҧng mã ÿҥi sӕ cho chӃÿӝ 12,2 kbps Cӭ 2 xung ÿһt trong mӝt ÿѭӡng sӁÿѭӧc mã hóa 6 bit (tәng 30 bit, 3 bit cho vӏ trí cӫa mӛi xung), và dҩu cӫa xung ÿҫu tiên ÿѭӧc mã hóa 1 bit (tәng 5 bit). Vӟi 2 xung trong cùng 1 track, chӍ cҫn 1 bít dҩu. Bit dҩu này là dҩu cӫa xung ÿҫu tiên. Dҩu cӫa xung thӭ 2 phө thuӝc vào vӏ trí tѭѫng ÿӕi cӫa nó vӟi xung thӭ nhҩt. NӃu vӏ trí cӫa xung thӭ 2 nhӓ hѫn, thì sӁ có dҩu ngѭӧc vӟi dҩu cӫa xung thӭ 1, ngѭӧc lҥi sӁ có cùng dҩu vӟi xung thӭ 1. Tҩt cҧ vӏ trí xung 3-bit ÿѭӧc mã hóa Gray ÿӇ cҧi thiӋn khҧ năng chӕng chӏu các lӛi băng tҫn. ĈLӅu này dүn ÿӃn cҫn tӟi 35 bit cho mã ÿҥi sӕ. ChӃÿӝ 10,2 kbps Bҧng 2.5: Vӏ trí các xung trong bҧng mã ÿҥi sӕ cho chӃÿӝ 10,2 kbps ChӃÿӝ 7,95; 7,40 kbps Bҧng 2.6: Vӏ trí các xung trong bҧng mã ÿҥi sӕ cho chӃÿӝ 7,95 và 7,40 kbps ChӃÿӝ 6,70 kbps Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ39 Bҧng 2.7: Vӏ trí các xung trong bҧng mã ÿҥi sӕ cho chӃÿӝ 6,70 kbps ChӃÿӝ 5,90 kbps Bҧng 2.8: Vӏ trí các xung trong bҧng mã ÿҥi sӕ cho chӃÿӝ 5,90 kbps ChӃÿӝ 5,15 và 4,75 kbps Bҧng 2.9: Vӏ trí các xung trong bҧng mã ÿҥi sӕ cho các chӃÿӝ Cҫn 1 bit ÿӇ mã hóa tұp con ÿѭӧc sӱ dөng. Hai vӏ trí xung ÿѭӧc mã hóa 3 bit cho mӛi vӏ trí (tәng 6 bit), và dҩu cӫa mӛi xung ÿѭӧc mã hóa 1 bit (cҫn tӟi 2 bit tҩt cҧ). Nghƭa là cҫn tӟi 9 bit cho mã ÿҥi sӕ. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ40 2.2.5.6.2 Tìm kiӃm bҧng mã ÿҥi sӕ Bҧng mã ÿҥi sӕÿѭӧc tìm kiӃm thông qua viӋc cӵc tiӇu hóa lӛi bình phѭѫng trung bình giӳa tiӃng nói ÿҫu vào có tӹ trӑng vӟi tiӃng nói ÿã tәng hӧp có tӹ trӑng. Tín hiӋu mөc tiêu ÿѭӧc dùng trong tìm kiӃm ÿӝ cao lһp ÿóng ÿѭӧc cұp nhұt qua phép trӯÿi phҫn góp thêm cӫa bҧng mã thích nghi. Nhѭ sau: 2 ( ) ( ) ( ), 0,...,39px n x n g y n n Ù = - = vӟi y(n) = Ȟ(n)*h(n) là vector bҧng mã thích nghi ÿã lӑc và pg Ù là mӭc tăng bҧng mã thích nghi ÿã lѭӧng tӱ hóa. NӃu ck là vector mã ÿҥi sӕ tҥi chӍ sӕ k, thì mã ÿҥi sӕ ÿѭӧc tìm thông qua viӋc cӵc ÿҥi hóa sӕ hҥng sau: ( ) ( )22 t kk k t DK k k d cC A E c c = = F (10) vói d= Htx2 là sӵ tѭѫng quan giӳa tín hiӋu mөc tiêu và ÿáp ӭng xung h(n), H là ma trұn giao Toepliz tam giác bұc thҩp vӟi ÿѭӡng chéo h(0) và các ÿѭӡng chéo bұc thҩp h(1), .. h(39) và ĭ = HtH là ma trұn các tѭѫng quan cӫa h(n). Vector d (ÿích ÿã ÿѭӧc lӑc ngѭӧc) và ma trұn ĭÿѭӧc tính toán trѭӟc ÿӇ tìm kiӃm bҧng mã. Các thành phҫn cӫa vector d ÿѭӧc tính bӣi: 39 2( ) ( ) ( ), 0,....,39 i n d n x n h i n n = = - =å và các thành phҫn cӫa ma trұn ĭ ÿѭӧc tính nhѭ sau: 39 ( , ) ( ) ( ), ( ) n j i j h n i h n j j if = = - - ³å Cҩu trúc ÿҥi sӕ cӫa các bҧng mã cho phép áp dөng các thӫ tөc tìm kiӃm cӵc nhanh khi vectorÿәi mӟi ck chӍ chӭa 1 vài xung khác 0. Sӵ tѭѫng quan trong tӱ sӕ cӫa phѭѫng trình (10) ÿѭӧc cho nhѭ sau: 1 0 ( ) pN i i i C d mJ - = = å (11) vӟi mi là vӏ trí cӫa xung thӭ i, iJ là biên ÿӝ cӫa nó, và Np là sӕ lѭӧng các xung (Np = 10). Năng lѭӧng cӫa mүu thӭc trong phѭѫng trình (10) ÿѭӧc cho nhѭ sau: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ41 1 2 1 0 0 1 ( , ) 2 ( , ) p p pN N N D i i i j i j i i j i E m m m mf JJ f - - - = = = + = +å å å (12) ĈӇÿѫn giҧn hóa thӫ tөc tìm kiӃm, các biên ÿӝ xung ÿѭӧc thiӃt lұp sҹn bӣi phép Oѭӧng tӱ hóa 1 tín hiӋu thích ÿáng b(n). ĈLӅu này ÿѫn giҧn ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng cách thiӃt lұp biên ÿӝ cӫa 1 xung tҥi 1 vӏ trí nào ÿó tѭѫng ӭng vӟi dҩu cӫa b(n) tҥi vӏ trí ÿó. Quá trình ÿѫn giҧn ÿѭӧc tiӃp tөc nhѭ sau (trѭӟc khi thӵc hiӋn tìm kiӃm bҧng mã). Ĉҫu tiên tín hiӋu dҩu sb(n) =sign[b(n)] và tín hiӋu d’ = d(n)sb(n) ÿѭӧc tính toán. Thӭ 2 ma trұn ĭÿѭӧc sӱa ÿәi bao gӗm thêm thông tin vӅ dҩu, nghƭa là '( , ) ( ) ( ) ( , )b bi j s i s j i jf f= Sӵ tѭѫng quan trong phѭѫng trình (11) hiӋn giӡÿѭӧc cho nhѭ sau: 1 ' 0 ( ) pN i i C d m - = = å và năng lѭӧng cӫa phѭѫng trình (12) ÿѭӧc xác ÿӏnh: 1 2 1 ' ' 0 0 1 ( , ) 2 ( , ) p p pN N N D i i i j i i j i E m m m mf f - - - = = = + = +å å å ChӃÿӝ 12,2 kbps Trong trѭӡng hӧp tín hiӋu b(n), sӱ dөng cho viӋc thiӃt lұp trѭӟc các biên ÿӝ, là tәng cӫa vector ÿã chuҭn hóa d(n) và phҫn dѭ dӵ báo dài hҥn ÿã chuҭn hóa resLPT(n): LTP 39 39 LTP LTP0 0 es ( ) ( )( ) , 0,...,39 res ( )res ( ) ( ) ( ) n i i r n d nb n n i i d i d i = = = + = å å (13) ÿѭӧc sӱ dөng. Có thiӃt lұp sҹn các biên ÿӝ xung, nhѭÿã giҧi thích ӣ trên, các vӏ trí xung tӕi ѭu ÿѭӧc xác ÿӏnh sӱ dөng 1 kӻ thuұt tìm kiӃm phân tích bӣi tәng hӧp không toàn diӋn hiӋu quҧ. Trong kӻ thuұt này, sӕ hҥng trong phѭѫng trình (10) ÿѭӧc thӱ cho mӝt phҫn trăm nhӓ các tә hӧp vӏ trí. Ĉҫu tiên, vӟi mӛi 5 track vӏ trí xung vӟi các giá trӏ tuyӋt ÿӕi cӵc ÿҥi cӫa b(n) ÿѭӧc tìm kiӃm. Vӟi nhӳng giá trӏ cӵc ÿҥi toàn cөc này tҩt