T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b er   20 25 ,   p p .   1 415 ~1 4 2 6   I SS N:  1693 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 23 i 5 . 26884          1415     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Co st - ef fect iv e  lon g - ra ng e secure  sp eech c o mm uni ca t io n sy ste m   for  inte rnet  of t hi ng s - ena bled app li ca tions       Sa m er   A la bed 1 M o ha mm a d   Al - Ra ba y a h 2 ,   B a ha a   Al - Sh ei k h 3 ,   L a m a   B o u F a ra h 4   1 D e p a r t me n t   o f   B i o me d i c a l   E n g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   A p p l i e d   M e d i c a l   S c i e n c e s,  G e r man   Jo r d a n i a n   U n i v e r si t y ,   A m man ,   Jo r d a n   2 C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   A m e r i c a n   U n i v e r si t y   o f   t h e   M i d d l e   Ea st ,   Eg a i l a ,   K u w a i t   3 D e p a r t me n t   o f   B i o me d i c a l   S y st e ms a n d   I n f o r mat i c s   E n g i n e e r i n g ,   H i j j a w i   F a c u l t y   f o r   En g i n e e r i n g   T e c h n o l o g y ,   Y a r mo u k   U n i v e r si t y ,   I r b i d ,   Jo r d a n   4 D e p a r t me n t   o f   B i o me d i c a l   T e c h n o l o g i e s,  F a c u l t y   o f   P u b l i c   H e a l t h ,   L e b a n e se   G e r man   U n i v e r si t y ,   S a h e l   A a l ma,   L e b a n o n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   30 2024   R ev i s ed   A u g   31 2 0 2 5   A cc ep ted   Sep   10 2 0 2 5       A   n e w   c o m m u n ica ti o n   f ra m e w o rk   h a b e e n   d e v e lo p e d   t h a a ll o w v o ice   tran sm issio n   o v e lo n g   d istan c e f o i n tern e o f   th i n g (Io T a p p li c a ti o n s u c h   a h e a lt h c a re ,   sm a rt  c it ies ,   a n d   re m o te  m o n it o ri n g   in   t h e   lea st  c o stl y   w a y   a n d   m o st  se c u re   m a n n e r.   T h e   s y ste m   is  b a se d   o n   l o n g   ra n g e   (L o Ra t e c h n o l o g y   a n d   tak e a d v a n tag e   o f   it sp re a d   sp e c tru m   tec h n iq u e ,   t o   p ro v id e   l o n g   ra n g e   tran s m issio n   w it h o u t   th e   h ig h - p o w e re q u irem e n ts.  T h e   m a in   li m it a ti o n   is   L o Ra b a n d w id th   w it h   a   m a x i m u m   th ro u g h p u t   o f   2 2   k b p f o r   d a ta.  T h is   p re se n ts  a   c h a ll e n g e   f o v o ice   tra n sm issio n   c o m m u n ica ti o n s.  T o   a d d re ss   th is   sh o rten e d   b a n d w id t h   issu e ,   re se a r c h e rs  d e v e lo p e d   a n   in n o v a ti v e   c o m p re ss io n   so lu ti o n   th a c o m p re ss e v o ice   d a ta  to   les th a n   8   k b p to   f it   i n t o   L o Ra c a p a b il it ies .   T h e   c o m p re ss io n   a ll o w s f o re a p ra c ti c a v o ice   c o m m u n ica ti o n s   a n d   p o ss ib ly   c a n   p ro v id e   e v e n   g re a ter  d istan c e   th a n   a n   u n c o m p re s se d   v o ic tran sm issio n   u p d a te.  T h e   v o i c e   c o m m u n ica ti o n tran sm issi o n h a v e   c r y p to g ra p h ic  p ro tec ti o n   in   p lac e   to   p r o tec t h e   tran sm it ted   v o ice   m e ss a g e s   f ro m   u n a u th o rize d   a c c e ss .   K ey w o r d s :   I n ter n et  o f   t h i n g s   L o n g   r an g e   tech n o lo g y   Sig n al  p r o ce s s i n g     S m ar t c it y   Su s tain ab il it y   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sa m er   A lab ed   Dep ar t m en t o f   B io m ed ical  E n g in ee r i n g ,   Sch o o l o f   A p p lied   Me d ical  Scien ce s   Ger m an   J o r d an ian   U n i v er s it y   Am m an ,   1 1 1 8 0   J o r d an     E m ail s a m er . alab ed @ g j u . ed u . j o       1.   I NT RO D UCT I O   T h er h as b ee n   an   e x p lo s io n   o f   i n ex p en s i v w ir eles s   s y s te m s   ab le  to   s en d   lar g a m o u n ts   o f   d ata  lo n g   d is tan ce s   o v er   a   d is ta n ce   w it h o u t p h y s ica l c o n n ec tio n s   [ 1 ] [ 5 ] .   T h ap p licab le  co m m u n ica tio n s   e n v ir o n m en ts   v ar y   w id el y   an d   in c lu d m ili tar y   o p er atio n s ,   r e m o te  d ata  co llectio n ,   u r b an   i n f r a s tr u ct u r e,   h ea lth   s er v ices,   en v ir o n m e n tal  m o n i to r in g ,   a g r icu lt u r e ,   in ter n et  o f   t h i n g s   ( I o T )   an d   telec o m m u n icatio n   n et w o r k s .   W ir eless   lo n g - d is ta n ce   co m m u n icatio n s   ca n   r el y   o n   a   v ar iet y   o f   tec h n o lo g ies,  i n clu d i n g   t h o s u tili zi n g   s atell ites ,   r ad io   f r eq u en c y   ( R F)  tr a n s m i s s io n ,   an d   m icr o w av co m m u n icat io n s ,   ea c h   e x h ib it in g   d i s ti n ct   f r eq u e n c y   u s a n d   tech n iq u es  o f   o p er atio n   [ 6 ] ,   [ 7 ] L o n g   r an g ( L o R a )   tech n o lo g y   co m es  a s   s p ec ializ ed   co m m u n icat io n   tech n o lo g y   i n   s p ec if ic  ec o s y s te m   f o r   w ir eles s   co m m u n icati o n   o f   I o T   a p p licatio n s   co n s id e r in g   it s   u n iq u lo n g   co m m u n icatio n   r a n g an d   lo w   p o w er   r eq u ir e m e n t s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   L o R m a n a g es  to   m ai n ta in   it s   w id r an g e   co m m u n icatio n   a n d   en er g y   e f f icie n o p er atio n s   d u to   its   s p r ea d - s p ec tr u m   m o d u la tio n   tec h n iq u es.  Mo r eo v er ,   ec o n o m ic  ad v a n tag co m es  in   th f o r m   o f   ab s en ce   o f   o n g o in g   p a y m e n d u to   its   o p er atio n s   in   u n - lice n s ed   R F   b an d s   f o r   L o R d ev ice s   n o n - r ec u r r in g   R b an d w id t h .   Fo r   I o T   ap p licatio n s   w it h   w id g eo g r ap h ical   d is tr ib u tio n ,   t h co m m u n icati o n   r an g o f   s e v er al  k ilo m ete r s   p r o v id ed   b y   L o R d ev ices   is   id ea [ 9 ] [ 1 1 ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 4 1 5 - 1 426   1416   Se m tec h   c o r p o r atio n   in n o v ati o n s   i n   th f o r m   o f   L o R d ev ices  m a k es  it  an   ap p r o p r iate  ch o ice  f o r   en er g y   s en s iti v b atter y   p o w er ed   I o T   d ev ices  d u to   its   lo w   p o w er   co n s u m p tio n .   Mo r eo v er ,   its   h i g h - ca p ac it y   n et w o r k   m ak e s   it  p o s s ib le  to   co v er   w id r an g an d   d en s el y   d is tr i b u te  th d ev ice s   in   m a n y   ar ea s   s u c h   as  h ea l th   ca r e   s er v ices,  as s et  tr ac k i n g ,   en v ir o n m e n an d   ag r ic u lt u r e,   in d u s tr i al  s ec to r s ,   h o m a u to m atio n ,   w ater   m a n a g e m e n t ,   an d   s m ar t c it y   ap p licatio n s   [ 8 ] [ 1 0 ] .     E n s u r in g   t h s ec u r it y   o f   tr an s m itted   d ata  is   e s s e n tial,  r eq u ir in g   co m m u n ica tio n   s y s te m   t h a t   g u ar a n tees  t h p r iv ac y   an d   co n f id en tial it y   o f   m e s s a g es  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Su ch   s y s te m   n ee d s   to   b m ad to   p r ev en u n a u t h o r ized   ac ce s s   an d   en s u r d ata  in teg r it y   in - tr a n s it.  E n d - to - e n d   en cr y p tio n   is   g o o d   ex a m p le  o f   s ec u r e   co m m u n icatio n   s y s te m   t h at  is   b o th   ef f ec t iv an d   in e x p en s i v e ,   as  f ac ilit ated   b y   ap p s   lik W h ats A p p   an d   Sig n a l.  