Sveriges Radiofrekvensallokering
Modulation och signaler

Digitalisering och ljudkodning

Hur tal och ljud blir bitar: sampling och Nyquist, kvantisering, PCM och kompandering, och varför radiosystem använder talkodare (AMBE+2, ACELP, AMR, EVS, Codec 2) som pressar ned 64 kbit/s till några kbit/s.

Fördjupning18 min läsningGranskad 25 oktober 2026
Innehåll
  1. Från ljudvåg till bitar
  2. Sampling och Nyquist
    1. Vikning
  3. Kvantisering och upplösning
  4. PCM och kompandering
  5. Varför räcker inte PCM i radio?
  6. Talkodare: en modell av talet
  7. Talkodekar i praktiken
    1. Öppna och slutna kodekar
    2. Ljud i rundradio
  8. Kvalitet, fördröjning och fel
  9. Kontrollfrågor

Nästan all modern talradio, från mobiltelefonen till DMR-stationen, börjar med att ljudet från mikrofonen görs om till en ström av siffror, som sedan packas ihop och skickas. Hur det går till avgör hur bra det låter, hur mycket spektrum samtalet behöver och hur lång tid det tar innan ordet når fram. Den här artikeln följer ljudet från mikrofon till bitström.

Från ljudvåg till bitar#

Mikrofonen ger en spänning som följer ljudtrycket, en analog signal. För att skicka den som bitar går den genom en kedja (figur 1). Först begränsas bandbredden med ett lågpassfilter. Sedan tas prov (sampling) med jämna mellanrum och varje prov avrundas till ett av ett begränsat antal värden (kvantisering). Det är en AD-omvandlare (analog-till-digital). Resultatet är en bitström som kallas PCM (pulskodmodulation, eng. pulse code modulation). En talkodare komprimerar den, en kanalkodare lägger till skydd mot fel och en modulator gör bitarna till en radiosignal (se kanalkodning och digital modulation). Mottagaren gör motsvarande steg i omvänd ordning.

Kedjan för digitalt tal i en radiolänk Blockschema med två rader. Överst sändaren: mikrofon, lågpassfilter, AD-omvandlare med sampling och kvantisering, talkodare, kanalkodare och modulator. Bithastigheten är 128 kbit/s efter AD-omvandlingen, 2,45 kbit/s efter talkodaren och 3,6 kbit/s efter kanalkodaren i exemplet DMR. En pil går ned genom radiokanalen till mottagaren på nedre raden, som har samma block i omvänd ordning. Mikrofon Högtalare Lågpass- filter Utjämnings- filter AD-omvandlare sampling + kvantisering DA-omvandlare Talkodare (källkodning) Talavkodare Kanal- kodare Kanal- avkodare Modulator + sändare Demodulator + mottagare 128 kbit/s 16 bitar × 8 000/s 2,45 kbit/s AMBE+2 (DMR) 3,6 kbit/s med felskydd analogt analogt radiokanal brus, fädning, bitfel Violett: de steg som artikeln behandlar. Mottagaren gör samma sak i omvänd ordning.
Figur 1. Kedjan för digitalt tal. Siffrorna är hastigheten på bitströmmen i exemplet DMR. Talkodaren minskar hastigheten från 128 till 2,45 kbit/s, och kanalkodaren lägger till 1,15 kbit/s skydd mot fel.

Bithastigheten är det mått som styr resten. Varje bit som skickas kostar bandbredd eller sändareffekt (se kanalkapacitet), så en radiokanal är i praktiken en budget i kbit/s som talet ska rymmas i.

