HD-Voice für die Mobilfunkkommunikation - Khariton, Dmitry, Vladimir, Oleg, Irina, Glory!



    Wir haben HD-Voice im Beeline-Netzwerk in Moskau aktiviert. Nachfolgend finden Sie Tonaufnahmen vor und nach sowie technische Details.

    Der HD- Sprachmodus basiert auf der AMR-WB-Technologie (Adaptive Multi Rate Wadeband) - adaptive Breitbandcodierung mit variabler Geschwindigkeit. Dieser Codec wird auch als G.722.22-Standard bezeichnet. Theoretisch kann eine Person Geräusche im Bereich von 20 Hz bis 20 kHz hören, in der Praxis ist es jedoch ausreichend, Geräusche in einem viel engeren Bereich zu übertragen. Bei der Sprachcodierung in AMR-WB wird der Frequenzbereich von 50Hz-7kHz verwendet, dies ist für eine vollständige Sprachübertragung absolut ausreichend. Beispielsweise verwendet der AMR-Codec den 300-3-kHz-Bereich. Die Methode kann in 2G- und 3G-Netzen verwendet werden.

    Einfach ausgedrückt, jetzt klingt die menschliche Stimme natürlicher, weil es aufhören wird, sich in einen ziemlich schmalen Streifen zu „quetschen“, dessen Notwendigkeit einst von den Einschränkungen der Infrastruktur bestimmt wurde. Darüber hinaus hat das externe Rauschen bei HD-Codierung einen geringeren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit.

    Wie sind wir zu HD-Voice gekommen und wie funktioniert es?


    Eine Person ist in der Lage, ein bestimmtes Frequenzband zu hören, normalerweise wird es mit 20Hz-20kHz angenommen. Es ist schwierig, das gesamte Spektrum ohne Komprimierung über drahtlose Kommunikationskanäle zu übertragen, sodass Sprache ohne Bandkürzungen nur in drahtgebundenen Systemen übertragen wird. Für die Sprachkomprimierung werden Sprachcodecs oder Vocoder verwendet. Ihr Nebeneffekt ist die Verzerrung der übertragenen Stimme, indem das Frequenzband der Sprachnachricht begrenzt wird.

    Der allererste in Mobilfunknetzen verwendete Sprachcodec war "Full Rate" - FR. Gleichzeitig mit FR wurde auch der Halbraten-Codec eingeführt, dessen einziger Zweck darin besteht, die Anzahl der gleichzeitig bedienten Teilnehmer zu erhöhen, und der, wie der Name schon sagt, die Hälfte des FR-Codecs im Radiokanal belegt. Die Sprachqualität nach dem Umcodieren in FR war jedoch nicht sehr hoch, und für einige Länder (z. B. Arabisch, wo die Sprachgeschwindigkeit hoch ist und viele Hochfrequenztöne zu hören sind) war dies völlig inakzeptabel. Aus diesem Grund wurde der FR-Codec umgestaltet und die verbesserte volle Rate angezeigt, wodurch eine deutlich bessere Sprachqualität bei geringerer Bitrate erzielt wurde.

    Mit der zunehmenden Verbreitung von Mobilfunknetzen nahmen die Anforderungen an die Qualität von Sprachdiensten zu, und es gab ein Problem mit der Verschlechterung der Sprachqualität bei einem geringen Funksignalpegel von der Basisstation. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein neuer Codec entwickelt - "Adaptive Multi Rate", bei dem derselbe Frequenzbereich für die Analyse und Komprimierung verwendet wurde, der Algorithmus jedoch so implementiert wurde, dass sich die Codec-Bitrate je nach Qualität des empfangenen Signals dynamisch änderte. Dadurch wurde es möglich, bei guten Funkbedingungen eine hervorragende Sprachqualität und bei schlechten Bedingungen ein Gespräch zu führen, auch wenn FR / EFR-Codecs überhaupt nicht funktionieren konnten.

    Alle 3G-Netze arbeiten nur mit dem AMR-Codec oder dessen nachfolgenden Implementierungen, beispielsweise AMR-WB. Da es jedoch nach wie vor eine große Anzahl von Teilnehmern gibt, die Telefone verwenden, die nur EFR / HR-Codecs unterstützen, arbeitet das 2G-Netzwerk weiterhin mit allen Codecs (FR / EFR / HR / AMR-FR / AMR-HR) und bietet Sprachkommunikation für jedes Telefon.

    Derzeit steigen die Anforderungen an die Sprachqualität in Mobilfunknetzen weiter und es ist an der Zeit, die AMR-WB-Technologie zu nutzen. Alle oben beschriebenen Codecs verwenden einen Frequenzbereich von bis zu 200 Hz bis 3,4 kHz für die Komprimierung, während AMR-WB ein Sprachnachrichtenband bei 50 Hz bis 7 kHz für die Codierung verwendet. Mit AMR-WB können Sie das Doppelte des großen Frequenzbands übertragen, wodurch die Qualität und Sättigung der hohen und niedrigen Frequenzen der übertragenen Sprache erhöht wird.