E n d - to - en d   en cr y p tio n   p er f o r m s   en cr y p tio n   an d   d ec r y p tio n   o n   th s en d er   an d   r ec eiv er   d ev ices  s o   th at  ev e n   th ir d   p ar ties   th at  p r o x y   th c o m m u n icatio n s   ca n n o s ee   th co n ten o f   th co m m u n icati o n s   [ 1 4 ] [ 1 7 ] .   A n   in h er e n li m ita tio n   o f   L o R a   is   its   lo w   d ata  r ate  f o r   tr an s m i s s io n s ,   w h ich   m a k es  ex ch a n g o f   v o ice  co m m u n icatio n   d if f ic u lt.  L o R u s e s   c h ir p   s p r ea d   s p ec tr u m   ( C SS )   w h i c h   u s e s   c h ir p   p u ls e s   t h at  e x h ib it  li n ea r   f r eq u en c y   m o d u latio n .   T h is   en ab les  f lex ib le,   e n er g y   ef f icie n t,  lo w   laten c y   d ata  co m m u n icatio n esp ec iall y   v alu ab le  f o r   lo n g - r a n g co m m u n ica tio n   w h er it  i s   f e lt  f u r t h e r   v alu ca n   b g ai n ed   i n   r ad ar   s y s te m s   u s in g   p u l s e   co m p r es s io n   [ 1 8 ] .   Use  o f   ex is t in g   v o ice  en co d in g   tech n iq u es   ca n   im p r o v th d ig i tal  tr an s m is s io n   an d   s to r ag e   o f   s p ee ch   [ 1 9 ] [ 2 5 ] .   A s   b r o u g h to   li g h i n   t h is   r esear ch ,   s p ee ch   en co d i n g   m et h o d   b ased   o n   s i n u s o id al  s ig n a l   o p er atio n   w as  p r o p o s ed   f o r   u s in   L o R s p ee c h   ap p licatio n s   en ab lin g   v o ice  s i g n a tr an s m i s s io n .   T h is   m eth o d   in   w ir ed   an d   m o b ile  en v ir o n m en ts   h as  b ee n   o m e g e n co d ed   w h ic h   allo w s   o p ti m al   b an d w id th   a n d   v o ic e   co m p r es s io n   w h ile  n o s ac r if ic in g   p o w er   co n s u m p tio n   an d   tr an s m i s s io n   d is ta n ce   w it h   ac ce p tab le  co n f ig u r atio n   n ee d ed   f o r   m ea n i n g f u l   d ep lo y m en t.  T h u s ,   th is   r e s e a r c h   s o lv es   t h e   l im i ta t i o n   o f   v o i c e   c o m m u n i c at i o n s   o v e r   L o R b y   p r o p o s in g   n ew   en c o d in g   m et h o d ,   w h i ch   u lt im a te ly   e n c o d es   s p ee ch   in t o   a   f ew   k b p s   a l l o w in g   v o i c t r a n s m is s i o n s   o v e r   L o R a   s y s tem s .   T h e   r es e a r ch   al s o   p r o v i d es   a   n ew   en c r y p t i o n - d e c r y p t i o n   p r o t o c o l   t a il o r e d   t o   L o R a   h a r d w a r e ,   an d   em p h as i z es   s p e e d   an d   r e l i a b i li ty   w h i le   k ee p i n g   c o s t   l o w ,   an d   t h i s   w as   s h o w n   th r o u g h   t es ti n g .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h s in u s o id al  m o d el  o f   p h y s ical  r ep r esen tatio n s   o f   s p ee ch   f ir s p r ese n ted   i n   [ 2 6 ] ,   cr ea te d   v o ice   co d in g   m et h o d   th at  ca p italize d   o n   th p r o p er ties   o f   s in w a v es,  a m p lit u d e,   f r eq u e n c y ,   a n d   p h ase,   to   allo w   f o r   ef f icien s p ee ch   p r o ce s s i n g .   T h m et h o d   h as  b ee n   s h o w n   to   allo w   f o r   h ig h   f id elit y   s p ee ch   r ec o n s tr u ctio n   w it h   r elativ el y   lo w   d ata  r ate  [ 2 6 ] [ 3 0 ] .   I n   th is   f r a m e w o r k ,   v o ice  s ig n al  s eg m e n k   ca n   b ex p r es s ed   m at h e m atica ll y   as a   f i n ite  s u m   o f   s i n u s o id al  c o m p o n en t s ,   w h er ea c h   co m p o n en t i s   s p ec i f ied   b y   it s   a m p l it u d e,   f r eq u e n c y ,   a n d   p h ase:     ( ) = .s in ( Ω + ) = 1     ( 1 )       I n   ( 1 ) ,   ,   Ω ,   an d   N   d en o te  t h a m p litu d e,   f r eq u e n c y ,   an d   p h a s o f   th k - t h   s in u s o id al  co m p o n en t   r esp ec tiv el y ,   w h ile  N   in d icate s   th to tal  n u m b er   o f   p o ten tia l   p ea k s .   An o th er   p o s iti v asp e ct  o f   th s i n u s o id al  co d in g   s c h e m is   th at   it  ca n   r ep r esen b o th   v o iced   s p ee ch   a n d   u n v o iced   s p ee ch .   I p er f o r m s   an   an a l y s is   f u n c tio n   b y   b r ea k i n g   t h in co m i n g   s p ee ch   s ig n al  i n to   f r a m e s   an d   th e n   ex tr ac ti n g   p ar a m eter s   w h ile  an al y zi n g   ea c h   f r a m e ,   w h ic h   is   w h y   w ca ll  i an   an a l y s i s   f u n ctio n .   T h p ar a m eter s   ex tr ac ted   d u r in g   th a n al y s is   ar th en   e m p lo y ed   at  th r ec eiv i n g   en d   to   r ec o n s t r u ct  th o r ig i n al  s p ee ch   s e g m e n ts .     2 . 1 .     E nco der  s t a g e   T h en co d in g   s y s te m   w o r k s   to   p ar am e ter   s ets,  a n d   q u a n tize s   th o s p ar a m eter s   t h en   co n v er t s   th e m   i n to   b in ar y   f o r m at  f o r   tr an s m i s s io n .   T h p ar ad ig m   u s ed   s tr i v es to   m in i m ize  th d ata  r ate  n ec ess ar y   to   r ep r esen t t h e   p ar am eter   s et s   w h ile  m a in ta i n in g   p er ce p tu al  q u ali t y .   T h f ir s s tep   is   s a m p l in g   t h s p ee ch   at  8   k Hz  an d   s eg m e n ti n g   it  in to   m a n y   f r a m es.  E ac h   f r a m i s   f u r t h er   clas s if ica tio n   i n to   t w o   d is ti n ct  g r o u p s   o f   v o iced   a n d   u n v o iced .   Vo iced   s eg m e n ts   w i ll  r ec eiv m o r p ea k s   th a n   u n v o iced .   I n   ad d itio n ,   th an al y s is   o f   v o iced   s eg m en t s   h as  f u r th er   le v el  o f   a n al y s i s   w h ich   id en ti f ie s   t h ese  s eg m en ts ,   a n d   s u b - cla s s e s   th e   s e g m e n t s   i n to   s u b - s eg m e n ts   b ased   o n   e n er g y   cla s s i f icatio n .   T h s u b - s e g m e n t s   w il also   b clas s i f ied   as  p ee le d   o r   n o p ee led ,   f o r   ex a m p le,   b ased   o n   en er g y   le v els.  T h s eg m e n w i th   h ig h er   a m o u n o f   en er g y   w ill  r ec eiv m o r p ea k s   to   r ep r esen v er s u s   th s e g m en w it h   t h lo w er   lev el  o f   en er g y   th at  w i ll  r ec eiv th lo w est  n u m b er   o f   p ea k s .   T h e   in te n tio n   o f   t h is   lev el   o f   cla s s i f icatio n   s tr ate g y   is   to   id en ti f y   t h m o s s i g n i f ica n p ar a m e ter s   w it h   m aj o r   ex tr ac an d   r etu r n s   th a b ased   o n   its   h ig h e s an d   m o s co m p lete  r ep r esen tat io n .   T h en co d in g   s y s te m   i s   m ad u p   o f   t w o   f u n ctio n al  b lo ck s   th at  p r o v id d etails  o n   h o w   th d is ti n ct io n   an d   ap p l icatio n s   o f   b o th   m et h o d o lo g ies  ar ex p r ess ed   in   t h n e x f e w   s ec t i o n s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           C o s t - effec tive  lo n g - r a n g s ec u r s p ee ch   co mmu n ica tio n   s ystem  fo r   in tern et  o f th in g s   …  ( S a mer A la b ed )   1417   2 . 1 . 1 .   Sin us o ida pea ks   s elec t io n str a t eg y   Sig n al  s tab ilit y   is   ac h iev ed   th r o u g h   b o u n d ar ies  in   w h ic h   s p ee ch   w a s   d iv id ed   in to   p r i m ar y   s e g m e n t s   o f   20 - 4 0   m il lis ec o n d s .   T h ese  s eg m e n t s   w er p u th r o u g h   f a s f o u r ier   tr an s f o r m   ( F FT )   p r o ce s s in g   to   ex p o s e   s in u s o id al  p ea k s   w h ic h   ar v i tal  to   r ec o n s tr u ct  s p ee c h   a t h r ec eiv i n g   en d .   O n o f   t h m ain   c h alle n g e s   w a s   p r o p er ly   id en ti f y i n g   s i g n i f ica n p ea k s   a n d   d ef i n in g   t h eir   p r o p er ties ,   p ar ticu lar l y   w h at  t h e   o p ti m u m   w in d o len g th   i s   to   an al y ze   th p ea k s .   