ITU-T G 726 SPANISH-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、UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONESCCITT G.726COMIT CONSULTIVOINTERNACIONALTELEGRFICO Y TELEFNICOASPECTOS GENERALES DE LOS SISTEMASDE TRANSMISIN DIGITAL;EQUIPOS TERMINALESMODULACIN POR IMPULSOS CODIFICADOSDIFERENCIAL ADAPTATIVA (MICDA)A 40, 32, 24, 16 kbit/sRecomendacin G. 726Ginebra, 1990PREFA

2、CIOEl CCITT (Comit Consultivo Internacional Telegrfico y Telefnico) es un rgano permanente de la UninInternacional de Telecomunicaciones (UIT). Este rgano estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios ypublica Recomendaciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomuni

3、caciones en el planomundial.La Asamblea Plenaria del CCITT, que se celebra cada cuatro aos, establece los temas que han de estudiarse yaprueba las Recomendaciones preparadas por sus Comisiones de Estudio. La aprobacin de Recomendaciones por losmiembros del CCITT entre las Asambleas Plenarias de ste

4、es el objeto del procedimiento establecido en laResolucin N.o2 del CCITT (Melbourne, 1988).La Recomendacin G.726 ha sido preparada por la Comisin de Estudio XV y fue aprobada por elprocedimiento de la Resolucin N.o2 el 14 de diciembre de 1990._NOTA DEL CCITTEn esta Recomendacin, la expresin Administ

5、racin se utiliza para designar, en forma abreviada, tanto unaAdministracin de telecomunicaciones como una empresa privada de explotacin de telecomunicaciones reconocida. UIT 1990Es propiedad. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse o utilizarse, de ninguna forma o por ningn medio,sea ste

6、 electrnico o mecnico, de fotocopia o de microfilm, sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT.Recomendacin G.726Recomendacin G.726MODULACIN POR IMPULSOS CODIFICADOS DIFERENCIAL ADAPTATIVA (MICDA)A 40, 32, 24, 16 kbit/s 1)1 Consideraciones generalesSe recomiendan las caractersticas que se se

7、alan a continuacin para la conversin de un canal MIC de ley Ao de ley m a 64 kbit/s a un canal 40, 32, 24 16 kbit/s y viceversa. Para la conversin del tren de bits MIC se aplica unatcnica de transcodificacin MICDA. La relacin entre las seales de frecuencias vocales y las leyes decodificacin/decodifi

8、cacin MIC se especifica completamente en la Recomendacin G.711.La aplicacin principal de los canales a 24 y 16 kbit/s es para canales de sobrecarga que transportan sealvocal en Equipos de multiplicacin de circuitos digitales (EMCD).La aplicacin principal de los canales de 40 kbit/s es la del transpo

9、rte de seales de mdem de datos enEMCD, especialmente en mdems que funcionan a velocidades superiores a 4800 bit/s.En los 1.1 y 1.2 de esta Recomendacin se describe, en lneas generales, el algoritmo de transcodificacinMICDA, en los 2 y 3 se indican los principios y las descripciones funcionales de lo

10、s algoritmos de codificacin ydecodificacin MICDA respectivamente, y en el 4 se especifican de manera precisa los clculos de los algoritmos.Los aspectos relativos a la red y a las secuencias de prueba digitales se tratan en los apndices I y II respectivamente aesta Recomendacin.En la figura 1/G.726 s

11、e muestran los diagramas de bloques simplificados del codificador y el decodificadorMICDA.En el 4 se define con precisin cada subbloque del codificador y del decodificador utilizando una secuencialgica particular. Si se utilizan otros mtodos de clculo, hay que prestar suma atencin para asegurar que

12、se obtieneexactamente el mismo valor para las variables que intervienen en el tratamiento de la salida. Toda otra desviacin conrespecto al proceso detallado en el 4 se har en detrimento grave de la calidad de funcionamiento.Nota 1 Antes de la formulacin de esta Recomendacin, otros algoritmos MICDA d

