Sprach-Codecs im Mobilfunk

Die Mobilfunkanbieter wissen, mit der Sprachqualität steigt auch die Zufriedenheit der Mobilfunkkunden. Wichtig aus Sicht von Mobilfunkanbietern: Zufriedene Kunden sind bereit, länger mobil zu telefonieren - die Zahl der "Minutes of Use" (MoU) steigt.
Verantwortlich für die Sprachqualität im Mobilfunknetz sind verschiedene Faktoren. Neben dem Handy oder Smartphone spielt auch der Sprach-Codec eine Rolle, mit dem die Sprache komprimiert und codiert wird. Um Bandbreite zu sparen wird sehr stark komprimiert. Dabei leidet jedoch die Sprachqualität und -verständlichkeit.
Im folgenden werden die eingesetzten Codecs (Coder/Decoder) erläutert.

Fullrate-Codec (FR)

Für eine optimale Sprachqualität in digitalen Netzen benötigt man eine Bandbreite von 64 kBit/s. Hier hat sich der Codec G.711 bewährt. Er wird zum Beispiel im ISDN-Netz und bei VoIP eingesetzt. In GSM-Netzen ist jedoch nur eine Nettobitrate von 13 kBit/s für die Sprachübertragung verfügbar. Um 64 kBit/s zu reduzieren wird der Fullrate-Codec (FR) bevorzugt verwendet, da er das Sprachsignal stark komprimiert und codiert. Mit diesem Codec ist eine befriedigende Sprachqualität erreichbar. Eine Fehlerkorrektur erhöht den erforderlichen Datendurchsatz auf 23 kBit/s.

Halfrate-Codec (HR)

Der Halfrate-Codec (HR) kommt mit etwas weniger als der halben Datenrate des Fullrate-Codecs aus. Durch die starke Komprimierung steigt allerdings die notwendige Rechenleistung auf eine Mehrfaches an. Und das bei geringerer Sprachqualität. Deshalb wird HR nur in überlasteten GSM-Funkzellen eingesetzt, um den Bandbreitenbedarf zu senken und die Netzkapazität besser auszunutzen. Der HR-Codec bietet eine so schlechte Sprachqualität, dass man sich gerade noch so verständigen kann.

Enhanced-Fullrate-Codec (EFR)

Mit der Einführung der E-Netze kam der Enhanced-Fullrate-Codec (EFR) mit einem verbesserten Algorithmus. Man konnte so eine Verbesserung der Sprachqualität bei einem Datendurchsatz von 12,2 kBit/s erreichen.
Die beste Sprachqualität in GSM-Netzen bietet EFR, gefolgt von FR und dann weit abgeschlagen HR.

AMR - Adaptive Multi Rate Codec

Mit UMTS wurde der Adaptive-Multirate-Codec mit maximal 12,2 kBit/s eingeführt. Mit AMR ist es möglich, in Abhängigkeit der Bitfehlerrate die notwendige Datenrate während der Verbindung anzupassen. Dem AMR steht eine variable Bandbreite von 4,75 bis 12,2 kBit/s zur Verfügung. Er ist von der Sprachqualität her mit EFR vergleichbar.

AMR-WB - Adaptive Multi Rate WideBand

AMR-WideBand kommt von Ericsson und wurde durch das 3GPP-Forum spezifiziert. Es ist ein neuer, standardisierter Sprach-Codec für GSM- und UMTS-Netze. Ziel ist es, die Sprachqualität und Sprachverständlichkeit in Mobilfunknetzen zu verbessern. AMR-WB dient in Handys auch für Klingeltöne oder Sprachnotizen.
AMR-WideBand arbeitet mit einer Sampling-Rate von 16 kHz und tastet einen Frequenzbereich von 50 bis 7.000 Hz ab. HiFi-Qualität, wie es gelegentlich behauptet wird, ist damit allerdings nicht möglich. Dafür müsste man, wie bei einer Audio-CD, eine Abtastrate von 44,1 kHz einen Frequenzbereich von 20 Hz bis 20.000 Hz abtasten.
Weiterhin basiert die Technik auf einem hochmodernen Algorithmus für die Sprachkomprimierung. Für die Übertragung stehen 9 variable Bitraten von 6,6 bis 23,85 kBit/s zur Verfügung.
Das Ergebnis ist eine hörbar gesteigerte Sprach- und Klangqualität. Mit AMR-WideBand ist ein Gesprächspartner selbst dann noch deutlich zu verstehen, wenn er flüstert oder sich an einem Ort mit lauten Hintergrundgeräuschen aufhält. AMR-WideBand bietet auch eine verbesserte Unterstützung von Diensten wie Konferenzschaltungen mit mehreren Teilnehmern.

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