Tráfego de voz

• Explique o que é CELP e seus procedimentos de codificação
• Quais os padrões da série G e suas taxas?
• Quais os codecs mais utilizados?
• Explique sobre os padrões Rate: Full, Half, Enhanced ...
• Faça um comparativo entre eles.
• Quais as referências utilizadas neste trabalho?

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Na comunicação móvel a largura de banda é um bem limitado e os servidores de comunicação móvel desejam acomodar o maior número de clientes dentro da largura de banda disponibilizadas para os seus serviços. Na tentativa de diminuir a banda necessária para transmitir a voz foram desenvolvidos diversos codificadores de voz visando diminuir a taxa de dados para a transmissão dela e, dessa forma, diminuir a banda necessária por cliente.

Codificadores

O papel dos codificadores de voz é diminuir a quantidade de informação (quantidade de bits por segundo) necessária que o transmissor deve enviar ao receptor de forma que o receptor possa reproduzir a fala da pessoa no transmissor com qualidade o suficiente para que a pessoa no receptor possa compreender. Para tentar comprimir a voz foram desenvolvidas diversas técnicas que podem ser divididas em duas categorias de codificadores: Os Codificadores de forma de onda, que tentam reproduzir a forma de onda do sinal de voz o mais próximo o possível da realidade sendo possível utilizá-los para qual quer sinal, e os Vocoders (Voice encoder), que utilizam mecanismos para conhecer a priore o sinal que deve ser codificado e por isso são específicos para cada sinal.

Codificadores de forma de onda

Os Codificadores de forma de onda são projetados para codificar sinais independente da origem e isso permite que eles possam codificar igualmente bem uma grande variedade de sinais. Eles têm a vantagem de serem robustos para uma grande variedade de características de voz e para ambientes com ruído. Essas vantagens são preservadas com o mínimo de complexidade, dessa forma essa categoria de codificadores consegue somente uma economia moderada na taxa de transmissão. Alguns exemplos de Codificador de forma de onda são:

• Modulação por Código de Pulso (PCM -- Pulse Code Modulation);
• Modulação por Código de Pulso Diferencial (DPCM -- Differential Pulse Code Modulation);
• Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptativa (ADPCM -- Adaptative Differential Pulse Code Modulation);
• Modulação Delta (DM -- Delta Modulation);
• Modulação Delta com Variação Contínua de Inclinação (CVSDM -- Contunuously Variable Slope Delta Modulation);
• Codificação Preditiva Adaptativa (APC -- Adaptative Predictive Coding).

Modulação por Código de Pulso (PCM)

Na essência, a modulação por código de pulso é simplesmente a representação dos bits de uma conversão analógico-digital de um sinal que e esses bitssão enviado pelo transmissor ao receptor de forma serial.

Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptativa (ADPCM)

Os sistemas que utilizam o PCM não tentam remover as redundâncias contidas no sinal de voz. Na tentativa de tirar proveito dessas redundâncias foi criado a Modulação por Código de Pulso Diferencia Adaptativo. O ADPCM permite que a voz seja codificada e transmitida à uma taxa de 32 kbps e mantendo a mesma qualidade de voz que um sistema PCM, cuja a taxa de transmissão é de 64 kbits. Algorítimos eficientes para o ADPCM foram desenvolvidos e padronizados, sendo o algorítimo ADPCM para codificação de voz a 40, 32, 24 ou 16 kbps recomendado pela ITU-T é o G.726.

Modulação Delta (DM)

Os moduladores Delta tentam transmitir a variação do nível dos sinais, ou seja, quando o nível do sinal é superior a do sinal anterior o emissor envia o bit 1 (um), já se o nível do sinal for inferior ao do sinal anterior é enviado o bit 0 (zero).

Modulação Delta com Variação Contínua de Inclinação (CVSDM)

Caso o sinal enviado ao MD tenha uma varição rápida este não conseguirá acompanhar a variação do sinal, pois cada bit enviado representa um passo fixo e pequeno o suficiente para provocar perdas no sinal por não permitir que a saída do MD acompanhe o sinal. Entretanto, se o passo representado pelos bits seja grande para poder acompanhar a variação rápida do sinal de entrada o MD irá inserir ruido quando a variação do sinal for mais suave. Para minimizar esses problemas, a Modulação Delta com Variação Contínua de Inclinação propõe um passo variável que depende da quantidade de simbolo repetido, como mostrado na figura abaixo.

De forma didática aqui é apresentado um exemplo de um Modulador Delta com Variação Contínua de Inclinação (CVSDM) feito no Proteus®.

Referências

RAPPAPORT, Theodore S. Comunicações sem fio: Princípios e práticas. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2009. 412 p. ISBN 978-85-7605-198-5.

COUCH, Leon W. Digital and analog communication systems. 5. ed. New Jersey: Prentice Hall, 1997. 742 p. ISBN 0-13-599028-9.