Структура декодера речи в стандарте GSM

Структурная схема декодера речи в стандарте GSM представлена на рисунке 7.

Рисунок 7. Структурная схема декодера речи стандарта GSM

Рассмотрим кратко структуру и работу декодера – синтезатора речи показанного на рисунке 7. Из канала связи данные с помощью демультиплексора распределяются по различным блокам декодера. На RPE декодер поступают номер последовательности , максимальное значение импульса выборки , представляющей собой прореженный остаток предсказания. Здесь отсчеты выборки масшт абируются и дополняются нулями. Восстановленная таким образом выборка подается на LTP – синтезатор. Его функции выполняет генератор на РФ третьего порядка с передаточной функцией . На него подаются с демультиплексора коэффициенты отражения долговременного предсказания и период основного тона . Синтезированный сигнал подается на LPC синтезатор, представляющий собой генератор кратковременного предсказания на РФ восьмого порядка с передаточной функцией . Коэффициенты отражения на этот РФ поступают с демультиплексора через преобразователь коэффициента логарифма площади в по формуле

. (52)

Сигнал с выхода LPC–синтезатора для уменьшения шумов квантования поступает на постфильтр, на выходе которого получают декодированный речевой сигнал .

Кодеры с линейным предсказанием создают речь хорошего и отличного качества при скоростях передачи 9,6 кбит/с и выше. При скоростях ниже 9,6 кбит/с качество речи становится хуже из–за увеличения шумов квантования. Для уменьшения их влияния осуществляется так называемая постфильтрация, с помощью которой изменяется спектр речевого сигнала так, что субъективно уменьшает восприятие шума квантования.

Постфильтр получается с помощью LPC – анализа, в котором содержится инверсный фильтр

. (53)

Рассмотрим взвешенный инверсный фильтр

. (54)

Коэффициент взвешивания не изменяет положение формантных частот, а изменяет только ширину формантных областей. Взвешенный инверсный фильтр определяет полюса фильтра. Нули постфильтра определяет взвешенный инверсный фильтр вида

(55)

При этих обозначениях передаточная характеристика постфильтра примет вид

, (56)

где и - коэффициенты взвешивания; и - порядок взвешивающих фильтров.

Эти параметры постфильтра обеспечивают необходимый вид спектральной характеристики постфильтра и формирование формантных областей. При одних значениях области формант обостряются, при других – расширяются. При значениях постфильтр имеет провалы в местах расположения формант, т. е. происходит искажение формантной структуры. Поэтому должно соблюдаться условие .

Постфильтр распределяет шумы квантования таким образом, что их величина становится больше в формантных областях и меньше между формантными областями в спектральных впадинах. Таким путем уменьшается субъективное восприятие шума. В местах расположения формант шумы квантования маскируются речевым сигналом.

Но одновременно постфильтр искажает речевой сигнал. Параметры постфильтра выбираются так, чтобы не допустить больших искажений речи и по возможности уменьшить шумы квантования. Параметры постфильтра и были определены экспериментально прослушиванием речи на выходе кодера. Они оказались равными =0.95, =0.5…0.7. При этих значениях и получено повышение сегментального отношения сигнал/шум на 7…8 дБ и повышение разборчивости речи.

Таким образом, постфильтрация позволяет не только улучшить качество звучания, но и повысить разборчивость речевого сигнала на выходе кодера.

1. ЦИФРОВАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА GSM