5 Комутація пакетів
5.1 Мета роботи
За специфікаціями Європейського інституту стандартів зв'язку 3GPP TS 26.173 і Міжнародного союзу електрозв'язку ITU-G.722.2, розробити проект широкосмугового адаптивного багатошвидкісного модуля кодування AMR-WB. За специфікацією Європейського інституту стандартів зв'язку 3GPP TS 26.273 і специфікацією RFC3267 робочої групи по інженерних проблемах Інтернет міжнародної організації стандартів, розробити проект розширеного широкосмугового адаптивного багатошвидкісного модуля кодування AMR-WB+. Обидва модулі кодування застосовуються у системах з комутацією пакетів. Наприклад, при передачі потокового відео в системах мобільного глобального зв'язку.
5.2 Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів
За конспектом лекцій, літературою [1] і специфікаціями Європейського інституту стандартів зв'язку 3GPP TS 26.190 та 3GPP TS 26.304:
– ознайомитися з кодуванням аналогових і цифрових сигналів;
– ввести імпульсно-кодову модуляцію (ІКМ);
– розглянути принципи кодування мови;
– ознайомитися зі смуговим модулем кодування голосу як прикладом кодування мови;
– розглянути принципи кодування зображень;
– коротко розглянути методи стиску відеозображень, стандарти JPEG і MPEG.
Вивчивши цей матеріал, студенти отримають уявлення про різні методи кодування та стиску сигналів. Алгоритми стиску найчастіше виявляються дуже складними навіть для професійного інженера. Тут же розглядаються тільки принципи, що лежать в основі методів стиски. Спрощені приклади, що наводяться, служать прекрасним засобоми для пояснення принципів і практичних застосувань схем стиску. Лекції дадуть студентові міцну базу для більш детального вивчення предмета.
Теми, що стосуються фракталів і вейвлетів, не порушені. Вони можуть бути обрані для курсової роботи, наукового дослідження та наступної роботи після засвоєння студентом курсу лекцій.
5.3 Опис лабораторної установки
Існує адаптивний рекурсивний цифровий фільтр, зображений на рис. 5.1 і цифрові тестові послідовності Європейського інституту стандартів зв'язку. Порядок фільтра стандарту GSM 06.10 модуля кодування 13 кбіт/с може мінятися в межах 40...120, стандарту GSM 06.53 модуля кодування 12,2 кбіт/с 18...140. Необхідно дослідити вплив виду тестової вхідної цифрової послідовності на параметри фільтра, формовані модулем кодування стандарту GSM.
Рисунок 5.1 – Атрибути фільтра довгострокового передбачення
5.4 Порядок виконання роботи та методичні вказівки щодо її виконання
Крок 1. Скласти модулі кодування у відповідності зі специфікацією 3GPP TS 26.173 за методикою лабораторної роботи 2. На рис. 5.2 наведено атрибути складеного модуля кодування, що відповідно до термінології специфікації MPEG-4 (ISO/IEC JTC 1/SC 29 14496) Міжнародної організації стандартів і Міжнародної електротехнічної комісії, називається 3GPP AMR WB.
Рисунок 5.2 – Атрибути модуля кодування AMR-WB
Крок 2. Скласти модулі кодування у відповідності зі специфікацією 3GPP TS 26.273. На рис. 5.3 наведено атрибути складеного модуля кодування, що відповідно до термінології специфікації MPEG-4 (ISO/IEC JTC 1/SC 29 14496) Міжнародної організації стандартів і Міжнародної електротехнічної комісії, називається 3GPP AMR WB+.
Рисунок 5.3 – Атрибути модуля кодування AMR-WB+
Крок 3. Настроїти параметри модуля кодування.
За допомогою команди Settings меню Project пакета MSVC записати:
-rate 6 -mono -mi 47 -ff 3gp -if Seq03.wav -of Seq03.wb+.
Для формування файла з розширенням .wav застосувати командний рядок:
conv_msg -i2w Seq03.inp
Результати наведені на рисунку 5.4.
Рисунок 5.4 – Модуль кодування AMR-WB+ працює зі швидкістю 5,85 кбіт
за секунду, у режимі моно, обробляється кадр №10
Крок 4. Дослідити параметри довгострокового передбачення, формовані модулем кодування GSM 06.10 для тестової послідовності Seq03.inp.
Параметри довгострокового передбачення містяться у файлах:
– Vec_L_Seq03_OT.13k – закодований період основного тону, один відлік формується модулем кодування за 40 відліками часткових кадрів вхідної послідовності й подається 7 бітами. Період основного тону вимірюється в періодах дискретизації, тобто його величина кратна 125 мкс. Файл містить послідовність відліків періодів основного тону на виході модуля кодування по одному на кожний частковий кадр вихідної цифрової послідовності;
Seq03_L_G.13k – коефіцієнт підсилення в кільці основного тону, один відлік також формується модулем кодування за 40 відліками часткового кадру вхідної цифрової послідовності. Коефіцієнт підсилення представляється 2 бітами.
За допомогою пакета EDSW відкрити такі файли: Seq03.inp і Vec_L_Seq03_OT.13k.
У файлі Vec_L_Seq03_OT.13k знайти та записати у звіт у вигляді таблиці номери відліків фрагментів послідовності, у яких величина періоду основного тону не міняється. Таблиця має містити як знайдені періоди основного тону, так і відповідні їм частоти основного тону. Виділити кольором блок, що відповідає 3 фрагментам, перший з яких за номером відповідає порядковому номеру студента в списку групи, помноженому на три.
Знайти за допомогою розмітки та виділити кольором відповідний блок вхідної цифрової послідовності Seq03.inp, наступні пункти методики виконувати тільки для виділеного блоку.
Прослухати за допомогою команди «Відтворення» знайдений блок.
Крок 5. Дослідити параметри рекурсивного фільтра довгострокового передбачення, формовані модулем кодування.
Оцінити частоту основного тону за допомогою швидкого перетворення Фур'є (ШПФ). Для цього обробити виділений блок за допомогою команди «Обробка>Спектральний аналіз>Сонограма». Оцінити ділянку сонограми, на якому частота не міняється. Кількісно оцінити частоту шляхом обробки виділеного блоку за допомогою команди «Обробка>Спектральний аналіз>Аналіз блоку>Амплітудний спектр».
Оцінити період основного тону за допомогою обчислення кореляційної функції. Для цього обробити виділений блок за допомогою команди «Обробка>Статистика>Корелограма». Оцінити ділянку корелограми, на якому частота не міняється. Кількісно оцінити частоту шляхом обробки виділеного блоку за допомогою команди «Обробка>Статистика>Кореляція».
Зрівняти отримані різними методами оцінки за точністю з оцінкою формованої модулем кодування під час синтезу рекурсивних фільтрів.
Крок 6. Відповідно до наведеної вище методики дослідити параметри довгострокового передбачення, формовані різними модулями кодування для тестової послідовності Seq03.inp. Досліджуваний параметр – період основного тону перед дослідженням записувати в окремий файл за методикою лабораторної роботи 4.
Крок 7. Поповнити конспект лекцій необхідним матеріалом, оформити звіт у робочому зошиті та подати його викладачеві для захисту.
5.5 Зміст звіту
У робочому зошиті побудувати графіки, отримані за допомогою пакета EDSW і вказати параметри досліджених модулів кодування.
5.6 Контрольні запитання та завдання
1. З яких модулів складається модуль кодування і декодування стандарту GSM?
2. Які звуки можна віднести до класу вокальних звуків?
3. Скільки біт використовується для кодування основного тону в стандарті GSM?
4. Скільки біт використовується для кодування коефіцієнта підсилення в кільці відновлення частоти основного тону?
5. Який період дискретизації вхідної послідовності?
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Бондарев В.Н., Трестер Г., Чернега В.С. Цифровая обработка сигналов: методы и средства. Учеб. пособие для вузов 2-изд. – Х.: Конус. 2001 г.
2. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.
3. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Эко-Трендз, 1997. – 238 с.
ДОДАТОК А
ЗРАЗОК ОФОРМЛЕННЯ ТИТУЛЬНОГО АРКУША ЗВІТУ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра «Мережі зв'язку»
ЗВІТ
з лабораторної роботи №
тема «______________________________»
з дисципліни
«ГЛОБАЛЬНА ІНФОРМАЦІЙНА ІНФРАСТРУКТУРА»
Виконав: Прийняв:
Харків