Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
TABLE OF CONTENTS
CHƯƠNG1 u th v xu hng phỏt trin ca in thoi Internet: ............................ 7
1.1 Nhng u th ca dch v thoi qua internet. ................................................ 7
1.2 S phỏt trin ca cỏc dch v in thoi Internet: ......................................... 9
1.2.1 Thoi thụng minh ......................................................................................... 10
1.2.2 Dch v tớnh cc cho b gi ........................................................................ 10
1.2.3 Dch v Callback Web ................................................................................. 10
1.2.4 Dch v fax qua IP ....................................................................................... 11
1.2.5 Dch v Call center ..................................................................................... 11
1.3 Th trng hin nay ........................................................................................ 11
1.4 Xu hng th trng thoi Internet trong tng lai ................................... 14
CHƯƠNG2 Cụng ngh c s ......................................................................................... 16
2.1 K thut nộn tớn hiu thoi ............................................................................ 16
2.1.1 Tng quan ...................................................................................................... 16
2.1.2 Nguyờn lý chung ca b mó hoỏ CELP ....................................................... 19
2.1.3 Nguyờn lý mó hoỏ CS-ACELP ..................................................................... 21
2.1.3.1 Nguyờn lý chung cu b mó hoỏ ........................................................... 21
2.1.3.2 Nguyờn lý b mó hoỏ CS-ACELP ........................................................ 22
2.1.3.3 Nguyờn lý b gii mó CS-ACELP ....................................................... 23
2.1.4 Chun nộn G.729A ....................................................................................... 26
2.1.5 Chun nộn G.729B ........................................................................................ 27
2.2 Bỏo hiu DTMF (Dial tone Multi Frequency ) ............................................. 29
2.2.1 Bỏo hiu DTMF qua bn tin UserInputIndication ...................................... 29
2.2.1.1 Thit b u cui thu phỏt DTMF ......................................................... 30
2.2.1.2 Gateway thu phỏt DTMF ....................................................................... 30
2.2.1.3 Gate Keeper thu v phỏt cỏc tớn hiu õm thanh D.323. ....................... 30
2.2.2 DTMF c truyn thụng qua giao thc thi gian thc RTP (Real time
Transport Protocol) ................................................................................................ 31
2.3 Kh ting vng ................................................................................................. 31
2.4 C ch bo mt. ............................................................................................... 32
4.3.2 Các trường hợp ngoại lệ trong giai đoạn thực hiện cuộc gọi ...................... 55
4.4 Giải phóng cuộc gọi: ........................................................................................ 55
4.5 Nhận dạng thuê bao chủ gọi ........................................................................... 56
4.6 Mô hình tính cước và cách tính cước trong mạng VOIP ............................. 56
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
CH¦¥NG5 Đánh số và chuyển đổi địa chỉ ................................................................... 62
5.1 Yêu cầu chung .................................................................................................. 62
5.1.1 Yêu cầu với cuộc gọi từ IP đến PSTN: ........................................................ 62
5.1.2 Yêu cầu đối với cuộc gọi từ PSTN đến IP: .................................................. 63
5.1.3 Yêu cầu đối với cuộc gọi từ PSTN đến IP đến PSTN: ................................ 63
5.1.4 Yêu cầu đối với cuộc gọi từ IP đến PSTN đến IP: ...................................... 63
5.1.5 Các phương thức quay số: ............................................................................ 64
5.1.6 Các số lựa chọn ............................................................................................. 64
5.2 Phương pháp đánh số thuê bao: .................................................................... 65
5.2.1 Yêu cầu đối với quy tắc đánh số: ................................................................. 65
5.2.2 Quy tắc đánh số để hỗ trợ tại giao diện đối với mạng PSTN: .................... 66
5.2.3 Phương pháp đánh số thuê bao .................................................................... 66