I is   i m p er ativ to   w ei g h   t h l en g t h s   o f   th co m p o n en o f   th s in u s o id al  w av e s   b et w ee n   t w o   f r a m e s   o f   r ef er en ce .   A   s h o r t w in d o w   len g t h   ca p tu r es  th r ap id   v ar iatio n s   o f   t h s ig n al,   an d   lo n g   o n allo w s   f o r   ac cu r ate  m ea s u r e m en t s   o f   f r eq u en c y   an d   s ep ar atio n   o f   clo s el y   s itu a ted   s in u s o id s .   T h an al y t ic   p o r tio n   in co r p o r ate d   a   w in d o win g   f u n c tio n   o f   Ha n n in g .   T h Han n in g   w i n d o w   w a s   s elec ted   n o o n l y   f o r   its   s id e   lo b r ed u ctio n   ca p ab ilit ies  b u al s o   f o r   th i m p r o v e m e n t   o f   s p ee ch   q u alit y .   T h s i n u s o id al  co m p o n en t s   p r esen ted   w er tak e n   f r o m   ac t u al  s i g n al s   f r o m   s h o r t - ti m f o u r ier   tr an s f o r m   ( ST FT)   p r o ce s s in g ,   w h ic h   s ca n n ed   ev er y   2 0 - 4 0   m ill is ec o n d s ,   ex t r ac tin g   ev er y   p ea k   ac r o s s   m a n y   lo ca m ax i m a.   T h m a g n it u d p ea k s   in   ST F T ,   r ep r esen s i n u s o id al  co m p o n e n ts .   T h is   m et h o d o lo g y   o f   s i n u s o id al  ex tr ac tio n   i s   s ta n d ar d   p r ac tice  an d   h a s   b ee n   estab lis h ed   in   m a n y   au d io   co m p r e s s io n   m et h o d s ,   as  lo n g   as  th e y   p r o tect  th b it  r ate  an d   s elec ted   co m p o n en t s   to   cr ea te   th m o s ef f icien d ata.   T h r esh o ld   b ased   p ea k   d ete ctio n   also   o p tim ized   s y s te m   p er f o r m an ce   w h er o n l y   m ax i m o v er   d ef in ed   t h r esh o ld   w o u l d   b q u an ti f ied   as   leg iti m ate  p ea k s .   An   ad d itio n al  o r g an izatio n al  la y er   u s es  a n d   g r o u p s   th p r i m a r y   f r a m e s ,   w h ile  d iv id i n g   ea c h   f r a m i n to   6   s m aller   p ar ts .   P ea k   id en tific atio n   i n v o l v es  e x a m in in g   tr a n s itio n s   i n   th s p ec tr al  g r ad ien f r o m   h i g h   to   lo w   v alu e s .   E ac h   p ea k   is   p ar ab o lic all y   f it ted ,   f itti n g   p r o ce s s   illu s tr ated   in   th p ar ab o la s   v er t ex   d eter m in i n g   th e   ex ac f r eq u e n c y .   I f   ev er y th in g   g o es  w ell,   th ab o v d escr ip tio n   g en er all y   p r o d u ce s   ab o u eig h t y   p ea k s ,   w h ich   ar th en   p r ag m atica ll y   r ed u ce d   to   m i n i m i ze   p er ce iv ab le  in f o r m at io n   lo s s .   T h last   p r o ce s s i n g   s tag s i m p l y   n ee d s   th f r eq u e n cies  o f   th e   id en tifie d   p ea k s   an d   t h eir   cr itical  p h ase  v alu e s ,   to   b q u an ti f ied   p r io r   to   tr an s m is s io n .   A   s c h e m o f   t h i s   t y p e   allo w s   f o r   e f f icien e n c o d in g   t h at  p o s s es s es  t h e s s e n tial  ch ar ac ter i s tics   n ec es s ar y   f o r   s p ee ch   r ec o n s tr u ctio n .     2 . 1 . 2 .   O pti m iza t io n o f   da t a   r a t   T h en co d in g   s ch e m tak e s   tar g eted   ap p r o ac h   an d   s ee k s   to   co m p r es s   o n l y   t h m o s i m p o r tan p ea k s   p o s s ib le.   T h a p p r o ac h   is   to   s eg m e n t t h s p ee ch   i n to   s m aller   p iece s ,   an d   th m o d el  in co r p o r ates a   h ier ar ch ical  class i f icatio n   s tr u ct u r e.   T h o v er all  ar ch i tectu r o f   t h m o d el  is   d escr ib ed   in   Fi g u r e s   1   ( a )   an d   ( b ) .   Fo r   th e   p u r p o s es  o f   g r o u p i n g   an d   en c o d in g   d ata,   s p ee ch   i s   f ir s s e g m en ted   in to   f r a m e s   ( p r i m ar y   f r a m es)   an d   cla s s i f ied   u s i n g   an   e n er g y - b ased   t h r es h o ld   cr iter io n   w h ich   cla s s i f ie s   f r a m es  as  v o iced   o r   u n v o iced .   An y   f r a m es  t h at  h ad   en er g y   ab o v t h t h r es h o ld   ar class i f ied   as   v o iced ,   an d   f r a m es  th at   w er b elo w   th th r es h o ld   ar class i f ied   a s   u n v o iced .   Fo r   v o ice d   s eg m e n t s ,   th e   al g o r ith m   t h e n   p r o ce s s e s   v o iced   f r a m a n d   s e g m en t s   ea ch   f r a m in to   s u b - s e g m e n t s   an d   u s e s   an o t h er   en er g y - b a s ed   class i f icat io n   f o r   th s u b - s eg m e n ts .   A   h i g h er   e n er g y   s u b - s eg m e n t   s eg m e n w o u ld   r ec eiv h i g h er   n u m b er   o f   p ea k s   to   en co d e.   T h e   u n v o iced   f r a m es  u s th s e g m e n ted   s u b - s eg m e n ts   t h r o u g h   t h s a m m an n er h o w ev er ,   t h er is   n o   w a y   to   d is ti n g u i s h   t h e n er g y   lev e ls   o f   t h s u b - s eg m e n ts   -   ea ch   s u b - s e g m e n f o r   ev er y   u n v o iced   f r a m i s   g iv en   th p ea k   allo ca tio n   f r o m   th lo w est  e n er g y   allo ca tio n   d eter m i n ed   f o r   t h e   v o iced   f r a m es.  T h s e g m e n tin g   to   s e g m en tat io n   a n d   cla s s i f icatio n   en ab le s   id en ti f icatio n   o f   th m o s i m p o r tan p ea k s   as  p o s s ib le  an d   en co d th em   w h ile  also   co m p r ess in g   d ata  w h il e   m ai n tai n   r ec o n s tr u ctio n   o f   s p ee ch .   T h m o d el  h ea v il y   e m p h as iz es  p ar a m eter   r ed u ctio n   as   m ea n s   to   m i n i m ize  co m p r e s s io n - r elate d   er r o r s .   T h s y s te m   tar g et s   r ed u ctio n   i n   f r a m p ar a m eter s   to   b et w ee n   1 5   an d   3 0   p er   m ai n   f r a m e.   B ey o n d   th e s e   in itial   r ed u ctio n   m et h o d s ,   ad d itio n al  co m p r ess io n   i s   ac h ie v ed   d u r in g   q u a n tiza tio n .   T h e   en co d in g   p r o ce s s   i m p le m en t s   t h r ee   d is tin ct  le v e ls   o f   p r o ce s s in g   f o llo w in g   t h f r a m cla s s i f icatio n   an d   s e g m en tatio n :     P ea k   r ed u ctio n : f o c u s es  o n   m i n i m izi n g   t h n u m b er   o f   p ea k s   to   r ed u ce   r ed u n d an t d ata.     P h ase  r ed u ctio n : s i m p li f ie s   p h ase  in f o r m atio n   w it h o u t s ig n i f ican tl y   af f ec ti n g   q u alit y .     T h r esh o ld   r ed u ctio n i m p le m e n ts   t h r es h o ld   to   eli m in a te  m in o r   p ea k s ,   r etain i n g   o n l y   th e   m o s cr itical   o n es.   a.   Nu m b er   o f   p ea k s   m in i m izatio n   T h em p h a s is   o f   th i s   p h ase  is   to   d eter m in t h m o s p o w er f u h ar m o n ic  co m p o n e n ts   with i n   ea c h   v o iced   s eg m en t,  w h er is   s p ec if ied   b y   t h tar g et  b itra te.   T h ese  n o tab l y   in cl u d t w o   d is tin ct  s tep s f ir s t,  t h e   s p ec tr al  d ec o m p o s itio n   o f   t h s eg m e n ts   w i ll  b p er f o r m ed   t o   d eter m i n t h d o m i n an f r e q u en c y   co m p o n e n ts   in   t h at  s e g m e n t.  T h en ,   i f   t h er is   m o r th a n   o n a m p lit u d p ea k   in   t h v ici n it y ,   t h al g o r ith m   w ill  o n l y   k ee p   th e   lar g est  o n i n   o r d er   to   av o id   r ed u n d an t   in f o r m a tio n   a n d   ac cu r atel y   r ep r esen th e   s p ec tr al   in f o r m atio n .   T h is   m et h o d ical  ap p r o ac h   allo w s   f o r   h ig h - f id elit y   r ep r o d u ctio n   o f   v o ice  in   t h d ec o d ed   o u tp u an d   p r o v id es  s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   th n e x t e n co d in g   p h ases .   