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Promotions-Vortrag: Mixed Pseudo Analogue-Digital Speech and Audio Coding
Dipl.-Ing. Carsten Hoelper
1. Dezember 2010
14:00 Uhr
Hörsaal 4G IKS
Heutige Systeme zur Codierung und Übertragung von Sprach-, Audio- und Videodaten sind entweder digital oder analog, wobei es in den letzten Jahrzehnten einen starken Trend von analogen hin zu digitalen Systemen gegeben hat. Eine Kombination von digitaler und analoger Welt spart sowohl Übertragungsbandbreite als auch Komplexität, während die erzielbare Qualität im interessanten Bereich der Signal-Rausch-Abstände auf dem Kanal gesteigert werden kann. Die Kombination wird hier erreicht, indem die pseudoanalogen Abtastwerte des Restsignals nach linearer Prädiktion unquantisiert (bzw. sehr fein quantisiert) übertragen werden. Dieses Prinzip, gemischt pseudoanalog-digitale Übertragung (MAD: Mixed Pseudo Analogue-Digital transmission), wird auf Telefonsprache, breitbandige Sprache und Audioübertragung angewendet.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Leistungsfähigkeit des MAD Übertragungssystems anhand von Sprach- und Audioübertragung über einen AWGN Kanal mit flachem Rayleigh Fading. MAD Übertragung wird mit dem Adaptiven Multiratencodec im 12.2 kbit/s Modus (Enhanced Fullrate Codec) verglichen, der mit Kanalcodierung eine vergleichbare Bruttobandweite auf dem Kanal benötigt, aber bei höherer Komplexität in der Audioqualität spürbar abfällt. Die simulativen Ergebnisse werden mit einer informationstheoretischen Betrachtung hinterlegt. Es wird gezeigt, dass nach digitaler Codierung der spektralen Einhüllenden ein Gaussförmiges Restsignal zu übertragen bleibt, welches ideal an den AWGN Kanal angepasst ist. Der Kanal wird hierbei in einen digitalen Subkanal mit Fehlerkorrekturen und einen analogen Subkanal mit Rauschfärbung aufgeteilt, deren jeweilige Bandbreiten und Kapazitäten sich aufaddieren.
Modulationsschemata, die mit der Archimedesspirale das pseudoanaloge Restsignal in einen zweidimensionalen Signalraum überführen, werden vorgestellt und theoretisch beleuchtet um die Qualität des MAD Systems weiter zu steigern. Schließlich werden Anwendungsszenarien wie ein MAD Mikrofon, Hörgerät oder Headset umrissen und es wird ein Ausblick auf kanaladaptive MAD Übertragung gegeben.
