Qué es el códec GSM, Características y Tipos

Un códec es un software o hardware que convierte los datos digitales a archivos de audio o de video para que puedan ser vistos o reproducidos por las personas que los manejan.

El códec de audio GSM crea archivos de audio .wav que se comprimen. Los archivos de audio GSM .wav ocupan más de 16.000 bytes por cada 10 segundos de audio. Sin embargo, GSM crea archivos de audio más grandes que los creados por el códec de audio WMA. Por eso, si desea obtener un equilibrio entre la calidad y el tamaño de los mensajes de voz, puede que no se trate de la mejor elección.

GSM puede dividirse en dos modos:

  • Full-rate códec:

El sistema GSM utiliza la codificación linear predictiva regular con pulso de excitación (RPE-LPC codec). Se trata de un tipo de códec de tasa de discurso completo y que opera a 13 kbits / s. Como comparación, las redes de viejos teléfonos públicos usan una codificación de señal de voz con una tasa de bits de 64 kbit/s. A pesar de esto no hay diferencia significativa en la calidad de la misma.

Esto se debe a que las frecuencias de la voz humana permiten filtrar y comprimir mucha información, ya que al comunicarnos con otra persona no necesitamos mucha calidad para entender lo que nos dicen. Por el contrario si escuchamos una canción o algo similar por un teléfono, escucharemos bastante mal. Pero en cuanto a la voz, el códec GSM es una gran opción para comprimir la información, ya que no existe una gran diferencia, como en el caso descrito anteriormente de una tasa de bits de 64 kbps a una de 13 kbps.

El codificador procesa la señal de voz que está dividida en bloques de 20 ms. Cada bloque contiene 260 bits como se muestra en figura 1(188 +36 +36 = 260). Esto es razonable, ya que 260 bits / 20 ms = 13 000 bits / s = 13kbits / s.

En la figura 1 también se pueden ver las tres partes principales del codificador:

 

Análisis de predicción lineal (predicción a corto plazo).

Predicción a largo plazo

Análisis de excitación

  • Half-rate Códec:

También existe una versión de códec GSM de tasa media, es el VSELP (Vector Self-Excited Linear Predictor códec), tiene una tasa de bit de 5.6 kbps. El codificador/decodificador VSELP utiliza hasta un total de tres fuentes de excitación.

La primera es el diccionario adaptativo (igual que en CELP). Las dos restantes son los dos (o uno) diccionarios VSELP. En las implementaciones de 8 Kbps se usan dos diccionarios VSELP, cada uno de los cuales contiene 128 vectores. A 4.8 Kbps se usa un solo diccionario que contiene 2048 vectores. Los diccionarios VSELP, debidos a su estructura, son muy robustos frente a posibles errores. Estos diccionarios VSELP contienen vectores que se calculan como combinación lineal de unos vectores básicos.

Estas tres fuentes de excitación se multiplican por sus correspondientes ganancias y el resultado se suma, dando la secuencia combinada de excitación ex(n). Después, en cada submuestra, se utiliza ex(n) para actualizar el diccionario adaptativo. El filtro de síntesis es un filtro LPC de décimo orden todo polos. Los coeficientes LPC se codifican una vez por cada trama de 20 mseg. Los parámetros de excitación se actualizan cada 5 mseg. En el codificador a 8 Kbps el número de muestras de cada trama (N) es 40. Finalmente, el post-filtro espectral sirve para mejorar la calidad de la señal sintetizada.

Los codecs GSM, proporcionan una codificación con muy buenos y aceptables resultados en cuanto a la calidad de la señal de la voz, su uso no es complejo, ya que como vimos no utiliza algoritmos difíciles de realizar para un computador sin muchas características, su principal ventaja es la sencillez en sus operaciones.

Existen otros dos tipos de codecs GSM, uno es el EFR, que es una versión mejorada del full-rate y que proporciona una calidad aumentada del sonido usando el algoritmo de compresión ACELP, y el otro es el AMR que es uno de los más usados actualmente, dando la opción a los operadores de la red de priorizar cada estación para obtener calidad o capacidad.

 

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Acerda de Juan Sebastián

Ingeniero de Sistemas y Telecomunicaciones de la Universidad de Manizales (Colombia) con énfasis en Redes y Seguridad Informática. Creador y administrador de ComuSOFT.com y apasionado del mundo de las redes de telecomunicaciones, el Software libre, Linux y la Seguridad de la Información. Actualmente me desempeño como Help Desk Engineer en una importante Multinacional de Seguridad Informática en Latino América. En lo que pueda colaborarte, lo haré con gusto!

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