b.   P h ase  m i n i m izatio n   T h is   p r o ce s s   in ten d s   to   en h a n c p h ase  r elate d   p ar am eter   e x tr ac tio n ,   b y   d if f er en t iati n g   s u b - f r a m es  i n to   v o iced   an d   u n v o iced   s u b - f r a m es.  Vo iced   s u b - f r a m e s   d is p la y   th r ee   attr ib u tes  a s   ev id en ce   o f   v o iced n es s i t h e y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 4 1 5 - 1 426   1418   ar ab o v a   ce r tain   a m p litu d l ev el,   ex h ib it  lo w er - th a n - n o r m al  f r eq u e n c y   o f   ze r o - cr o s s i n g s ,   an d   th e y   in c lu d id en ti f iab le  p itch ed   ch ar ac ter i s tics   t y p ical  o f   v o iced   p h o n e m es ;   ii t h e n er g et ic  m a g n it u d is   d esig n ated   as  t h e   p r im ar y   m etr ic  f o r   class i f icat io n w u s a   s i m p le  b in ar y   cla s s if icatio n   p r o ce s s .   I n   t h ca s o f   v o iced   s u b - f r a m e s   d is p la y i n g   co n s id er ab le  en er g y ,   p h ase   ex tr ac t io n   i s   d ir ec t;  w h e n   t h f r a m i s   u n v o iced ,   t h en   w ell - u s ed   p h ase   ex tr ac tio n   m e th o d s   m a y   b u s ed ,   s u ch   as  m eth o d s   in   [ 2 7 ] - [ 3 0 ] .   I n   t h is   w a y ,   it is   p o s s ib le  to   r ed u ce   th n u m b er   o f   p h ase  p ar a m eter s   w h ile  r eta in i n g   p er ce p tu al  q u alit y   i n   s p e ec h ,   s i n ce   th h u m an   ea r   i s   ess en tiall y   i n s e n s i tiv e   to   n o n - id ea l p h ases .           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   S y s te m ar c h itect u r e ( a)   en co d er   s tag e   an d   ( b )   p a r a m eter   ex tr ac tio n   a n d   r ed u cti o n   s tag e       c.   T h r esh o ld   o p tim iza tio n   T h is   s ta g r ep r esen ts   th m o s p r ac tical  o f   all  p r ev io u s   r ed u ctio n   m et h o d s ,   s i n ce   it   is   d e s ig n ed   to   eli m i n ate  th n u m b er   o f   s in u s o id al  co m p o n en ts   as  th f id elit y   o f   th v o ice  is   m ain tain ed .   T h m et h o d   e m p lo y s   th r es h o ld   b ased   o n   m a g n it u d e,   eli m i n ati n g   a n y   p ea k s   b elo th is   t h r es h o ld   v al u e.   B ec au s ea ch   a m p li tu d h a s   co r r esp o n d in g   f r eq u e n c y   a n d   p h ase,   th is   p r u n i n g   p r o ce s s   r ed u ce s   n o o n l y   th a m p lit u d v alu es,  b u al s o   th eir   f r eq u en c y   a n d   p h a s e,   t h u s   r ed u cin g   th e   m a g n it u d o f   al t h e   p ar a m eter s   i n   t h m o d el.   T h is   p r o ce s s   w il h av e   t w o   d ir ec b e n ef its .   T h f ir s t   b en ef it  i s   d r a m a tic  r ed u ctio n   in   t h a m o u n t   o f   b a n d w id th   th at  w ill  b r eq u ir ed   f o r   tr an s m itti n g   th s ig n al.   T h s ec o n d   b en ef it  i s   th at  t h q u alit y   o f   t h r ec o n s tr u cted   w a v ef o r m   w ill  i m p r o v e,   b y   r e m o v in g   co m p o n en t s   t h a co n tr ib u te  n o t h in g   to   th v o ice  o th er   th a n   r a n d o m   n o is e .   T h f ilter i n g   w ill   i m p r o v th clar it y   o f   t h s i g n al,   b u w h en   es tab lis h in g   th th r es h o ld   v al u e,   th er n e ed s   to   b e   ca r ef u co n s id er atio n   to   av o id   u s i n g   a   th r esh o ld   th at  is   to o   h i g h   a n d   th u s   r is k s   eli m i n ati n g   letter -   an d   w o r d - co n ta in ed   s p ec tr al  co m p o n e n ts .   B ec au s e   o f   th is ,   th th r es h o ld   m u s b ch o s en   ca r ef u ll y   an d   w ill  m o s o f ten   r eq u ir s tatis t ical  d eter m i n a tio n   o f   th e   r an g o f   v alu e s   u s ed   to   s et  th th r esh o ld .   Af ter   th r ed u ct io n ,   ea ch   p r i m ar y   f r a m h as  a m p lit u d es,  f r eq u en c y   co m p o n e n t s ,   an d   0 . 5   p h ases .   T h is   m ea n s   th at  th er ar p e ak s ,   f r eq u e n cies,  an d   o n l y   h a lf   as  m a n y   p h a s es  p er   f r a m e.   T h is   i m p le m e n tatio n   u s e s   6   b its   f o r   a m p lit u d an d   f r eq u en c y   p ar a m eter   v a lu e s ,   wh ile  it  r ec o r d s   4   b its   f o r   ea ch   p h ase  p ar a m e ter .   T h e   f r a m e - s p ec i f ic  d ata  r ate  is   c alcu lated   as  ( 6 × ( + ) + 4 × ( 0 . 5   ) ) = 14      /  .   T h s y s te m o v er all  d ata  r ate  ( R )   is   t h e n   d er iv ed   as:   = 14      /  ×    / = 14      .   T h s y s te m   m a y   r eq u ir ad d itio n al  b it  allo ca ti o n   f o r   co n tr o f u n ctio n s   a n d   er r o r   m a n ag e m e n t.  A th i s   s ta g e,   th e   q u a n tizatio n   p r o ce s s   b ec o m es c r u cial,   ca r r y in g   eq u al  w ei g h t i n   e n s u r in g   e f f icien t si g n a l e n co d in g   an d   tr an s m i s s io n .     2 . 1 . 3 .   M o delin g   a nd   enco din g     T h q u an tizatio n   p r o ce s s   d iv i d es  th a m p lit u d r an g o f   t h s ig n al  i n to   f in ite  r eg io n s .   T h f o r m u la   = 2   is   u s ed   to   d eter m i n t h n u m b er   o f   q u an tiza tio n   s tep s ,   w h e r b   is   th n u m b er   o f   b its   a n d   W   is   t h n u m b er   o f   q u an tizatio n   s tep s .   T h s y s te m   s u b s eq u e n t l y   m ap s   th s ig n al  v al u to   th n ea r est  q u an tizat io n   s tep   an d   th en   co n v er t s   to   its   b in ar y   v a lu ac co r d in g   to   p u ls co d m o d u latio n   ( P C M) .   Fo r   th s y s te m   u n d er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           C o s t - effec tive  lo n g - r a n g s ec u r s p ee ch   co mmu n ica tio n   s ystem  fo r   in tern et  o f th in g s   …  ( S a mer A la b ed )   1419   d is cu s s io n ,   th a m p lit u d e,   f r eq u en c y ,   an d   p h ase  co m p o n en ts   o f   ea ch   s i n u s o id   u n d er g o   s p ec if ic  q u a n tizat io n   p r o ce d u r es,  w h ic h   ar elab o r ated   in   th f o llo w in g   s ec tio n s .   a.   P h ase  m o d elin g   a n d   en co d in g   T h s y s te m   o p ti m izes  p h ase  c o m p o n en b it  a llo ca tio n   t h r o u g h   en tr o p y   r ed u ctio n   o f   p h ase   v alu es.  T h i s   o p tim izatio n   u t ilizes   d if f er en ti al  p r ed ictio n   tech n iq u es,  w h er f u t u r p h ase   s tate s   ar e s ti m ated   f r o m   h i s to r ical  d ata.   R ath er   t h an   e n co d in g   ab s o lu te  p h a s v al u es,  th e   s y s te m   p r o ce s s es  p h a s d if f er en tia ls ,   w h ic h   ch ar ac ter is ticall y   e x h ib it  r ed u ce d   en tr o p y   co m p ar ed   to   u n p r o ce s s ed   p h ase  d ata  [ 2 7 ] .   T h p r ed icted   p h ase   f o llo w s   t h is   m at h e m atica l r ela tio n s h ip :       ̂ = 1 + Ω   = 1,2,   ( 2 )     w h er   in d icate s   f r a m p o s iti o n ,   r ep r esen ts   t h l th   s i n u s o id al  co m p o n en t,    d en o tes  f r a m e   d u r atio n ,   a n d     s ig n i f ies t h to tal  s i n u s o id al  c o u n t.  T h s y s te m   th e n   ca lc u lat es p h ase  d if f er e n tials ,   o r   r esid u es,  u s i n g :     Δ = ̂   = 1,2,       ( 3 )     I n   th is   f r a m e w o r k ,   i n itial  p h ase  v al u es   s er v as  t h b as i s   f o r   co m p u ti n g   p h ase   d if f er en tial s ,   w h ich   ar f u n d a m en ta l to   r esid u d eter m in atio n   d u r in g   en co d i n g .   b.   