cҧ các vӏ trí xung sӁÿѭӧc lӵa chӑn. Xung ÿҫu tiên i0 luôn luôn ÿѭӧc thiӃt lұp vào vӏ tѭѫng ӭng vӟi giá trӏ cӵc ÿҥi toàn cөc. TiӃp theo, 4 vòng lһp ÿѭӧc thӵc hiӋn. Trong mӛi vòng lһp vӏ trí xung ÿѭӧc thiӃt lұp thành cӵc ÿҥi cөc bӝ cӫa 1 track. Các xung còn lҥi ÿѭӧc tìm kiӃm theo cһp thông qua viӋc tìm kiӃm tuҫn tӵ mӛi cһp xung {i2, i3}, {i4, i5}, {i6, i7} và {i8,i9}trong các vòng lһp lӗng. Mӛi xung có thӇ có 8 vӏ trí,có tӟi 4 vòng lһp 8x8, ÿѭa ÿӃn 256 tә hӧp Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ42 các vӏ trí xung cho mӛi vòng lһp. Trong mӛi vòng lһp tҩt cҧ 9 xung có vӏ trí bҳt ÿҫu ÿѭӧc ÿәi chӛÿӅu ÿһn, do ÿó các cһp xung ÿѭӧc thay ÿәi và xung i1ÿѭӧc ÿһt trong 1 cӵc ÿҥi cөc bӝ cӫa 1 track khác. Các xung còn lҥi cNJng ÿѭӧc tìm kiӃm cho các vӏ trí khác trong các track. Ít nhҩt 1 xung ÿѭӧc ÿһt trong 1 vӏ trí tѭѫng ӭng vӟi cӵc ÿҥi toàn cөc và 1 xung ÿѭӧc ÿһt trong 1 vӏ trí tѭѫng ӭng vӟi1 trong 4 cӵc ÿҥi cөc bӝ. Mӝt ÿһc tính ÿһc biӋt ÿѭӧc kӃt hӧp trong bҧng mã là vector mã ÿã ÿѭӧc lӵa chӑn ÿѭӧc lӑc thông qua 1 tiӅn bӝ lӑc thích nghi FE(z) bӝ lӑc này sӁ làm nәi bұt các thành phҫn phә ÿһc biӋt ÿӇ cӍa thiӋn chҩt lѭӧng tiӃng nói ÿã tәng hӧp. Ӣ ÿây bӝ lӑc EF ( ) 1/(1 ) Tz zb -= - sӁÿѭӧc sӱ dөng, vӟi T là trӉÿӝ cao nguyên gҫn nhҩt vӟi trӁÿӝ cao phân sӕ vòng lһp ÿóng cӫa subframe, và T là mӝt gia lѭӧng ÿӝ cao. Trong tài liӋu này, ȕ ÿѭӧc cho bӣi gia lѭӧng ÿӝ cao lѭӧng tӱ hóa giӟi hҥn bӣi [0.0,1.0]. Lѭu ý là trѭӟc khi tìm kiӃm bҧng mã, ÿáp ӭng xung h(n) phҧi bao gӗm tiӅn bӝ lӑc FE(z), Nghƭa là h(n) = h(n) –ȕh(n-T), n = T,…,39. Do ÿó Wăng ích bҧng mã cӕÿӏnh ÿѭӧc tìm thông qua: 2 t c t x zg z z = vӟi x2 là vector mөc tiêu cho tìm kiӃm bҧng mã cӕÿӏnh và z là vector bҧng mã cӕÿӏnh kӃt hӧp vӟi h(n), 0 ( ) ( ) ( ), 0,...,39. n i z n c i h n i n = = - =å Các chӃÿӝ còn lҥiÿѭӧc tính toán tѭѫng tӵ 2.2.5.7 /˱ͫng t͵ hóa gia l˱ͫng b̫ng mã thích nghi và c͙ÿ͓nh 2.2.5.7.1 Giӟi hҥn gia lѭӧng gia lѭӧng cӫa bҧng mã thích nghi khi lѭӧng tӱ hóa NӃu GpC_flag ÿѭӧc thiӃt lұp, gia lѭӧng bҧng mã thích nghi bӏ hҥn chӃÿѭӧc dùng trong quá trình lѭӧng tӱ hóa gia lѭӧng trong mөc 2.2.5.8.2. Dãy tìm kiӃm bҧng mã Oѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc giӟi hҥn chӍ bao gӗm các giá trӏ gia lѭӧng bҧng mã thích nghi nhӓ Kѫn GPth.ĈiӅu này ÿѭӧc thӵc hiӋn trong tìm kiӃm lѭӧng tӱ hóa cho tҩt cҧ các chӃÿӝ. 2.2.5.7.2 Lѭӧng tӱ hóa gia lѭӧng bҧng mã /ѭӧng tӱ hóa gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿѭӧc thӵc hiӋn sӱ dөng dӵ báo MA vӟi các hӋ sӕ cӕÿӏnh. Dӵ báo MA bұc 4 ÿѭӧc thӵc hiӋn trên năng lѭӧng ÿәi mӟi nhѭ sau. Cho E(n) sӁ là năng lѭӧng ÿәi mӟiÿã bӓ trung bình (tính bҵng dB) tҥi subframe n, và ÿѭӧc cho nhѭ sau: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ43 1 2 2 0 1( ) 10 log( ( )) N c i E n g c i E nN - = = -å (14) vӟi N = 40 là kích thѭӟc subframe, c(i) là kích thích bҧng mã cӕÿӏnh, và E (tính bҵng dB) là trung bình cӫa năng lѭӧng thay ÿәi. Năng lѭӧng dӵ báo ÿѭӧc cho nhѭ sau: ° µ 4 1 ( ) ( )i i E n b R n i = = -å , vӟi [b1b2b3b4 ] =[0.68 0.58 0.34 0.19]. Là các hӋ sӕ dӵ báo MA, và ¶kR là lӛi dӵ báo ÿã lѭӧng tӱ hóa tҥi subframe k. Năng lѭӧng dӵ báo ÿѭӧc dùng ÿӇ tính toán 1 gia Oѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿã ÿѭӧc dӵ báo gc2 nhѭ trong phѭѫng trình (14) (bҵng cách thay thӃ E(n) bӣi °( )E n và gc bӣi gc’). ĈiӅu này ÿѭӧc thӵc hiӋn nhѭ sau. Ĉҫu tiên, năng Oѭӧng thay ÿәi trung bình ÿѭӧc tìm nhѭ sau: 1 2 0 110log( ( )) N I j E c j N - = = å và sau ÿó gia lѭӧng dӵ báo gc’ ÿѭӧc tìm bӣi : °0.05( ( ) )' 10 IE n E Ecg + -= Mӝt hӋ sӕÿLӅu chӍnh giӳa gia lѭӧng gc và mӝt gia lѭӧng ѭӟc lѭӧng gc’ ÿѭӧc cho bӣi: '/gc c cg gg = /ѭu ý là lӛi dӵ báo ÿѭӧc cho trѭӟc bӣi: °( ) ( ) ( ) 20 log( )gcR n E n E n g= - = ChӃÿӝ 12,2 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính toán sӱ dөng mӝt giá trӏ năng lѭӧng trung bình, E = 36dB. ViӋc lѭӧng tӱ hóa hӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg sӱ dөng bҧng mã 5 bit. Tìm kiӃm bҧng Oѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng cách cӵc tiӇu lӛi: $( )2'QE gcc cg gg= - Khi giá trӏ tӕi ѭu $ gcg ÿѭӧc chӑn, gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿã lѭӧng tӱ háo ÿѭӧc cho bӣi µ $ 'gc ccg gg= . Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ44 ChӃÿӝ 10,2 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính toán sӱ dөng mӝt giá trӏ năng lѭӧng trung bình, E = 33 dB. Gia lѭӧng bҧng mã thích nghi gp và hӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa vector ÿӗng thӡi sӱ dөng mӝt bҧng mã 7 bit. Tìm kiӃm bҧng gia lѭӧng ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng cách cӵc tiӇu phѭѫng trình (16). ChӃÿӝ 7,95 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính toán sӱ dөng mӝt giá trӏ năng lѭӧng trung bình, E = 36 dB. Cùng các bҧng mã vô hѭӟng giӕng nhau cho chӃÿӝ 12.2 kbit/s ÿѭӧc sӱ dөng cho quá trình lѭӧng tӱ hóa gia lѭӧng bҧng mã thích nghi gp và hӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg . Tìm kiӃm các bҧng mã bҳt ÿҫu vӟi viӋc tìm kiӃm 3 giá trӏÿӅ xuҩt cho gia lѭӧng bҧng mã thích nghi. Nhӳng giá trӏÿӅ xuҩt này ÿѭӧc tìm kiӃm cùng vӟi bҧng mã hӋ sӕ ÿiӅu chӍnh làm cӵc tiӇu sӕ hҥng trong phѭѫng trình (16). Mӝt bӝ thích ӭng dӵa trên gia lѭӧng mã hóa trong bҧng mã thích nghi sӁ quyӃt ÿinhh khi nào thì gia lѭӧng mã hóa ӣ mӭc thҩp. NӃu ӣ vào trѭӡng hӧp này, bҧng mã hӋ sӕÿLӅu chӍnh ÿѭӧc tiӃp tөc tìm kiӃm lҥi làm tӕi ѭu mӝt tiêu chuҭn ÿã ÿѭӧc thay ÿәi ÿӇ tìm ra 1 gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿã lѭӧng tӱ hóa mӟi. Tiêu chuҭn thay ÿәi ÿѭӧc cho bӣi: $( ) ( )2 22 'mod es exc(1 ). . . .gcc c rE c g g E Ea g a= - - + - (15) vӟi esrE và excE là năng lѭӧng (tiêu chuҭn bình phѭѫng) cӫa phҫn dѭ LP và kích thích tәng cӝng, tѭѫng ӭng. Tiêu chuҭn ÿѭӧc tìm kiӃm vӟi vӟi gia lѭӧng bҧng mã thích nghi ÿã ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa và hӋ sӕÿLӅu chӍnh $ gcg cӵc tiӇu hóa phѭѫng trình (60) ÿѭӧc lӵa chӑn. HӋ sӕ cân bҵng .. sӁ quyӃt ÿӏnh tәng năng lѭӧng phù hӧp trong tiêu chuҭn sӱa ÿәi. HӋ sӕ này ÿѭӧc ÿѭa ra 1 cách phù hӧp dӵa trên gia lѭӧng mã hóa trong bҧng mã thích nghi nhѭ tính toán sau: 2 LP 10 2 LP es 10.log es r ag r v = - NӃu gia lѭӧng mã hóa ag nhӓ hѫn 1 dB, tiêu chuҭn sӱa ÿәi ÿѭӧc áp dөng, trӯ phi có thӇ nhұn biӃt ngay tӯÿҫu. Mӝt khӣi ÿҫu ÿѭӧc cho là sӁÿѭӧc phát hiӋn nӃu gia Oѭӧng bҧng mã thích nghi trong subframe hiӋn thӡi bҵng hѫn hai lҫn giá trӏ cӫa gia Oѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh trong subframe trѭӟc ÿó. Mӝt vӃt tích cӫa 8 subframe ÿѭӧc Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ45 dùng trong viӋc phát hiӋn ÿLӇm khӣi ÿҫu do ÿó tiêu chuҭn sӱa ÿәi không ÿѭӧc dùng cho 7 subframe tiӃp theo kӇ cҧ khi 1 ÿLӇm khӣi ÿҫu ÿѭӧc phát hiӋn. HӋ sӕ cân bҵng Į ÿѭӧc tính toán tӯ gia lѭӧng mã hóa thích nghi ÿã lӑc trung bình. Các giá trӏ ag hiӋn thӡi và ag cho 4 subframe trѭӟc ÿó ÿѭӧc lӑc trung bình ÿӇÿҥt ÿѭӧc agm. HӋ sӕ Įÿѭӧc tính bӣi: 0, 2 0.5.(1 0.5. ),0 2 0.5, 0 m m m m ag ag ag ag a >ì ï= - < <í ï <î ChӃÿӝ 7,40 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính sӱ dөng 1 giá trӏ năng lѭӧng trung bình, E = 30 dB. Gia lѭӧng bҧng mã thích nghi gp và hӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa vector sӱ dөng bҧng mã 7 bit. Tìm kiӃm bҧng mã gia lѭӧng ÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua viӋc cӵc tiӇu hóa bình phѭѫng lӛi có tӹ trӑng giӳa tiӃng nói gӕc và tiӃng nói ÿѭc tái tҥo nhѭ ÿѭӧc cho bӣi: 2 2 2 2 2t t t t t tp c p c p c p cE x g g z x x g y y g z z g x y g x z g g y z= - - = + + - - + (16) ChӃÿӝ 6,70 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính toán sӱ dөng mӝt giá trӏ năng lѭӧng trung bình, E = 28.75dB. Gia lѭӧng bҧng mã thích nghi gp và hӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa vector ÿӗng thӡi sӱ dөng mӝt bҧng mã 7 bit. Tìm kiӃm bҧng gia lѭӧng ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng cách cӵc tiӇu hóa phѭѫng trình (16). ChӃÿӝ 5,90 và 5,15 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính toán sӱ dөng mӝt giá trӏ năng lѭӧng trung bình, E = 33 dB. Gia lѭӧng bҧng mã thích nghi gp và hӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa vector ÿӗng thӡi sӱ dөng mӝt bҧng mã 6 bit. Tìm kiӃm bҧng gia lѭӧng ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng cách cӵc tiӇu hóa phѭѫng trình (16). ChӃÿӝ 4,75 kbps HӋ sӕÿLӅu chӍnh gcg ÿѭӧc tính toán sӱ dөng mӝt giá trӏ năng lѭӧng trung bình, ÿѫn vӏ dB. Các gia lѭӧng bҧng mã thích nghi và các hӋ sӕÿLӅu chӍnh ÿѭӧc lѭӧng tӱ hóa vector ÿӗng thӡi cӭ 10ms. ĈLӅu này ÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua viӋc cӵc tiӇu hóa tәng các tiêu chuҭn lӛi (16) mӛi 2 subframe. Các giá trӏ mһc ÿӏnh trên các hӋ sӕ tӹ Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ46 trӑng là 1. NӃu năng lѭӧng cӫa subframe thӭ 2 lӟn hѫn 2 lҫn năng lѭӧng cӫa subframe thӭ nhҩt, tӹ trӑng cӫa subframe thӭ nhҩt ÿѭӧc ÿһt là 2. NӃu năng lѭӧng cӫa subframe thӭ nhҩt lӟn hѫn 4 lҫn năng lѭӧng cӫa subframe thӭ 1, tӹ trӑng cӫa subframe thӭ 2 ÿѭӧc ÿһt là 2. 