Higher compression rates for GSM 6.10 standard using lossless compression
Other Title(s)
معدل ضغط أعلى لبيانات معيار (جي إس إم GSM 6.10) باستخدا م الضغط الأقل فاقدية
Author
Source
Palestinian Journal of Technology and Applied Sciences
Issue
Vol. 2022, Issue 5 (31 Jan. 2022), pp.1-10, 10 p.
Publisher
al-Quds Open University Deanship of Scientific Research and Graduate Studies
Publication Date
2022-01-31
Country of Publication
Palestine (West Bank)
No. of Pages
10
Main Subjects
Abstract AR
يهدف هذا البحث إلى توظيف خوارزمية ضغط البيانات المعتمدة على ترميز (هامينج) للتصحيح (HCDC) دون فقدان البيانات ؛ و ذلك لتقليل معدل بيانات الإرسال لمعيار (جي إس إم GSM 6.10) و الذي يتم استخدام أسس الترميز الخاصة به في معظم الترميزات الحديثة من احتساب معاملات خطية، و طرق احتساب إشارة تفعيل الفلاتر الخطية بشكل عام، تعتمد خوارزمية الضغط المذكورة على توظيف خصائص ترميز (هامينج) بحيث يتم استخدام (البت) الخاص بحقل البيانات كأساس في احتساب (البت) الخاص (بالباريتي)، و عليه يتم ارسال (البتات) الخاصة بالبيانات، و توفير (البتات) الخاصة (بالباريتي).
في هذا البحث، قمنا باعتماد مجموعة من (البتات) تتكون من سبعة حقول بحيث يكون عدد (البتات) الخاصة بالبيانات (4)، و عدد (البتات) الخاصة (بالباريتي) (3)، و تم أيضا إعادة ضغط البينات المضغوطة مرات عدة متتالية للحصول على معدل ضغط أعلى.
تم تطبيق عملية الضغط على المعيار (GSM6.10) و الذي يعتبر أحد أنواع ترميز التوقع الخطي المحفز خارجيا، تم استخدام عينات من أصوات ذكرين بالغين و انثيين بالغتين، و أخذت عينات الإشارة بتردد (8) كيلو هيرتز و رقمتنها بثماني بتات، مدة كل ملف عينة من أربع الى ست ثوان، و تم تقطيع كل عينة إلى نوافذ طول النافذة عشرون ميلي ثانية، و من ثم ترميز كل نافذة باستخدام (GSM6.10)، و التي بدورها تنتج (260) بتا كل عشرين ثانية.
تشتمل هذه (البتات) على : معاملات توقع الخطة، تردد الصوتي الذبذبة (Pitch)، التحصيل (Gain)، قيمة القمة الأعلى للإشارة، موقع الشبكة (Grid position)، قيمة العينة.
يتم تجمي ال (260) بتا، و من ثم يتم ضغطهم مرات عدة باستخدام خوارزمية HCDC.
تم تخفيض معدل الإرسال من (13) كيلوبت في الثانية إلى قرابة (5) كيلوبت بالثانية في المعدل.
تمت مقارنة هذه النتائج بخوارزمية (FLAC)، و التي حققت نسبة ضغط بمعدل (15%) فقط.
و بما أن الضغط المستخدم هو ضغط لا يفضي إلى فقد البيانات (Lossless)، لم يتم التطرق إلى دراسة جودة الإشارة في هذه البحث.
و تم استخدام المكتبة القياسية لترميز (GSM6.10)، و المتوفرة على موقع اتحاد الاتصالات (الدولب) إلى جانب مكتبة (FLAC) مفتوحة المصدر.
Abstract EN
This research aims at exploiting the lossless hamming correction code compression algorithm (HCDC) to reduce the transmission data rate in the GSM 6.10 standard, which holds several similarities with modern adaptive multi-rate codec in coefficients calculations and excitation principles.
the compression algorithms depend on the properties of the hamming codes where data bits can be calculated from the parity bits.
in this research, we chose parity equals 3 and data bits equals 4.
several iterations were conducted over the compressed frame information to achieve even higher compression rates.
the compression rate was implemented over the standard of GSM 6.10, which is a variation code exited linear prediction coding (CELP).
regarding the data samples selected to conduct the test, two males and two females’ voice file samples at 8khz and quantized on 8-bit resolution were selected.
the duration of the files varies from 4 to 6 seconds.
each sample was divided into 20ms frames; each frame was expressed using gsm6.10 with 260 bits of data included linear perdition coefficients, pitch period, gain, peak magnitude value, grid position, and the sample amplitude.
this shows that the 260 bits every 20ms form a data rate of 13kbps.
the 260 bits were subjected to HCDC, and the data rate was reduced by 60%, reaching down to 5kbps on average.
the results compared to the famous FLAC lossless audio compression, which showed15% compression only.
the research did not consider any quality testing since the compression is lossless.
the research used standard itu libraries to conduct the gsm6.10 data acquisition and open-source platforms for FLAC.
American Psychological Association (APA)
Amr, Islam Yunus. 2022. Higher compression rates for GSM 6.10 standard using lossless compression. Palestinian Journal of Technology and Applied Sciences،Vol. 2022, no. 5, pp.1-10.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1405278
Modern Language Association (MLA)
Amr, Islam Yunus. Higher compression rates for GSM 6.10 standard using lossless compression. Palestinian Journal of Technology and Applied Sciences No. 5 (Jan. 2022), pp.1-10.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1405278
American Medical Association (AMA)
Amr, Islam Yunus. Higher compression rates for GSM 6.10 standard using lossless compression. Palestinian Journal of Technology and Applied Sciences. 2022. Vol. 2022, no. 5, pp.1-10.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1405278
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references : p. 9-10
Record ID
BIM-1405278