Sampling och Nyquist#

Att sampla betyder att mäta signalen fs gånger per sekund. Mellan två prov vet mottagaren ingenting om signalen, men det räcker om signalen inte hinner ändra sig för snabbt. Det är innehållet i samplingsteoremet, som förknippas med Harry Nyquist, Claude Shannon och Vladimir Kotelnikov: en signal vars frekvensinnehåll ligger under B kan återskapas exakt ur sina prov om

fs>2B

Gränsen fs/2 kallas Nyquistfrekvensen. Hur samplingen ser ut i frekvensdomänen beskrivs i tidsdomän och frekvensdomän och mer ingående i I/Q-signaler och sampling. Här räcker bilden i figur 3: samplingen gör kopior av hela spektrumet kring varje heltalsmultipel av fs. Så länge kopiorna inte överlappar kan ett filter plocka ut originalet.

Spektrum före och efter sampling av tal med 8 kHz Frekvensaxel från 0 till 16 kHz. Talspektrumet 0,3 till 3,4 kHz i violett. Samplingen skapar kopior av spektrumet runt 8 och 16 kHz; den första kopian ligger spegelvänd mellan 4,6 och 7,7 kHz. Ett lågpassfilter, streckat, släpper igenom upp till 3,4 kHz och måste ha dämpat helt vid 4,6 kHz. En störton vid 5 kHz skulle hamna vid 3 kHz efter samplingen. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 frekvens (kHz) fs/2 = 4 kHz fs = 8 kHz 2fs lågpassfilter före sampling störton 5 kHz alias vid 3 kHz talspektrum kopior som samplingen skapar lågpassfilter skyddsband 3,4–4,6 kHz
Figur 2. Sampling med 8 kHz skapar kopior av spektrumet. Ett lågpassfilter före samplingen (streckat) måste ha dämpat helt vid 8 − 3,4 = 4,6 kHz. En störton vid 5 kHz skulle annars hamna inne i talbandet vid 3 kHz.

Vikning#

Om signalen innehåller frekvenser över fs/2 hamnar deras kopior inne i det band man vill behålla, och de går inte att skilja från riktiga signaler. Det kallas vikning (eng. aliasing). Figur 2 visar det i tidsdomänen: en 7 kHz-ton som samplas 8 000 gånger per sekund ger exakt samma prov som en 1 kHz-ton. Mottagaren har inget sätt att veta vilken som sändes. Frekvensen f viks till |f−nfs|, där n är det heltal som ger ett resultat mellan 0 och fs/2: 7 kHz blir |7−8|=1 kHz.

Sampling och vikning i tidsdomänen Två diagram över 1 ms med åtta prov. Överst en 1 kHz sinusvåg som samplas 8 000 gånger per sekund. Nederst en 7 kHz sinusvåg som samplas med samma takt; provpunkterna är desamma som för en inverterad 1 kHz-våg, som visas streckad. Mottagaren kan inte skilja de två signalerna åt. 0 0,25 0,5 0,75 1 −1 0 1 amplitud A. 1 kHz sampleras med 8 kHz: åtta prov per period 0 0,25 0,5 0,75 1 −1 0 1 tid (ms) amplitud B. 7 kHz med samma samplingstakt: provpunkterna passar också en 1 kHz-kurva 7 kHz (verklig signal) 1 kHz-kurvan som proven också beskriver (punkter = prov)
Figur 3. Vikning. De åtta proven från en 7 kHz-ton är identiska med proven från en (inverterad) 1 kHz-ton. Efter samplingen går det inte att avgöra vilken som fanns från början. Därför måste filtret ligga före AD-omvandlaren.

Eftersom skadan är gjord vid samplingen måste bandbegränsningen ske före den, med ett analogt lågpassfilter (antialiasfilter). Ett verkligt filter har ett övergångsband mellan det som släpps igenom och det som dämpas, och därför samplar man med lite marginal.

Kvantisering och upplösning#

Varje prov är ett tal, men bara ett begränsat antal värden kan skrivas med N bitar. En kvantiserare avrundar provet till närmaste av 2N nivåer (figur 4, vänster). Om signalens fulla omfång är Vpp är steget Δ=Vpp/2N. Avrundningen ger ett fel på högst Δ/2 som låter som svagt brus, kvantiseringsbrus.