5.2.3.1 Quy tắc của IETF .................................................................................. 66
5.2.3.2 Khuyến nghị của ETSI .......................................................................... 67
5.3 Phương pháp chuyển đổi số E.164 và địa chỉ IP: ......................................... 70
5.3.1 Khuyến nghị của IETF ................................................................................ 70
5.3.2 Định tuyến cho các loại hình dịch vụ .......................................................... 71
5.4 Phương pháp định tuyến giữa PSTN và IP ................................................... 73
5.4.1 Cách thứ nhất ............................................................................................... 73
5.4.2 Cách thứ hai. ................................................................................................. 73
5.4.3 Cách thứ ba ................................................................................................... 73
5.5 Kết luận ............................................................................................................ 73
CH¦¥NG6 Đánh giá chất lượng dịch vụ ...................................................................... 75
6.1 Đánh giá theo chủ quan ................................................................................. 75
8.4.2.3 Điều khiển truyền dữ liệu trên mạng IP .............................................. 106
8.4.3 Đặc tính kỹ thuật của VIPGate ................................................................... 107
8.4.3.1 Tính năng và yêu cầu kỹ thuật ............................................................ 107
8.4.3.2 Giao diện người sử dụng ..................................................................... 107
CH¦¥NG9 thử nghiệm Dịch vụ thoại Internet .......................................................... 111
9.1 Cấu hình thử nghiệm .................................................................................... 111
9.2 Cấu hình đo kiểm .......................................................................................... 111
9.3 Kết quả đánh giá chất lượng dịch vụ. .......................................................... 113
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
lời nói đầu
Đầu năm 1995 công ty VocalTec đưa ra sản phẩm phần mềm thoại qua Internet
(kết nối điểm -điểm) đầu tiên trên thế giới .Sau đó ,nhiều công ty đã đầu tư nghiên cứu
và đưa ra các sản phẩm thương mại.Tháng 3/1996 ,VocalTec kết hợp với Dialogic đã
đưa ra sản phẩm cổng kết nối PSTN và Internet đầu tiên trên thế giới.Hiệp hội các nhà
sản xuất thoại qua máy tính ECTF đã ra đời nhằm đưa ra các tiêu chuẩn thoại qua
Internet .Hiệp hội bao gồm 36 các công ty máy tính và viễn thông hàng đầu thế giới
như AT&T ,IBM,Sun Microsystems,Digital,Ericsson,v.v...
Mặc dù công nghệ thoại qua Internet đã được thương mại hoá từ năm
1995,nhưng việc nghiên cứu về lĩnh vực này ở Việt Nam còn quá ít.Với lợi thế giá
cước thấp ,dịch vụ thoại qua mạng Internet thực sự đã làm nhiều nhà kinh doanh viễn
thông quan tâm.
Trong thời gian thực tập từ 1/12/1999 em đã có may mắn được tham gia cùng nhóm
nghiên cứu ứng dụng công nghệ thoại trong mạng Internet ở Việt Nam tại phòng
Chuyển mạch Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bưu Điện.Vì thời gian có hạn nên trong khuôn
khổ bản đồ án tốt nghiệp này chỉ xin đề cập đến những vấn đề cơ bản của công nghệ
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 5
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
Internet Telephony và những kết quả công việc mà em đã thu thập và thực hiên trong
thời gian qua.
Giá tiết
kiệm (1)
Giá dịch vụ thoại
qua Internet (2)
USA -Germany $1.36 $0.89 $0.78 $0.10-$0.45
USA-Ngeria $1.86 $1.41 $1.28 $0.10-$0.45
usa-Saudi Arabia $1.87 $1.40 $1.27 $0.10-$0.45
USA-Singapore $1.56 $1.03 $0.90 $0.10-$0.45
*Có hiệu lực từ 12/97
Chú ý: (1) Bảng giá trên do AT&T định cho các giao dịch điện thoại từ Mỹ tới một số
nước và được tính cho mỗi phút .Giá Chuẩn tính từ 14:00h đến 20:00h;Giá chiết khấu
được tính từ 20:00h đến 03:00h;Giá tiết kiệm được tính từ 03:00h đến 14:00h hàng
ngày.
(2) Mức giá định sẵn của dịch vụ thoại qua Internet từ Mỹ tới một số nước.
Nguyên nhân khiến dịch vụ thoại qua Internet có giá thành thấp là do hiệu quả
kỹ thuật và lợi thế kinh tế về mặt lâu dài (IDC trong ITU,1997).Theo Cian Pablo
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 7
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
Villamil ,quản lý tại Andersen Consulting:”Ban đầu người ta cho rằng cơ hội này sẽ
mất đi khi giá bắt đầu giảm xuống .Giờ đây, chúng ta mới nhận thấy rằng dịch vụ thoại
Internet có lợi thế kinh tế lâu dài do chi phí cho các thiết bị ngày càng giảm đi”
(Evagora ,1997).
