КОДЕР СТАНДАРТА 3GPP ДЛЯ ПРОЕКТА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

February 19, 2013 by admin Комментировать »

Пресняков И. Н., Кривенко С. А., Стативка А. П. Харьковский национальный университет радиоэлектроники проспект Ленина, 14, г. Харьков, Украина

Аннотация – Рассмотрен метод проектирования и управления геоинформационной системой.

I.                                       Введение

Европейский институт стандартов связи (European Telecommunication Standards Institute, ETSI) детально разрабатывал стандарты GSM на протяжении почти 18 лет. В рамках процесса стандартизации ETSI работа проводилась специальной мобильной группой (Special Mobile Group, SMG). В 2000 году эта группа дала согласие на передачу полномочий по разработке и поддержанию стандартов GSM другой организации. Эта организация партнеров по проектированию третьего поколения мобильной связи (Third Generation Partner Project, 3GPP) была образована в 1989 году и вкпючила в свой состав шесть организаций, занимающихся разработкой стандартов (включая ETSI), с целью развития сотрудничества в разработке взаимодействующих мобильных систем. Эти шесть организаций представляют телекоммуникационные компании из пяти стран: Европейского союза – ETSI; Соединенных Штатов Америки – Committee Т1; Японии – Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) и Telecommunications Technology Committee (TTC); Кореи – Telecommunications Technology Association (TTA); Китая – China Wireless Telecommunication Standard (CWTS).

Настоящая статья посвящена анализу спецификации 3GPP TS 26.073 version 6.0.0 Release 6 «Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); AMR speech Codec; C-source code» [2].

Многоскоростной речевой транскодер (Adaptive Multi Rate, AMR) – это единый интегрированный речевой кодек с восемью исходными скоростями: 12,2 (GSM-EFR); 10,2; 7,40 (IS-641); 6,70 (PDS-EFR); 5,90; 5,15 и 4,75 кбит/с. Скорости передачи в AMR управляются сетью радио-доступа и не зависят от речевой активности. Для облегчения совместимости с существующими сотовыми системами некоторые из режимов выбраны такими же, что и у существующих сотовых сетей. Речевой кодек AMR со скоростью передачи

12,2   Кбит/с соответствует кодеку EFR в стандарте GSM [4]. Скорость передачи 7,4 Кбит/с соответствует речевому кодеку US-TDMA, а скорость передачи 6,7 Кбит/с – японскому кодеку PDS. Речевой кодер AMR может по команде производить переключение своей скорость передачи в каждом речевом кадре длительностью 20 мс. Для переключения режима AMR выбраны два способа: управление по каналам сети или с использованием выделенного канала.

Кодер AMR работает с речевыми фреймами длительностью 20 мс, что соответствует 160 выборкам при частоте 8000 выборок в секунду. Схема режимов многоскоростного кодирования представляет собой так называемый алгебраический метод кодирования и линейного предсказания (ACELP). Многоскоростной кодер ACELP называется MR-ACELP. За каждые 20 мс (160 речевых выборок) речевой сигнал анализируется для извлечения параметров модели CELP (коэффициентов фильтра с линейным предсказанием, адаптивных и фиксированных индексов кодиро- вочной книги и коэффициентов усиления). Биты с параметрами речи, переданные кодирующим устройством речи, перераспределяются в соответствии с их субъективной важностью перед тем, как они передаются по сети. Эти биты, затем, сортируются с учетом их восприимчивости к ошибкам и делятся на три класса по их важности: А, В и С. Класс А является наиболее уязвимым, и в радио-интерфейсе используется самое мощное канальное кодирование для битов класса А.

Кодер оперирует с речевым кадром по 20 мс, соответствующий 160 отсчетам при частоте дискретизации 8000 отсчетов/с. В каждых 160 отсчетах речи, речевой сигнал анализируется, при этом извлекаются параметры CELP модели (коэффициенты фильтра LP, индексы адаптивных и установленных книг кодов и усиление). Эти параметры потом кодируются и передаются. В декодере эти параметры расшифровываются, и речь синтезируется, фильтруя восстановленный сигнал возбуждения через фильтр синтеза LP [3].

II.                        Метод исследования

Приведенная модель очень сложна и снижает скорость моделирования геоинформационной системы. Целью данной статьи является разработка быстродействующего кодека.

При исследовании разработано два новых проекта в среде разработки проектов программного обеспечения «Microsoft Visual C++». Проектам присвоены имена: coder_GPS и decoder_GPS. Для них выбран тип проекта – Win32 Console Application.

На вход данной модели многоскоростного кодера подается тестовая последовательность seq02.inp, представленная в формате 16-разрядного дополнительного кода.

Запуск собранной программы кодера выполнен из командной строки:

coder_AMR.exe MR122 seq02.inp sn_122.cod

4,75   Результаты кодирования файла seq02.inp записаны в файл sn_122.cod. Параметр (Mode Rake, MR) определяет скорость кодирования кодека: MR475 кбит/с, MR515 – 5,15 кбит/с, MR59 – 5,9 кбит/с, MR67 – 6,7 кбит/с, MR74 – 7,4 кбит/с, MR795 – 7,95 кбит/с, MR102 – 10,2 кбит/с, MR122 – 12,2 кбит/с.