Kvaliteten mäts som förhållandet mellan signalens effekt och kvantiseringsbrusets effekt, SQNR (eng. signal-to-quantization-noise ratio, jämför signal-brusförhållande). För en sinussignal med fullt utslag och jämn kvantisering gäller

SQNR≈6,02N+1,76 dB

Varje extra bit ger alltså 6 dB, eftersom ett steg blir hälften så stort (se decibel för 6 dB-regeln). Med 8 bitar blir det 49,9 dB, med 16 bitar (cd) 98,1 dB och med 24 bitar 146,2 dB (figur 4, höger).

Kvantisering och signal-kvantiseringsbrusförhållande Vänster: överföringsfunktionen för en 3-bitars kvantiserare med åtta nivåer och steget 0,25 för insignal mellan minus 1 och plus 1; trappan följer den streckade ideallinjen med fel högst ett halvt steg. Höger: SQNR i decibel mot antalet bitar, en rät linje 6,02 N plus 1,76 dB, med punkter för 8 bitar (49,9 dB), 16 bitar (98,1 dB) och 24 bitar (146,2 dB). −1 −0,5 0 0,5 1 −1 −0,5 0 0,5 1 insignal (andel av fullt utslag) utsignal Δ 3 bitar: 8 nivåer Δ = 2/8 = 0,25 fel högst Δ/2 4 8 12 16 20 24 0 40 80 120 160 antal bitar N SQNR (dB) 8 bitar: 49,9 dB 16 bitar (CD): 98,1 dB 24 bitar: 146,2 dB
Figur 4. Kvantisering. Vänster: en 3-bitars kvantiserare har åtta nivåer och ett fel på högst ett halvt steg. Höger: varje extra bit ger ca 6 dB bättre SQNR, enligt SQNR ≈ 6,02 N + 1,76 dB.

Siffran gäller bara för fullt utslag. För en svagare signal minskar SQNR lika många dB som signalen ligger under fullt utslag, eftersom bruset inte ändras. Antagandet om jämnt fördelat fel stämmer bra när signalen är så stor att den passerar många kvantiseringssteg.

PCM och kompandering#

Telefonsystemet bestämde sig tidigt för 8 000 prov per sekund och 8 bitar per prov, vilket ger 64 000 bit/s, 64 kbit/s. Det är G.711, en ITU-T-standard från 1970-talet som fortfarande är referensen för talkvalitet i fasta telefonnät. Idén till PCM beskrevs av den brittiske ingenjören Alec Reeves 1937, och de första kommersiella PCM-länkarna för telefoni kom på 1960-talet.

Rent linjär kvantisering med 8 bitar är dock ett dåligt val för tal. Tal har stor dynamik: en viskning kan ligga 40 dB under ett skrik. Med steget Δ fast blir SQNR låg för svaga signaler och onödigt hög för starka (figur 5, höger). Lösningen är kompandering (av komprimering och expandering). Signalen böjs först med en kurva som förstärker svaga signaler mer än starka, kvantiseras med jämna steg och expanderas sedan tillbaka med den inversa kurvan. I praktiken får svaga signaler fina steg och starka signaler grova steg.

Det finns två varianter. µ-lag används i Nordamerika och Japan och A-lag i Europa och i de flesta andra länder. Med x som signalen skalad till |x|≤1 är

Fμ(x)=sgn(x)ln(1+μ|x|)ln(1+μ),μ=255

och för A-lag, med A=87,6,

FA(x)=sgn(x)·{A|x|1+lnA|x|<1/A[2mm]1+ln(A|x|)1+lnA1/A≤|x|≤1

G.711 använder bitvis linjära approximationer av dessa kurvor, men principen är densamma.