Công nghệ chuyển mạch gói sử dụng hiệu quả hơn so với công nghệ chuyển mạch kênh
truyền thống .Khi mạng PSTN được lắp đặt ( vào cuối thế kỷ 19,đầu thế kỷ 20) ,thiết bị
chuyển mạch rất đắt trong khi đó chi phí cho dây dẫn lại thấp.Đến những năm 70,giá
thành của các thiết bị máy tính giảm.Vì vậy giá thành của các thiết bị chuyển mạch
cũng hạ rất nhanh ,tốc độ giảm chi phí cho lắp đặt cáp cũng không theo kịp .(Theo ý
kiến của Gordon Moore,một trong những nhà sáng lập công ty Inlel).Ngày nay các bộ
Touter với giá thành thấp đã thay thế bộ chuyển mạch và dây dẫn với giá thành đang
tăng dần ,thì những chuyển mạch gói tiết kiệm hơn,do đó sẽ cung cấp được dữ liệu có
nước nên người ta không cần đến bộ phận nghiên cứu và phát triển thị trường để thu
hồi vốn ít nhất là ở Mỹ ,các ISP không phải trả phí truy nhập.
Dịch vụ thoại Internet đã bỏ qua hệ thống tính giá quốc tế.Một nhà cung cấp dịch vụ
thoại Internet với Gateway trong phạm vi nước ngoài chỉ phải trả phí giao dich quốc tế
của quốc gia đó , hoặc chi phí cho cuộc gọi nội hạt chứ không phải là thanh toán chi phí
quốc tế.
1.2 Sự phát triển của các dịch vụ điện thoại Internet:
Năm 1994 1998
Môi trường sử
dụng
PC-PC -PC-PC
-PC-Fax
-PC-điện thoại
-Điện thoại -điện thoại
Loại khách hàng Nhà phát triển phần mềm
VoIP
-ISP
-Nhà bán lẻ
-Nhà khai thác mạng
Khả năng hoạt động
với các mạng khác
Theo tiêu chuẩn của riêng
từng hãng phát triển
Tương thích tiêu chuẩn ITU H323,
cho phép hoạt động giữa các Gateway
Chất lượng dịch vụ kém Gần bằng chất lượng thoại qua PSTN
Bảng 1.2 Sự phát triển của thoại qua IP
Điện thoại Internet không chỉ còn là công nghệ cho giới sử dụng máy tính mà
cho cả người sử dụng điện thoại quay vào Gateway.Dịch vụ này được một số nhà khai
thác lớn cung cấp và chất lượng thoại không thua kém chất lượng của mạng thoại thông
của Vocaltec hoặc Netmeeting của Mỉcrosoft .Với các chương trình phần mềm này
,khách hàng có thể gọi đến công ty của bạn cũng giống như việc họ gọi qua mạng
PSTN.
Bằng việc sử dụng chương trình chẳng hạn Internet Phone JACK ,bạn cũng có
thể xử lý các cuộc gọi cũng giống như xử lý các cuộc gọi khác.Bạn có thể định tuyến
các cuộc gọi này tới nhà vận hành ,tới các dịch vụ tự động trả lời ,tới các ACD. Trong
thực tế ,hệ thống điện thoại qua Internet và hệ thống điện thoại truyền thống hoàn toàn
như nhau.
1.2.3 Dịch vụ Callback Web
“Worldwide Web “ đã làm cuộc cách mạng trong cách giao dịch với khách
hàng của các doanh nghiệp. Với tất cả các tiềm năng của Web ,điện thoại vẫn là một
phương tiện kinh doanh quan trọng trong nhiều nước. Điện thoại Web hay “bấm số “
(ckick to dial ) cho phép các nhà doanh nghiệp có thể dưa thêm các phím bấm lên trang
Web để kết nối tới hệ thống điện thoại của họ . Dịch vụ bấm số là cách dễ dàng nhất và
an toàn nhất để đưa thêm các kênh trực tiếp từ trang Web của bạn vào hệ thống điện
thoại.
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 10
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
1.2.4 Dịch vụ fax qua IP
Nếu bạn gửi nhiều fax từ PC ,đặc biệt là gửi ra nước ngoài thì việc sử dụng
dịch vụ Internet fax sẽ giúp bạn tiết kiệm được tiền và cả kênh thoại. Dịch vụ này sẽ
chuyển trực tiếp từ PC của bạn qua kết nối Internet .Hàng năm ,thế giới tốn hơn 30tỷ
USD cho việc gửi fax đường dài. Nhưng ngày nay Internet fax đã làm thay đổi điều này
.Việc sử dụng Internet không những được mở rng cho thoại mà còn cho cả dịch vụ
fax .Một trong những dịch vụ gửi fax được ưa chuộng nhất là comfax .
Khi sử dụng dịch vụ thoại và fax qua Internet ,có hai vấn đề cơ bản:
• Những người sử dụng dịch vụ thoại qua Internet cần có chương trình phần mềm
chẳng hạn Quicknet’s Technologies Internet PhoneJACK .Cấu hình này cung
cấp cho người sử dụng khả năng sử dụng thoại Internet thay cho sử dụng điện
thoại để bàn truyền thông.
cung cấp mới thâm nhập thị trường –họ chỉ cần ký với một nhà môi giới ,thíêt lập một
POT 24 cổng dùng truy nhập máy chủ chạy Windows NT,sử dụng mạng có sẵn để truy
cập dịch vụ ( có thể các nhà vận hành mạng này cũng không biết điều gì đang diễn ra )
và có nguồn thu nhập ngay lập tức.Cho các nhà cung cấp dịch vụ có sở hữu mạng truy
nhập , hoặc đã có khách hàng ,việc trở thành nhà cung cấp dịch vụ điện thoại Internet
còn dễ dàng hơn nhiều với chỉ một ít đầu tư và thời gian
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 12
Nh môi già ới
Nh và ận h nh mà ạng
trên phạm vi to n à
câu
Nh cung cà ấp truy
nhập
ISP& nh cung à
cấp ntruy nhập
Doanh nghiêp
ITSP
SME &dân cư
Nh cung cà ấp kết
nối to n cà ầu
Nh cung cà ấp
dịch vụ
Khách h ngà
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
Mặc dù hiện còn tương đối nhỏ ( chỉ vài phần trăm của thị trường viễn thông ) , thị
trường này đang tăng trưởng nhanh chóng .Sự tăng trưởng này được thúc đẩy do giá cả
và đặc biệt đối với một số tuyến .Nó đặc biệt thành công cho các tuyến kết nối tới các
nước nơi mà không mở cửa thị trường viễn thông cho cạnh tranh.ở đây ,các nhà cung
cấp dịch vụ thoại Internet có thể lợi dụng các kẽ hở trong quy định hay chỉ đơn thuần hi
vọng việc làm của mình không bị để ý.Tuy nhiên,điện thoại Internet không thể cạnh
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 13
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
1.4 Xu hướng thị trường thoại Internet trong tương lai
Cứ mỗi năm trong suốt thập kỷ vừa qua ,Internet lại tăng gấp đôi quy mô của
nó .
Trong các công ty nghiên cứu thị trường Internet ,thì có một nhận định thống nhất là
tổng doanh số bán trong năm 1996 là từ 2 tỷ đến 3 tỷ USD .Mục tiêu đặt ra là thị
trường sẽ tăng trưởng rộng lớn với dao động từ 110% đến 175% .Forrester dự đoán là
đến năm 2001 ,trị giá giao dịch sẽ đạt ở mức 327 tỷ USD,Active Media là 314 tỷ
USD...
Theo ý kiến của Kelly của ITU ,thị trường giao dịch thoại quốc tế được phân
thành 3 lĩnh vực sau:
Giữa các quốc gia ,những tập đoàn quốc tế như Concert .Global One và AT&T-
Unisource sẽ chào bán thiết bị kết nối đầu cuối đến đầu cuối (end to end) .Những tập
đoàn này sẽ phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng tăng lên từ phía dịch vụ thoại
Internet ,từ các chủ các phương tiện quốc tế ( chẳng hạn như người điều hành vệ
tinh ,các nhà điều hành cáp tư nhân ...) bán trực tiêp cho khách hàng và từ phía các thị
trường giao ngay với mức giá bán lại.
Đối với các cuộc gọi gốc ,cạnh tranh sẽ ngày càng trở lên gay gắt bỏi những người mới
thâm nhập thị trường như các call –back, thoại Internet ,và những người bán lại thông
qua việc kêu gọi sử dụng card và bản quyền.
