Speech processing for voice over IP applications

Abstract

VoIP, telefon görüşmelerini internet üzerinde yapılmasına olanak sağlayan bir teknolojidir. Sistem, ses sinyallerini kodlanmış dijital sinyallere dönüştürür ve internet protokolü üzerinden aktarımını sağlar. Uygulama maliyet ve ağ kullanımı gibi bir çok açıdan avantaj getirmiş olsa bile, sistemin servis kalitesini etkileyen internet bağlantı hızları, değişen ses kalitesi ve güvenlik gibi çözülememiş bazı noktaları vardır._x000B_Bu çalışmada, ses kalitesini etkileyen, sesin kodlanması ve yankının yok edilmesi konuları araştırılmış ve geliştirilmiştir. Zamanla değişen akustik filtrelerin matematiksel yaklaşımını model alan kodlama sistemlerinden birisi doğrusal öngörülü kodlamadır. Doğrusal öngörü tabanlı konuşma kodlayıcıları insan konuşmasının üretim mekanizmasını benzetmeye çalışmak için tasarlanmışlardır. Bu türden kodlayıcılardan birisi kod uyarmalı doğrusal öngörülü kodlamadır ve bu kodlama sisteminin MATLAB ortamında benzetimi yapılmıştır. Çalışma boyunca yapılan benzetiminin performansını ölçmek için, ses sinyalinin kalitesi ve sistemin işlemsel yoğunluğu ele alınmıştır. İki farklı kalite ölçütüne dayanan sonuçlara göre, gerçekleştirilen sistemin ses kalitesi neredeyse referans sisteminkiyle aynıdır. İşlemsel yoğunluklar karşılaştırıldığında ise, yapılan çalışmanın harcadığı zaman, referans sisteminin harcadığının yaklaşık dörtte biridir._x000B_Ayrıca bu çalışmada, uyarlanır filtreleme tekniği kullanılarak yankı yok etme algoritması geliştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucu, frekans tabanlı adapte olabilen filtreler kullanılarak yankının başarıyla yok edildiği de tespit dilmiştir. Voice over Internet Protocol (VoIP) is a technology that allows telephone calls to be made over Internet. In this technique, the voice signals are converted into the coded digital signals and sent over Internet Protocol (IP). While this system brings many advantages in terms of cost and network usage, there are unsolved issues in the quality of service such as internet connections, reliability and sound quality._x000B_In this study, the coding of speech and echo cancellation which affects the quality of sound are considered. One of the speech coding models which is based on a mathematical approximation of the varying acoustic filter is linear predictive coding. Linear prediction based vocoders are designed to emulate the human speech production mechanism. Such a vocoder is Code Excited Linear Prediction (CELP) and the CELP based coder and decoder is simulated in MATLAB platform. In order to evaluate the performance of the coding system, the sound quality and the computational complexity of the system are discussed. According to the results based on two different quality metrics, it is found that, quality of the proposed algorithm is nearly same as the reference algorithm. Compared in terms of the computational complexity, the proposed algorithm takes approximately quarter of the time spent by the reference coder._x000B_Also, an echo cancellation software by using adaptive filtering technique has been implemented. As a result of the experiments, echo is cancelled successfully by using frequency-domain adaptive filter.