13、e comportamientossimilares al algoritmo de 40 kbit/s especificado aqu se han tenido en cuenta en el diseo de EMCD y se han utilizado enredes de telecomunicaciones. Puede hacerse uso de estos algoritmos mediante acuerdos bilaterales para aplicacioneslimitadas de EMCD bajo ciertas circunstancias. Las

14、descripciones tcnicas que proporcionan informacin sobre dos detales tipos de algoritmo pueden encontrarse en COM XVIII-101 y COM XVIII-102 del periodo de estudios 1984-1988.Nota 2 La asignacin de los canales EMCD de 16, 24, 32 y 40 kbit/s y la seleccin correspondiente develocidades de codificacin ca

15、en fuera del mbito de esta Recomendacin, vase por ejemplo, la Recomendacin G.763(revisada en 1990).Nota 3 Las consideraciones sobre sealizacin y multiplexacin caen fuera del mbito de estaRecomendacin (revisada en 1990) vanse por ejemplo, las Recomendaciones G.761 y G.763._1)Esta Recomendacin sustitu

16、ye en su totalidad al texto de las Recomendaciones G.721 y G.723 publicadas en el fascculo III.4 delLibro Azul. Debe sealarse que los sistemas diseados de conformidad con la presente Recomendacin sern compatibles con losdiseados de acuerdo con la versin del Libro Azul.Recomendacin G.726 1 +T1508190-

17、92Conversina MICuniformeSeal deentradaSeal de diferenciaCuantificadoradaptativoSalidaMICDAEstimacin de sealPredictoradaptativoCuantificadoradaptativoinversoSeal re-construidaSeal de diferenciacuantificadaa) CodificadorEntradaMICDASeal dediferenciacuantificadaSeal re-construida Conversina MICAjuste d

18、ecodificacinsncronaEstimacinde sealSalidaa 64 kbit/sPredictoradaptativob) DecodificadorFIGURA 1/G.726Diagramas de bloques simplificadosEntradaMIC a64 kbit/sCuantificadoradaptativoinverso1.1 Codificador MICDATras la conversin de la seal de entrada MIC, codificada segn la ley A o la ley m en una MIC u

19、niforme, seobtiene una seal de diferencia sustrayendo, de la seal de entrada, una estimacin de dicha seal. Se utiliza uncuantificador adaptativo de 31, 15, 7 4 niveles para asignar 5, 4, 3 2 dgitos binarios, respectivamente, al valor de laseal de diferencia, para su transmisin a decodificador. Un cu

20、antificador inverso produce la seal de diferenciacuantificada a partir de estos mismos 5, 4, 3, 2 dgitos binarios, respectivamente. El valor estimado de la seal(estimacin de seal) se aade a esta seal de diferencia cuantificada para producir una versin reconstruida de la sealde entrada. Tanto la seal

21、 reconstruida como la seal de diferencia cuantificada se aplican a un predictor adaptativo, queproduce la estimacin de la seal de entrada completando as el bucle de realimentacin.1.2 Decodificador MICDAEl decodificador consiste en una parte idntica a la que constituye el bucle de realimentacin del c

22、odificador, yuna conversin de MIC uniforme a ley A o ley m ms un ajuste de codificacin sncrona.El ajuste de codificacin sncrona evita la distorsin acumulativa que se produce en las codificacionessncronas en cascada (conexiones digitales MICDA-MIC-MICDA, etc.) en determinadas condiciones (vase el 3.7

23、). Elajuste de codificacin sncrona se consigue ajustando los cdigos de salida MIC de tal manera que se elimine ladistorsin de cuantificacin en la siguiente etapa de codificacin MICDA.2 Recomendacin G.726 2 Principios del codificador MICDALa figura 2/G.726 es un diagrama de bloques de codificador. Pa

24、ra cada variable descrita, k es el ndice demuestreo, y se toman muestras a intervalos de 125 m s. En los 2.1 a 2.8 se da una descripcin funcional de cada bloque.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 T1508200-92Conversin delformato MICde entradaClculo de seal dedifer

25、enciaCuantificadoradaptativoCuantificadoradaptativoinversoSalidaMICDACalculadorde la sealreconstruidaPredictoradaptativoAdaptacindel factor deescala del cuantificadorControl de la velocidad deadaptacinDetectorde tono ytransicinFIGURA 2/G.726Diagrama de bloque del codificadorS (2.1 Conversin del form

26、ato MIC de entradaEste bloque convierte la seal de entrada MIC codificada segn la ley A o la ley m , s (k), en una seal MICuniforme, sl(k).2.2 Clculo de la seal de diferenciaEste bloque calcula la seal de diferencia, d (k), a partir de la seal MIC uniforme, sl(k), y de la estimacin deseal, se(k):d (

27、k) = sl(k) - se(k) (2-1)2.3 Cuantificador adaptativoSe utiliza un cuantificador adaptativo no uniforme de 31, 15, 7 4 niveles para cuantificar la seal dediferencia, d (k) funcionando a 40, 32, 24 16 kbit/s, respectivamente. Antes de la cuantificacin, d (k) se convierte auna representacin logartmica

28、de base 2 y est afectada por el factor de escala y (k) determinado por el bloque deadaptacin del factor de escala. Las caractersticas normalizadas de entrada/salida (valores de precisin infinita) delcuantificador se dan en los cuadros 1/G.726 a 4/G.726.Recomendacin G.726 3 2.3.1 Funcionamiento a 40

29、kbit/sSe utilizan cinco dgitos binarios para especificar el nivel cuantitativo que representa a d (k) (cuatro para lamagnitud y uno para el signo). La salida de 5 bits del cuantificador, I (k), constituye la seal de salida a 40 kbit/s; I (k);toma uno de los 31 valores distintos de cero. I (k) se apl

30、ica tambin a los bloques cuantificador adaptativo inverso,control de velocidad de adaptacin y adaptacin del factor de escala del cuantificador, que funcionan con una I (k) de5 bits, que toma uno de los 32 valores posibles. I (k) = 00000 es una entrada legtima a estos bloques cuando se utilizaen el d

31、ecodificador, debido a errores de transmisin.CUADRO 1/G.726Caracterstica de entrada/salida normalizada del cuantificadorpara el funcionamiento a 40 kbit/sGama de entrada normalizadadel cuantificadorlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |Salida normalizadadel cuantificadorlog2| dq(k) | - y (k)04,31, + )00 15

32、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 11 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(- ,

33、-0,96) 00 -Nota En los cuadros 1/G.726 a 4/G.726 indica que el punto extremo est incluido en la gama.( o ) indica que el punto extremo est incluido de la gama.2.3.2 Funcionamiento a 32 kbit/sSe utilizan cuatro dgitos binarios para especificar el nivel cuantitativo que representa a d (k) (tres para l

34、amagnitud y uno para el signo). La salida de 4 bits del cuantificador I (k), constituye la seal de salida a 32 kbit/s I (k); seaplica tambin a los bloques cuantificador adaptativo inverso, control de velocidad de adaptacin y adaptacin del factorde escala del cuantificador. I (k) = 0000 es una entrad

35、a legtima a estos bloques cuando se utiliza en el decodificador,debido a errores de transmisin.4 Recomendacin G.726 CUADRO 2/G.726Caractersticas de entrada/salida normalizada del cuantificadorpara el funcionamiento a 32 kbit/sGama de entrada normalizadadel cuantificadorlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |

36、Salida normalizadadel cuantificadorlog2| dq(k) | - y (k)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 1,66000,62, 1,38)00 2 1,050- 0,98, 0,62) 1 0,031(- , - 0,98)0 0 - 2.3.3 Funcionamiento a 24 kbit/sSe utilizan tres dgitos binarios para especificar e