Đối với những đầu cuối cuộc gọi ,cạnh tranh sẽ bị chậm lại bởi vì các nhà độc quyền
trước kia sẽ tiếp tục thống trị và định ra các mức giá cho các cuộc gọi quốc tế .Vị trí
độc quyền của họ sẽ bị suy yếu một cách chậm chạp nên sẽ phải mất một thời gian dài
và một lượng đầu tư đáng kể để triển khai các mạng mới. Do vậy PTO vẫn định giá cao
nhất mà họ có thể cho các đầu cuối cuộc gọi khi mà họ vẫn đang ở vị trí độc quyền .
Theo ITU , thì việc kiểm tra khả năng tồn tại của thoại Internet và việc triển khai nó
một cách rộng rãi là cách tốt nhất .Thậm chí các nhà cung cấp dịch vụ thoại Internet
hoặc các công ty phát triển phần mềm đều có thể mua các ISP.
Do ưu điểm giá thành rẻ và các dịch vụ mở rộng như đã trình bày ở trên , dịch vụ thoại
biệt yêu cầu truyền âm thanh với tốc độ thấp hơn ví dụ như truyền tín hiệu thoại trên
Internet .Từ đó đã xuất hiện một số kỹ thuật mã hoá và nén tín hiệu tiếng nó xuống tốc
độ thấp cụ thể như G.723.1,G.729A,GSM...
Về cơ bản các bộ mã hoá tiếng nói có ba loại :mã hoá dạng sóng (waveform)
,mã hoá nguồn (source)và mã hoá lai (hybrid) (có nghĩa là kết hợp cả hai loại mã hoá
dạng trên ).
Nguyên lý của mã hoá dạng sóng là mã hoá dạng sóng của tiếng nói.Tại phía
phát ,bộ mã hóa sẽ nhận các tín hiệu nói tương tự liên tục và mã thành tín hiệu số trước
khi truyền đi.Tại phía thu sẽ làm nhiệm vụ ngược lại để khôi phục tín hiệu tiếng
nói.Khi không có lỗi truyền dẫn thì dạng sóng của tiếng nói khôi phục sẽ rất giống với
dạng sóng tiếng nói gốc.Cơ sở của bộ mã hoá dạng sóng là :nếu người nghe nhận được
một bản sao dạng sóng của tiếng nói gốc thì chất lượng âm thanh sẽ rất tuyệt vời.Tuy
nhiên , trong thực tế,qúa trình mã hoá lại sinh ra tạp âm lượng tử (mà thực chất là một
dạng méo dạng sóng ),song do tạp âm lượng tử này thường đủ nhỏ để không ảnh hưởng
đến chất lượng tiếng nói thu được.Ưu điểm của bộ mã hoá loại này là :độ phức tạp,giá
thành thiết kế ,độ chễ và công suất tiêu thụ thấp.Người ta có thể áp dụng chúng để mã
các tín hiệu khác như: tín hiệu báo hiệu,số liệu ở giải âm thanh...và đặc biệt với những
thiết bị ở điều kiện nhất định thì chúng còn có khả năng mã hoá được cả tín hiệu âm
nhạc .Bộ mã hoá dạng sóng đơn giản nhất là điều chế xung mã (PCM).điều chế Delta
(DM)...Tuy nhiên , nhược điểm của bộ mã hoá dạng sóng là không tạo được tiếng nói
chất lượng cao tại tốc độ bit dưới 16 kbps ,mà điều này được khắc phục ở bộ mã hoá
nguồn.Nguyên lý bộ mã hoá nguồn là mã hóa kiểu phát âm(vocoder),ví dụ như bộ mã
hoá dự báo tuyến tính (LPC).Các bộ mã hoá này có thể thực hiện được tại tôc độ bít cõ
2 Kbps .Hạn chế chủ yếu của mã hoá kiểu phát âm LPC là giả thiết rằng: tín hiệu tiếng
nói bao gồm cả âm hữu thanh và vô thanh.Do đó ,đối với âm hữu thanh thì nguồn kích
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 16
Nghiờn cu ng dng cụng ngh in thoi trờn Internet ( Internet Telephony)
thớch b mỏy phỏt õm s l mt dóy xung ,cũn i vi cỏc õm vụ thanh thỡ nú s l mt
ngun nhiu ngu nhiờn.Trong thc t , cú rt nhiu cỏch kớch thớch c quan phỏt õm
.V n gin hoỏ,ngi ta gi thit rng ch cú mt im kớch thớch trong ton b
u(n)
S*(n)
e(n)
a/ Bộ mã hoá
e w (n)
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
S*(n): :tín hiệu tiếng nói tổng hợp
S(n) : Tín hiệu tiếng nói gốc
E
w
(n ) :tín hiệu sai số
Mô hình bao gồm 3 phần chính:
• Phần thứ nhất : Bộ lọc tổng hợp LPC ,là bộ lọc toàn cục biến đổi theo thời gian
để mô hình hoá đường bao phổ ngắn hạn của dạng sóng tiếng nói .Đầu ra của nộ
lọc tổng hợp là tín hiệu nói tổng hợp.
