Quelltext der Seite Aufgaben:Aufgabe 3.5: GSM–Vollraten–Sprachcodec


{{quiz-Header|Buchseite=Beispiele von Nachrichtensystemen/Sprachcodierung
}} 

[[Datei:P_ID1232__Bei_A_3_5.png|right|frame|LPC-, LTP- und RPE-Parameter beim GSM-Vollraten-Codec]]
Dieser $1991$ für das GSM–System standardisierte Codec – dieses Kunstwort steht für eine gemeinsame Realisierung von Coder und Decoder – mit der englischen Bezeichnung $\color{red}{\boldsymbol  {\rm „GSM \ Fullrate \ Vocoder”}}$ kombiniert drei verschiedene Methoden der Sprachsignalkompression:
*Linear Predictive Coding (LPC),
*Long Term Prediction (LTP) und
*Regular Pulse Excitation (RPE).


Die in der Grafik angegebenen Zahlen geben die Anzahl der Bits an, die von den drei Einheiten dieses Sprachcodecs pro Rahmen ($20 \ \rm ms$ Dauer) generiert werden. Anzumerken ist dabei, dass LTP und RPE nicht rahmenweise, sondern mit Unterblöcken von $5$ Millisekunden arbeiten. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die Lösung der Aufgabe.

Das Eingangssignal in obiger Grafik ist das digitalisierte Sprachsignal $s_{\rm R}(n)$. Dieses entsteht aus dem analogen Sprachsignal $s(t)$ durch
*eine geeignete Begrenzung auf die Bandbreite $B$,
*Abtastung mit der Abtastrate $f_{\rm A} = 8 \ \rm kHz$,
*Quantisierung mit $13 \ \rm Bit$ und
*anschließender Segmentierung in Blöcke zu je $20 \ \rm ms$.


Auf die weiteren Aufgaben der Vorverarbeitung soll hier nicht näher eingegangen werden.


''Hinweis:'' 

Diese Aufgabe gehört zum Themengebiet [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung|Sprachcodierung]].
===Fragebogen===

<quiz display=simple>

{Auf welche Bandbreite muss das Sprachsignal begrenzt werden?
|type="{}"}
$B \ = \ $ { 4 3% } $ \ \rm kHz$

{Aus wievielen Abtastwerten ($N_{\rm R}$) besteht ein Sprachrahmen? Wie groß ist die Eingangsdatenrate $R_{\rm In}$?
|type="{}"}
$N_{\rm R} \ = \ $ { 160 3% } 
$R_{\rm In} \ = \ ${ 104 3% } $ \ \rm kbit/s$

{Wie groß ist die Ausgangsdatenrate $R_{\rm Out}$ des GSM-Vollraten-Codecs?
|type="{}"}
$R_{\rm Out} \ = \ $ { 13 3% } $ \ \rm kbit/s$


{Welche Aussagen treffen hinsichtlich des Blocks „LPC” zu?
|type="[]"}
+ LPC macht eine Kurzzeitprädiktion über eine Millisekunde.
+ Die $36$ LPC–Bits sind Filterkoeffizienten, die beim Empfänger genutzt werden, um die LPC–Filterung rückgängig zu machen.
- Das Filter zur Langzeitprädiktion ist rekursiv.
- Der LPC–Ausgang ist identisch mit seinem Eingang $s_{\rm R}(t)$.

{Welche Aussagen sind hinsichtlich des Blocks „LTP” zutreffend?
|type="[]"}
+ Es werden periodische Strukturen des Sprachsignals entfernt.
- Die Langzeitprädiktion wird pro Rahmen einmal durchgeführt.
+ Das Gedächtnis des LTP–Prädiktors beträgt bis zu $15 \ \rm ms$.

{Welche Aussagen treffen für den Block „RPE” zu?
|type="[]"}
- RPE liefert weniger Informationen als LPC und LTP.
+ RPE entfernt für den subjektiven Eindruck unwichtige Anteile.
+ RPE unterteilt jeden Subblock nochmals in vier Teilfolgen.
- RPE wählt davon die Teilfolge mit der minimalen Energie aus.

</quiz>

===Musterlösung===
{{ML-Kopf}}
'''(1)'''&nbsp; 
'''(2)'''&nbsp; 
'''(3)'''&nbsp; 
'''(4)'''&nbsp; 
'''(5)'''&nbsp; 
'''(6)'''&nbsp; 
'''(7)'''&nbsp; 
{{ML-Fuß}}



[[Category:Aufgaben zu Beispiele von Nachrichtensystemen|^3.3 Sprachcodierung^]]