Beiträge zur Optimalität in der codierten Sprachübertragung

Die codierte Sprachsignalübertragung ist ein nachrichtentechnisches Grundproblem. Im Rahmen des digitalen Mobilfunks stellt sie eine Kernkomponente dar und muß besonderen Anforderungen genügen. Entsprechend dem heutigen Stand der Technik wird zur Quellencodierung das sog. Code Excited Linear Prediction-Verfahren (CELP) betrachtet. Diese Algorithmen arbeiten nach dem Prinzip der Analyse-durch-Synthese. Die wichtigsten einander teilweise widersprechenden Optimierungsziele für ein System der Sprachübertragung sind hohe Sprachqualität – auch bei gestörter Übertragung – geringe Bitrate, niedrige Komplexität und kurze Signalverzögerung. Auf der Grundlage von informationstheoretischen Überlegungen werden in dieser Arbeit theoretische Grenzen aufgezeigt, die es gestatten, heute übliche Verfahren bezüglich ihrer Optimalität zu bewerten und einzuordnen. Darauf aufbauend werden darüber hinaus effiziente Algorithmen der Signalverarbeitung entwickelt, die zur Verbesserung der Grundqualität des Codierers und der empfangsseitig unter dem Einfluß von Bitfehlern erzielten Sprachqualität dienen. Zudem wird ein erheblicher Fortschritt bei der Reduktion der Komplexität erzielt. Zu den betrachteten Punkten werden theoretische Optimallösungen angegeben, die Optimalität vorgeschlagener Lösungen nachgewiesen, oder es werden neue Verfahren vorgeschlagen, die die Situation grundlegend verbessern. Damit lassen sich theoretische Grenzen aufzeigen und neue Einblicke in die Verfahren geben, die zu weiteren Fortschritten führen.