臺灣博碩士論文加值系統

本論文首先應用CVSD及G.729編碼技術比較藍芽1.2版eSCO封包及傳統SCO封包之語音傳輸效能。在AWGN及Rayleigh fading通道下的模擬實驗結果顯示，具備重傳能力的eSCO封包可達成較傳統SCO封包更好的語音品質。
接著，為簡化3G藍芽手機架構，我們探討3GPP AMR壓縮技術整合至藍芽系統之可行性。在AWGN及Rayleigh fading通道下，我們以eSCO封包傳輸AMR編碼語音，並以客觀語音品質SSNR與主觀語音品質MOS作為評量標準。實驗結果顯示，三種eSCO封包在一般的SNR區間能提供可接受的客觀與主觀語音品質，其中又以EV4封包之表現最佳。
最後，我們實作了一套藍芽無線對講機，將AMR語音編碼器實現於藍芽系統上。實測結果顯示，此整合系統可提供良好的語音品質。因此，3GPP AMR編碼技術於藍芽系統之整合應用確實可行，而具實用潛力。

Firstly, this paper compares the speech transmission performance of the Bluetooth V.1.2 eSCO packet types with the old SCO packet types by applying the CVSD and G.729 codecs. The results of experiments carried out in AWGN and Rayleigh fading channels indicate that with the supplemented retransmission mechanism the eSCO packets achieve better speech quality than that of the old SCO packets.
Next, in order to simplify the structure of 3G Bluetooth mobile phone, we explore the possibility of integrating 3GPP AMR codec into Bluetooth system. The AMR encoded speech is transmitted using eSCO packets over AWGN and Rayleigh fading channels. Two evaluation standards including objective speech quality SSNR and subjective speech quality MOS are employed. Experimental results show that in general SNR ranges the objective and subjective speech qualities of all three eSCO packets are acceptable and EV4 is the best among them.
Finally, an intercom is implemented by embedding the AMR codec in the Bluetooth system. Evaluation results obtained from various indoor environments reveal that the proposed integrated system is effective to attain a good quality for speech transmission. This verifies the feasibility of AMR codec-based Bluetooth system for 3G application.

目 錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究方法 2
1.3各章節內容摘要 3
第二章 藍芽簡介 4
2.1 藍芽通訊協定架構 4
2.2 藍芽使用頻帶與功率 5
2.3 基頻 6
2.3.1 微網路與分散網路 6
2.3.2 傳輸架構 6
2.3.3 藍芽裝置位址 9
2.3.4 錯誤控制 9
2.3.5 藍芽傳送與接收緩衝區使用規則 10
2.4 藍芽封包 12
2.4.1 藍芽封包標頭 12
2.4.2 藍芽封包種類 13
2.4.3 藍芽封包負載形式 14
2.5自動重傳機制 16
第三章 AMR與G.729語音壓縮標準 20
3.1 AMR語音壓縮標準簡介 20
3.2 AMR編碼器（AMR Encoder） 20
3.2.1 前置處理（Pre processing） 22
3.2.2 線性預估分析（Linear Prediction Analysis）及量化（Quantization） 22
3.2.3 開迴路音高分析（Open-loop Pitch Analysis） 23
3.2.4 適應性碼簿（Adaptive Codebook） 23
3.2.5 代數碼簿（Algebraic Codebook） 24
3.2.6 增益量化（Quantization of the codebook gains） 25
3.3 AMR解碼器（AMR Decoder） 25
3.3.1 解碼與語音合成（Decoding and Speech Synthesis） 25
3.3.2 後處理（Post-processing） 26
3.4 G.729語音壓縮標準簡介 26
第四章 eSCO封包的特性與效能分析 28
4.1 藍芽eSCO封包特性與模擬環境 28
4.1.1 eSCO與SCO封包的差異 28
4.1.2 模擬系統 29
4.1.3語音編解碼方塊功能 31
4.1.3.1 CVSD語音壓縮技術 31
4.1.3.2 G.729語音壓縮技術 32
4.1.4藍芽基頻方塊功能 34
4.1.5通道環境 35
4.2 eSCO封包各項效能分析 37
4.2.1 eSCO封包的資料重傳次數與位元錯誤率 37
4.2.2 eSCO封包傳輸量（Throughput）的分析 42
4.3 SCO與eSCO封包於語音傳輸之效能比較 45
4.3.1 語音編碼資料之傳送 46
4.3.2 語音品質比較 47
第五章 3GPP AMR編碼技術於藍芽系統之應用及語音品質評估 54
5.1 整合AMR壓縮技術之藍芽模擬系統 56
5.1.1 AMR語音編解碼方塊功能 56
5.1.2 3GPP AMR壓縮技術之應用 57
5.2 AMR編碼語音於藍芽系統之客觀語音品質評估 58
5.2.1 AWGN通道環境 59
5.2.2 Rayleigh fading環境下之效能評估 62
5.3 AMR編碼語音於藍芽系統之主觀語音品質評估 65
5.3.1 AWGN通道環境 66
5.3.2 Rayleigh通道環境 70
5.4 AMR編碼技術於藍芽系統之實作 72
5.4.1 軟硬體設施 73
5.4.2 系統程式架構 74
5.4.3 室內環境實測 74
5.5 討論 76
第六章 結論與未來展望 78
參考文獻 79