Тестовые последовательности закодированы для двух скоростей: 4,75кбит/с и 12,2кбит/с. Полученные файлы с расширением cod названы: sn_475.cod и sn_122.cod соответственно.

Во втором проекте созданном по аналогии с первым, сохранены только те файлы, которые относятся к модулю декодирования. Для этого удалены в окне рабочего пространства файлы с кодами программ проекта кодера: coderc.

На вход данной модели многоскоростного декодера подаются поочередно тестовые последовательность sn_475.cod и sn_122.cod.

Запуск собранной программы декодера выполнен из командной строки:

decoder_AMR. exe sn_122. cod seq02_122. out.

В результате декодирования файлов sn_475.cod и sn_122.cod получены файлы seq02_475.out и seq02_122.out.

Визуальное наблюдение и прослушивание исследуемых звуковых файлов выполнено с помощью программы для редактирования и обработки цифровых сигналов EDSW.

Учитывая, что в исходной тестовой последовательности блок от 147040 до 150880 отчета имеет ярко выраженные максимумы в амплитудно-частотном спектре на частотах примерно 0,5, 1,5, 2,5 и 3,5 кГц, он выделен для последующих исследований.

В последовательностях seq02_475.out и seq02_122.out выделен блок, который обработан с помощью команды Обработка\Спектральный_ана- лиз\Анализ_блока\Амплитудный_спектр. Параметры спектрального анализа заданы такие: число точек анализа – 256(32 мс), тип весового окна – прямоугольное, нормировка – выключена, тип – LPC

10   порядка, искажение Н (ζ) = ^-z” – включено. Полученные два амплитудных спектра приведены на рис. 4а для последовательности seq02_122.out, и на рис. 46 для последовательности seq02_475.out.

Далее проведены исследования, по выше изложенной методике, для другого блока отчетов тестовой последовательности seq02.inp и для другого блока тестовой последовательности seq03.inp.

Значения максимумов амплитудно-частотной характеристики для этих трех исследуемых блоков отчетов сведены в отдельную электронную таблицу программы Microsoft Excel таблицу.

Таблица 1. Результаты исследований Table 1. Research data

12,2

4,75

500 Гц

1,005

0,589

0,58607

1,01708

0,152

0,216

1,42105

0,34

0,355

1,04412

1500 Гц

1,024

0,509

0,49707

1,08344

0,182

0,249

1,36813

0,309

0,428

1,38511

2500 Гц

1,098

0,412

0,37523

0,70831

0,171

0,059

0,34503

0,299

0,42

1,40468

3500 Гц

0,807

0,14

0,17348

0,29598

0,053

0,015

0,28302

0,35

0,151

0,43143

В столбце 1 и 2 приведены значения ярко выраженных максимумов амплитудно-частотной характеристики на частотах примерно 0,5, 1,5, 2,5 и 3,5 кГц для исследуемых блоков отчетов при скоростях

4,75    кбит/с и 12,2 кбит/с.

В столбце 3 приведены нормированные значения максимумов для скорости 4,75 кбит/с относительно данных для скорости 12,2 кбит/с.

В столбце 4 данные с столбца 3 усреднены отдельно для каждого значения частоты.

Таким образом, модель транскодера на скорости передачи трафика 4,75 кбит/с может быть представлена в виде фильтра с конечной импульсной характеристикой и амплитудно-частотной характеристикой, приведенной на рисунке.

Применение метода иллюстрируется на примере проектирования элемента геоинформационной системы, причем этот элемент сам является сложной системой – фильтром с конечной импульсной характеристикой. Сложность этого элемента определяется его многоуровневой иерархической структурой. Рассматривается применение этого элемента совместно с кодером канала Рида-Соломона, с параметрами соответствующими спецификации 3GPP TS 45.003 Release 6 (сентябрь 2005года) для второго поколения мобильной связи. В примере использованы пакеты программного обеспечения систем автоматизированного проектирования в редакции 2006 года: Quartus И 5.1; MATLAB 7.х.х.

III.                                   Заключение

Для целей разработки проекта геоинформационной системы синтезирован кодер стандарта Здрр в виде фильтра с конечной импульсной характеристикой и его модель в пакете MATLAB.

IV.                                   Литература

[1]  Ле-Бодик г. Мобильные сообщения: службы и технологии SMS, EMS и MMS. Пер с англ. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. – 448с.

[2]  3GPP TS 26.073 version 6.0.0 Release 6 «Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); AMR speech Codec; C-source code» // European Telecommunications Standards Institute, 2004.

[3]  3GPP TS 26.090 version 6.0.0 Release 6 «Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); AMR speech Codec; Transcoding Functions» // European Telecommunications Standards Institute, 2004.

[4]  3GPP TS 46.053 version 6.0.0 Release 6 «Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); ANSI-C code for the GSM Enhanced full rate speech codec» // European Telecommunications Standards Institute, 2004.

3GPP CODER FOR GEOINFORMATION SYSTEM PROJECT

Presnyakov I. N., Krivenko S. A., Stativka A. P.

Kharkov National University of Radioeiectronics 14 Lenin Ave., Kharkov, Ukraine

Abstract – Considered in this paper is the method of geo information transport system design. It is a complex project.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты