ITU-T G 727 SPANISH-1990 5- 4- 3- AND 2-bits SAMPLE EMBEDDED ADAPTIVE DIFFERENTIAL PULSE CODE MODULATION (ADPCM)《5 4 3和2 Bits的自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的嵌入式样本(15号研究组)58pp》.pdf

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1、UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONESCCITT G.727COMIT CONSULTIVOINTERNACIONALTELEGRFICO Y TELEFNICOAPECTOS GENERALES DE LOS SISTEMASDE TRANSMISIN DIGITAL;EQUIPOS TERMINALESMODULACIN POR IMPULSOS CODIFICADOSDIFERENCIAL ADAPTATIVA Y (MICDA)JERARQUIZADA CON 5, 4, 3 Y 2 bitsPOR MUESTRARecomendacin G.

2、727Ginebra, 1990PREFACIOEl 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 normaliza

3、cin de las telecomunicaciones 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 Asambl

4、eas Plenarias de ste es el objeto del procedimiento establecido en laResolucin N.o2 del CCITT (Melbourne, 1988).La Recomendacin G.727 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,

5、 la expresin Administracin 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 po

6、r ningn medio,sea ste electrnico o mecnico, de fotocopia o de microfilm, sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT.Recomendacin G.727Recomendacin G.727MODULACIN POR IMPULSOS CODIFICADOS DIFERENCIAL ADAPTATIVAJERARQUIZADA CON 5, 4, 3 Y 2 bits POR MUESTRA1 IntroduccinEsta Recomendacin contien

7、e la especificacin de un algoritmo de modulacin por impulsos codificadosdiferencial adaptativa (MICDA) jerarquizada que funciona con 5, 4, 3 y 2 bits por muestra (por ejemplo, a velocidadesde 40, 32, 24 y 16 kbit/s). Se recomiendan las caractersticas indicadas a continuacin para la conversin de cana

8、les MICde ley A o ley m de 64 kbit/s en canales de MICDA jerarquizada de velocidad variable, y viceversa.Se define tambin la ley de transcodificacin aplicable cuando la seal fuente es una seal de modulacin porimpulsos codificados con una velocidad de impulsos de 64 kbit/s, formada a partir de seales

9、 analgicas de frecuenciasvocales, conforme se especifica en todos sus detalles en la Recomendacin G.711 del CCITT (Libro Azul).En las aplicaciones donde el codificador conoce y el decodificador desconoce la manera en que se han alteradolos bits de la palabra de cdigo MICDA, o donde tanto el codifica

10、dor como el decodificador conocen las alteraciones delas palabras de cdigo, o donde ni el codificador ni el decodificador conocen la manera en que se han alterado los bits,puede recurrirse a otros algoritmos de MICDA jerarquizada.2 Consideraciones generalesLos algoritmos de MICDA jerarquizada especi

11、ficados en la presente Recomendacin son ampliaciones de losalgoritmos MICDA definidos en G.726, y se recomienda utilizarlos en los sistemas de paquetizacin de voz quefuncionan de conformidad con el protocolo de voz paquetizada (PVP) especificado en el proyecto deRecomendacin G.764.El PVP permite ali

12、viar una congestin modificando el tamao de un paquete de seales vocales, cuando elloresulta necesario. Utilizando la propiedad jerarquizada del algoritmo descrito aqu, puede hacerse caso omiso de uno oms bits menos significativos de cada palabra de cdigo en los puntos de paquetizacin y/o nodos inter

13、medios, a fin dealiviar la congestin. Se obtiene as un resultado bastante mejor que abandonando paquetes durante la congestin.En el 3 se describe en forma resumida el algoritmo de transcodificacin MICDA. En la figura 1/G.727 semuestra un diagrama de bloques simplificado del codificador y del decodif

14、icador. En los 4 y 5 figuran,respectivamente, los principios y las descripciones funcionales de los algoritmos de codificacin y de decodificacinMICDA. El 6 contiene los detalles del clculo del algoritmo. En este punto se define con precisin cada subbloque delcodificador y del decodificador, empleand