Fre q u en c y   en co d in g   Fo llo w i n g   t h co n v er s io n   o f   s p ee ch   s e g m en ts   to   f r eq u en c y   r ep r esen tatio n   v ia  ST FT ,   f r eq u e n c y   co m p o n e n t s   ar ex p r ess ed   as   in teg er s .   C o n s id er   MA T L A B   i m p le m e n tatio n w it h i n   2 5 6 - s a m p le  ST F f r a m e,   f r eq u e n cies  m ap   to   i n t eg er   v al u es   ( )   f r o m   1   to   2 5 6 ,   co r r esp o n d in g   to   t h p h y s ica l   f r eq u e n c y   r a n g ( )   o f   0   to   4 0 0 0   Hz.   T h r elatio n s h ip   b et w ee n   t h ese  v alu e s   f o l lo w s :     = ( 1 ) × 4000           ( 4 )       I n   ( 4 )   r ep r esen ts   th in te g er   f r eq u en c y   v al u e,   w i th   t h d i m e n s io n   ( s u c h   as  2 5 6 )   d ef in in g   f r eq u en c y   r eso lu tio n   g r an u lar it y .   W h ile  c o n v e n tio n al  s y s te m s   t y p icall y   allo ca te  8   b its   p er   f r eq u en c y   v a lu ( ) ,   th is   m o d el   ac h iev e s   co m p ar ab le  r es u lts   with   j u s 6   b its .   T h s y s te m   ta k e s   th e   p r ev io u s   r ef i n e m e n o f   b i allo ca tio n   f u r t h er   b ased   o n   th p er ce p tu al  s ig n i f ican ce   o f   in d i v id u a f r eq u en c y   b a n d s .   I n   th is   s y s te m ,   lo w er   f r eq u e n c y   co m p o n e n t s   ar m o r a f f ec te d   b y   t h f ir s f r eq u e n cies,  wh ile  h i g h er   f r eq u en c ies  ar a f f ec t ed   b y   t h las t   f r eq u en c ies.  B ec au s h ig h er   f r eq u en cies   co n tr ib u te   les s   to   t h o v er all  p er ce p tu al   q u ali t y   o f   s p ee ch ,   th s a m e   b it  allo ca tio n   ac r o s s   all  f r eq u en cies  is   n o n ee d ed .   T h er ef o r e,   th s y s te m   allo ca te s   less   b its   to   th h ig h er   f r eq u en c y   co m p o n en t s   t h a n   t o   th lo w er   f r eq u en c y .   T h ad ap tiv b it  allo ca tio n   to   ac h i ev r ed u ctio n   i n   b an d w id t h   w h ile  m ain tain in g   s i m ilar   q u alit y   o f   s p ee ch   o cc u r s   as  f o llo w s Firs t,  th s y s t e m   n o r m alize s   th e   f r eq u en c y   co m p o n en ts   ( )   th r o u g h   d i v is io n   b y   t h ST FT   f r am d i m en s io n ,   y ield in g   n o r m alize d   f r eq u en c y   v ec to r   ( ) .   Nex t,  th s y s te m   tr a n s f o r m s   th e s n o r m alize d   f r eq u en cie s   ( )   in to   co m p r es s ed   r ep r esen tatio n   ( )   to   m i n i m ize  en co d in g   b its   p er   f r eq u en c y   v al u e.   T h is   co m p r ess io n   f o llo w s   t h r elatio n s h i p :     = 64   ( lo g ( 1 + 4 ) ) 1.6     ( 5 )     T h is   tr an s f o r m atio n   co n s tr ain s   th v al u es  to   b et w ee n   1   an d   6 4 ,   f o llo w in g   s tr u ct u r o f   f o r m u l a   s i m ilar   to   th μ - L a w   co m p r e s s io n   m eth o d   u s ed   in   d ig ital  s p ee ch   p r o ce s s in g .   A ll  tr ad iti o n al  p r o ce s s es  ar e   f o llo w ed   b y   t h la s t   p ar o f   th e   p r o ce s s q u a n tizatio n ,   w h er t h r o u n d ed   v al u es  w ill  b i n te g er s   a n d   b in ar y   f o r   tr an s m is s io n .   T h u s ,   th co m p r ess io n   o f   f r eq u en c y   v a lu e s   h ap p en s   w h ile  r etai n i n g   s i g n i f ica n p r ec is io n   ch ar ac ter is tic s   to   d ec r ea s b an d w id t h   u s a g e,   an d   ad h er to   th m o d el s   d esi g n   f u n ctio n .   c.   Am p lit u d en co d in g   Sin u s o id al  a m p lit u d es  ar cr u cial  co m p o n e n ts   th a ar h ig h l y   s e n s it iv to   v ar iatio n s   d u r in g   th e   q u an tizat io n   p r o ce s s .   T o   ad d r e s s   th i s ,   w p r o p o s an   a d v an ce d   en co d in g   tech n iq u th at  s i g n if ica n tl y   e n h a n ce s   r eso l u tio n   b y   f ac to r   o f   6   to   1 2   co m p ar ed   to   tr ad itio n al  P C M.   Giv en   t h a m p li tu d v ec to r   x = [ 0 1 1 ] w h er   r ep r esen ts   t h n u m b er   o f   p ea k s ,   t h is   tec h n iq u s y s te m atica ll y   p r o ce s s es  a m p lit u d es  to   o p tim ize  th ei r   en co d in g   1.   L o g ar it h m ic  tr an s f o r m atio n : c o m p u te  t h b ase - 2   lo g ar it h m   o f   ea ch   a m p lit u d ( ).   2.   D y n a m ic   r an g ad j u s t m en t: ta k t h ab s o lu te  v a lu o f   t h r e s u lt   f r o m   t h p r ev io u s   s tep   a n d   m u l tip l y   it b y   γ   to   m ap   th v al u es to   d y n a m ic  r an g o f   ( 1 - 6 4 ) .   3.   Am p lit u d ex tr ac tio n   an d   s o r t in g ex tr ac t h a m p lit u d es   ( )   u s i n g   ( 6 )   an d   ar r an g t h ( )   v alu es  i n   ascen d i n g   o r d er ,   p air in g   th e m   w it h   t h eir   ass o ciate d   p h a s es a n d   f r eq u e n cies a s   s et.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 4 1 5 - 1 426   1420   4.   B in ar y   co n v er s io n   o f   i n itial a m p lit u d e:  co n v er th i n te g er   p ar t ( f lo o r   v alu e)   o f   th f ir s t a m p lit u d 0   in to   b in ar y ,   d en o ted   as  0 .   5.   Dif f er en ce   en co d i n g f o r   ea ch   a m p lit u d ,   ca lcu late  th d if f er en ce   ( )   b y   s u b tr ac ti n g     f r o m   t h in te g er   p ar t o f   th p r ec ed in g   a m p lit u d ( 1 ).   6.   R eso l u tio n   s ca l in g ch o o s s ca lin g   f ac to r   α   in   th r an g e   ( 6 - 1 2 ) ,   an d   m u l tip l y   it  b y   th r esu lt  o f   th e   p r ev io u s   s tep   ( ).   7.   Qu a n tizatio n   an d   b in ar y   co n v er s io n ta k t h f lo o r   o f   th s c aled   v alu a n d   co n v er it  i n to   b in ar y ,   d en o ted   as b n b _ n b n .   8.   R ep ea t th p r o ce s s : r ep ea t ste p s   ( 5 7 )   u n til all    v alu e s   h a v b ee n   p r o ce s s ed .   T h lo g ar ith m ic  co n v er s io n   o f   u n i t y - b o u n d ed   am p li tu d es  g en er ates  n eg at iv v a lu e s   s p an n i n g   f r o m   −1   to   −2 0 ,   w it h   1 0 - s er v in g   as  th d ef in ed   th r es h o ld .   T h s y s te m   e m p lo y s   s ca lin g   co ef f i cien to   m o d i f y   t h i s   r an g a n d   p r o ce s s es   th e   d if f er en tial  b et w ee n   co n s ec u ti v a m p lit u d v al u es,   ex p lo iti n g   t h eir   ch ar ac ter is tica ll y   s m al in tr a - f r a m v ar iatio n s .   T h alg o r ith m   t h en   s eq u en tia l l y   o r d er s   th ese  a m p lit u d es  f r o m   lo w e s to   h ig h es t,   m ai n tai n in g   t h eir   p h a s an d   f r eq u en c y   a s s o cia tio n s   to   f ac il itate  ef f icie n e n co d in g .   T h is   m et h o d ical  p r o ce s s   o p tim izes  a m p li tu d d ata  tr an s m i s s io n   w h ile  p r eser v i n g   r eso lu tio n   an d   m i n i m izi n g   co m p r e s s io n - in d u ce d   in f o r m atio n   lo s s .   T h a m p lit u d q u an tizatio n   g e n er al  eq u ati o n s   ar g i v en   b y :     =   | lo g 2 ( ) |       ( 6 )       0 = B in a r y   0       ( 7 )     = B in a r y     ( 1 )       ( 8 )     2 . 2 .     Dec o der  s t a g e   T h r ec o n s tr u ctio n   p r o ce s s ,   d ep icted   in   Fig u r 2 ,   e m p lo y s   s y n th e s is   ap p r o ac h   w h er th d ec o d er   r eg en er ates  s p ee c h   s eg m e n ts   t h r o u g h   th s u p er p o s itio n   o f   s i n u s o id al  c o m p o n e n t s .   E ac h   s i n u s o id   in co r p o r ates  its   u n iq u co m b i n atio n   o f   a m p litu d e,   f r eq u en c y ,   a n d   p h ase  p ar a m eter s ,   as  s p ec if ied   b y   t h en co d ed   d ata  s tr ea m   f r o m   t h ea r lier   p r o ce s s in g   s ta g e.           