參考文獻
[1] http://news.chinatimes.com/Chinatimes/newslist/newslist-content/0,3546,12050903+122003112100399,00.html
[2] http://taiwan.cnet.com/news/software/0,2000064574,20053923,00.htm
[3] “Bluetooth Specification Version 1.2,” http://www.bluetooth.com/, Nov 5, 2003.
[4] http://www.eettaiwan.com/ART_8800338875_617717,617723.HTM.4bf69288
[5] B. Zhen, Y. Kim, and K. Jang, ”The analysis of coexistence mechanisms of Bluetooth,” IEEE Conference on Vehicular Technology, pp. 419—423, 2002.
[6] N. Golmie, N. Chevrollier, and O. Rebala, “Bluetooth and WLAN coexistence: challenges and solutions,” IEEE Conference on Wireless Communications, pp. 22-29, 2003.
[7] http://www.wireless-designer.com/bluetooth_market.html
[8] http://www.find.org.tw/0105/news/0105_news_disp.asp?news_id=3219
[9] http://www.eettaiwan.com/ART_8800339003_617717,617723.HTM.d3b99e96
[10] http://dj.mybank.com.tw/z/ze/zel/zelz/zelz_6F0BD26F-7EFB-4A56-B56E-3862D2AA98D2.asp.htm
[11] http://www.bnext.com.tw/mag/2003_09_15/2003_09_15_1313.html
[12] http://www.2300.com.tw/author/ShowContent.asp?contentid=13318
[13] 禹帆，無線藍芽技術，文魁資訊股份有限公司，2001。
[14] 金純、許光辰、孫睿，藍芽技術，五南圖書出版股份有限公司，2002。
[15] http://pllab.cs.nthu.edu.tw/cs5403/Slides/Java%20and%20Bluetooth.ppt
[16] 3G TS 26.090: “AMR Speech Codec; Speech Transcoding Functions,” 3GPP, Dec. 1999, http://www.3gpp.org/。
[17] “Recommendation G.729：Coding of Speech at 8Kbit/s Using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction（CS-ACELP）,” CCITT Study Group XVIII, ver. 6.31, Jun 30, 1995.
[18] L. Hanzo et al, “Voice Compression and Communications,” Institute of Electrical and Electronic Engineering, Inc., 2001.
[19] Japan Kyastem Co., Ltd, http://www.kyastem.co.jp/english/e-sample.html, 1994。
[20] M. Ju, C. Park, and D. Hong, “Link management scheme of Bluetooth based on channel quality estimation,” Electronics Letters, pp. 789-790, 2002.
[21] 邱賢明，提升藍芽系統傳輸量之適應性封包選擇策略研究，碩士論文，臺北科技大學電機工程研究所，臺北，2003。
[22] Y. Ota et al, “Speech Coding Translation for IP and 3G Mobile Integrated Network,” IEEE Conference on Communications, pp. 114-118, 2002.
[23] http://www.find.org.tw/trend_disp.asp?trend_id=1247
[24] http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive
[25] http://www.eas.asu.edu/~speech/table.html
[26] 忻平科技有限公司，http://www.shineping.com.tw/。
[27] 魏任邦，藍芽之影音傳輸效能分析及其在視訊電話的系統之應用研究，碩士論文，臺北科技大學自動化科技所，臺北，2003。
[28] http://www.eettaiwan.com/ART_8800336526_617717,676964.HTM.e433d88a
[29] http://www.intel.com/technology/itj/2003/volume07issue03/art03_union/p05_drivers.htm