15、o una secuencia lgica particular. Si se emplean otros mtodos de clculo,debe procederse con sumo cuidado para garantizar que arrojen exactamente el mismo valor de las variables detratamiento de salida. Cualquier otra diferencia con respecto a los procedimientos detallados en el 6 producirdegradacione

16、s del funcionamiento que pueden resultar graves.Recomendacin G.727 1 + +T1508300-92+FIGURA 1/G.727Diagramas de bloques simplificadosConversina MICuniformeSeal deentradaSeal dediferenciaCuantificadoradaptativoEstimacinde la sealSealreconstruidaPredictoradaptativoCuantificadoradaptativoinversoEnmascar

17、amientode bitsSalidaMICDAEntradaMICDAEnmascaramientode bitsCuantificadoradaptativo inversode compensacinpreviaConversina MICAjuste de lacodificacinsncronaCuantificadoradaptativo inversode realimentacinPredictoradaptativoSeal reconstruidaEstimacinde la seala) Codificadorb) DecodificadorSeal dediferen

18、ciacuantificadaSeal dediferenciacuantificadaSalida MICde 64 kbit/scon ley Ao ley mEntrada MICde 64 kbit/scon ley Ao ley m3 Algoritmos de MICDA jerarquizadaLos algoritmos de MICDA jerarquizada son algoritmos de codificacin a velocidades variables que ofrecen laposibilidad de abandonar bits de los blo

19、ques del codificador y del decodificador. Constituyen una serie de algoritmostales que los niveles de decisin de los cuantificadores de velocidad inferior son subconjuntos del cuantificador quefunciona a la velocidad ms alta. Esto permite reducir el nmero de bits en cualquier punto de la red sin nec

20、esidad deuna coordinacin entre el transmisor y el receptor. A diferencia de ello, los niveles de decisin de losalgoritmos MICDA clsicos, como los indicados en la Recomendacin G.726, no forman subconjuntos y, por lo tanto, eltransmisor tiene que informar al receptor de la velocidad de codificacin y d

21、el algoritmo de codificacin.Los algoritmos jerarquizados permiten absorber las caractersticas imprevisibles con rfagas de los esquemasde trfico que requieren un alivio de la congestin. Como la congestin puede aliviarse despus de la codificacin, lacodificacin jerarquizada es distinta de la codificaci

22、n de velocidad variable, en la que el codificador y el decodificadordeben emplear el mismo nmero de bits en cada muestra. En ambos casos, el decodificador debe recibir una indicacindel nmero de bits que debe utilizar en cada muestra.2 Recomendacin G.727 Los algoritmos jerarquizados producen palabras

23、 de cdigo que contienen bits de mejoramiento y bits dencleo. El trayecto de alimentacin adelantada (FF) utiliza bits de mejoramiento y de ncleo, mientras que el trayecto derealimentacin (FB) slo utiliza bits de ncleo. El cuantificador inverso y el predictor del codificador y del decodificadoremplean

24、 los bits de ncleo. Con esta estructura, pueden descartarse bits de mejoramiento durante la congestin de la red.No obstante, el nmero de bits de ncleo de los trayectos FB del codificador y del decodificador debe ser el mismo, a finde evitar errores de prdida de rastreo.Las cuatro velocidades de MICD

25、A jerarquizada son 40, 32, 24 y 16 kbit/s, y los niveles de decisin de loscuantificadores de 32, 24 y 16 kbit/s son subconjuntos de los del cuantificador de 40 kbit/s. Los algoritmos de MICDAjerarquizada se designan por pares (x, y) donde x se refiere a los bits FF (de mejoramiento y ncleo) de la MI