Fig u r 2 .   Sp ee ch   r ec o n s tr u ct io n   p r o ce s s       2 . 2 . 1 .   Dec o din g   s t ra t eg y   T h r ec o n s tr u ctio n   p r o ce s s   in itiates   w it h   th co n v er s io n   o f   b in ar y - e n co d ed   p ar am eter s   t o   d ec im a l   v alu e s .   Si g n al  r esto r atio n   o c cu r s   ac r o s s   t h r ee   d is ti n ct  le v els,  ad d r ess in g   a m p l itu d e,   f r eq u en c y ,   a n d   p h ase   co m p o n e n t s   s ep ar atel y .   T h is   l a y er ed   ap p r o ac h   m i n i m iz e s   r ec o n s tr u ct io n   er r o r   b et w ee n   o r i g in a l a n d   r ec o v er ed   p ar am eter s ,   en ab li n g   h i g h - q u a lit y   s ig n al  s y n th e s is .   a.   P h ase  co m p o n en t r ec o n s tr u c ti o n     T h p h ase  r ec o v er y   s eq u e n ce   i n v o l v es:   1.   A p p l y in g   d eq u an t izatio n   to   t h en co d ed   p h ase  d if f er e n tial b i ts   2.   C o m p u tin g   p r ed ic ted   p h ase  v a lu es  f r o m   h is to r ical  d ata  u s in g   ( 2 )   3.   C o m b i n in g   t h d eq u an t ized   p h ase  d if f er e n tial  w it h   t h p r ed icted   p h ase  esti m ate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           C o s t - effec tive  lo n g - r a n g s ec u r s p ee ch   co mmu n ica tio n   s ystem  fo r   in tern et  o f th in g s   …  ( S a mer A la b ed )   1421   b.   Fre q u en c y   co m p o n e n t r ec o n s t r u ctio n     T h f r eq u en c y   r e s to r atio n   f o ll o w s   t h i s   s eq u e n ce :   1.   C o n v er tin g   f r eq u en c y - en co d e d   b in ar y   d ata  i n to   d ec i m al  r ep r esen tatio n   ( ̂ )   2.   A p p l y in g   t h f o llo w i n g   r elatio n s h ip   to   r ec o v er   th n o r m al ize d   f r eq u en c y   v ec to r   ( ̂ )   f r o m   ( ̂ ):     ̂ =   ex p ( 0 . 025   ̂   ) 1 4       ( 9 )     3.   I m p le m e n ti n g   r o u n d i n g   o n   ( ̂ )   T h is   p r o ce s s   em p lo y s   ( 9 ) ,   w h i ch   f u n c tio n s   as  th m ath e m at ic al  in v er s o f   ( 5 )   f r o m   t h en co d in g   s ta g e.   c.   Am p lit u d d ec o d in g   T h am p li tu d r ec o n s tr u ctio n   p r o ce s s   b eg in s   b y   tr a n s f o r m i n g   b in ar y   p ar a m eter s   [ b 0 ,   b 1 , ,   b N - 1 ]   in to   th eir   d ec i m al  eq u iv ale n t s   [ p 0 ,   p 1 , …,   p N - 1 ] .   T h ese  v alu e s   u n d er g o   f u r th er   p r o ce s s i n g   t h r o u g h   th f o llo w i n g   r elatio n s h ip :     0 = 0     1 = 0 + 1     2 = 0 + 1 + 2     = 0 + = 1     ( 1 0 )     w h er r ep r esen ts   t h to tal  p ea k   co u n t.  T h o u g h   th is   tr an s f o r m at io n   i n tr o d u ce s   m ax i m u m   er r o r   w h e n   n   0 ,   th is   d ev iatio n   r e m ain s   i n s i g n i f ican a n d   d o esn m ater ial l y   i m p ac r ec o n s tr u ctio n   f id elit y .   T h f in a a m p l itu d v alu e s   ( y n )   ar th e n   r ec o v er ed   u s i n g :     = 2 (   )     ( 1 1 )     2 . 2 . 2 .   Adv a nta g es o f   t he  pro po s ed  Sp ee c h c o din g   t ec hn iq ue   T h an al y s i s   o f   th p r ec e d in g   m et h o d o lo g y   r ev ea l s   s e v er al  k e y   b en e f it s   o f   th i s   s p ee c h   en co d in g   ap p r o ac h ( i)   i n co r p o r ates  h i g h l y   e f f icien an d   ef f ec t iv e n co d in g   a n d   d ec o d in g   p r o ce s s es ,   ( ii)  d eliv er s   a   r ec o n s tr u cted   s p ee ch   s i g n al  o f   ex ce p tio n al  q u al it y   at  t h r ec eiv er s   en d ,   ( iii)   a ch iev es  a   r ed u ce d   d ata   r ate,   r an g i n g   f r o m   3 . 6   to   8   k b p s ,   ( iv )   e n h a n ce s   th q u ali t y   o f   th r ec o n s tr u cted   s i g n al,   ev e n   in   n o is y   en v ir o n m en ts ( v )   f u n ct io n s   in d ep en d e n tl y   o f   th f u n d a m e n tal  p itc h   o f   th s p ee ch   s i g n al ,   ( v i)   d e m o n s tr at es  s tr o n g   r esil ie n c e   to   n o is i n ter f er en ce ,   ( v ii)  s i g n i f ican tl y   r ed u ce s   p o w er   co n s u m p tio n   a n d   th e   b it r ate  r eq u ir ed   f o r   tr an s m i s s io n an d   ( v iii)  s u p p o r ts   th in teg r at io n   o f   er r o r   d etec tio n   an d   co r r ec tio n   m ec h a n is m s   f o r   en h an c ed   r eliab ilit y .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h i m p le m e n ta tio n   u tili ze s   MA T L A B   f o r   in it ial  s i g n al  p r o ce s s in g ,   w h er s p ee ch   i n p u t   u n d er g o es  co m p r es s io n   an d   e n cr y p tio n   b ef o r tr an s f er   to   a n   A r d u i n o   p latf o r m .   T h A r d u in o   i n ter f ac es  w it h   L o R a   tr an s ce i v er ,   w h ich   e m p lo y s   C SS   m o d u latio n   tech n iq u es  to   f ac ilit ate   ex te n d ed - r a n g s i g n al  p r o p ag atio n .   T h r ec eiv in g   s y s te m   i n cl u d es  p ac k et  d etec tio n   a n d   ac k n o w led g m en p r o to co ls   an d   r etu r n s   ac k n o w led g m e n t w h e n   s u cc e s s f u l.  T h is   t w o - w a y   ac k n o w led g m en p r o to co i m p r o v es  r ec o n s tr u cted   s p ee ch   q u alit y   w h ile  k ee p in g   t h e   b an d w id t h   at   o r   b elo w   8   k b p s .   T h L o R a   p r o to co is   ca p ab le  o f   tr a n s m is s io n   r ates u p   to   2 2   k b p s .   I n   o u r   n ee d s ,   2 2   k b p s   s h o u ld   b m o r th a n   s u f f icie n t.  Ho w ev er ,   t h s y s te m   u s es   th p r i n cip le  o f   d is tan ce   an d   tr ad eo f f s   b y   b ein g   ab le  to   u s lo w   tr a n s m i s s io n   s p ee d s   t h at  al lo w s   f o r   b etter   co m m u n icatio n   d is ta n ce s .   T h li m ita tio n s   o f   d ata  r ates  m a x i m ize  p er f o r m a n ce   b ased   o n   v ar y in g   r ec eiv i n g   an d   m a x   tr an s m i s s io n   s p ee d s   b ased   o n   ad j u s tab le  s p r ea d in g   f ac to r s   ( S F)  a n d   b an d w id th .   T h i n cr ea s ed   SF   f o r   ex a m p le  allo w s   f o r   b etter   d is t an c es,  b u g i v es  u p   tr an s m is s io n   d ata  tr an s f er   co m p letel y .   W h er ea s   w id er   b an d w id th   ca n   in cr ea s tr an s m i s s io n   d ata  b u g iv u p   o n   r an g e.   T h m a in   g o al  o f   th s y s te m   is   to   k ee p   s p ee ch   tr an s m is s io n   r ate  b elo w   th 2 2   k b p s   r ate,   s o   th m a x   d is tan ce   ca n   b ac h iev ed .   T h s y s te m   w ill   u s L o R b a s ed   SF   to   i n cr ea s tr a n s m i s s io n   r an g e,   e s p ec iall y   w h e n   u s i n g   e m er g en c y   co n tact  s y s te m s   w h er it is   i m p o r tan t to   en s u r lo n g   d is ta n ce   an d   r eliab ili t y .     3 . 1 .     Sy s t em   b lo c k   d i a g ra m     T h b lo ck   d iag r a m s   p r ese n ted   in   Fi g u r 3   illu s tr ate  th s etu p   w h er t h m icr o co n tr o ller   is   in ter f ac e d   w it h   b o th   M A T L A B   an d   th L o R m o d u le.   T h co n f i g u r ati o n   o n   th tr an s m itter   s id is   id en tical  to   th at  o f   th e   r ec eiv er .   W h ile  th tr a n s m it ter   an d   r ec eiv er   s h ar s i m ilar   co d s tr u ctu r e s ,   th eir   f u n ctio n ali ties   ar d is ti n ct:  t h e   tr an s m itter   as  s h o w n   in   F ig u r e   3 ( a)   is   r esp o n s ib le  f o r   s en d in g   an d   an al y zi n g   th d ata,   w h e r ea s   th r ec eiv er   as   s h o w n   in   F ig u r 3 ( b )   f o cu s es  o n   r ec eiv i n g   a n d   s y n t h esiz in g   th co m m u n ica ted   in f o r m atio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 4 1 5 - 1 426   1422     ( a)       ( b )     Fig u r 3 .   