Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Átviteli szakasz általános felépítése. Sávszélesség változása az átvitel során.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Átviteli szakasz általános felépítése. Sávszélesség változása az átvitel során."— Előadás másolata:

1 Átviteli szakasz általános felépítése

2 Sávszélesség változása az átvitel során

3 Az emberi hangképzés folyamata Vokális traktus Gerjesztés Hangszálak

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

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

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

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

8 Beszédkódolók MOS értékei MOS: Mean Opinion Score

9 Beszédkodekek MOS átlagértékei AMR: Adaptive Multirate Codec (3G és 4G mobil) G723: VoIP (mobil) G728: LD-CELP, Low- Delay code excited linear prediction G729: CS-ACELP, Coding of Speech, Adaptive Code Excited Linear Prediction (VoIP) GSM FR és EFR: Full rate, Enhanced Full Rate Internet Low Bitrate Codec (iLBC)

10 Zöngés hang jellemzői Zöngés hang tipikus amplitúdó/idő görbéje Zöngés hang teljesítmény spektrum sűrűsége (PSD:Power Spectrum Density) Pitch frekvencia: Hz

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

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

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

14 Hibrid kódolók (AbS) Analysis by Synthesis (AbS)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

29 Hamming kódolás (páros paritással) 7653 p1 p2 p DATA PARITY p1: (3,5,7) – 2 0 =1 P2: (3,6,7) – 2 1 =2 P3: (5,6,7) – 2 2 = HD:4 HD:3

30 Hibajavítás (ARQ:Automatic Repeat Request) Négy típus: • Stop and Wait • Go-Back-N • Szelektív • Hibrid

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

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

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

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

35 Hibrid ARQ (Incremental redundancy) A FEC (Forward Error Coding) bitek elküldése NACK esetén A hibásan vett csomagok a FEC bitekkel javíthatók

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

37 Konvolúciós kódolás (alapelv) (n,k,m) kódoló D tárolók és modulo2 összeadók • n: kimenetek száma • k: bemenetek száma • m: tárolók száma • belső állapotok száma: m-1 Pl. (3,1,3) kódoló Generátor polinomok G 1 (1,1,1) G 2 (0,1,1) G 3 (1,0,1)

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

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

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

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

42 1011 vs ?

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

44 Működési tábla

45 Gráfos (állapotábra) ábrázolás Info: 1011 Kódolt info:

46 Fastruktúrás ábrázolás Info: 1011 Kódolt info:

47 Trellis diagram

48 Trellis diagramon való kódolás Info: 1011 Kódolt info:

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

50 Hibajavítás – Fano algoritmus II.

51 Hibajavítás – Fano algoritmus III.

52 Hiba javítás – Viterbi algoritmus I. Hamming metrika Hamming metrika értelmezése

53 Hiba javítás – Viterbi algoritmus II.

54 Hiba javítás – Viterbi algoritmus III.

55 Hiba javítás – Viterbi algoritmus IV.

56 Hiba javítás – Viterbi algoritmus V.

57 Hiba javítás – Viterbi algoritmus VI.

58 Hiba javítás – Block kódolás G= 1+ X 11 +X 13 +X 14 +X 16 XOR Gates LFSR: Linear Feedback Shift Register

59 Hiba javítás– Block kódolás (GSM beszédcsatorna) Data 50 bits Block code bits XOR gate SW-ON – kódolás (50 órajel) SW-OFF –D tárolók tartalmának kiolvasása

60 Az eredeti jelfolyam azonos hosszúságú blokkokra van osztva, az egymás utáni blokkok elküldése különböző időkben történik! Eredeti jelfolyam Kevert jelfolyam Csomagvesztés Rekonstruált jelfolyam Az interleaving elve

61 GSM beszéd csatornakódolása Kódoló sebessége: 260 bit/20 ms Nagyon fontos Fontos Nem fontos Blokk kódolás konvolúciós kódolás

62 57 bit 20 ms csatornakódolt beszédminta (456 bit) 8 blokkra van bontva Egy blokk egy keretben van elküldve (B blokk) Egy burst-be két minta egy-egy blokkja kerül Az interleaving a GSM beszédcsatornán


Letölteni ppt "Átviteli szakasz általános felépítése. Sávszélesség változása az átvitel során."

Hasonló előadás


Google Hirdetések