Kompandering: kompressionskurvor och SQNR mot signalnivå Vänster: kompressionskurvorna för µ-lag (µ = 255) och A-lag (A = 87,6) mot en rät linje; svaga signaler förstärks mer än starka. Höger: SQNR för en sinussignal mot nivån från minus 60 till 0 dB under fullt utslag, för 8 bitar linjär kvantisering och 8 bitar med µ-lag eller A-lag. Den linjära faller 1 dB per dB och ger 49,8 dB vid fullt utslag; de kompanderade ligger kring 37 till 39 dB över ett område på ca 40 dB. 0 0,25 0,5 0,75 1 0 0,25 0,5 0,75 1 insignal |x| utsignal |F(x)| linjär −60 −50 −40 −30 −20 −10 0 0 10 20 30 40 50 60 signalnivå (dB under fullt utslag) SQNR (dB) linjär µ-lag (µ = 255) A-lag (A = 87,6) 8 bitar linjär (höger)
Figur 5. Kompandering. Vänster: kompressionskurvorna. Höger: SQNR för en sinussignal, simulerad med ideala kurvor och 8 bitar. Kompanderingen ger jämn kvalitet över ca 40 dB dynamik, till priset av några dB lägre toppvärde.

Varför räcker inte PCM i radio?#

För ett radiosystem är 64 kbit/s dyrt. En smal landmobilkanal på 12,5 kHz kan med dagens modulation (4FSK i DMR) bära ungefär 9,6 kbit/s brutto, vilket är ca 0,77 bit/s/Hz (se kanalkapacitet och digital modulation). Skulle G.711 skickas direkt skulle det kräva ungefär 64/0,77≈83 kHz, alltså sex till sju gånger så mycket spektrum. Därför måste talet komprimeras kraftigt innan det skickas. I mobilnät och professionell radio är målet något eller några kbit/s per samtal, så att många samtal får plats i samma spektrum (se multipel access och duplex).

Talkodare: en modell av talet#

Det går inte att komprimera tal så hårt genom att bara skicka färre bitar per prov. I stället bygger talkodare (eng. speech codec, ofta vocoder, av voice coder) på en modell av hur tal uppstår, den så kallade källa–filter-modellen (figur 6, överst). Stämbanden ger en excitation: vid tonande ljud (vokaler, m, n) en serie pulser med grundtonen, ca 80–250 Hz beroende på röst, och vid tonlösa ljud (s, f) ett brus. Talröret, med mun och näsa, fungerar som ett filter som formar ljudet och ger det dess formanter, de frekvensområden som skiljer ett a från ett i.

Modellen betyder att talet kan beskrivas med bara några tiotal parametrar per ram om 20 ms: tonande eller tonlöst, grundton, styrka och filtrets form. Filtret beskrivs oftast med linjär prediktion (LPC, eng. linear predictive coding): varje prov förutsägs som en vägd summa av de föregående, och prediktionsfelet är excitationen.

där e(n) är excitationen. Talrörsfiltret är 1/A(z) med A(z)=1−∑k=1pakz−k. Koefficienterna ak räknas ut för varje ram och kvantiseras, oftast som linjespektralpar (LSP) som tål kvantisering bättre.

CELP (eng. code-excited linear prediction) bestämmer excitationen genom analys genom syntes. Kodaren och avkodaren har samma kodbok med många förslag på excitationsvektorer. För varje del av ramen provar kodaren vektor efter vektor genom syntesfilter, jämför resultatet med det riktiga talet och väljer den vektor (index i) och förstärkning g som ger minst fel. Felet viktas efter hörselns känslighet. Bara i, g och filterparametrarna skickas, och avkodaren upprepar syntesen utan sökning (figur 6, nederst). Metoden kom på 1980-talet och den vanligaste varianten, ACELP, har en strukturerad kodbok som gör sökningen snabb.

