GSM-HR
GSM-HR（GSM Half Rate）は、GSMデジタル携帯電話システムにおいて用いられる音声符号化方式の一つです。この方式は、以前の規格であるGSM-FR（GSM Full Rate）と比較して、ビットレートが半分以下の5.6kbpsに抑えられている点が特徴です。
GSM-HRは、1995年に規格化されました。現在の仕様は、ETSI 06.20（ETSI EN 300 969）によって定義されています。音声の符号化には、CELP（Code Excited Linear Prediction）の一種であるVSELP（vector sum excited linear prediction）と呼ばれるアルゴリズムが採用されています。
GSM-HRの主な特徴は以下の通りです。
サンプリング周波数: 入出力ともに8kHz/13bitで処理されます。
ビットレート: 5.6kbpsという低いビットレートで動作します。
符号化アルゴリズム: VSELPアルゴリズムを使用しています。
フレーム長: 20msのフレーム単位で処理を行います。
符号化遅延: 符号化に伴う遅延は25msです。
演算量: 処理に必要な演算量は25MIPS程度です。
GSM-HRの最大の特徴は、その低いビットレートにあります。これにより、ネットワークの回線容量を理論上は倍に増やすことが可能になります。しかし、ビットレートが低い分、音質はGSM-FRと比較すると劣ります。このため、音声品質よりも回線容量の効率化を優先する場合に用いられていました。
近年では、より広範囲のビットレート（12.2～4.75kbps）をサポートするAMR（Adaptive Multi-Rate）コーデックが広く普及しています。AMRは、ネットワークの状態に応じてビットレートを動的に変更できるため、より柔軟な運用が可能です。このため、GSM-HRが使用される機会は減少しつつあります。
VSELPは、音声信号をベクトル量子化という手法で符号化するアルゴリズムです。これにより、効率的な圧縮が可能になります。また、線形予測分析を用いることで、音声信号の冗長性を取り除き、より少ない情報量で音声データを表現できます。GSM-HRのこれらの特徴が、低ビットレートでの音声符号化を可能にしています。
GSM-HRは、GSM携帯電話システムの初期段階で重要な役割を果たしました。しかし、技術の進歩に伴い、より高度な音声符号化方式であるAMRが主流となりました。AMR-WB（Adaptive Multi-Rate Wideband）やAMR-WB+などの技術も開発されており、高音質な音声通話が実現されています。これらの技術は、GSM-HRの制約を克服し、より高品質な通信を提供しています。
GSM-HRは、初期のGSMネットワークにおいて重要な役割を担った音声符号化方式です。低いビットレートで回線容量を効率的に利用できましたが、音質面での制約がありました。現在では、AMRなどのより高度な技術にその役割を譲りつつありますが、音声符号化技術の発展において重要な位置を占めています。
Jacob Benesty, M. M. Sondhi, Yiteng Huang (ed). Springer Handbook of Speech Processing. Springer, 2007. ISBN 978-3540491255.
ETSI, EN 300 969 V8.0.1 (2000-11), Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Half rate speech transcoding (GSM 06.20 version 8.0.1 Release 1999), ETSI, 2000.
音声符号化
ETSI
AMR
AMR-WB
AMR-WB+
GSM-EFR
GSM-FR
GSM
ETSI EN 300 969 (GSM 06.20 version 8.0.1 Release 1999) - GSM 06.20の仕様書
ETSI ETS 300 581-2 (GSM 06.20 version 4.3.1) - GSM 06.20の旧仕様書
* RFC 5993 RTP Payload format for GSM-HR - GSM-HR の RTP ペイロード形式
概要
GSM-HRは、1995年に規格化されました。現在の仕様は、ETSI 06.20（ETSI EN 300 969）によって定義されています。音声の符号化には、CELP（Code Excited Linear Prediction）の一種であるVSELP（vector sum excited linear prediction）と呼ばれるアルゴリズムが採用されています。
GSM-HRの特徴
GSM-HRの主な特徴は以下の通りです。
サンプリング周波数: 入出力ともに8kHz/13bitで処理されます。
ビットレート: 5.6kbpsという低いビットレートで動作します。
符号化アルゴリズム: VSELPアルゴリズムを使用しています。
フレーム長: 20msのフレーム単位で処理を行います。
符号化遅延: 符号化に伴う遅延は25msです。
演算量: 処理に必要な演算量は25MIPS程度です。
GSM-HRの最大の特徴は、その低いビットレートにあります。これにより、ネットワークの回線容量を理論上は倍に増やすことが可能になります。しかし、ビットレートが低い分、音質はGSM-FRと比較すると劣ります。このため、音声品質よりも回線容量の効率化を優先する場合に用いられていました。
現在の状況
近年では、より広範囲のビットレート（12.2～4.75kbps）をサポートするAMR（Adaptive Multi-Rate）コーデックが広く普及しています。AMRは、ネットワークの状態に応じてビットレートを動的に変更できるため、より柔軟な運用が可能です。このため、GSM-HRが使用される機会は減少しつつあります。
技術詳細
VSELPは、音声信号をベクトル量子化という手法で符号化するアルゴリズムです。これにより、効率的な圧縮が可能になります。また、線形予測分析を用いることで、音声信号の冗長性を取り除き、より少ない情報量で音声データを表現できます。GSM-HRのこれらの特徴が、低ビットレートでの音声符号化を可能にしています。
関連技術
GSM-HRは、GSM携帯電話システムの初期段階で重要な役割を果たしました。しかし、技術の進歩に伴い、より高度な音声符号化方式であるAMRが主流となりました。AMR-WB（Adaptive Multi-Rate Wideband）やAMR-WB+などの技術も開発されており、高音質な音声通話が実現されています。これらの技術は、GSM-HRの制約を克服し、より高品質な通信を提供しています。
まとめ
GSM-HRは、初期のGSMネットワークにおいて重要な役割を担った音声符号化方式です。低いビットレートで回線容量を効率的に利用できましたが、音質面での制約がありました。現在では、AMRなどのより高度な技術にその役割を譲りつつありますが、音声符号化技術の発展において重要な位置を占めています。
参考文献
Jacob Benesty, M. M. Sondhi, Yiteng Huang (ed). Springer Handbook of Speech Processing. Springer, 2007. ISBN 978-3540491255.
ETSI, EN 300 969 V8.0.1 (2000-11), Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Half rate speech transcoding (GSM 06.20 version 8.0.1 Release 1999), ETSI, 2000.
関連項目
音声符号化
ETSI
AMR
AMR-WB
AMR-WB+
GSM-EFR
GSM-FR
GSM
外部リンク
ETSI EN 300 969 (GSM 06.20 version 8.0.1 Release 1999) - GSM 06.20の仕様書
ETSI ETS 300 581-2 (GSM 06.20 version 4.3.1) - GSM 06.20の旧仕様書
* RFC 5993 RTP Payload format for GSM-HR - GSM-HR の RTP ペイロード形式
もう一度検索
【記事の利用について】
タイトルと記事文章は、記事のあるページにリンクを張っていただければ、無料で利用できます。
※画像は、利用できませんのでご注意ください。
【リンクついて】
リンクフリーです。