    Einige Eigenschaften der Codecs sind in der Tabelle aufgeführt:

    Codec

    Standard

    Jahr der Schöpfung

    Bereich komprimierbarer Frequenzen

    Erstellt Bitrate

    Volle Rate - FR

    GSM 06.10

    1990

    200-3400 Hz

    13 kbit / s

    Halbe Rate - HR

    GSM 06.20

    1990

    200-3400 Hz

    5,6 kbit / s

    Verbesserte volle Rate - EFR

    GSM 06.60

    1995

    200-3400 Hz

    12,2 kbit / s

    Adaptive Multi Rate - AMR

    3GPP TS 26.071

    1999

    200-3400 Hz

    4,75 - 12,20 kbit / s

    Adaptive Multi Rate - Breitband - AMR-WB

    3GPP TS 26.190

    2001

    50-7000 Hz

    6,60 - 23,85 kbit / s

    Adaptives Multi-Rate-WideBand + - AMR-WB +

    3GPP TS 26.290

    2004

    50-7000 Hz

    6 - 36 kbit / s (Mono)
    7 - 48 kbit / s (Stereo)



    Tipp für neugierige Programmierer: Eine Beispielimplementierung des AMR-Codecs in C ist im 3GPP TS 26.073-Standard verfügbar (leicht zu finden, herunterzuladen und zu implementieren).

    In der folgenden Abbildung sehen Sie einen Vergleich der Sprachqualität auf der MOS-Skala (Mean Opinion Score) in Abhängigkeit vom verwendeten Codec. Die MOS-Skala ist eine subjektive Beurteilung der Sprachqualität von 0 bis 5, wobei 0 die vollständige Abwesenheit der Hörbarkeit und 5 die Live-Sprache ist. G.711-Codec - Wird in der Festnetztelefonie verwendet. Dies ist die Qualität, die Sie von Ihrem Festnetztelefon hören sollten (es sei denn, es wurde natürlich auf den IP-Kanal übertragen, dies ist jedoch ein Thema für ein völlig anderes Gespräch).



    Update: Die Kommentare wiesen zu Recht darauf hin, dass der durchschnittliche MOS-Wert für den G.711-Codec bei 4,1 liegt, was die Realität leicht verzerrt.
    Wie Sie aus dem Diagramm (und unter Berücksichtigung der Informationen von Update) ersehen können, bietet der AMR-WB-Codec bei guten Funkbedingungen eine ähnliche Sprachqualität wie bei einem kabelgebundenen Haustelefon.

    Mit zwei Fragmenten einer Musikkomposition, die mit den Codecs AMR und AMR-WB komprimiert wurden, können Sie die Klangqualität selbst vergleichen und den Unterschied im Klangbild, das mit verschiedenen Codecs erstellt wurde, visuell bewerten.

    AMR-codierte obere Spur

    AMR-codierte untere Spur

    Tests


    Wir sind nicht die ersten, die diese Technologie in Russland auf den Markt bringen. Es gab also bereits einige Entwicklungen. Unser erstes Netzwerksegment mit HD-Voice wurde mit Geräten von Ericsson auf der Moskauer Ringstraße gebaut. Die Aktivierung von AMR-WB dauerte lange: Zunächst wurde es auf einem Controller getestet (mit zahlreichen Laufwerkstests zur Messung der Sprachqualität). Und selbst nachdem alles auf einem Controller getestet wurde, erfolgte die anschließende Aktivierung schrittweise, Controller für Controller. Der gesamte Aktivierungsprozess dauerte fast sechs Monate.

    Hier sind die Referenzproben aus den abschließenden Tests , die in Hardware mit genauen Messungen zu verschiedenen Zeiten ausgewertet wurden.

    Funktioniert es schon


    Ja, jetzt ist die Technologie in einem 3G-Netz für Moskau implementiert. Um den Modus zu verwenden, müssen Sie keine zusätzlichen Einstellungen vornehmen. Er wird automatisch aktiviert, wenn sich beide Teilnehmer im 3G-Netzwerk befinden und beide Telefone den Codec unterstützen.



    Das Diagramm zeigt die Bedingungen, die für den Betrieb des AMR-WB erforderlich sind. Nun, wie oben erwähnt, wird der Codec im 3G-Netz gestartet. Der nächste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass der Codec zwischen den 2G- und 3G-Netzen, dann zwischen den Netzen und zwischen den Betreibern funktioniert.

    Welche Geräte werden unterstützt?