2.2.6 Miêu t̫ chͱc năng cͯa b͡ gi̫i mã Chӭc năng cӫa bӝ giҧi mã bao gӗm viӋc giҧi mã các tham sӕÿѭӧc truyӅn (các tham sӕ LP, vector bҧng mã thích nghi, gia lѭӧng bҧng mã thích nghi, vector bҧng mã cӕ ÿӏnh, gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh) và thӵc hiӋn viӋc tәng hӧp ÿӇ thu ÿѭӧc tiӃng nói phҧi tái tҥo. TiӃng nói ÿã tái tҥo sau ÿó sӁÿѭӧc lӑc lҥi sau ÿó và tinh chӃ. Luӗng tín hiӋu tҥi bӝ giҧi mã nhѭ hình dѭӟi ÿây: 2.2.6.1 Gi̫i mã và t͝ng hͫp ti͇ng nói Giҧi mã các thông sӕ cӫa bӝ lӑc LP: Các chӍ sӕÿã nhұn ÿѭӧc cӫa phép lѭӧng tӱ hóa LSP ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ tái tҥo các vector LSP lѭӧng tӱ hóa. Quá trình nӝi suy ÿѭӧc thӵc hiӋn ÿӇ thu ÿѭӧc các vector LSP nӝi suy hóa (tѭѫng ӭng vӟi 4 subframe). Vӟi mӛi subframe, vector LSP nӝi suy hóa ÿѭӧc biӃn ÿәi thành miӅn hӋ sӕ bӝ lӑc LP ak, dùng cho viӋc tәng hӧp tiӃng nói phҧi tái tҥo trong subframe. Các bѭӟc sau ÿѭӧc lһp lҥi cho mӛi subframe: 1) Giҧi mã vector bҧng mã thích nghi: ChӍ sӕÿӝ cao nhұn ÿѭӧc (chӍ sӕ bҧng mã thích nghi) ÿѭӧc dùng ÿӇ tìm ra các phҫn nguyên và phân sӕ cӫa trӉÿӝ cao. Vecor bҧng mã thích nghi v(n) ÿѭӧc tìm ra thông qua viӋc nӝi suy hóa kích thích quá khӭ u(n) (tҥi trӉÿӝ cao) sӱ dөng bӝ lӑc FIR. 2) Giҧi mã vector bҧng mã cӕÿӏnh: ChӍ sӕ bҧng mã ÿҥi sӕ nhұn ÿѭӧc sӁ dùng ÿӇ trích ra các vӏ trí và biên ÿӝ (có dҩu) cӫa các xung kích thích và tìm kiӃm vector mã ÿҥi sӕ c(n). NӃu phҫn nguyên cӫa trӉÿӝ cao, T, nhӓ hѫn kích thѭӟc subframe là 40, thì thӫ tөc nâng ÿӝ cao ÿѭӧc áp dөng sӁ tӏnh tiӃn ÿӇ thay ÿәi c(n) bӣi c(n) = c(n) + ȕ(n-T), vӟi ȕ là gia lѭӧng ÿӝ cao ÿã mã hóa, giӟi hҥn bӣi [0.0, 1.0] hay [0.0,0.8] phө thuӝc vào chӃÿӝ. 3) Giҧi mã các gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh và thích nghi: Trѭӡng hӧp lѭӧng tӱ hóa vô hѭӟng các gia lѭӧng (các chӃ ÿӝ 12.2 và 7.95 kbit/s) các chӍ sӕ nhұn ÿѭӧc ÿѭӧc dùng ÿӇ dӉ dàng tìm ra gia lѭӧng bҧng mã thích nghi ÿã lѭӧng tӱ hóa, µ pg và hӋ sӕÿLӅu chӍnh gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿã lѭӧng tӱ Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ47 hóa, $ gcg tӯ các bҧng lѭӧng tӱ hóa tѭѫng ӭng. Trѭӡng hӧp lѭӧng tӱ hóa vector các gia Oѭӧng (cho các chӃÿӝ khác), chӍ sӕ nhұn ÿѭӧc sӁÿѭa ra cҧ hӋ sӕÿLӅu chӍnh cho gia Oѭӧng bҧng mã thích nghi lѭӧng tӱ hóa, µ pg , và gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh lѭӧng tӱ hóa. Gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿã ѭӟc lѭӧng 'cg ÿѭӧc tìm ra nhѭ mô tҧ trong mөc 2.2.5.7. Ĉҫu tiên, năng lѭӧng dӵ báo ÿѭӧc tìm ra bӣi: ° µ 4 1 ( ) ( )i i E n b R n i = = -å và sau ÿó năng lѭӧng ÿәi mӟi trung bình ÿѭӧc tìm ra bӣi: 1 2 0 110 log ( ) N I j E c j N - = æ ö = ç ÷ è ø å Gia lѭӧng phán ÿoán 'cg ÿѭӧc tìm ra bӣi: °0.05( ( ) )' 10 IE n E Ecg + -= Gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh lѭӧng tӱ hóa ÿѭӧc cho bӣi: µ ' gc ccg gg= 4) Làm mӏn gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh (các chӃÿӝ 10,2; 6,70; 5,90; 5,15; 4,75 kbps) Mӝt phép làm mӏn gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh ÿѭӧc thӵc hiӋn ÿӇ tránh nhӳng dao ÿӝng biӃn thiên trong ÿѭӡng viӅn năng lѭӧng. ViӋc làm mӏn dӵa trên mӝt ÿӝÿo cӫa tính dӯng cӫa phә ngҳn hҥn trong miӅn q. Cѭӡng ÿӝ làm mӏn ÿѭӧc tính toán dӵa trên ÿӝÿo này. Mӝt giá trӏ q trung bìnhÿѭӧc tính toán cho mӛi frame n bӣi: µ 4( ) 0.84. ( 1) 0.16. ( )q n q n q n= - + Vӟi mӛi subframe m, mӝt ÿӝÿo khác giӳa vector trung bình và vector lѭӧng tӱ hóa và nӝi suy hóa ÿѭӧc tín toán bӣi: $ ( )( ) m ( ) ( 1) ( ) iff ( ) jj m j j m q n q n d q n - - = åå vӟi j chҥy tӟi 10 LSP. Ngoài ra, mӝt hӋ sӕ làm mӏn, km ÿѭӧc tính 2 m 1 2min( , ax(0,diff )) /mk k m k k= - Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ48 Vӟi các hҵng sӕÿѭӧc thiӃt ÿһt K1 = 0.4 và K2 = 0.25. Mӝt chu kǤ khӭ hӗi gӗm 40 subframe ÿѭӧc sӱ dөng khi giá trӏ km bҵng 1.0 nӃu diffm cao hѫn 0.65 trong 10 frame liên tөc. Giá trӏ 1.0 tѭѫng ӭng vӟi không có viӋc làm mӏn. mӝt giá trӏ gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh trung bình ÿѭӧc tính toán cho mӛi subframe bӣi: µ 4 0 1( ) ( ) 5 ci g m g m i = = -å Gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh dùng cho viӋc tәng hӧp hiӋn tҥi ÿѭӧc thay thӃ bӣi giá trӏ làm mӏn cho bӣi: µ µ. .(1 )c c m c mg g k g k= + - 5) Quá trình khӱ tính rҧi rác các chӃÿӝ 7.95, 6.70, 5.90, 5.15, 4.75 kbps Mӝt thӫ tөc hұu xӱ lý khӱ bӓ tính rҧi rác thích nghi áp dөng cho vector bҧng mã cӕÿӏnh c(n) ÿӇ giҧm bӟt viӋc tăng khҧ năng tri giác giҧ tҥo tӯ sӵ thѭa thӟt cӫa các vector bҧng mã cӕÿӏnh ÿҥi sӕ chӍ có mӝt vài mүu khác 0 trên mӛi subframe. ViӋc xӱ lý khӱ sӵ thѭa thӟt bao gӗm sӵ quҩn xoҳn vòng quanh cӫa vector bҧng mã cӕÿӏnh và mӝt ÿáp ӭng xung. Ba ÿáp ӭng xung ÿѭӧc tiӅn lѭu trӳÿѭӧc sӱ dөng và mӝt sӕ impNr = 0,1,2ÿѭӧc thiӃt lұp ÿӇ chӑn ra mӝt giá trӏ. Giá trӏ 2 tѭӟng ӭng vӟi viӋc không phҧi sӱa ÿәi gì, giá trӏ 1 ӭng vӟi mӭc sӱa ÿәi trung bình, trong khi giá trӏ 0 nghƭa là sӱa ÿәi mҥnh. Sӵ lӵa chӑn ÿáp ӭng xung ÿѭӧc thӵc hiӋn mӝt cách thích ӭng vӟi các gia lѭӧng bҧng mã thích nghi và cӕÿӏnh. Áp dөng thӫ tөc sau: if µ pg < 0.6 then impNr = 0; else if µ pg < 0.9 then impNr =1; else impNr =2; Phát hiӋn ra ÿLӇm khӣi ÿҫu bҵng cách so sánh gia lѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh vӟi gia Oѭӧng bҧng mã cӕÿӏnh trѭӟc ÿó. NӃu giá trӏ hiӋn thӡi lӟn hѫn 2 lҫn so vӟi giá trӏ trѭӟc ÿó thì mӝt ÿLӇm bҳt ÿҫu sӁÿѭӧc phát hiӋn. NӃu không có ÿLӇm khӣi ÿҫu vàimpNr =0, thì giá trӏÿã lӑc trung bình cӫa 4 gia Oѭӧng bҧng mã thích nghi tUѭӟc ÿó sӁÿѭӧc tính toán. NӃu giá trӏ này nhӓ hѫn 0.6 thì impNr = 0. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ49 NӃu không có ÿiӇm khӣi ÿҫu, giá trӏ impNr bӏ giӟi hҥn ÿӇ tăng theo tӯng bѭӟc tӯ subframe trѭӟc ÿó. 6) Tính toán khôi phөc lҥi tiӃng nói: Sӵ kích thích tҥi ÿҫu vào cӫa bӝ lӑc tәng hӧp ÿѭӧc cho bӣi: ( ) ( ) ( )p cu n g n g c nn Ù Ù = + Trѭӟc khi tәng hӧp tiӃng nói, mӝt tiӅn xӱ lý cӫa các thành phҫn kích thích ÿѭӧc tiӃn hành. Nghƭa là tәng kích thích ÿѭӧc thay ÿәi thông qua viӋc nhҩn mҥnh sӵ có mһt cӫa vector bҧng mã thích nghi. $ µ µ µ µ µ ( ) 0.25 ( ), 0.5,mod 12.2 ( ) ( ) 0.5 ( ), 0.5, modes u(n), 0.5 p p p p p u n g n g e kbps u n u n g v n g allother g b n b ì + > ïï= + >í ï £ïî (17) Mӝt ÿLӅu chӍnh khuӃch ÿҥi (AGC) ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ bù cho sӵ khuӃch ÿҥi khác giӳa kích thích không ÿѭӧc nhҩn mҥnh u(n) và kích thích ÿѭӧc nhҩn mҥnh u(n). HӋ sӕ co khuӃch ÿҥi … cho kích thích ÿѭӧc nhҩn mҥnh ÿѭӧc tính bӣi: $ µ µ 39 2 0 239 0 ( ) , 0.5 ( ) 1.0, 0.5 n p n p u n g u n g h = = ì ï >ï= í ï ï £î å å Tín hiӋu kích thích ÿѭӧc nhҩn mҥnh sӵ khuӃch ÿҥi $ ' ( )u n ÿѭӧc cho bӣi: $ $' ( ) ( )u n u n h= TiӃng nói tái tҥo cho subframe kích thѭӟc 40 ÿѭӧc cho bӣi: $ $ 10 1 ( ) '( ) ( ), 0,...,39i i s n u n a s n i n = = - - =å$ $ vӟi $ ia là các hӋ sӕ bӝ lӑc ÿã nӝi suy. 7) 7ăng thêm bҧo vӋ không әn ÿӏnh: Thêm bào vӋ tính không әn ÿӏnh ÿѭӧc thӵc hiӋn trong bӝ giҧi mã tiӃng nói vӕn ÿang ÿѭӧc kiӇm tra quá tҧi trong bӝ lӑc tәng hӧp. NӃu mӝt quá tҧi xҧy ra trong phҫn tәng hӧp, thì toàn bӝ bӝ nhѫ bҧng mã thích nghi Ȟ(n),n=-( 143 + 11 ),…,39 sӁÿѭӧc Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ50 giҧm xuӕng vӟi hӋ sӕ là 4, và viӋc lӑc tәng hӧp sӁÿѭӧc lһp lҥi sӱ dөng bӝ nhӟÿã giҧm xuӕng, ví dө, trong trѭӡng hӧp này bѭӟc 6 sӁÿѭӧc lһp lҥi, ngoҥi trӯ viӋc xӱ lý (17) cӫa tín hiӋu kích thích bӏ bӓ qua. TiӃng nói sau tәng hӧp ( )s n$ sau ÿó sӁÿѭӧc truyӅn thông qua mӝt hұu bӝ lӑc thích nghi trong mөc sau ÿây. 2.2.6.2. Quá trình h̵u x͵ lý 2.2.6.2.1 Hұu bӝ lӑc thích nghi (cho tҩt cҧ các chӃÿӝ) Hұu bӝ lӑc thích nghi là tҫng gӗm 2 bӝ lӑc: mӝt hұu bӝ lӑc formant, và mӝt bӝ lӑc bù nghiêng. Hұu bӝ lӑc ÿѭӧc cұp nhұt cho mӛi subframe 5ms. Hұu bӑ lӑc formant ÿѭӧc cho bӣi: µ µ ( / )( ) ( / ) n f d A zH z A z g g = vӟi µ( )A z là bӝ lӑc ngѭӧc LP lѭӧng tӱ hóa ÿã nhұn ÿѭӧc (và nӝi suy hóa) (phép phân tích LP không ÿѭӧc thӵc thi tҥi bӝ giҧi mã), và các hӋ sӕ ng và dg ÿiӅu khiӇn tәng viӋc hұu lӑc formant. Cuӕi cùng, bӝ lӑc ( )tH z hoàn lҥi ÿӝ nghiêng trong hұu bӝ lӑc formant ( )fH z và ÿѭӧc cho bӣi: 1( ) 1tH z zm -= - vӟi '1tkm g= là hӋ sӕÿӝ nghiêng, vӟi ' 1k sӁ là hӋ sӕ phҧn xҥÿҫu tiên ÿã tính toán dӵa trên ÿáp ӭng xung cҳt (Lh = 22), hf (n) cӫa bӝ lӑc µ µ ( / ) ( / ) n d A z A z g g cho bӣi: 1 ' 1 0 (1) ; ( ) ( ) ( 1) (0) hL i h h f f jh rk r i h j h j r - - = = = +å TiӃn trình hұu lӑc ÿѭӧc thӵc hiӋn nhѭ sau. Ĉҫu tiên, tiӃng nói ÿã tәng hӧp ( )s n$ ÿѭӧc lӑc ngѭӧc thông qua µ( / )nA z g ÿӇ tҥo ra tín hiӋu phҫn dѭ ( )r n$ . Tín hiӋu ( )r n$ ÿѭӧc lӑc thông qua bӝ lӑc tӗng hӧp µ( / )dA z g . Cuӕi cùng, tín hiӋu tҥi ÿҫu ra cӫa bӝ lӑc tәng hӧp µ( / )dA z g ÿѭӧc truyӅn tӟi bӝ lӑc hoàn lҥi ÿӝ nghiêng Ht(z) và kӃt quҧ là tín hiӋu tiӃng nói ÿã ÿѭӧc hұu lӑc ( )fs n$ . Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ51 Sӱ dөng ÿLӅu chӍnh khuӃch ÿҥi thích nghi (AGC) ÿӇ bù lҥi sӵ khuӃch ÿҥi khác biӋt giӳa tín hiӋu tiӃng nói ( )s n$ ÿã tәng hӧpvà tín hiӋu hұu lӑc ( )fs n$ Thӯa sӕ co giãn khuӃch ÿҥi scg cho subframe hiӋn thӡi ÿѭӧc tính bӣi: 39 2 0 39 2 0 ( ) ( ) n sc f n s n s n g - - = å å $ $ Tín hiӋu hұu lӑc ÿã khuӃch ÿҥi tӹ lӋ '( )s n$ ÿѭӧc cho bӣi: '( ) ( ) ( )fscs n n s nb=$ $ vӟi ( )sc nb ÿѭӧc cұp nhұt trong cѫ sӣ “mүu theo mүu” và ÿѭӧc cho bӣi: ( ) ( 1) (1 )sc sc scn nb ab a g= - + - vӟi Į là hӋ sӕ AGC vӟi giá trӏ 0.9. Các chӃÿӝ 12,2 và 10,2 kbps Các hӋ sӕ hұu lӑc thích nghi ÿѭӧc cho bӣi: 0.7ng = và 0.75dg = và ' 10.8, 0, 0,t k otherwise g ì > = í î Các chӃÿӝ 7,95;7,40; 6,70; 5,90; 5,15 và 4,75 kbps Các hӋ sӕ hұu lӑc thích nghi ÿѭӧc cho bӣi: 0.55ng = và 0.7dg = và 0.8tg = . 