ITU-T G 726 FRENCH-1990 40 32 24 16 kbit s Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM)《40 32 24 16 kbit s的自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)(15号研究组)60pp》.pdf

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1、UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONSCCITT G.726COMIT CONSULTATIFINTERNATIONALTLGRAPHIQUE ET TLPHONIQUEASPECTS GNRAUX DES SYSTMESDE TRANSMISSION NUMRIQUES;QUIPEMENTS TERMINAUXMODULATION PAR IMPULSIONS ET CODAGEDIFFRENTIEL ADAPTATIF (MICDA) 40, 32, 24, 16 kbit/sRecommandation G.726Genve, 1990AVAN

2、T-PROPOSLe CCITT (Comit consultatif international tlgraphique et tlphonique) est un organe permanent de lUnioninternationale des tlcommunications (UIT). Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et detarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des

3、 tlcommunications lchellemondiale.LAssemble plnire du CCITT, qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes dtudes et approuveles Recommandations rdiges par ses Commissions dtudes. Entre les Assembles plnires, lapprobation desRecommandations par les membres du CCITT seffectue selon la procdure

4、 dfinie dans la Rsolution no2 du CCITT(Melbourne, 1988).La Recommandation G.726, que lon doit la Commission dtudes XV, a t approuve le 14 dcembre 1990selon la procdure dfinie dans la Rsolution no2._NOTE DU CCITTDans cette Recommandation, lexpression Administration est utilise pour dsigner de faon ab

5、rge aussibien une Administration de tlcommunications quune exploitation prive reconnue de tlcommunications. UIT 1990Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque formeque ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris

6、 la photocopie et les microfilms, sans laccordcrit de lditeur.Recommandation G.726Recommandation G.726MODULATION PAR IMPULSIONS ET CODAGE DIFFRENTIEL ADAPTATIF(MICDA) 40, 32, 24, 16 kbit/s1)1 Considrations gnralesLa prsente Recommandation indique les caractristiques employer pour la conversion dune

7、voie demodulation par impulsions et codage (MIC) utilisant la loi A ou la loi m 64 kbit/s en une voie 40, 32, 24 ou 16 kbit/s,et vice versa. Le signal MIC est converti laide dune technique de transcodage MICDA. Les relations entre les signaux frquences vocales et les lois de codage et de dcodage MIC

8、 sont exposes en dtail dans la Recommandation G.711.La principale application des voies 24 et 16 kbit/s est celle des voies de surcharge transmettant des signauxvocaux dans lquipement de multiplication de circuit numrique (EMCN).La principale application des voies 40 kbit/s est de transmettre les si

9、gnaux des modems de donnes danslEMCN, en particulier lorsque ces modems fonctionnent plus de 4800 bit/s.Les 1.1 et 1.2 de la prsente Recommandation donnent une description succincte de lalgorithme detranscodage MICDA, les 2 et 3 exposent respectivement les principes et les descriptions fonctionnelle

10、s des algorithmesde codage et de dcodage MICDA, le 4 donne la spcification prcise des calculs de lalgorithme. Les appendices Iet II contiennent, respectivement, quelques considrations sur le fonctionnement dans le rseau et les squencesnumriques de test.On trouvera la figure 1/G.726 les schmas de pri

11、ncipe simplifis du codeur et du dcodeur MICDA.Au 4, chaque sous-bloc dans le codeur et dans le dcodeur est dfini avec prcision en utilisant une squencelogique particulire. Si dautres mthodes de calcul sont utilises, il faut prendre un soin extrme pour assurer quellesdonnent exactement la mme valeur

12、aux variables de sortie. Tout autre cart par rapport aux procdures dtailles au 4entranera une dgradation, parfois importante, de la qualit de transmission.Remarque 1 Antrieurement la dfinition de la prsente Recommandation, dautres algorithmes MICDA performance comparable lalgorithme pour 40 kbit/s s

13、pcifique ont t inclus dans la conception des EMCN et utilissdans les rseaux de tlcommunication. Des accords bilatraux peuvent tre envisags, en certaines circonstances, pources algorithmes dans un nombre limit dapplications de la MICDA aux EMCN. On trouvera des descriptions techniquesfournissant des