    Liste. Achtung, unter dem Spoiler sind viele Buchstaben.
    Alcatel One Touch 903
    Alcatel One Touch 916/916D
    Alcatel One Touch 918
    Alcatel One Touch 983
    Alcatel One Touch 985/985D
    Alcatel One Touch 991/991D/991T
    Alcatel One Touch 992D
    Alcatel One Touch 993/993D
    Alcatel One Touch 995/996
    Alcatel One Touch Idol
    Alcatel One Touch Idol Ultra
    Alcatel One Touch Scribe Easy
    Alcatel One Touch Scribe HD
    Alcatel One Touch Star
    Alcatel One Touch Tribe
    Alcatel One X'POP
    Apple iPhone 5
    Apple iPhone 5S
    Apple iPhone 5C
    BlackBerry Q10
    BlackBerry Q5
    BlackBerry Torch 9810
    BlackBerry Z10
    BlackBerry Z30
    HTC Desire 500
    HTC ChaCha
    HTC Desire C
    HTC Desire HD
    HTC Desire S
    HTC Desire X
    HTC Desire Z
    HTC EVO 3D
    HTC Unglaubliches
    HTC One
    HTC One mini
    HTC One S
    HTC One SV
    HTC One V
    HTC One X
    HTC One X +
    HTC One XL
    HTC One (M8)
    HTC Radar
    HTC Raider
    HTC Rhyme
    HTC Sensation
    HTC Sensation XE
    HTC Sensation XL
    HTC Titan
    HTC Touch HD
    HTC Wildfire S
    HTC Windows Phone 8X
    HTC Windows Phone 8S
    Huawei Ascend D Vier
    Huawei Ascend D2 LTE (VoLTE)
    Huawei Ascend G510
    Huawei Ascend G740
    Huawei Ascend P1 U9200
    Huawei Ascend P2
    Huawei Ascend P6
    Huawei Boulder U8350
    LG A310
    LG Nexus 4 E960
    LG Nexus 5
    LG Optimus 3D
    LG Optimus G
    LG Optimus G Pro
    LG Optimus L4 II
    LG Optimus L5
    LG Optimus L5 II
    LG Optimus L7
    LG Optimus L7 II
    LG Optimus L9
    LG Optimus LTE2 F160LV (VoLTE)
    LG Optimus F7
    LG Optimus F180S (VoLTE)
    LG Optimus Vu2 F200 (K,L,S) (VoLTE)
    LG Optimus Vu3 F300 (K,L,S) (VoLTE)
    LG Optimus GX F310L (VoLTE)
    LG Optimus G2 F320S (VoLTE)
    LG Optimus G Pro F240S (VoLTE)
    LG Optimus LTE III F260S (VoLTE)
    LG Optimus G Flex F340S (VoLTE)
    LG Optimus 3D Max (P720)
    LG Optimus 3D (P920)
    LG Optimus 4X HD (P880)
    LG Prada (P940)
    LG Prada 3.0
    Motorola Quench
    Motorola RAZR (XT910)
    Motorola RAZR i (XT890)
    Motorola Moto G
    Nokia 300
    Nokia 301
    Nokia 302
    Nokia 500
    Nokia 515
    Nokia 600
    Nokia 603
    Nokia 700
    Nokia 701
    Nokia 808 PureView
    Nokia 5230
    Nokia 5330 Mobile TV Edition
    Nokia 5530 XpressMusic
    Nokia 5630 XpressMusic
    Nokia 5730 XpressMusic
    Nokia 6260 Slide
    Nokia 6600i slide
    Nokia 6700 classic
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    nokia 6710 navigator
    nokia 6720 classic
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    nokia 6790 slide
    nokia 7230
    nokia Asha 300
    nokia Asha 301 nokia
    Asha 302 nokia
    Asha 303 nokia
    Asha 311
    nokia
    C2-01 nokia C3-01 Berühren Sie und geben Sie
    nokia C5-03 ein
    Nokia C5-04
    Nokia C6-00
    Nokia C6-01
    Nokia C7-00
    Nokia E5-00
    Nokia E52
    Nokia E55
    Nokia E6-00
    Nokia E63
    Nokia E7 Communicator
    Nokia E7-00
    Nokia E71x
    Nokia E72
    Nokia E73 Modus
    Nokia Lumia 510
    Nokia Lumia 520
    Nokia Lumia 520.2
    Nokia Lumia 521
    Nokia Lumia 610
    Nokia Lumia 610 NFC
    Nokia Lumia 620
    Nokia Lumia 625
    Nokia Lumia 710
    Nokia Lumia 720
    Nokia Lumia 800
    Nokia Lumia 810
    Nokia Lumia 820
    Nokia Lumia 822
    Nokia Lumia 900
    Nokia Lumia 920
    Nokia Lumia 920T
    Nokia Lumia 925
