TDMA-US1 je hlasový kodek s přenosovou rychlostí 12,2 kbit/s pro severoamerický trh TDMA (IS-136), technicky podobný kodeku GSM-EFR, navržený k poskytování vysokokvalitní hlasové služby a zajištění parity se sítěmi GSM.

Popis

TDMA-US1 je hlasový kodek specifikovaný pro buňkové systémy založené na TDMA, pracující s přenosovou rychlostí 12,2 kbit/s. Je definován ve specifikacích 3GPP jako kodek s technickými charakteristikami podobnými kodeku GSM Enhanced Full Rate (GSM-EFR). Označení ‘US1’ typicky odkazuje na jeho použití na trhu Spojených států pro systémy jako IS-136. Stejně jako TDMA-EFR a GSM-EFR je založen na kódovací technice ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction).

Provoz kodeku zahrnuje zpracování řeči v segmentech (rámcích). Analyzuje každý rámec za účelem stanovení parametrů pro lineárně prediktivní syntetický filtr a excitační signál. Excitace je konstruována ze záznamů v algebraickém kodebooku (reprezentující inovaci) a adaptivním kodebooku (reprezentující periodičnost základního tónu). Tyto parametry jsou kvantovány a zakódovány do 244bitového bloku pro každý 20ms rámec, což vede k přenosové rychlosti 12,2 kbit/s. Tato relativně vysoká přenosová rychlost ve srovnání s jinými buňkovými kodeky umožňuje méně agresivní kompresi, zachovává více charakteristik původního řečového signálu a poskytuje velmi vysokou subjektivní kvalitu.

V síťové architektuře funguje TDMA-US1 v rámci řetězce zpracování řeči. Je implementován v audiokodeku terminálu a v síťové jednotce Transcoder and Rate Adaptation Unit (TRAU) nebo Media Gateway. Zakódovaný bitový proud je paketizován a přenášen přes přidělený provozní kanál na rozhraní TDMA. Specifikace 3GPP TS 26.093 poskytuje podrobný algoritmický popis a testovací sekvence pro tento kodek, čímž zajišťuje, že různé síťové prvky a mobilní telefony mohou vzájemně spolupracovat a poskytovat konzistentní, věrný hlasový službu koncovému uživateli.

K čemu slouží

TDMA-US1 byl vyvinut, aby poskytl možnost vysokopřenosového, prémiového hlasového kodeku pro sítě TDMA (IS-136), zejména v Severní Americe. Kontextem byla konkurenční situace, kdy globální sítě GSM zaváděly vysokokvalitní kodek GSM-EFR. Operátoři TDMA potřebovali srovnatelnou nabídku, aby zajistili, že kvalita jejich hlasové služby nebude vnímána jako horší.

Řešený problém byl omezení dřívějších kodeků TDMA, které měly buď nižší kvalitu (full-rate), nebo vyžadovaly složitější provoz s proměnnou přenosovou rychlostí. TDMA-US1 nabídl přímočarou, vysokokvalitní alternativu s pevnou přenosovou rychlostí. Jeho vytvoření bylo motivováno snahou o standardizaci a harmonizaci kvality. Technickým sladěním s široce přijímaným GSM-EFR umožnil potenciální úspory z rozsahu ve vývoji a testování čipových sad a zajistil, že uživatelé TDMA mohli zažívat srovnatelnou srozumitelnost hovoru jako uživatelé jiných předních digitálních technologií. Sloužil jako kvalitativní benchmark pro hlasové služby TDMA před rozšířeným přijetím pokročilejších adaptivních vícerychlostních kodeků.

Klíčové vlastnosti

• Hlasový kodek s pevnou přenosovou rychlostí 12,2 kbit/s
• Založen na kódovacím algoritmu ACELP, podobně jako GSM-EFR
• Zpracovává řeč ve 20ms rámcích, produkuje 244 bitů na rámec
• Navržen pro poskytování věrného, téměř telefonní kvality hlasu
• Standardizován pro interoperabilitu v systémech TDMA (IS-136)
• Obsahuje komplexní testovací sekvence pro validaci implementace

Související pojmy

• GSM-EFR – GSM Enhanced Full Rate Speech Codec
• TDMA-EFR – TDMA Enhanced Full Rate Speech Codec
• ACELP – Algebraic Code-Excited Linear Prediction

Definující specifikace

• TS 26.093 (Rel-19) — SCR operation of AMR codec for UMTS

📖 Anglický originál a plná specifikace: TDMA-US1 na 3GPP Explorer