S y s te m   b lo ck   d iag r a m :   ( a)   tr an s m itter   a n d   ( b )   r ec e iv er       3 . 2 .     P rint ed  circ uit  bo a rd    Fo llo w i n g   th p r o to ty p p h ase   o n   b r ea d b o ar d ,   d ev elo p m e n t p r o g r ess es  to   p r in ted   cir cu it  b o ar d   ( P C B )   f ab r icatio n   f o r   an   i n d iv id u al  L o R tr an s ce i v er   u n it,  d ep icted   in   Fig u r 4 .   T h im p le m en tatio n   o f   MI MO   ca p ab ilit ies  w o u ld   n ec ess ita te  an   alter n ate  b o ar d   d esig n .   T h P C B   lay o u ill u s tr ated   in   Fi g u r 4   d ep icts   a   s in g l e   m o d u le  co n f i g u r atio n ,   f ea t u r in g   in te g r ated   g r o u n d   co n n ec ti v i t y   an d   d esi g n ated   co n n ec tio n   p o in ts   f o r   ea ch   p in .   E ac h   co n n ec tio n   p o in i n co r p o r ates  co p p er   p ath w a y   te r m in a tin g   i n   t h r o u g h - h o le,   en ab lin g   v er s ati le  co n n ec ti v it y   o p tio n s   v ia  m ale  o r   f e m ale  co n n ec to r s .   T h co m p lete  s y s te m   ar ch itec tu r f o r   MA T L A B - A r d u in o   co m m u n icatio n   is   d o cu m e n t ed   in   Fi g u r es  5   a n d   6 ,   w h i ch   d etail  t h tr a n s m itter   a n d   r ec eiv er   cir cu itr y   r esp ec tiv el y .               Fig u r 4 .   Sin g le  L o R P C B   m o d u le   Fig u r 5 .   C o m p lete  s y s te m   ar c h itect u r f o r   tr an s m i tter           Fig u r 6 .   C o m p lete  s y s te m   ar c h itect u r f o r   r ec eiv er     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           C o s t - effec tive  lo n g - r a n g s ec u r s p ee ch   co mmu n ica tio n   s ystem  fo r   in tern et  o f th in g s   …  ( S a mer A la b ed )   1423   3 . 3 .     E ncry ptio n   T h e   c o d i n g   m et h o d o l o g y   o u tl i n e d   i n   Se c t i o n   2   a c h i ev e d   e f f i ci en t   d a t a   r a t e   r e d u c ti o n ,   o p t im i z in g   t r a n s m is s i o n   r e q u i r em en t s .   T h s y s tem   p r o c e s s e s   d at a   in   1 2 8 - b i t   p a c k e t   s t r u c tu r es ,   w it h   a n   ex am p l e   m ess ag e   m :       1 0 1 0 0 1 1 1   0 0 1 1 0 1 0 1   1 1 0 1 0 0 1 0   0 0 1 1 1 1 0 0   1 0 1 0 1 0 1 0   1 1 0 0 1 1 0 0   0 1 0 1 1 1 0 1   1 1 1 1 0 0 0 0   0 1 1 1 0 0 1 1   1 0 0 1 1 0 1 0   1 1 0 0 1 1 0 1   0 0 1 0 1 0 1 1   1 1 1 0 0 0 0 1   0 0 1 1 1 1 0 0   1 0 1 0 1 0 1 1   0 1 0 1 1 1 0 1     ( 1 2 )     Usi n g   t h en cr y p t io n   k e y   k :       1 1 0 0 1 1 0 0   1 0 1 0 1 0 1 1   0 0 1 1 1 1 0 0   1 1 0 0 1 1 0 1   0 1 0 1 1 0 1 0   0 0 1 1 1 1 0 0   1 0 1 0 1 0 1 1   0 0 1 1 0 0 1 1   1 0 0 1 1 1 0 0   0 1 1 0 0 1 1 1   1 0 1 0 1 0 1 0   1 1 1 1 0 0 0 0   0 0 1 1 1 1 0 0   1 1 0 0 1 1 0 1   0 1 0 1 1 0 1 0   1 0 1 0 1 1 0 0       ( 1 3 )     T h en cr y p tio n   p r o ce s s   co m b i n es  m   an d   k   t h r o u g h   XOR o p er atio n s ,   p r o d u cin g   t h e n cr y p t ed   o u tp u y :       0 1 1 0 1 0 1 1   1 0 0 1 1 1 1 0   1 1 1 0 1 1 1 0   1 1 1 1 0 0 0 1   1 1 1 1 0 0 0 0   1 1 1 1 0 0 0 0   1 1 1 1 0 1 1 0   1 1 0 0 0 0 1 1   1 1 1 0 1 1 1 1   1 1 1 1 1 1 0 1   0 1 1 0 0 1 1 1   1 1 0 1 1 0 1 1   1 1 0 1 1 1 0 1   1 1 1 1 0 0 0 1   1 1 1 1 0 0 0 1   1 1 1 1 0 0 0 1       ( 1 4 )     A t h r ec eiv i n g   en d ,   ap p ly in g   th s a m k e y   k   f r o m   ( 1 3 )   to   th en cr y p ted   m es s a g y   f r o m   ( 1 4 )   v ia   XOR o p er atio n s   r ec o v er s   t h o r ig in al  m es s ag e :     m   1 0 1 0 0 1 1 1   0 0 1 1 0 1 0 1   1 1 0 1 0 0 1 0   0 0 1 1 1 1 0 0   1 0 1 0 1 0 1 0   1 1 0 0 1 1 0 0   0 1 0 1 1 1 0 1   1 1 1 1 0 0 0 0   0 1 1 1 0 0 1 1   1 0 0 1 1 0 1 0   1 1 0 0 1 1 0 1   0 0 1 0 1 0 1 1   1 1 1 0 0 0 0 1   0 0 1 1 1 1 0 0   1 0 1 0 1 0 1 1   0 1 0 1 1 1 0 1     ( 1 5 )     I n   th i s   s y s te m ,   m   r ep r esen t s   th in itial  m es s ag e,   k   d en o te s   th s h ar ed   cr y p to g r ap h ic  k e y ,   an d     s y m b o lizes  t h e   XOR  o p er atio n .   T h s y m m etr ical  n at u r o f   th XO R   o p er atio n ,   co m b in ed   w it h   k e y   r e u s e   f o r   en cr y p tio n   an d   d ec r y p tio n ,   e n s u r es sec u r an d   ac cu r ate  m es s a g r ec o v er y   at  th r ec eiv er .     3 . 4 .     I m ple m e nta t io   E m p lo y i n g   L o R f o r   v o ice  c o m m u n icatio n   i s   n o v el  ap p r o ac h   to   u tili zin g   t h tech n o lo g y   b e y o n d   s en s o r   d ata  ap p licatio n s .   T h s y s te m   m it ig ate s   b an d w id t h   u s ag t h r o u g h   ad v an ce d   co d i n g   m et h o d s   f o r   s p ee ch .   T h s y s te m   ar ch i tectu r s tar ts   w it h   M A T L A B   f o r   s ig n a p r o ce s s i n g   t h at  in cl u d es  en cr y p ti o n   an d   c o m p r ess io n   s tag e s   p r io r   t o   A r d u in o   i m p le m en tatio n .   T h ar ch itectu r d iv id es  th ca p tu r ed   p r o ce s s ed   d ata  in to   p ac k ets  u s i n g   L o R h ar d w ar e,   w h ic h   w it h   C SS   m o d u lat io n   f o r   d ata  tr an s m is s io n .   T h r ec eiv er   ar ch itectu r in clu d es  m et h o d   f o r   p ac k et  d etec tio n   a n d   ac k n o w led g m e n to   i n d icate   r ec eip o f   th p ac k et s ,   f o llo w i n g   o n   w it h   t h A r d u i n o   i m p le m en t in g   p r o ce s s in g   to   r e v er s th o r ig in a s ig n al  au d io   w a v e f o r m .   A   P C B   w as  d ev elo p ed   to   d em o n s tr ate   th o p ti m iza tio n   o f   th e   s y s te m ,   co n cl u d in g   t h at  L o R v ia b ilit y   f o r   v o ice  tr an s m is s io n   h as  m er it  i n   v o ice   ap p licatio n s .   T h tr an s m is s io n   ar ch itect u r d is c u s s ed   i n   s e ctio n   2   co n s is ts   o f   m u ltip le  p r o ce s s in g   s ta g e s   th a t   co n v er ac o u s tic  s i g n als  in to   en cr y p ted   b in ar y   s tr ea m s .   T h d is cu s s ed   M A T L A B   en v ir o n m e n p r o v id ed   th co n n ec t io n   to   ac q u ir an d   p r o ce s s   th s i g n al s   w ith o u h ar d w ar ad ap tatio n .   I n itial  d ev elo p m e n s tep s   w er to   d eter m in t h lev el  o f   b its   n e ed ed   f o r   tw o - w a y   co m m u n ic atio n .   T h s y s te m   b a s ic  v o ice   s ig n als  b an d w id t h   r eq u ir es  co m p r ess io n   alg o r it h m s   a s   s h o w n   i n   Sect io n   2   to   en s u r s i g n a ls   ca n   b tr an s m itte d   an d   r ec o n s tr u cted .   T h is   r esear ch   o v er lap s   w i th   e f f o r ts   in   L o R a llia n ce   an d   I o T .   T h p r im ar y   ai m   o f   th p r o j ec is   to   d ev elo p   r eliab le,   ad ap tiv s p ee ch   co d in g   a n d   s ec u r cr y p to g r ap h ic  p r o to co ls   f o r   th tr a n s m i s s io n   o f   v o ice   o v er   L o R a.   I m p le m e n tatio n   w a s   u n d er ta k en   to   p r o m o te  r eliab ilit y ,   s ec u r i t y ,   an d   ac ce s s   w it h in   t h I o T   en v ir o n m e n b y   d ec r ea s in g   th e   d ata  r ate  an d   en cr y p tin g   th d ata.   T h m ai n   g o al  o f   L o R s y s te m s   w a s   f o cu s ed   o n   b ein g   co s t - e f f ec tiv e   an d   u ti li z in g   r eso u r ce s   e f f ec tiv el y ,   d e m o n s tr ated   th r o u g h   t h e x p er im en ts .   