Källa–filter-modellen och analys-genom-syntes (CELP) Överst källa–filter-modellen: en excitation (pulståg för tonande ljud eller brus för tonlösa) går genom en förstärkning och ett talrörsfilter och ger tal. Mitten: en CELP-kodare. Talet analyseras med LPC för filterkoefficienter. Kodaren provar kodvektorer ur en kodbok genom förstärkning och syntesfilter, jämför med det riktiga talet och väljer den vektor och förstärkning som ger minst viktat fel. Nederst avkodaren, som gör samma syntes utan sökningen. A. Så modellerar en talkodare talet (en ram på ca 20 ms) Excitation: pulståg (tonande) eller brus Förstärkning g Talrörsfilter 1/A(z) formanter (LPC) Syntetiskt tal Per ram sänds bara parametrarna: tonande/tonlöst, grundton, förstärkning och filterkoefficienter. B. CELP: kodaren provar sig fram och jämför med det riktiga talet Tal s(n) LPC-analys Kodbok vektor ci × g Syntesfilter 1/A(z) Σ + − Viktat fel W(z) Sök minsta fel provar nästa kodvektor ci och förstärkning g A(z) Bitström: A(z), i, g C. Avkodaren gör samma syntes, utan sökningen Bitström Kodbok ci × g Syntesfilter 1/A(z) Efterfilter Tal
Figur 6. Talkodning. A: talet modelleras som en excitation genom ett filter. B: i CELP provar kodaren excitationsvektorer genom syntesfiltret och väljer den som ger minst fel mot det riktiga talet. C: avkodaren gör samma syntes utan sökningen.

Det finns två huvudspår. Vågformskodare, som G.711, försöker återskapa själva vågformen. Parametriska kodare, som AMBE och Codec 2, återskapar bara talets egenskaper och blir därför mycket mindre, men de låter mer syntetiska och fungerar bara för tal. CELP-kodarna ligger mittemellan: de använder modellen men korrigerar mot vågformen. Därför klarar sådana kodekar musik, bakgrundsljud och signaleringstoner sämre, och ett datamodem eller en ton som ska avkodas exakt går inte att skicka genom en talkodare utan att förvrängas.

Talkodekar i praktiken#

Tabell 1 visar de vanligaste kodekarna i system som beskrivs i kunskapsbanken, och figur 7 ställer deras bithastigheter mot varandra.

Tabell 1. Utvalda tal- och ljudkodekar (bithastigheter enligt respektive standard eller den källa som anges i källförteckningen).

Kodek Teknik Bithastighet Används i
G.711 PCM, A-lag/µ-lag 64 kbit/s Fast telefoni, referens
GSM fullhastighet RPE-LTP 13 kbit/s GSM (2G)
AMR-NB ACELP 4,75–12,2 kbit/s (8 lägen) GSM, 3G
AMR-WB (G.722.2) ACELP 6,6–23,85 kbit/s (9 lägen) 3G, 4G (bredbandstal, ”HD Voice”)
EVS ACELP och MDCT 5,9–128 kbit/s 4G (VoLTE), 5G (VoNR); 3GPP Release 12
TETRA-kodek ACELP ca 4,6 kbit/s TETRA, Rakel
AMBE+2 MBE 2,45 kbit/s tal + 1,15 kbit/s felskydd DMR
AMBE (D-STAR) MBE 3,6 kbit/s inklusive felskydd D-STAR
Codec 2 Sinuskodning 0,45–3,2 kbit/s FreeDV, M17
Bithastigheter för tal- och ljudkodekar Horisontella staplar på logaritmisk skala från 0,3 till 3 000 kbit/s. CD-ljud 1 411, linjär PCM för tal 128 och G.711 64 kbit/s. Talkodekar: EVS 5,9 till 128, AMR-WB 6,6 till 23,85, AMR-NB 4,75 till 12,2, GSM fullhastighet 13, TETRA ca 4,6, DMR 2,45 plus 1,15 felskydd, D-STAR 3,6 inklusive felskydd och Codec 2 från 0,45 till 3,2 kbit/s. 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1 000 2 000 bithastighet (kbit/s, logaritmisk skala) CD-ljud (2 × 16 bit, 44,1 kHz) 1 411 Linjär PCM, tal (16 bit, 8 kHz) 128 G.711 PCM (A-lag/µ-lag) 64 EVS (3GPP) 5,9–128 AMR-WB (3GPP) 6,6–23,85 AMR-NB (3GPP) 4,75–12,2 GSM fullhastighet (RPE-LTP) 13 TETRA (ACELP) ca 4,6 DMR (AMBE+2) 2,45 tal + 1,15 felskydd D-STAR (AMBE) 3,6 inkl. felskydd Codec 2 (öppen källkod) 0,45–3,2 referens (PCM) mobilnät landmobil amatörradio
Figur 7. Bithastigheter för några kodekar. Talkodarna ligger på 1–25 kbit/s medan cd-ljud kräver drygt 1 400 kbit/s. Skalan är logaritmisk. Färgen visar tillämpningsområdet enligt planschen: blått mobilnät, orange landmobil, gult amatörradio.

