A Fine-Grain Scalable and Channel-Adaptive Hybrid Speech Coding Scheme for Voice over Wireless IP
Improvements Through Multiple Description Coding
Ein feingradig skalierbares und kanaladaptives hybrides Sprachkodierungsverfahren für Voice over Wireless IP
Verbesserungen durch Multiple Description Coding
Marco Zibull
Doctoral thesis
Date of Examination:
2006-10-30
Date of issue:
2006-12-13
Advisor:
Hogrefe, Dieter Prof. Dr.
Referee:
Hogrefe, Dieter Prof. Dr.
Referee:
Waack, Stephan Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B386-2
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Name:
zibull.pdf
Size:
2,8 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
Abstract
English
Wireless LANs (WLANs) are being more and more widely deployed at present. They are a key element in dynamic business environments where permanent access to network resources is vital. They also provide a perfect solution for the creation of ad-hoc networks in emergency conditions within areas where dense wireless networks are in place. Voice over IP (VoIP) is a form of voice communication that uses data networks to transmit voice signals. The signal is appropriately encoded at one end of the communication channel, sent as packets through the data network, then decoded at the receiving end and transformed back into a voice signal. Since both technologies are sufficiently mature at the moment, VoIP over WLAN communication is being developed. However the intrinsic characteristics of each of these two technologies cause specific issues to appear that must be addressed in order to ensure a successful deployment of VoIP over WLANs. This is particularly important when considering the use of WLAN technology in the context of emergency situations. In order to improve the service quality of voice over wireless networks an innovative MDC-based hybrid speech coding scheme was developed. Two main aspects are aimed while development. Firstly, the scheme must be channel-adaptive to withstand difficult network conditions while in parallel fine-grain scalable concerning bandwidth demands to further support the adaption mechanism, secondly. To prove the concepts, a universal network- and error simulation tool was implemented which allows for simulation of various network conditions. Achieved improvements compared to current state-of-the-art solutions are verified by objective speech quality measurement tools introduced with ITU-T P.862.2.
Keywords: VoIP; VoWLAN; Multiple Description Coding; Speech Processing; Wireless; Wavelets
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Wireless LANs (WLANs) finden immer mehr Verbreitung. Mittlerweile gelten sie als Schlüsselelement in dynamischen Unternehmensumgebungen, wo permanenter Netzwerkzugang unabdingbar ist. Wenn eine ausreichende Dichte an Teilnehmern vorhanden ist, bieten sie darüber hinaus die Möglichkeit, auf nahezu perfekte Weise Adhoc-Netzwerke zu etablieren - z.B. Notfallsituationen mit der Anforderung des schnellen Aufbaus von Kommunikationsinfrastrukturen. Voice over IP (VoIP) ist eine Form der Sprachkommunikation die Datennetze zur Übertragung der Sprachsignale nutzt. Dazu wird das Sprachsignal auf einer Seite des Kommunikationskanals kodiert und in Paketform über das Netzwerk zum Empfänger gesendet, der das Sprachsignals seinerseits dekodiert und in ein Sprachsignal zurückwandelt. Beide genannten Technologien sind für sich gesehen, als ausgereift zu bezeichnen. Dennoch bietet die Kombination mit den jeweiligen spezifischen Eigenschaften noch immer eine Reihe von Problemstellungen, denen insbesondere bei der erfolgreichen Bereitstellung von VoIP über WLANs entgegengewirkt werden müssen. Dies wird am bereits genannten Beispiel der Notfallsituationen sofort eindeutig. Um die Dienstqualität von Voice over WLAN zu verbessern, wurde ein innovativer MDC- basierter hybrider Sprachkodierungsansatz entwickelt. Zwei wesentliche Aspekte wurden dabei betrachtet. Erstens, das Sprachkodierungsverfahren sollte kanaladaptive sein, um widrigen Netzwerkbedingungen zu trotzen. Zweitens, zusätzlich sollte das Verfahren feingradig bezüglich der erforderlichen Datenrate skalierbar sein und dabei den Adaptionsmechanismus unterstützen. Zur Überprüfung der Konzepte wurde weiterhin ein universeller Netzwerk- und Fehlersimulator implementiert, der dazu befähigt, unterschiedlichste Netzwerksituationen abzubilden. Die erreichten Verbesserungen wurden mit aktuellen Verfahren verglichen und anhand des ITU-T P.862.2 festgehalten.
Schlagwörter: VoIP; VoWLAN; Multiple Description Coding; Sprachverarbeitung; Wireless; Wavelets