• Phần thứ 2 : Bộ tạo kích thích .Bộ này sẽ cho ra dãy kích thích cấp cho bộ lọc
tổng hợp để tạo ra tiếng nói tái tạo ở máy thu.Việc kích thích sẽ được tối ưu hoá
bằng các cực tiểu hoá sai lệch,các tính trọng số thụ cảm,giữa tiếng nói gốc và
tiếng nói tổng hợp.
• Phần thứ 3 : Thur tục được sử dụng trong việc tối thiểu hoá sai lệch (Gồm 2 khối
:tính trọng số sai số và cực tiểu hoá sai số). Tiêu chuẩn cục tiểu hoá sai lệch
được sử dụng rộng rãi nhất là sai lệch bình phương trung bình (mes:mean
squared error).Trong mô hình này ,tiêu chuẩn cực tiểu hoá sai số được sử dụng là
:tín hiệu sai lệch e
w
(n) được đưa qua một bộ lọc đánh giá trọng số sai số ,có tính
trọng số thụ cảm ,và bộ lọc này sẽ tạo dạng phổ tạp âm theo một cách nào đó để
công suất tín hiệu sẽ tập chung nhất tại các tần số formant của phổ tiếng nói.
Thủ tục mã hoá :bao gồm 2 bước :bước 1 :thông số của bộ lọc tổng hợp được xác định
=
==
P
k
kk
k
zazAzw
Trong ú :
Phm Vit Dng lp DTTH1 K40 Trng i hc Bỏch khoa H Ni 19
S*(n)
Tiếng nói tổng hợp
Bộ lọc tổng
hơp
Trễ khung
con
Bảng mã thích ứng
Khuếch đại
Khuếch đại
Bảng mã ngẫu nhiên
u(n)
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
γ
là một phân số từ 0 đến 1.
{a
k
} là các tham số bộ lọc tổng hợp LPC hay còn gọi là hệ số dự đoán.
P là bậc của bộ lọc tổng hợpLPC hay bậc của bộ dự đoán.
-
nsnsne −=
Trong đó:
s*(n) : Tín hiệu tiếng nói tổng hợp
s(n) : Tín hiệu tiếng nói gốc.
e
w
(n) : Tín hiệu sai số
Sau đó sai số này sẽ được cực tiểu hoá bằng phương pháp sai lệch bình phương trung
bình (mes):
[ ]
∑
−
=
=
1
0
2
-
)(
N
n
neE
Độ phức tạp của bộ mã hoá này tăng khi tốc độ bit giảm.Thí dụ CELP có thể cho tiếng
nói tốc độ thấp tới 4.8 kbps với trả giá rất cao về đòi hỏi tính toán do : tín hiệu kích
thích tối ưu được tìm kiếm thông qua bảng mã rất lớn (kích thước bảng mã thường gồm
khoảng 1024 mục từ ) .Đối với bảng mã có 1024 từ mã và một khung kích thước 40
mẫu thì cần thực hiện khoảng 40.000 phép nhân để soát bảng mã .
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 20
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
Số bit
trong
khung
con 2
Tổng số
bit trong
1 khung
Các cặp vạch phổ L0,L1,L2,L3 18
Độ trễ mã thích ứng P1,p2 8 5 13
Phạm Việt Dũng lớp DTTH1 K40 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 21
Nghiờn cu ng dng cụng ngh in thoi trờn Internet ( Internet Telephony)
chn l tr trc P0 1 1
Ch s mó c nh C1,C2 13 13 26
Du mó c nh S1,S2 4 4 8
Cỏc khuch i mó
(bc1)
GA1,GA2 3 3 6
Cỏc khuch i mó
(bc2)
GB1,GB2 4 4 8
Tng cng 80
bng 2.1.3.1 S phõn b bit ca cỏc tham s ca thut toỏn CS-ACELP tc 8
kbit/s (khung 10 ms)
Ti phớa thu :s dng cỏc tham s ny khụi phc cỏc tham s tớn hiu kớch thớch v
cỏc tham s ca b lc tng hp .Tớn hiu ting núi s c khụi phc bng cỏch lc
cỏc tham s tớn hiu kớch thớch ny thụng qua b lc tng hp ngn hn.