AMR (adaptive multi-rate) är mobilnätens arbetshäst. AMR-NB samplar tal med 8 kHz, har ramlängden 20 ms (160 prov) och åtta bithastigheter, där 12,2 kbit/s motsvarar kodaren som i GSM kallades EFR. Nätet kan byta läge när radiokanalen blir sämre, så att mer av bithastigheten går till felskydd. AMR-WB samplar 16 kHz och ger ett bredare band (50–7 000 Hz i stället för 300–3 400 Hz), vilket gör att s och f låter mer naturliga. EVS (enhanced voice services) är efterföljaren, standardiserad i 3GPP Release 12, och täcker både smalband, bredband, superbredband och fullband med bithastigheter från 5,9 till 128 kbit/s, samt har ett läge som är kompatibelt med AMR-WB.1

Öppna och slutna kodekar#

AMBE och AMBE+2 är patenterade och tillverkas som kretsar av ett företag (DVSI), medan Codec 2 utvecklades av David Rowe (radioamatör) som öppen källkod under LGPL.4 Codec 2 samplar tal med 8 kHz och har lägen från 3 200 ned till 450 bit/s. Den används bland annat i FreeDV (digital röst på kortvåg) och i projektet M17.4 Att källkoden är öppen gör det möjligt för amatörer att experimentera med talkodning på egen hand.

Ljud i rundradio#

Musik går inte att modellera som tal. Rundradio använder i stället perceptuell kodning, som utnyttjar hörselns egenskaper. Ett starkt ljud maskerar svagare ljud nära i frekvens, och sådant som ändå inte hörs behöver inte kodas. DAB+ kodar ljudet med HE-AAC v2 (eng. high-efficiency advanced audio coding), som bygger på AAC och lägger till två verktyg: spektral bandreplikering (SBR), som skickar de låga frekvenserna och återskapar diskanten ur en liten mängd extra information, och parametrisk stereo (PS), som skickar en monosignal och en beskrivning av stereobilden. Bithastigheterna ligger på några tiotal kbit/s per ljudprogram, vilket är en liten bråkdel av cd-ljudets 1 411 kbit/s. Mer om systemet finns i DAB+ och digital-tv, och jämför med den analoga FM-rundradion.

Kvalitet, fördröjning och fel#

Kvalitet mäts på två sätt. MOS (eng. mean opinion score, ITU-T P.800) bygger på att lyssnare ger betyg från 1 till 5, och automatiska mätmetoder försöker förutsäga samma betyg. Att tal är begripligt är inte samma sak som att det låter naturligt: en kodek med låg bithastighet kan ge helt begripligt men tydligt syntetiskt tal.

Fördröjningen består av flera delar: ramlängden (kodaren måste ha en hel ram innan den kan koda, och ofta lite framåtblickande), tiden för beräkning, kanalkodning och interfoliering, överföringstiden i radiokanalen och tiden i avkodaren. ITU-T G.114 rekommenderar högst ca 150 ms enkelriktad fördröjning för de flesta samtal. Längre fördröjning gör att man oftare pratar i munnen på varandra. För AMR-NB blir kodningens egen fördröjning ungefär 25 ms (20 ms ram och 5 ms framåtblick), och resten av budgeten går till nätet. I rundradio, till exempel DAB+, är fördröjningen en eller flera sekunder jämfört med analog FM. Det spelar ingen roll för den som lyssnar på musik, men det vore olyckligt i ett samtal.