2.2.6.2.2 Bӝ lӑc thông cao và ÿӝ tăng tӹ lӋ ( cho tҩt cҧ các chӃÿӝ) Bӝ lӑc thông cao ÿѭa ra mӝt phòng ngӯa ngăn ngӯa các thành phҫn tҫn sӕ thҩp không mong muӕn. Mӝt bӝ lӑc tҫn sӕ cҳt 60Hz ÿѭӧc sӱ dөng, và bӝ lӑc ÿѭӧc cho bӣi: 1 2 2 1 2 0.939819335 1.879638672 0.939619335( ) 1 1.933105469 0.935913085h z zH z z z - - - - - + = - + ViӋc chia ÿӝ tăng bao gӗm viӋc nhân tiӃng nói hұu lӑc vӟi 1 hӋ sӕ là 2 ÿӇ bù lҥi viӋc chia ÿӝ giҧm bӣi 2 nhѭ áp dөng cho tín hiӋu ÿҫu vào. 2.2.7 S͹ phân b͝ bit chi ti͇t cͯa mã hóa ÿa mͱc thích nghi Sӵ phân bә bit chi tiӃt các bit trong bӝ mã hóa tiӃng nói ÿa mӭc thích nghi ÿѭӧc ÿѭa ra cho mӛi chӃÿӝ trong bҧng dѭӟi ÿây. Nhӳng bҧng này thӇ hiӋn thӭ tӵ các bít Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ52 ÿѭӧc sinh ra bӣi bӝ mã hóa tiӃng nói. Lѭu ý là bit có ý nghƭa nhҩt cӫa mӛi tham sӕ mã hóa luôn luôn ÿѭӧc gӱi ÿi ÿҫu tiên. Dѭӟi ÿây là bҧng các thông sӕ ra khӓi bӝ mã hóa nguӗn và sӵ phân bә bit trong khung tiӃng nói 244 bit/20ms cӫa chӃÿӝ 12,2 kbps. Bҧng 2.10: Các thông sӕ ra khӓi bӝ mã hóa nguӗn và sӵ phân bӕ bit trong khung tiӃng nói 244 bit/20ms, cӫa chӃÿӝ 12,2 kbps 2.3. Cҩu trúc khung mã hóa AMR ChӃÿӝ AMR: mӝt trong 8 tӕc ÿӝ bit mã hóa AMR ÿѭӧc biӇu thӏ bҵng các sӕ tӯ 0 ÿӃn 7 vӟi 0 ánh xҥ cho chӃÿӝ 4.75 kbps và 7 ánh xҥ cho chӃÿӝ 12.2 kbps. 2.3.1 Khuôn d̩ng khung AMR mã hóa (AMR IF1) Mӛi chӃÿӝ mã hóa âm thanh AMR có cҩu trúc khung ÿѭӧc mô tҧ trong hình dѭӟi: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ53 Hình 2.10: Cҩu trúc chung cӫa khung AMR Tӯ hình vӁ trên ta có thӇ thҩy mӛi khung AMR có 3 phҫn: AMR Header, thông vtin bә trӧ AMR, và khung lõi AMR. Phҫn AMR Header bao gӗm loҥi khung và trѭӡng chӍ ra chҩt lѭӧng cӫa khung. Phҫn thông tin bә trӧ bao gӗm phҫn chӍ dүn chӃ ÿӝ (Mode Indication), phҫn ÿӅ nghӏ chӃÿӝ (Mode Request), và trѭӡng CRC codec. Phҫn khung lõi AMR bao gӗm bit tham sӕ tiӃng nói, hay khung tҥp âm thích hӧp, các bit tham sӕ tҥp âm thích hӧp. Trong khung ӗn tҥp âm thích hӧp, các tham sӕ tҥp âm thích hӧp sӁ thay thӃ các bit lӟp A cӫa khung lõi AMR trong khi bӓ qua các bit trong lӟp B và lӟp C. 2.3.1.1 AMR Header và thông tin b͝ trͫ AMR. 2.3.1.1.1. Loҥi khung, chӍ sӕ chӃÿӝ và yêu cҫu chӃÿӝ Bҧng dѭӟi ÿây ÿӏnh nghƭa trѭӡng phân loҥi khung gӗm 4 bit. Loҥi khung có thӇ chӍ ra loҥi khung sӱ dөng 1 trong 8 chӃÿӝ mã hóa AMR, 1 trong 4 khung tҥp âm thích hӧp khác nhau, và 1 khung trӕng. Thêm vào ÿó, 3 khung chӍ loҥi khung ÿѭӧc dӵ trӳÿӇ sӱ dөng sau này. Bҧng này cNJng ÿѭӧc sӱ dөng cho trѭӡng chӍ thӏ chӃÿӝ và trѭӡng yêu cҫu chӃÿӝ, và mӛi trѭӡng 3-bit và ÿѭӧc xác ÿӏnh 1 dҧi tӯ 0 ÿӃn 7 cho 1 trong 8 chӃÿӝ AMR codec. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ54 Bҧng 2.11: Giҧi thích các trѭӡng loҥi khung, chӍ sӕ chӃÿӝ và chӃÿӝ yêu cҫu. 2.3.1.1.2 Khung chӍ sӕ chҩt lѭӧng Nӝi dung trѭӡng khung chӍ sӕ chҩt lѭӧng ÿѭӧc chӍ ra ӣ bҧng dѭӟi ÿây. Trѭӡng này có ÿӝ dài 1 bit. Khung chӍ sӕ chҩt lѭӧng chӍ ra có hay không khung dӳ liӋu bӏ lӛi. Bҧng 2.12: Ĉӏnh nghƭa khung chӍ sӕ chҩt lѭӧng 2.3.1.1.3. Ánh xҥ TX_TYPE và RX_TYPE. Bҧng dѭӟi ÿây hiӇn thӏ dӳ liӋu AMR Header (FQI và loҥi khung) ánh xҥ giӳa khung TX_TYPE và RX_TYPE. Bҧng 2.13: Ánh xҥ khung chӍ sӕ chҩt lѭӧng và loҥi khung giӳa TX_TYPE và RX_TYPE. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ55 2.3.1.1.4 Mã hóa CRC Ĉһc ÿLӇm chung cӫa khung AMR mã hóa vӟi loҥi khung 0.11 ÿѭӧc kӃt hӧp vӟi 8 bit CRC vӟi mөc ÿích phát hiӋn lӛi. Trѭӡng mã hóa CRC cӫa thông tin bә trӧ AMR trong hình 1 bao gӗm giá trӏ CRC này. Có 8 bit riêng lҿÿѭӧc tҥo ra bӣi ÿa thӭc tuҫn hòa. G(x)=D8 + D6 + D5 + D4 + 1 Và nó tính toán tҩt cҧ các bit trong lӟp A cӫa khung lõi AMR. Các bit lӟp A cho loҥi khung 0.7 (cho bit tiӃng nói) và loҥi khung 8.11 (cho các bit tҥp âm thích hӧp). 2.3.1.2 Khung lõi AMR. Khung lõi AMR ÿѭӧc miêu tҧ trên hình 2.6 bao gӗm các bit tiӃng nói và các bit tҥp âm thích hӧp ÿѭӧc tách riêng lҿ. 2.3.1.2.1 Khung lõi AMR vӟi các bit tiӃng nói sҳp xӃp theo thӭ tӵ. Trong phҫn này miêu tҧ làm thӃ nào mà khung lõi AMR mang dӳ liӋu tiӃng nói ÿã ÿѭӧc mã hóa. Các bits ÿѭӧc tҥo ra trong bӣi bӝ mã hóa tiӃng nói và ÿѭӧc biӇu hiӋn bӣi {s1(1), s2(2), …,s(k)}, k ӣÿây là sӕ bit ÿѭӧc tҥo ra bӣi bӝ mã hóa tiӃng nói và ÿѭӧc minh hӑa trong bҧng 2 dѭӟi ÿây. Các bits lӕi ra bӝ mã hóa ÿѭӧc sҳp xӃp theo thӭ tӵ là rҩt quan trӑng. Thӭ tӵ có thӇÿѭӧc dùng vӟi mөc ÿích chӕng lӛi khi dӳ liӋu là tiӃng nói. Bҧng B.1 ÿӃn B.8 trong mөc B ÿӏnh nghƭa thӭ tӵ các bit AMR IF1 cho tҩt cҧ 8 chӃÿӝ mã hóa AMR. Trong các bҧng này các bits tiӃng nói ÿѭӧc ÿánh sӕ theo thӭ tӵ và chúng ÿѭӧc tҥo ra bӣi bӝ mã hóa tiӃng nói tѭѫng ӭng. Các bit ÿѭӧc sҳp xӃp lҥi ÿѭӧc chӍ ra ӣ bên dѭӟi, theo thӭ tӵ tăng dҫn, tӯ {d(0), d(1),…,d(k-1)}. Thuұt toán sҳp xӃp ÿѭӧc mô tҧ bҵng ÿRҥn code: - for j = 0 tӟi k-1 - d(j) := s(tablem (j) +1); Bҧng tablem(j) chӍ dүn trong phҫn phөc lөc B phө thuӝc vào chӃÿӝ AMR vӟi m=0…7. Bҧng phө lөc B ÿѭӧc ÿӑc tӯ trái qua phҧi. YӃu tӕÿҫu tiên trong bҧng có chӍ sӕ là 0. 