26、CDA, e y serefiere a los bits FB (de ncleo) de MICDA. Por ejemplo, si y se fija en 2 bits, (5,2) representar el algoritmojerarquizado de 40 kbit/s, (4,2) representar el algoritmo jerarquizado de 32 kbit/s, (3,2) representar el algoritmojerarquizado de 24 kbit/s y (2,2) el algoritmo de 16 kbit/s. La

27、velocidad binaria nunca es menor a 16 kbit/s, porque elnmero mnimo de bits del ncleo es 2. En la figura 1/G.727 aparecen diagramas de bloques simplificados delcodificador y del decodificador de MICDA jerarquizada.La Recomendacin prev las velocidades de codificacin de 40, 32, 24 y 16 kbit/s y velocid

28、ades binarias dencleo de 32, 24 y 16 kbit/s. Esto corresponde a los pares siguientes: (5,2), (4,2), (3,2), (2,2); (5,3), (4,3),(3,3); (5,4), (4,4).3.1 Codificador MICDATras la conversin de la seal de entrada MIC de ley A o ley m en una seal MIC uniforme, se obtiene unaseal de diferencia sustrayendo,

29、 de la seal de entrada, una estimacin de dicha seal. Se utiliza un cuantificadoradaptativo de 4, 8, 16 32 niveles para asignar 2, 3, 4 5 dgitos binarios al valor de la seal de diferencia para sutransmisin al decodificador. (No todos los bits llegan necesariamente al decodificador, ya que algunos de

30、ellos puedenser abandonados para aliviar la congestin en la red de paquetes. Sin embargo, para una determinada muestra recibida,se garantiza la llegada de los bits de ncleo si no hay errores de transmisin y si los paquetes llegan a su destino.)Los bits FB se aplican al cuantificador inverso. El nmer

31、o de bits de ncleo depende del algoritmo jerarquizadoseleccionado; por ejemplo, el algoritmo (5,2) contendr siempre 2 bits de ncleo. El cuantificador inverso produce unaseal de diferencia cuantificada a partir de estos dgitos binarios. El valor estimado de la seal (estimacin de seal) seaade a esta s

32、eal de diferencia cuantificada para producir la versin reconstruida de la seal de entrada. Tanto la sealreconstruida como la seal de diferencia cuantificada se someten a un predictor adaptativo que produce la estimacin dela seal de entrada, completndose as el bucle de realimentacin.3.2 Decodificador

33、 MICDAEl decodificador comprende una estructura idntica a la parte FB del codificador. Adems, tiene untrayecto FF que contiene una conversin de MIC uniforme a ley A o ley m . Los bits tanto de ncleo como demejoramiento son empleados por el bloque de ajuste de la codificacin sncrona para impedir la a

34、cumulacin dedistorsiones en las codificaciones sncronas en cascada (conexiones digitales MICDA-MIC-MICDA, etc.) en ciertascondiciones (vase el 5.10). El ajuste de la codificacin sncrona se consigue ajustando los cdigos de salida MIC paraeliminar la distorsin de cuantificacin en la siguiente etapa de

35、 codificacin MICDA.3.3 Requisitos de densidad de unosEstos algoritmos producen las palabras de cdigo todos ceros. Si en las redes nacionales existen requisitosen cuanto a la densidad de unos, deben utilizarse otros mtodos para cumplir estos requisitos.Recomendacin G.727 3 3.4 AplicacionesEn la aplic

36、acin prevista de acuerdo con la Recomendacin G.764, el campo de tipo de codificacin (TC) y elcampo de indicador de abandono de bloque (IAB) del encabezamiento del paquete definido en la Recomendacin G.764informarn al codificador acerca del algoritmo que debe utilizar. En toda otra aplicacin, debe co

37、municarse aldecodificador la informacin que facilita el PVP.4 Principios del codificador MICDALa figura 2/G.727 es un esquema de bloques del codificador. Para cada variable descrita, k es el ndice demuestreo, y se toman muestras a intervalos de 125 m s. En los 4.1 a 4.9 se describen los distintos bl