En digital överföring har en tröskeleffekt: ljudet är rent så länge felen kan rättas, och faller sedan snabbt till knaster och ”robotljud” när de inte kan det. En analog FM-signal försämras jämnare. Dessutom är bitarna i en talkodare olika viktiga: ett fel i de bitar som beskriver filtret och förstärkningen förstör hela ramen, medan ett fel i de finaste excitationsdetaljerna knappt hörs. Kanalkodaren ger därför de viktigaste bitarna starkare skydd, så kallat ojämnt felskydd (se Felrättande kodning).

Kontrollfrågor#

Vilken lägsta samplingsfrekvens kräver en signal med bandbredden 20 kHz, och varför samplas cd-ljud med 44,1 kHz?

Mer än 2·20=40 kHz. Med 44,1 kHz blir övergångsbandet för antialiasfiltret 20–24,1 kHz, vilket ger ett realistiskt filter. Med exakt 40 kHz skulle filtret behöva gå från släpp till stopp vid en enda frekvens.

Vad händer med en 6 kHz-ton som samplas med 8 kHz utan antialiasfilter?

Den viks till |6−8|=2 kHz och låter som en 2 kHz-ton i det digitala ljudet. Efter samplingen går det inte att skilja den från en riktig 2 kHz-ton.

Beräkna SQNR för 12 bitar med fullt utslag, och hur många bitar som krävs för minst 90 dB.

6,02·12+1,76=74,0 dB. För 90 dB krävs N≥(90−1,76)/6,02=14,7, alltså 15 bitar.

Varför kompanderas telefontal, och vad blir priset?

Tal har stor dynamik. Med linjär kvantisering blir SQNR dåligt för svaga signaler. Kompandering ger svaga signaler fina steg och starka grova steg, så SQNR blir ungefär lika över ca 40 dB. Priset är några dB lägre SQNR vid starka signaler.

Hur stor är bithastigheten för stereoljud av cd-kvalitet (44,1 kHz, 16 bitar)?

44100·16·2=1411200 bit/s, alltså 1 411,2 kbit/s.

En AMR-NB-ram i läget 7,4 kbit/s är 20 ms. Hur många bitar är det?

7400·0,020=148 bitar per ram.

Varför får inte alla bitar från en talkodare samma felskydd?

Bitarna har olika betydelse för ljudet. Fel i filter- och förstärkningsparametrar förstör hela ramen, medan fel i detaljer i excitationen knappt hörs. Genom att skydda de viktiga bitarna starkare får man bättre kvalitet vid en given total bithastighet. Det kallas ojämnt felskydd.

Varför fungerar en talkodare dåligt för musik och för datamodem?

Talkodaren bygger på en modell av hur en människa bildar tal. Musik, flera röster, bakgrundsljud och modemtoner följer inte modellen och blir förvrängda, eftersom kodaren bara beskriver det som modellen kan uttrycka.


  1. 3GPP TS 26.441 (EVS, Release 12). Bithastigheterna 5,9–128 kbit/s och att EVS har ett AMR-WB-kompatibelt läge (6,6–23,85 kbit/s) har kontrollerats mot en sammanfattning av standarden (Wikipedia, Enhanced Voice Services, hämtad 2026-10-25). AMR-NB:s åtta lägen (4,75–12,2 kbit/s), ramlängden 20 ms och AMR-WB:s nio lägen är lärobokskunskap enligt 3GPP TS 26.071 och 26.171. ↩

  2. ETSI TS 102 361-1: två tidluckor om 30 ms i en ram om 60 ms. Att en lucka bär 216 bitar talkod, tre ramar om 72 bitar, anges i den sekundärkälla som anges i not 3. ↩