2.3.1.2.2 Khung lõi AMR vӟi các bit tiӃng nói chia theo lӟp. Các bit ÿѭӧc sҳp xӃp lҥi ÿѭӧc chia làm 3 lӟp tùy theo tính quan trӑng cӫa nó. Sӵ chia lӟp này chӍ mang thông tin và cung cҩp thông tin hӛ trӧ ánh xҥÿӏnh dҥng chung vào tӯng ÿӏnh dҥng cө thӇ. Có 3 lӟp khác nhau quan trӑng có thӇÿѭa ra ÿӇ bҧo vӋ lӛi khác nhau trong mҥng. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ56 Các lӟp quan trӑng là lӟp A, lӟp B, lӟp C. Lӟp A bao gӗm các bit nhҥy cҧm nhҩt vӟi lӛi và mӝt vài lӛi trong các bit kӃt quҧÿһc thù trong khung tiӃng nói bӏ hѭ hӓng không thӇ giҧi mã ÿѭӧc ngoҥi trӯӭng dөng viӋc che dҩu lӛi thích hӧp. Lӟp này ÿѭӧc bҧo vӋ vӣi CRC mã hóa trong trѭӡng thông tin bә trӧ AMR. Lӟp B và C bao gӗm các bit tăng dҫn tӕc ÿӝ lӛi và giҧm chҩt lѭӧng tiӃng nói, nhѭng có thӇ giҧi mã mӝt khung tiӃng nói không ÿúng ngoҥi trӯ sӵ khó chӏu giҧ. Các bit lӟp B nhҥy cҧm vӟi lӛi nhiӅu Kѫn các bit lӟp C. Sӕ bit tiӃng nói trong mӛi lӟp (Lӟp A, lӟp B, lӟp C) cho mӛi chӃÿӝ AMR ÿѭӧc cho ӣ bҧng dѭӟi ÿây. Sӵ phân loҥi trong bҧng 2 và thӭ tӵ quan trӑng d(j), cùng vӟi sӕ Oѭӧng ÿӫÿӇ phân công cho tҩt cҧ các bit tiӃng nói cho phù hӧp vӟi lӟp cӫa nó. Ví dө, chӃÿӝ mã hóa AMR là 4.75 kbps, tiӃp theo các bit lӟp A là d(0),…d(41), các bit lӟp B là d(42)…d(94), và không có các bit lӟp C. Bҧng 2.14: Sӕ các bit trong lӟp A, B, và C cho mӛi chӃÿӝ mã hóa AMR 2.2.1.2.3. Khung lõi AMR vӟi các bit thích hӧp Nӝi dung dӳ liӋu (các bit tҥp âm thích hӧp) vӟi các loҥi khung ÿѭӧc mang trong khung lõi AMR. Các bit tҥp âm thích hӧp tҩt cҧÿѭӧc ánh xҥ tӟi lӟp A cӫa khung lõi AMR còn lӟp B và lӟp C không ÿѭӧc sӱ dөng. Ĉây chӍ là ký hiӋu quy ѭӟc và sӵ chia lӟp không mang ý nghƭa cho các bit tҥp âm thích hӧp. Sӕ các bit trong mӛi lӟp (lӟp A, lӟp B và lӟp C) cho tҥp âm thích hӧp (chӍ sӕ loҥi khung 8) ÿѭӧc chӍ ra trong bҧng 3. Nӝi dung cӫa SID_UPDATE và SID_FIRST ÿѭӧc chia làm 3 phҫn (chӍ sӕ loҥi SID (ST1), ChӍ sӕ chӃÿӝ (mi(i)), và thông sӕ tҥp âm thích hӧp. Các bit trong thông sӕ tҥp âm thích hӧp trong SID_FIRST có ÿӇÿһt giá trӏ 0. Các bit thông sӕ tҥp âm ÿѭӧc tҥo ra bӣi bӝ mã hóa tiӃng nói AMR và ÿѭӧc ký hiӋu là s(i) = {s(1),s(2),...,s(35)}. Các bit ÿѭӧc ÿánh sӕ theo thӭ tӵ có thӇÿѭӧc tҥo ra bӣi bӝ mã hóa AMR ngoҥi trӯ 1 vài sӵ sҳp xӃp lҥi. Các bit ÿѭӧc sinh ra bӣi chӍ sӕ loҥi Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ57 SID (STI) và chӍ sӕ chӃÿӝ m(i) = {mi(0), mi(1), mi(2)} = {LSB…MLB}. Bӣi vұy, bӝ AMR SID hay các bit tҥp âm thích hӧp {d(0), d(1), …, d(38)} ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi ÿRҥn mã sau: - for j = 0 to 34; - d(j) := s(j+1); - d(35) := STI; - for j = 36 to 38; - d(j):= mi(j-36); Chú ý: Sӵ ánh xҥ này thѭӡng ánh xҥ: LSB trѭӟc. Có thӇ lӵa chӑn ánh xҥ vӟi d(j):= mi(38-j): MSB trѭӟc. Bҧng 2.15: Sӵ phân loҥi bit cho loҥi khung có chӍ sӕ 8 (AMR SID) 2.3.2 Thành ph̯n khung AMR. Ĉһc ÿLӇm chung cӫa khung AMR là ÿѭӧc ÿӏnh dҥng theo thӭ tӵ các trѭӡng AMR Header, thông tin bә trӧ AMR và khung lõi AMR. Bit có trӑng sӕ lӟn nhҩt MSB cӫa loҥi khung ÿѭӧc thay thӃ bҵng bit thӭ 8 cӫa octet ÿҫu tiên, bit có trӑng sӕ nhӓ nhҩt LSB cӫa loҥi khung ÿѭӧc thay thӃӣ bit thӭ 1. Sau ÿó là các thông sӕ tiӃp theo, bao gӗm chӍ sӕ chҩt lѭӧng khung. Giӳa chӃÿӝ yêu cҫu và mã hóa CRC 5 bit dӵ phòng ÿѭӧc chèn vào khung Mã hóa CRC và khung lõi AMR tӟi biên cӫa octet. Bit ÿҫu tiên cӫa khung lõi AMR d(0) ÿѭӧc thay bҵng bit thӭ 8 cӫa octet 4. Bit cuӕi cùng khung chung AMR là bit cuӕi cùng cӫa khung lõi AMR ÿó là bit cuӕi cùng cӫa các bit tiӃng nói hay là bit cuӕi cùng cӫa các bit tҥp âm thích hӧp. Bҧng 9 chӍ ra các thành phҫn cho ví dө chӃÿӝ mã hóa 6.7 kbps và bҧng 10 chӍ ra thành phҫn cӫa khung SID AMR. Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ58 Bҧng 2.16: Ánh xҥ mӝt chӃÿӝ mã hóa tiӃng nói AMR vào khung AMR, AMR IF1, ví dө vӟi chӃÿӝ 6.7 kbps AMR,”good frame”, chӍ sӕ mode = 1 Bҧng 2.17: Ánh xҥ mӝt khung SID AMR vào khung AMR chung, AMR IF1, ví dө vӟi khung AMR SID_Update, “good frame”, chӍ sӕ mode=3, ,chӃÿӝ yêu cҫu = 2. 2.4 Hoҥt ÿӝng cӫa khӕi ÿLӅu khiӇn tӕc ÿӝ nguӗn (SCR) Hoҥt ÿӝng ÿLӅu khiӇn tӕc ÿӝ nguӗn là 1 kӻ thuұt cho mã hóa âm thanhAMR, nó cho phép mã hóa tín hiӋu vào vӟi tӕc ÿӝ trung bình thҩp hѫn bҵng cách ÿѭa tiӃng nói hoҥt ÿӝng kém vào ÿӇ tính toán. Sӵ phӕi hӧp SCR ÿѭӧc sӱ dөng vѫi mөc ÿích: - tiӃt kiӋm năng lѭӧng trong thiӃt bӏ ngѭӡi sӱ dөng - giҧm ҧnh hѭӣng cӫa nhiӉu và giҧm tҧi cho mҥng. SCR trong ÿѭӡng truyӅn lên (uplink) sӁ hoҥt ÿӝng trong các thiӃt bӏ ngѭӡi sӱ dөng, nӃu ÿѭӧc ÿLӅu khiӇn bӣi mҥng. ThiӃt bӏ ngѭӡi sӱ dөng sӁÿLӅu khiӇn SCR trên ÿѭӡng nhұn (downlink) tҥi bҩt kǤ thӡi ÿLӇm nào, không kӇ có hay SCR trong ÿѭӡng Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ59 truyӅn có cài ÿһt hay không. 