ADAPTACYJNE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW LABORATORIUM

ADAPTACYJNE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW
LABORATORIUM
Ćwiczenie 4
Wybrane telekomunikacyjne zastosowania
algorytmów adaptacyjnych
1. CEL ĆWICZENIA
Celem niniejszego ćwiczenia jest zapoznanie studentów z dwoma zastosowaniami adaptacyjnego przetwarzania sygnałów w telekomunikacji: adaptacyjnym wyrównywaniem
charakterystyki kanału transmisyjnego oraz z liniowym kodowaniem predykcyjnym (LPC).
2. ZAKRES BADAŃ
Badania eksperymentalne przewidziane do wykonania w ramach ćwiczenia nr 4 obejmują:
• badanie procesu adaptacyjnej korekcji dyspersyjnego kanału transmisyjnego z wykorzystaniem algorytmów LMS i RLS
• badanie kodera i dekodera mowy typu LPC-10
3. BADANIA EKSPERYMENTALNE
3.1 Adaptacyjna korekcja charakterystyki kanału telekomunikacyjnego
Wygenerować 2000 próbek sygnału binarnego komendą u = sign(randn(1,2000)).
Wczytać parametry filtru modelującego kanał dyspersyjny z pliku disper.mat i przefiltrować za jego pomocą pierwotny sygnał binarny. Do otrzymanego sygnału dodać szum
gaussowski o odchyleniu standardowym 0,05, otrzymując w ten sposób sygnał wejściowy
x(n). Następnie dokonać adaptacyjnej korekcji kanału transmisyjnego za pomocą algorytmów LMS i RLS w układzie pokazanym na rys. 1. Przyjąć, że sygnał wejściowy d(n) filtru
adaptacyjnego to opóźniony o 6 próbek pierwotny sygnał binarny s(n). Parametry filtrów
adaptacyjnych ustawić w następujący sposób: L = 11, α = 0, 04, λ = 0, 995. Wyświetlić
na jednym rysunku historię zmian współczynników filtru korekcyjnego. Wyznaczyć charakterystykę amplitudową filtru korekcyjnego dla n = 2000 i porównać ją z charakterystyką
filtru modelującego kanał dyspersyjny. Obejrzeć przebiegi sygnału błędu e(n). Skomentować otrzymane wyniki. Powtórzyć eksperymenty obierając własny model kanału oraz inne
wartości wariancji szumu zakłócającego. Dobrać do swoich ustawień odpowiednie wartości
opóźnienia oraz parametrów filtrów LMS i RLS.
1
u(n)
Kana³
transmisyjny
x(n)
Filtr
adaptacyjny
^ n)
y(n) = u(
_
e(n)
+
OpóŸnienie
d(n)
Rys. 1: Układ adaptacyjnej korekcji kanału transmisyjnego
3.2 Badanie kodera mowy LPC-10
1. Zakodować sygnał mowy zapisany w pliku mowa.wav za pomocą kodera LPC-10 (mfunkcja lpckoder.m). Porównać liczbę uzyskanych parametrów na wyjściu kodera
z liczbą próbek fragmentu mowy poddanego analizie. Wyznaczyć stopień kompresji
sygnału przy założeniu, że każdy parametr jest zapisany z wykorzystaniem takiej
samej liczby bitów, co każda z próbek sygnału.
2. Dokonać syntezy zakodowanego sygnału mowy, wykorzystując do tego celu funkcję
lpcdekoder.m. Wyświetlić obok siebie (użyć funkcji subplot) przebiegi sygnałów
mowy oryginalnej i zsyntetyzowanej. Następnie odsłuchać zdekodowany sygnał mowy.
Skomentować swoje spostrzeżenia.
3. Zakodować i zdekodować sygnał muzyki (plik muzyka.wav) przy użyciu kodera LPC.
Odsłuchać sygnał oryginalny i zsyntetyzowany. Jakie wnioski można wyciągnąć po
wykonaniu tego eksperymentu?
4. Wykonać operacje kodowania i dekodowania zaszumionych sygnałów mowy wykorzystywanych w ćwiczeniu nr 3. Wykorzystać zarówno sygnały zakłócone szumem,
jak również sygnał zniekształcony mową pochodzącą z innego źródła. Zbadać wpływ
zakłóceń na poprawność działania kodera LPC. Zastosować adaptacyjną filtrację odszumiającą jako wstępną obróbkę sygnału przed kodowaniem i zbadać jej wpływ na
jakość zdekodowanej mowy. Ustalenie szczegółowego scenariusza badań pozostawiamy w tym miejscu wyobraźni studentów.
2