38、oques.s(k) s (k)ld(k)y (k)ll(k)y(k)a (k)1t (k)dt (k)rd (k)qa (k)2s (k)rs (k)eT1508310-92l(k)I (k)cFBConversinformato deentrada MICClculo dela seal dediferenciaCuantificadoradaptativoEnmascaramientodel bit derealimentacinSalida MICDACuantificadoradaptativoinversoAdaptacindel factor deescala delcuanti

39、ficadorControl de lavelocidad deadaptacinCalculadorde la sealreconstruidaPredictoradaptativoDetector detonos ytransicionesFIGURA 2/G.727Esquema de bloques del codificador4.1 Conversin del formato MIC de entradaEste bloque convierte la seal de entrada MIC codificada segn la ley A o la ley m , s(k), e

40、n una seal MICuniforme, sl(k).4.2 Clculo de la seal diferenciaEste bloque calcula la seal diferencia, d(k), a partir de la seal MIC uniforme sl(k) y de la estimacin de sealse(k):d(k) = sl(k) - se(k) (4-1)4 Recomendacin G.727 4.3 Cuantificador adaptativoSe utiliza un cuantificador de rampa central ad

41、aptativo no uniforme de 4, 8, 16 32 niveles para cuantificar laseal diferencia d(k). Antes de la cuantificacin, d(k) se convierte a una representacin logartmica de base 2 y esproporcionalizado por el factor de escala y(k), calculado por el bloque de adaptacin del factor de escala. Lacaracterstica no

42、rmalizada de entrada/salida (valores de precisin infinita) del cuantificador se indica en loscuadros 1/G.727 a 4/G.727 para los algoritmos de 16, 24, 32 y 40 kbit/s, respectivamente. Se utilizan 2, 3, 4 5 dgitosbinarios para especificar el nivel cuantitativo que representa a d(k) (el bit ms signific

43、ativo representa el bit de signo ylos bits restantes representan la magnitud). La salida de 2, 3, 4 5 bits del cuantificador, I(k), constituye la seal desalida a 16, 24, 32 40 kbit/s y se aplica tambin al bloque de enmascaramiento de bits. I(k) contiene tanto los bits demejoramiento como los de ncle

44、o.4.4 Enmascaramiento de bitsEste bloque produce los bits de ncleo, Ic(k), desplazando lgicamente hacia la derecha la seal de entradaI(k), a fin de enmascarar el mayor nmero posible de bits abandonables (menos significativos). El nmero de bits porenmascarar y el nmero de emplazamientos por desplazar

45、 hacia la derecha dependen del algoritmo jerarquizadoseleccionado; por ejemplo, este bloque enmascarar los dos bits menos significativos (LSB) y desplazar los bitsrestantes dos emplazamientos hacia la derecha, cuando se seleccione el algoritmo (4,2). La salida Ic(k) del bloque deenmascaramiento de b

46、its se aplica a los bloques de cuantificador adaptativo inverso, de adaptacin del factor de escaladel cuantificador y de control de la velocidad de adaptacin.CUADRO 1/G.727Caracterstica de entrada/salida normalizadadel cuantificador para el funcionamiento jerarquizado a 16 kbit/sGama de entrada norm

47、alizadadel cuantificadorlog2 d(k) y(k) I(k) Ic(k)Salida normalizadadel cuantificadorlog2 dq(k) y(k)(-, 2,04) 0 0,912,04, ) 1 2,85Nota En los cuadros 1/G.727 a 4/G.727, indica que el valor extremo est incluido, enla gama, y ( ) indica que el valor extremo no est incluido en la gama.CUADRO 2/G.727Caracterstica de entrada/salida normalizadadel cuantificador para el funcionamiento jerarquizado a 24 kbit/sGama de entrada normalizadadel cuantificadorlog2 d(k) y(k) I(k) Ic(k)Salida normalizadadel cuantificadorlog2 dq(k) y(k)(-, 0,96) 0 - 0,090