  3. DMR Hub, The AMBE Vocoder: How Voice Becomes DMR Data (hämtad 2026-10-25): 2 450 bit/s tal och 1 150 bit/s felskydd, totalt 3 600 bit/s per kanal. D-STAR: AMBE med 3 600 bit/s inklusive felskydd och 72 bitar per 20 ms-ram enligt SV9OAN, Extending D-STAR with Codec 2 (TAPR DCC 2019). ↩

  4. Wikipedia, Codec 2 (hämtad 2026-10-25): lägena 3 200, 2 400, 1 600, 1 400, 1 300, 1 200, 700 och 450 bit/s, samplingsfrekvens 8 kHz, licens LGPL v2.1; används i FreeDV, M17 och andra projekt. Att AMBE är patenterad och ägs av Digital Voice Systems, Inc. framgår av SV9OAN (TAPR DCC 2019). ↩↩

Källor och vidare läsning

  1. ITU-T. Recommendation G.711: Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies. PCM med A-lag och µ-lag, 8 kHz sampling, 64 kbit/s. Se även ITU-T G.114 om enkelriktad fördröjning (högst 150 ms för de flesta tillämpningar).
  2. 3GPP. TS 26.441: Codec for Enhanced Voice Services (EVS); General overview. EVS, Release 12. AMR-NB specificeras i TS 26.071 och AMR-WB i TS 26.171 (även ITU-T G.722.2).
  3. Wikipedia. Enhanced Voice Services. Sekundärkälla som används för EVS bithastigheter (5,9–128 kbit/s), samplingsfrekvenser och Release 12. Hämtad 25 oktober 2026.
  4. ETSI (2006). TS 102 361-1 V1.2.1: Digital Mobile Radio (DMR) Systems; Part 1: DMR Air Interface (AI) protocol. Tidluckor om 30 ms och 216 bitar talkod per lucka. Hämtad 24 oktober 2026.
  5. Bundesamt für Kommunikation (BAKOM) (2015). Faktablad TETRA. TETRA: CELP-baserad talkodare, ca 4,6 kbit/s. Hämtad 24 oktober 2026.
  6. TAPR Digital Communications Conference (2019). Extending D-STAR with Codec 2 (SV9OAN, 2019). D-STAR: AMBE 3 600 bit/s inklusive felskydd, 72 bitar per 20 ms; Codec 2-lägen. Hämtad 25 oktober 2026.
  7. Wikipedia. Codec 2. Sekundärkälla: lägena 3 200–450 bit/s, 8 kHz, LGPL, användning i FreeDV och M17. Hämtad 25 oktober 2026.
  8. DMR Hub. The AMBE Vocoder: How Voice Becomes DMR Data. Sekundärkälla: AMBE+2 i DMR, 2 450 bit/s tal och 1 150 bit/s felskydd per kanal. Hämtad 25 oktober 2026.
  9. Prentice Hall (1978). L. R. Rabiner & R. W. Schafer: Digital Processing of Speech Signals. Grundbok om källa–filter-modellen, linjär prediktion och sampling av tal.
  10. IEEE ICASSP (1985). M. R. Schroeder & B. S. Atal: Code-excited linear prediction (CELP): High-quality speech at very low bit rates. Ursprungsartikeln om CELP.

Läs vidare

Citera den här sidan

Använd gärna kunskapsbanken som källa i rapporter och uppsatser. Ange alltid datum, eftersom regler och tilldelningar ändras.

APA 7
SRFA Kunskapsbank. (2026). Digitalisering och ljudkodning. Sveriges Radiofrekvensallokering. https://srfa.se/kunskap/modulation/digitalisering-av-ljud/
Harvard
Sveriges Radiofrekvensallokering (2026). Digitalisering och ljudkodning. SRFA Kunskapsbank. Tillgänglig: https://srfa.se/kunskap/modulation/digitalisering-av-ljud/ (hämtad 24 oktober 2026).

Kunskapsbanken är en sammanställning för utbildning och referens. Den ersätter inte gällande föreskrifter och ger ingen rätt att sända. Kontrollera alltid aktuella villkor hos PTS.