    Nokia Lumia 925 Superman Edition
    Nokia Lumia 925T
    Nokia Lumia 928
    Nokia Lumia 929 LTE-A (Kat. 4)
    Nokia Lumia 1020.2
    Nokia Lumia 1020 3G
    Nokia Lumia 1020 LTE
    Nokia Lumia 1520
    Nokia N7
    Nokia N8
    Nokia N86 8MP
    Nokia N9
    Nokia N97
    Nokia N97 mini
    Nokia X3-02
    Nokia X5
    Nokia X6-00
    Nokia X7-00
    Samsung Galaxy Star
    Samsung Galaxy Light
    Samsung Ativ S
    Samsung Galaxy Ace
    Samsung Galaxy Ace 2
    Samsung Galaxy Express
    Samsung Galaxy Fame
    Samsung Galaxy Mini
    Samsung Galaxy Mini 2
    Samsung Galaxy Nexus
    Samsung Galaxy Note
    Samsung Galaxy Note II
    Samsung Galaxy Note 3
    Samsung Galaxy Note 10.1
    Samsung Galaxy S II
    Samsung Galaxy S III
    Samsung Galaxy S4
    Samsung Galaxy S4 Mini
    Samsung Galaxy S5
    Samsung Galaxy S Advance
    Samsung Galaxy S Plus
    Samsung Galaxy W
    Samsung Galaxy Y
    Samsung Omnia 7
    Samsung Omnia Pro B7350
    Samsung S5610
    Samsung Wave 3
    Samsung Trend Plus
    Sony Ericsson Elm
    Sony Ericsson Hazel
    Sony Ericsson Live with Walkman
    Sony Ericsson Xperia X8
    Sony Ericsson Xperia X10 Mini
    Sony Ericsson Xperia X10 mini pro
    Sony Ericsson Xperia acro
    Sony Ericsson Xperia active
    Sony Ericsson Xperia Arc
    Sony Ericsson Xperia arc S
    Sony Ericsson Xperia mini
    Sony Ericsson Xperia Mini Pro
    Sony Ericsson Xperia neo
    Sony Ericsson Xperia neo V
    Sony Ericsson Xperia Play
    Sony Ericsson Xperia ray
    Sony Ericsson W995
    Sony Xperia A SO-04E
    Sony Xperia S
    Sony Xperia E
    Sony Xperia E Dual C1605
    Sony Xperia Go (ST27i)
    Sony Xperia i1 HSPA + C6902
    Sony Xperia i1 LTE
    Sony Xperia ion
    Sony Xperia J
    Sony Xperia L
    Sony Xperia M
    Sony Xperia M35t (VoLTE)
    Sony Xperia miro
    Sony Xperia P
    Sony Xperia S
    Sony Xperia Sola
    Sony Xperia SP
    Sony Xperia T
    Sony Xperia Tipo
    Sony Xperia Tipo Dual
    Sony Xperia U
    Sony Xperia V
    Sony Xperia Z
    Sony Xperia ZL
    Sony Xperia ZR
    Sony Xperia Z1
    Sony Xperia Z1S (T Mobile US only)
    Sony Xperia Z1 Compact LTE-A D5503
    Sony Xperia Z2 LTE-A D6543/D6503
    TechFaith Wildfire 80
    ZTE Blade V880
    ZTE Crescent (San Francisco 2 on Orange)
    ZTE Era
    ZTE F160 Atlanta
    ZTE Grand X
    ZTE Grand X IN
    ZTE Orbit
    ZTE R252 / Orange Tara
    ZTE Kis Pro / Orange Zali
    ZTE Skate (Monte Carlo on Orange)
    ZTE Smart Netphone 701
    ZTE Tania
    ZTE TMN smart A15


    Проблемы распознавания


    Die menschliche Sprache ist so beschaffen, dass die Töne „C“ und „F“ im Radio und auf einem schmalen Band des Audiospektrums schlecht unterschieden werden. Die Paare "T" und "P", "M" und "H" leiden ebenfalls. Daher das Gedächtnissystem mit den Namen: "Ich diktiere, Nummer zwei-null-null-drei Olga, wie ich es verstehe, die Rezeption?". Hier entstehen Dinge wie die Zuweisung der kritischsten Teile der Rufzeichen mit "p" - zum Beispiel wird ein Scharfschütze, der sein Rufzeichen niemals verwechseln sollte, höchstwahrscheinlich "dreiunddreißig" sein, weil dies in der Luft sehr unterscheidbar in engen Grenzen ist Streifen.

    Auch mit HD-Voice wächst die Spracherkennung. Dies ist wichtig für die persönliche Kommunikation und für die zunehmende Beliebtheit zusätzlicher Authentifizierung durch Sprache, beispielsweise in Banken.

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