Aufgabe 3.4: Verschiedene Sprach–Codecs

Narrow–Band und Wide–Band Audiosignale

Standards nach 1990 ging die Standardisierung verschiedener Sprach–Codecs einher:

Mit dem ersten Full–Rate–Codec (FR) aus dem Jahr 1991 erreichte man eine Reduktion auf die Datenrate $13 \ \rm kbit/s$, ausreichend gering, um ein Sprachsignal über einen einzigen Verkehrskanal übertragen zu können.
1994 wurde der Half–Rate–Codec (HR) mit der Bitrate $5.6 \ \rm kbit/s$ entwickelt mit dem Ziel, bei Bedarf in einem Verkehrskanal zwei Gespräche gleichzeitig übertragen zu können. Die Qualität erreicht allerdings nicht ganz diejenige des Full–Rate–Codecs.
Der Enhanced Full–Rate Codec (EFR) von 1995 stellte eine erhebliche Weiterentwicklung dar, die auf dem Datenreduktionsverfahren ACELP („Algebraic Code Excited Linear Prediction”) basiert. Der EFR–Codec liefert eine Datenrate von $12.2 \ \rm kbit/s$ und steht für den mittlerweile üblichen Qualitätsstandard im Mobilfunk.
1999 wurde von der ETSI der Adaptive Multi–Rate Codec (AMR) für GSM standardisiert. Dieser stellt acht verschiedene Modi mit Datenraten zwischen $4.75 \ \rm kbit/s$ und $12.2 \ \rm kbit/s$ bereit. Der AMR–Codec verwendet wie der EFR–Codec das ACELP–Verfahren.
Der Wideband–AMR (WB–AMR) ist eine Weiterentwicklung des ursprünglichen AMR. Er wurde 2001 vom 3GPP–Konsortium und 2002 von der ITU–T standardisiert und nutzt den Frequenzbereich von $50 \ \rm Hz$ bis $7 \ \rm kHz$. Hier liegt also ein „WideBand–Signal” zugrunde.

Hinweis:

Die Aufgabe bezieht sich auf Gemeinsamkeiten von GSM und UMTS. Die Grafik zeigt das Betragsspektrum eines Audiosignals und definiert die Merkmale „Narrowband” und „Wideband”. Wir weisen Sie nochmals auf das folgende Interaktionsmodul hin: Qualität von Sprachcodecs (Dateigröße: $11.3 \ \rm MB$ !)

Fragebogen

Musterlösung

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

	Er dient zur Ratenreduzierung von digitalisierter Sprache.
	Er ist aus Gründen der Fehlerkorrektur erforderlich.
	Er wird zur Codierung und auch zur Decodierung verwendet.

	Er ist für breitbandige Signale ($0.2 – 7 \ \rm kHz$) ausgelegt.
	Er bietet eine bessere Klangqualität.
	Die Verbesserung geht auf das ACELP–Verfahren zurück.

	Er liefert eine bessere Sprachqualität.
	Er stellt verschiedene Modi bereit und ist damit flexibler.
	Der niedrigste Modus ist identisch mit dem EFR–Standard.

	Der Audio–Frequenzbereich beträgt $50 \ \rm Hz$ bis $7 \ \rm kHz$.
	Er stellt Modi zwischen $6.60 \ \rm kHz$ und $23.85 \ \rm kHz$ bereit.
	Für die höherratigen Modi ist GSM nicht ausreichend.