Nowoczesne kodowanie mowy

Cyfrowe kodowanie sygnału mowy do przepływności 13 kb/s, stosowane w sieciach GSM (faza 1), jest standardowym rozwiązaniem w sieciach drugiej generacji 2G, oznaczanym jako FR (Full Rate). Pomimo pięciokrotnie mniejszej szybkości niż w klasycznym koderze telefonii PCM (64 kb/s) kodowanie FR zapewnia dobrą jakość mowy, porównywalną z przekazami w analogowej telefonii stacjonarnej.

W celu dwukrotnego zwiększenia pojemności sieci GSM opracowano (1990-1995 r.) kodeki połówkowe HR (Half Rate) z kodowaniem do szybkości 5,6 kb/s, o niewiele gorszej jakości przesyłanych sygnałów mowy. Kodowanie połówkowe praktycznie nie przyjęło się w sieciach GSM (faza 2) ze względu na podwyższony poziom szumów powstających w procesie kodowania i trudności z ich skutecznym eliminowaniem.

Zaproponowana w latach 1995-1996 kolejna wersja kodeka mowy EFR (Enhanced Full Rate) jest rozszerzeniem dotychczasowej wersji Full Rate. Pomimo osiągania lepszych parametrów (12,2 kb/s) ten sposób kodowania jest bardziej wrażliwy na zmianę jakości sieci, z powodu błędów pochodzących zarówno z kanału, jak i od współpracujących urządzeń.

Najnowszym sposobem kompresji zakodowanych sygnałów mowy jest metoda adaptacyjna za pomocą kodeka AMR (Adaptive Multi-Rate Codec), przewidywana do stosowania w systemach trzeciej generacji, także w UMTS. Kodek AMR może operować w dwóch standardach - FR i HR - a w każdym z nich może działać kilka trybów kompresji sygnału z różną szybkością kodowania (tab. 1). Dzięki wbudowanym mechanizmom nawet kilkukrotnej zmiany trybów pracy w ciągu jednej sekundy dostosowanie się kodeka do rzeczywistych warunków kanału informacyjnego staje się możliwe i stanowi największą zaletę tego sposobu kodowania.

Szeroki zakres zmian szybkości kodowania mowy (od 4,5 kb/s do 14 kb/s) jest nadzwyczaj korzystną cechą, zapewniającą dużą pojemność systemu w dobrych warunkach transmitancji sygnałów oraz automatyczne utrzymanie wysokiej jakości (kosztem zmniejszenia pojemności sieci) w gorszych warunkach pracy. Zatwierdzenie pełnego standardu kodeka adaptacyjnego AMR dla szerokopasmowych systemów 3G ma nastąpić w drugiej połowie bieżącego roku.

IMT-2000 a UMTS

Prace, prowadzone od początku lat dziewięćdziesiątych przez Międzynarodową Unię Telekomunikacyjną ITU, nad standaryzacją przyszłego systemu komunikacji osobistej zakładały utworzenie jednolitego systemu lądowego (dla całego globu), nazywanego początkowo FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System). Niezwykle szybki rozwój systemów satelitarnych spowodował rozszerzenie funkcji i zasięgu tego naziemnego systemu globalnego o segment satelitarny i rozwiązania techniczne łączące ziemskie systemy telefonii komórkowej z systemami satelitarnej łączności ruchomej. Wspólny wysiłek wielu służb normalizujących, z uwzględnieniem różnych zastosowań systemu, zaowocował opracowaniem światowego standardu radiokomunikacyjnego oznaczonego IMT-2000 (International Mobile Telecommunications). Zakończenie długiego procesu normalizacji i zatwierdzenie standardu IMT-2000 przez ITU przewiduje się jeszcze w tym roku.

Ze względu na zbyt duże różnice występujące między infrastrukturą sieci eksploatowanych w poszczególnych częściach świata i różne zajętości pasm radiowych postanowiono, że systemy globalne będą funkcjonowały w kilku odmianach regionalnych (Europa, USA, Japonia, Chiny, Korea i in.), przy zachowaniu możliwie wielu wspólnych cech i wymagań ogólnych systemu IMT-2000 o wysokiej przepustowości, także podstawowych zakresów częstotliwości ustalonych przez ITU. Największe odstępstwa od standardu i związane z tym kłopoty, wynikające z wcześniejszego zagospodarowania podstawowych zakresów częstotliwości na inne potrzeby, będą widoczne na terenie amerykańskim.