14、informations sur deux algorithmes de ce type, dans les documents COM XVIII-101 et COM XVIII-102de la priode dtudes 1984-1988.Remarque 2 Il nentre dans lobjectif de la prsente Recommandation ni dassigner les voies EMCN 16, 24,32 et 40 kbit/s, ni de fixer le choix des dbits de codage correspondants; v

15、oir, par exemple, lesRecommandations G.761 et G.763 (rvise; 1990).Remarque 3 Les aspects concernant la signalisation et le multiplexage dpassent le cadre de la prsenteRecommandation voir, par exemple, les Recommandations G.761 et G.763 (rvise; 1990)._1)La prsente Recommandation remplace entirement l

16、e texte des Recommandations G.721 et G.723 publies dans le fascicule III.4du Livre bleu. Il convient de noter que les systmes conus conformment la prsente Recommandation seront compatibles avecdes systmes tablis sur la base des spcifications de la version du Livre bleu.Recommandation G.726 1 +T15081

17、90-92EntreMIC64 kbit/sConversionen MICuniformeSignaldentreSignal de diffrenceQuantificateuradaptatifSortieMICDASignal estimPrdicteuradaptatifSignalreconstituQuantificateuradaptatifinverseSignal dediffrencequantifia) CodeurEntreMICDASignal dediffrencequantifiSignalreconstituConversion en MICDispositi

18、fdajustement syn-chrone du codageSortie64 kbit/sSignalestimPrdicteuradaptatifb) DcodeurFIGURE 1/G.726Schmas de principe simplifisQuantificateuradaptatifinverse1.1 Codeur MICDAOn obtient un signal de diffrence en soustrayant du signal dentre (pralablement converti de la loi A ou laloi m en MIC unifor

19、me) une valeur estime de ce signal. Un quantificateur adaptatif 31, 15, 7 ou 4 niveaux permetdattribuer, respectivement, cinq, quatre, trois ou deux lments binaires la valeur de ce signal de diffrence en vue desa transmission jusquau dcodeur. Un quantificateur inverse produit le signal de diffrence

20、quantifi partir de cesmmes cinq, quatre, trois ou deux lments binaires. La valeur estime du signal est ajoute au signal de diffrencequantifi pour fournir une version reconstitue du signal dentre. Un prdicteur adaptatif, qui agit tant sur le signalreconstitu que sur le signal de diffrence quantifi, f

21、ournit une estimation du signal dentre, ce qui ferme la boucle decontre-raction.1.2 Dcodeur MICDALe dcodeur comporte une structure identique celle de la boucle de contre-raction du codeur ainsi quundispositif de conversion du code MIC uniforme en loi A ou en loi et un dispositif dajustement synchron

22、e du codage.Le dispositif dajustement synchrone du codage empche laccumulation de la distorsion que lon pourraitobserver avec des codages synchrones en cascade (connexions numriques MICDA-MIC-MICDA, etc.) dans certainesconditions (voir le 3.7). On parvient ce rsultat en ajustant le code de sortie MI

23、C de faon tenter dliminer ladistorsion de quantification dans ltage de codage MICDA suivant.2 Recommandation G.726 2 Principes du codeur MICDALa figure 2/G.726 est un schma de principe du codeur. Pour chacune des variables dcrites, k reprsentelindice dchantillonnage, les chantillons tant prlevs inte

24、rvalles de 125 m s. On trouvera aux 2.1 2.8 ci-aprs unedescription des fonctions de chaque bloc du schma.s(k) s (k)ld(k)y (k)ll(k)y(k)a (k)1t (k)dt (k)rd (k)q a (k) 2 s (k)rk)e T1508200-92Conversion duformat MICdentreCalcul dusignal dediffrenceQuantificateuradaptatifQuantificateuradaptatifinverseCal