37、l nivel cuantitativo que representa a d (k) (dos para lamagnitud y uno para el signo). La salida de 3 bits del cuantificador, I (k), constituye la seal de salida a 24 kbit/s, donde I(k) toma uno de los siete valores distintos de cero. I (k) se aplica tambin a los bloques cuantificador adaptativo inv

38、erso,del control de velocidad de adaptacin y adaptacin del factor de escala del cuantificador, modificndose cada uno delos cuales para que funcione con una I (k) de 3 bits, que toma uno de los ocho valores posibles. I (k) = 000 es una entradalegtima a estos bloques cuando se utiliza en el decodifica

39、dor, debido a errores de transmisin.CUADRO 3/G.726Caractersticas de entrada/salida normalizada del cuantificadorpara el funcionamiento a 24 kbit/sGama de entrada normalizadadel cuantificadorlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |Salida normalizadadel cuantificadorlog2| dq(k) | - y (k)2,58, + )0 3 2,9101,70,

40、2,58)0 2 2,1300,06, 1,70)0 1 1,05(- , 0,06)0 0 - 2.3.4 Funcionamiento a 16 kbit/sSe utilizan dos dgitos binarios para especificar el nivel cuantitativo que representa a d (k) (uno para lamagnitud y uno para el signo). La salida de 2 bits del cuantificador, I (k), constituye la seal de salida a 16 kb

41、it/s. I (k) seaplica tambin a los bloques cuantificador adaptativo inverso, control de velocidad de adaptacin y adaptacin del factorde escala del cuantificador.Recomendacin G.726 5 CUADRO 4/G.726Caractersticas de entrada/salida normalizada del cuantificadorpara el funcionamiento a 16 kbit/sGama de e

42、ntrada normalizadadel cuantificadorlog2| d (k) | - y (k)| I (k) |Salida normalizadadel cuantificadorlog2| dq(k) | - y (k)02,04, + )00 1 02,85(- , 2,04)0 0 00,91A diferencia de los cuantificadores descritos en el 2.3.1 para el funcionamiento a 40 kbit/s, en el 2.3.2 parael funcionamiento a 32 kbit/s

43、y en el 2.3.3 para el funcionamiento a 24 kbit/s, el cuantificador para el funcionamiento a16 kbit/s es un cuantificador de nmero de niveles par (cuatro niveles). Para MICDA a 16 kbit/s se ha elegido uncuantificador de nivel par debido a que su comportamiento es superior al del correspondiente cuant

44、ificador de nmerode niveles impar (tres niveles).2.4 Cuantificador adaptativo inversoSe produce una versin cuantificada de la seal de diferencia, dq(k), proporcionalizando mediante el factor deescala y (k) y los valores especficos tomados de la caracterstica de cuantificacin normalizada indicados en

45、 loscuadros 1/G.726 a 4/G.726 y transformando despus el resultado obtenido en el dominio logartmico.2.5 Adaptacin del factor de escala del cuantificadorEste bloque calcula y (k), factor de escala para el cuantificador y el cuantificador inverso. Este bloque tiene dosentradas: la salida del cuantific

46、ador, I (k), constituida por 5, 4, 3 2 bits, y el parmetro de control de velocidad deadaptacin, al(k).Para la determinacin del factor de escala del cuantificador se sigue el principio bsico de la adaptacinbimodal: un modo rpido para seales que proporcionan seales diferencia con grandes fluctuaciones

47、 (por ejemplo,las seales vocales); un modo lento para seales que proporcionan seales diferencia con pequeas fluctuaciones (por ejemplo,seales de datos en la banda de frecuencias vocales, tonos).La velocidad de adaptacin se controla mediante una combinacin de factores de escala con adaptacin rpiday lenta.El factor de escala (no bloqueado) con adaptacin rpida yu(k) se calcula recursivamente en el dominiologartmico d