2.4.1. Miêu t̫ các chͱc năng cͯa SCR. Mһc ÿӏnh thì thiӃt bӏ SCR ÿѭӧc miêu tҧ trong tài liӋu này có các chӭc năng: - Mӝt bӝ tách tiӃng nói tích cӵc (VAD) tҥi bên phát. - Ѭӟc lѭӧng nhiӉu âm tҥi bên truyӅn, ÿӇ mà truyӅn các thông sӕÿһc trѭng tӟi bên nhұn. - Tҥo ra tҥi bên nhұn 1 tín hiӋu tѭѫng tӵ tҥp âm ÿѭӧc gӑi là tҥp âm thích hӧp, trong suӕt thӡi kǤ mà tҥi ÿó bӝ truyӅn bӏ ngҳt. Thêm vào các chӭc năng ÿó, nӃu các thông sӕ tӟi bên nhұn ÿѭӧc tìm thҩy sӵҧnh Kѭӣng nghiêm trӑng bӣi lӛi, thì tiӃng nói hay tҥp âm thích hӧp phҧi ÿѭӧc tҥo ra tӯ dӳ liӋu ÿѭӧc thay thӃÿӇ tránh nhӳng ҧnh hѭӣng nghiêm trӑng ÿӕi vӟi ngѭӡi nghe. Tәng quan vӅ hoҥt ÿӝng cӫa SCR ÿѭӧc chӍ ra ӣ hình dѭӟi ÿây: Hình 2.11: Sѫÿӗ khӕi hoҥt ÿӝng cӫa SCR. 2.4.2 Ho̩t ÿ͡ng cͯa SCR AMR 2.4.2.1 T̩i bên truy͉n 6ѫÿӗ khӕi cӫa chӭc năng SCR tҥi bên truyӅn ÿѭӧc chӍ ra ӣ hình dѭӟi ÿây: Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ60 Hình 2.12: Sѫÿӗ khӕi chӭc năng cӫa SCR tҥi bên truyӅn 2.4.2.1.1 Quá trình hoҥt ÿӝng chung BӝÿLӅu khiӇn SCR bên phát gӱi các khung lѭu lѭӧng và mӛi khung ÿӅu ÿѭӧc gián vӟi nhãn là TX_TYPE và là khung ÿѫn vӏ. Mӛi khung bao gӗm các trѭӡng bit chӭa các bit thông tin, chӍ sӕ chӃ ÿӝ mã hóa âm thanh, và loҥi khung TX_TYPE. TX_TYPE sӁ sӱ dөng mӝt khung có nӝi dung ÿһc biӋt. Bҧng bên dѭӟi cung cҩp tәng quan các loҥi khung TX_TYPE ÿѭӧc sӱ dөng và giҧi thích nhӳng nӝi dung chӭa trong các bit thông tin và các trѭӡng bit xác ÿӏnh chӃÿӝ. Bҧng 2.18: Nhұn dҥng TX_TYPE SCR cho UMTS AMR Trong bҧng trên, TX_TYPE = “NO_DATA” chӍ ra các bit thông tin và các trѭӡng chӃÿӝ mã hóa không bao gӗm dӳ liӋu có ích (và không ÿѭӧc truyӅn ÿi qua Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ61 AN). Mөc ÿích cӫa khung này là cùng cҩp nhӳng thay ÿәi ÿӇ Oѭu lҥi sӵ truyӅn trên mҥng giӳa bӝ chuyӇn ÿәi mã và AN. Chѭѫng trình ÿӇ truyӅn khung trên AN ÿѭӧc ÿLӅu khiӇn bӣi bӝÿLӅu khiӇn SCR TX bҵng viӋc sӱ dөng trѭӡng TX_TYPE. 2.4.2.1.2 Các chӭc năng cӫa bӝÿLӅu khiӇn SCR TX NӃu SCR TX bӏ cҩm hoҥt ÿӝng, bӝÿLӅu khiӇn SCR TX vүn tiӃp tөc tҥo ra các khung tiӃng nói, ví dө các khung ÿѭӧc gián nhãn TX_TYPE=’SPEECH_GOOD’. NӃu hoҥt ÿӝng cӫa TX SCR ÿѭӧc phép, cӡ VAD sӁÿLӅu khiӇn bӝÿLӅu khiӇn TX SCR hoҥt ÿӝng. Chú ý là hoҥt ÿӝng cӫa TX SCR luôn luôn ÿѭӧc phép trên thiӃt bӏ ngѭӡi sӱ dөng cho các loҥi mã hóa cho UMTS AMR và UMTS AMR2. 2.4.2.1.2.1 Các thӫ tөc tính toán thӡi gian cӫa SCR AMR Cho phép xác minh chính xác chӭc năng cӫa bӝÿLӅu khiӇn SCR TX, tҩt cҧ các khung trѭӟc khi hӋ thӕng reset ÿѭӧc coi nhѭ là các khung tiӃng nói trong thӡi gian dài. Bӣi vұy, toàn bӝ sӵ ѭӟc lѭӧng ÿúng các tham sӕ tҥp âm thích hӧp tҥi bên RX SCR, 7 khung ÿҫu tiên sau khi reset hay sau khi cho phép SCR hoҥt ÿӝng sӁ luôn luôn ÿѭӧc gián nhãn vӟi TX_TYPE=’SPEECH_GOOD’, bҵng vӟi cӡ VAD =0 (thӡi kǤ handover). Bӝ tách tiӃng nói tích cӵc VAD sӁ hoҥt ÿӝng tҩt cҧ thӡi ÿLӇm ÿӇ ѭӟc lѭӧng có hay không tín hiӋu tiӃng nói lӕi vào. Cӡ VAD gián tiӃp ÿLӅu khiӇn, hoҥt ÿӝng cӫa bӝÿLӅu khiӇn ÿѭӧc miêu tҧӣ dѭӟi ÿây, tҩt cҧ các hoҥt ÿӝng cӫa SCR ÿӅu ÿѭӧc thӵc hiӋn ӣ tҥi bên truyӅn. Bҩt cӭ khi nào cӡ VAD = ”1”, khung tiӃng nói vӟi thông tin vӅ chӃÿӝ ra khӓi bӝ mã hóa sӁÿѭӧc truyӅn trӵc tiӃp tӟi AN, vӟi nhãn là TX_TYPE = “SPEECH_GOOD”. Tҥi phía cuӕi cӫa sӵ xuҩt hiӋn ÿӝt ngӝt cӫa tiӃng nói (cӡ VAD = “1” chuyӇn sang =”0”), nó mang 8 khung liên tiӃp ÿӇ tҥo ra SID ÿѭӧc update mӟi. Thông thѭӡng, 7 khung tiӃng nói ra ÿҫu tiên ra khӓi bӝ mã hóa sau ÿó sӁ là sӵ xuҩt hiӋn ÿӝt ngӝt cӫa tiӃng nói bӣi vұy nó sӁÿѭӧc gӱi trӵc tiӃp tӟi AN, vӟi nhãn ÿѭӧc gán là TX_TYPE = “SPEECH_GOOD” (“thӡi kǤ handover”). KӃt thúc tiӃng nói ÿѭӧc chӍ ra bҵng viӋc gӱi khung thӭ 8 khi sӵ bùng nә cӫa tiӃng nói kӃt thúc và ÿѭӧc gián nhãn là TX_TYPE = “SID_FIRST”. SID_FIRST là Khóa lu̵n t͙t nghi͏p Thông tin di ÿ͡ng Tr˱ͥng ĈH Công ngh͏ - ĈHQGHN Tr̯n Duy Phú-K49Ĉ62 khung không chӭa dӳ liӋu. Hình 2.13: Thӫ tөc handover chuҭn cho AMR (Nelapsed > 23) Tuy nhiên, khi kӃt thúc sӵ xuҩt hiӋn ÿӝt ngӝt cӫa tiӃng nói, sӕ khung nhӓ hѫn 24 khung trôi qua tӯ khi khung SID_UPDATE cuӕi cùng ÿѭӧc tính toán, khi ҩy khung SID_UPDATE cuӕi cùng này ÿѭӧc phân tích sӁÿѭӧc gӱi tӟi AN bҩt cӭ khi nào khung SID_UPDATE ÿѭӧc tҥo ra, cho tӟi khi sӵ phân tích SID mӟi ÿѭӧc update (8 khung liên tiӃp ÿѭӧc gián nhãn vӟi cӡ =”0”). ĈLӅu này giҧm tҧi trong mҥng trong các trѭӡng hӧ