25、culdu signalreconstituSortieMICDAPrdicteuradaptatifAdaptationdu facteurdchelle duquantificateurContrle dela vitessedadaptationDtecteur detonalit etde transitionFIGURE 2/G.726Schma de principe du codeur(S2.1 Conversion du format MIC dentreCe bloc convertit le signal dentre s (k) (signal MIC selon la

26、loi A ou la loi m) en un signal MICuniforme sl(k).2.2 Calcul du signal de diffrenceCe bloc calcule le signal de diffrence d (k) daprs le signal MIC uniforme sl(k) et le signal estim se(k):d (k) = sl(k) - se(k) (2-1)2.3 Quantificateur adaptatifOn utilise un quantificateur adaptatif non uniforme 31, 1

27、5, 7 ou 4 niveaux pour quantifier le signal dediffrence d (k) en vue dun fonctionnement 40, 32, 24 ou 16 kbit/s respectivement. Avant la quantification, d (k) estconverti en une reprsentation logarithmique en base 2 avec le facteur dchelle y (k), qui est calcul au moyen du blocdadaptation du facteur

28、 dchelle. Les tableaux 1/G.726 4/G.726 donnent la caractristique normalise entre/sortie duquantificateur (valeurs en prcision infinie).Recommandation G.726 3 2.3.1 Fonctionnement 40 kbit/sCinq lments binaires permettent de spcifier le niveau quantifi qui reprsente d (k) (quatre pour lamplitudeet un

29、pour le signe). Le signal 5 bits I (k), dlivr par le quantificateur, forme le signal de sortie 40 kbit/s; I (k) prenantune valeur parmi 31 valeurs diffrentes de zro. I (k) est inject galement dans le quantificateur adaptatif inverse, lebloc de contrle de la vitesse dadaptation et le bloc dadaptation

30、 du facteur dchelle du quantificateur qui fonctionnentavec un I (k) de 5 bits ayant pris une valeur parmi 32 valeurs possibles. I (k) = 00000 est une entre valable pour cesblocs lorsquelle est utilise dans le dcodeur, en raison derreurs de transmission.TABLEAU 1/G.726Caractristiques des entres et so

31、rties normalisesdu quantificateur pour un fonctionnement 40 kbit/sNiveaux dentre normalissdu quantificateurlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |Niveaux de sortie normalissdu quantificateurlog2| dq(k) | - y (k)04,31, + )00 15 04,424,12, 4,31)0 14 04,213,91, 4,12)0 13 04,023,70, 3,91)0 12 03,813,47, 3,70)0 1

32、1 03,593,22, 3,47)0 10 03,352,95, 3,22)009 03,092,64, 2,95) 8 02,802,32, 2,64)007 02,481,95, 2,32) 6 22,141,54, 1,95)005 01,751,08, 1,54) 4 01,320,52, 1,08)003 00,81- 0,13, 0,52)0 02 00,22- 0,96, - 0,13) 01 - 0,52(- , -0,96) -Remarque Dans les tableaux 1/G.726 4/G.726, le signe indique que la borne

33、est incluse danslintervalle tandis que le signe ( ou ) ou indique quelle en est exclue.2.3.2 Fonctionnement 32 kbit/sQuatre lments binaires permettent de spcifier le niveau quantifi qui reprsente d (k) (trois pour lamplitudeet un pour le signe). Le signal 4 bits I (k), dlivr par le quantificateur, f

34、orme le signal de sortie 32 kbit/s; il est injectgalement dans le quantificateur adaptatif inverse, le bloc de contrle de la vitesse dadaptation et le bloc dadaptation dufacteur dchelle du quantificateur. I (k) = 0000 est une entre valable pour ces blocs lorsquelle est utilise dans ledcodeur, en rai

35、son derreurs de transmission.4 Recommandation G.726 TABLEAU 2/G.726Caractristiques des entres et sorties normalisesdu quantificateur pour un fonctionnement 32 kbit/sNiveaux dentre normalissdu quantificateurlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |Niveaux de sortie normalissdu quantificateurlog2| dq(k) | - y (k