B lc tng hp ngn hn da trờn c s b lc d bỏo tuyn tớnh LP bc 10 .B lc
tng hp di hn ,hay b lc tng hp cao dung cho vic lm trũn mó thớch ng .Sau
khi khụi phc ,nh b lc sau ting núi s lm tng trung thc.
2.1.3.2Nguyờn lý b mó hoỏ CS-ACELP
LPC info
tiếng nói
đầu vào
LPC info
Gc
Gp
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện thoại trên Internet ( Internet Telephony)
Tín hiệu đầu vào đưa qua bộ tiền xử lý ,bộ này có hai chức năng :lọc thông cao
và tính toán tín hiệu.Tín hiệu đầu ra bộ tiền xử lý là tín hiệu đầu vào của các khối tổng
hợp tiếp sau.Sự tổng hợp dự báo tuyến tính (LP)được thực hiện một lần trong một
khung 10ms để tính các hệ số của bộ lọc dự báo tuyến tính (LP).Các hệ số này được
biến đổi thành các cặp vạch phổ (LSP) và được lượng tử bằng phương pháp lượng tử
hoá véc tơ dự báo hai bước (VQ) 8 bit.Tín hiệu kích thích được lựa chọn bằng cách cực
tiểu hoá sai số ,có tính đến trọng số thụ cảm ,giữa tiếng nói gốc và tiếng nói tổng
hợp.Các tham số kích thích (gồm :bảng mã cố định và bảng mã thích ứng)được xác
dịnh qua từng khung con 5ms(tương đương 40mẫu).Các hệ số của bộ lọc LP đã được
lượng tử và chưa được lượng tử được sử dụng cho phân khung thứ 2 ,còn tại phân
khung thứ nhất các hệ số của bộ lọc LP đã được nội suy sẽ được sử dụng (trong cả hai
trường hợp đã lượng tử và chưa lượng tử).Độ trễ bước mạch vòng hở sẽ được tính toán
một lần trong một khung 10ms dựa trên độ lớn tín hiệu thoại .Sau đó các phép tính này
sẽ lặp lại trong từng phân khung tiếp theo.Tín hiệu ban đầu x(n) được tính bằng các lọc
độ dư LP thông qua bộ lọc tổng hợp W(z)/A(z).Trạng thái ban đầu của bộ lọc này Là
Tín hiệu lỗi giữa tín hiêu dư LP và tín hiệu kích thích .Sự phân tích bước của mạch
vòng đóng sẽ thực hiện sau đó (để tìm độ trễ mã thích ứng và độ khuếch đại )dùng tín
hiệu ban đầu x(n) và đặc tuyến xung h(n) ,bằng cách làm tròn giá trị độ trễ bước của
mạch vòng hở.Độ trễ bước được mã hoá bằng mã 8 bit trong phân khung thứ nhất ,độ
vi sai của độ trễ được mã hoá bằng mã 5 bit trong phân khung thứ 2 .Tín hiệu x’(n) là
tín hiệu của 2 tín hiệu :tín hiệu ban đầu x(n) và tín hiệu mã thích ứng –là tín hiệu mã cố
định.Tín hiệu này được dùng trong việc tìm tín hiệu kích thích tối ưu .Giá trị kích thích
mã cố định được mã hoá bằng mã đại số 17 bit(trong đó :chỉ số bảng mã cố định được
mụ t cỏc
bit
L0
L1
L2
L3
Cỏc ch s d bỏo MAchuyn mch ca b lng t LPS
Vec t bc u tiờn ca b lng t LPS
Vec t thp bc th hai ca b lng t LPS
Vec t cao bc th hai ca b lng t LPS
1
7
5
5
Phm Vit Dng lp DTTH1 K40 Trng i hc Bỏch khoa H Ni 25
Bảng mã cố
định
Bảng mã thích
ứng
Bộ lọc
ngắn
hạn
bộ xử lý
trạm
Gc
Gp
Copyright: Tài liệu đại học ©