36、)03,12, + )00 7 3,3202,72, 3,12)0 6 2,9102,34, 2,72)0 5 2,5201,91, 2,34)0 4 2,1301,38, 1,91)0 3 1,660000,62, 1,38)000 2 1,050- 0,98, 0,62) 1 0,031(- , - 0,98)0 0 - 2.3.3 Fonctionnement 24 kbit/sTrois lments binaires permettent de spcifier le niveau quantifi qui reprsente d (k) (deux pour lamplitudee

37、t un pour le signe). Le signal 3 bits I (k), dlivr par le quantificateur, forme le signal de sortie 24 kbit/s, o I (k)prend une des sept valeurs diffrentes de zro; I (k) est inject galement dans le quantificateur adaptatif inverse, le blocde contrle de la vitesse dadaptation et le bloc dadaptation d

38、u facteur dchelle du quantificateur, chacun de ceslments est modifi pour fonctionner avec un I (k) de 3 bits ayant pris une valeur parmi huit valeurs possibles.I (k) = 000 est une entre valable pour ces blocs lorsquelle est utilise dans le dcodeur, en raison derreurs detransmission.TABLEAU 3/G.726Ca

39、ractristiques des entres et sorties normalises du quantificateurpour un fonctionnement 24 kbit/sNiveaux dentre normalissdu quantificateurlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |Niveaux de sortie normalissdu quantificateurlog2| dq(k) | - y (k)2,58, + )0 3 2,9101,70, 2,58)0 2 2,1300,06, 1,70)0 1 1,05(- , 0,06)0

40、 0 - 2.3.4 Fonctionnement 16 kbit/sDeux lments binaires permettent de spcifier le niveau quantifi qui reprsente d (k) (un pour lamplitude etun pour le signe). Le signal 2 bits I (k), dlivr par le quantificateur, forme le signal de sortie 16 kbit/s; il est injectgalement dans le quantificateur adapta

41、tif inverse, le bloc de contrle de la vitesse dadaptation et le bloc dadaptation dufacteur dchelle du quantificateur.Recommandation G.726 5 TABLEAU 4/G.726Caractristiques des entres et sorties normalises du quantificateurpour un fonctionnement 16 kbit/sNiveaux dentre normalissdu quantificateurlog2|

42、d (k) | - y (k)| I (k) |Niveaux de sortie normalissdu quantificateurlog2| dq(k) | - y (k)2,04, + )0 1 2,85(- , 2,04)0 0 0,91A la diffrence des quantificateurs dcrits au 2.3.1 pour un fonctionnement 40 kbit/s, au 2.3.2 pour unfonctionnement 32 kbit/s et au 2.3.3 pour un fonctionnement 24 kbit/s, le q

43、uantificateur pour un fonctionnement 16 kbit/s est un quantificateur un nombre pair de niveaux (4 niveaux). Le quantificateur un nombre pair de niveauxpour le MICDA 16 kbit/s a t choisi car sa qualit de fonctionnement est suprieure celle du quantificateurcorrespondant un nombre impair de niveaux (3

44、niveaux).2.4 Quantificateur adaptatif inverseUne version quantifie dq(k) du signal de diffrence est obtenue en utilisant le facteur dchelle y (k) pour lesvaleurs spcifiques de la caractristique de quantification normalise indique aux tableaux 1/G.726 4/G.726, et entransformant le rsultat partir du d

45、omaine logarithmique.2.5 Adaptation du facteur dchelle du quantificateurCe bloc calcule y (k), facteur dchelle du quantificateur et du quantificateur inverse. Les entrescorrespondantes sont le signal de sortie du quantificateur 5, 4, 3, 2 bits I (k) et le paramtre de contrle de la vitessedadaptation

46、, alk).Le principe de base appliqu pour dterminer le facteur dchelle du quantificateur est ladaptation bimodale: adaptation rapide pour les signaux qui produisent des signaux de diffrence grandes fluctuations (parexemple, signaux vocaux); adaptation lente pour les signaux qui produisent des signaux de diffrence fluctuations faibles (parexemple, donnes transmises dans la bande vocale, tonalits).La vitesse dadaptat