T h ese  f o r m s   o f   in n o v atio n s   w ill  allo w   t h e   ca p ab ilit ies  o f   L o R n et w o r k s   to   b em p lo y ed   in to   r a n g o f   ap p licatio n s   in cl u d in g   m u n icip al  i n f r a s tr u c tu r e,   en v ir o n m en ta l se n s o r   s y s te m s   a n d   h ea lt h   c ar s y s te m s .       4.   CO NCLU SI O   T h s y s te m   ar ch itec tu r p r es en ts   n e w   m et h o d   f o r   s a f e   an d   al s o   lo w - co s t   lo n g - d is t an ce   v o ice   co m m u n icatio n   an d   is   d esig n ed   f o r   th I o T   ec o s y s te m .   I lev er ag es  t h C SS   m o d u latio n   tech n iq u o f   L o R a   tech n o lo g y ,   w h ic h   i s   w ell   k n o w n   f o r   it s   s tan d ar d   p er f o r m a n ce   i n   m ax i m iz in g   d is tan ce   with   p o w er .   L o R is   li m ited   i n   b an d w id th   a n d   th r o u g h p u is   li m ited   to   f e w   k ilo b it s   p er   s ec o n d .   T h s y s te m   ar c h it ec tu r i m p le m e n ts   s p ee ch   en co d i n g   al g o r ith m s   as   p ar o f   th v o ice  en co d in g   p r o ce s s   to   m in i m ize  th b a n d w id th   n ee d ed   f o r   v o ice   d ata  to   ac co m m o d ate  t h l o w er   d ata  tr an s m is s io n   r ate s   ass o ciate d   w it h   L o R a.   T h s ec u r ed   v o ice  co m m u n icatio n s   m ad p o s s ib l b y   th s y s te m   ar ch itect u r f all  u n d er   f r a m e w o r k   o f   in te g r ated   en cr y p tio n - d ec r y p tio n   s ec u r it y   f o r   s af e g u ar d in g   t h co n te n ts   o f   t h tr an s m i s s io n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 4 1 5 - 1 426   1424   ACK NO WL E D G M E NT S   T h au th o r s   w o u ld   li k to   ex p r ess   th eir   g r atit u d to   th Ger m an   J o r d an ian   Un i v er s it y ,   th e   Am er ica n   Un i v er s it y   o f   t h Mid d le  E ast,  an d   A eo n   Me d ical  Su p p lies   C o m p a n y   f o r   th eir   g en er o u s   s u p p o r t o f   th is   w o r k .       F UNDIN G   I NF O RM AT I O   T h is   w o r k   w as  f u n d ed   b y   Seed   Gr an n u m b er   S A M 0 3 /2 0 2 3   f r o m   t h Ger m a n   J o r d an ian   U n iv er s it y ,   u n d er   d ec is io n   n u m b er   2 0 2 3 /1 5 /3 4 4 .   A d d itio n al  s u p p o r w a s   p r o v id ed   b y   g r an f r o m   A eo n   Me d ical  Su p p lies   C o m p an y ,   b y   t h Am er ican   Un i v er s it y   o f   t h Mid d le  E as t,  an d   b y   th Sc ien t if ic  R esea r ch   an d   I n n o v atio n   Su p p o r Fu n d   ( S R I SF ) ,   J o r d an ,   u n d er   p r o j ec n u m b er   SE - MP H/4 /2 0 2 4 .   T h au th o r s   e x p r ess   th eir   g r atit u d f o r   th ese  g en er o u s   s u p p o r ts .           AUTHO CO NT RIB UT I O N S ST A T E M E NT     T h is   jo u r n al  u s e s   th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   t o   r ec o g n ize  in d i v id u al  au t h o r   co n tr ib u tio n s ,   r e d u ce   au t h o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co lla b o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Sa m er   A lab ed                               Mo h a m m ad   A l - R ab a y ah                                 B ah aa   A l - Sh ei k h                               L a m B o u   Far ah                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y si s   I     I n v e st i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i si o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     T h au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T   Data   av ailab ilit y   is   n o t a p p licab le  to   th is   p ap er   as n o   n e w   d at w er cr ea ted   o r   an al y ze d   in   t h is   s tu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   G .   E.   Jo h n ,   A   l o w   c o st   w i r e l e ss  se n so r   n e t w o r k   f o r   p r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e ,   i n   2 0 1 6   S i x t h   I n t e rn a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   Em b e d d e d   C o m p u t i n g   a n d   S y s t e m   D e si g n   ( I S ED ) ,   D e c .   2 0 1 6 ,   p p .   2 4 27 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S ED . 2 0 1 6 . 7 9 7 7 0 4 8 .   [ 2 ]   F .   E.   M .   C o v e n a s,  R .   P a l o mare s,  M .   A .   M i l l a ,   J.  V e r a st e g u i ,   a n d   J.  C o r n e j o ,   D e si g n   a n d   d e v e l o p me n t   o f   a   l o w - c o st   w i r e l e ss  n e t w o r k   u si n g   I o T   t e c h n o l o g i e f o r   a   M u d sl i d e mo n i t o r i n g   sy st e m,”   i n   2 0 2 1   I EE U RU C O N ,   N o v .   2 0 2 1 ,   p p .   1 7 2 1 7 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / U R U C O N 5 3 3 9 6 . 2 0 2 1 . 9 6 4 7 3 7 9 .   [ 3 ]   D .   T a l e b ,   S .   A l a b e d ,   a n d   M .   P e sav e n t o ,   O p t i m a l   g e n e r a l - r a n k   t r a n smi t   b e a mf o r mi n g   t e c h n i q u e   f o r   si n g l e - g r o u p   m u l t i c a s t i n g   se r v i c e   i n   mo d e r n   w i r e l e ss  n e t w o r k s u si n g   S T T C ,   i n   W S A   2 0 1 5 ;   1 9 t h   I n t e rn a t i o n a l   I T G   W o rks h o p   o n   S m a rt   A n t e n n a s ,   2 0 1 5 ,   p p .   1 7.   [ 4 ]   M .   E.   I .   b i n   E d i ,   N .   E .   A b d   R a s h i d ,   N .   N .   I smai l ,   a n d   K .   C e n g i z ,   L o w - c o st ,   l o n g - r a n g e   u n m a n n e d   a e r i a l   v e h i c l e   ( U A V )   d a t a   l o g g e r   u si n g   l o n g   r a n g e   ( L o R a )   mo d u l e ,   i n   2 0 2 2   I EEE  S y m p o si u m   o n   W i re l e ss  T e c h n o l o g y   &   Ap p l i c a t i o n ( I S WTA) ,   A u g .   2 0 2 2 ,   p p .   1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S W TA 5 5 3 1 3 . 2 0 2 2 . 9 9 4 2 7 5 1 .   [ 5 ]   W .   S a n - U m,   P .   L e k b u n y a si n ,   M .   K o d y o o ,   W .   W o n g su w a n ,   J.   M a k f a k ,   a n d   J .   K e r d sr i ,   A   l o n g - r a n g e   l o w - p o w e r   w i r e l e ss  se n so r   n e t w o r k   b a se d   o n   U - L o R a   t e c h n o l o g y   f o r   t a c t i c a l   t r o o p t r a c k i n g   sy st e ms,”   i n   20 1 7   T h i r d   Asi a n   C o n f e re n c e   o n   D e f e n c e   T e c h n o l o g y   ( AC D T ) ,   Ja n .   2 0 1 7 ,   p p .   3 2 35 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C D T . 2 0 1 7 . 7 8 8 6 1 5 2 .   [ 6 ]   S .   A l a b e d ,   P e r f o r man c e   a n a l y si o f   t w o - w a y   D F   r e l a y   se l e c t i o n   t e c h n i q u e s,”   I C T   Ex p ress ,   v o l .   2 ,   n o .   3 ,   p p .   9 1 9 5 ,   S e p .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i c t e . 2 0 1 6 . 0 8 . 0 0 8 .   [ 7 ]   S .   A l a b e d ,   P e r f o r man c e   a n a l y si o f   b i - d i r e c t i o n a l   r e l a y   sel e c t i o n   s t r a t e g y   f o r   w i r e l e ss  c o o p e r a t i v e   c o mm u n i c a t i o n s,   EU R AS I P   J o u rn a l   o n   W i rel e ss  C o m m u n i c a t i o n s   a n d   N e t w o rk i n g ,   v o l .   2 0 1 9 ,   n o .   1 ,   D e c .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s 1 3 6 3 8 - 019 - 1 4 1 7 - 1.   [ 8 ]   P .   L u ,   D e si g n   a n d   i mp l e me n t a t i o n   o f   c o a l   mi n e   w i r e l e ss  se n so r   A d   H o c   n e t w o r k   b a se d   o n   L o R a ,   i n   2 0 2 2   3 rd   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n f o rm a t i o n   S c i e n c e ,   P a ra l l e l   a n d   D i st r i b u t e d   S y s t e m ( I S PD S ) ,   J u l .   2 0 2 2 ,   p p .   5 4 57 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S P D S 5 6 3 6 0 . 2 0 2 2 . 9 8 7 4 1 2 4 .   [ 9 ]   S .   M i s h r a ,   S .   N a y a k ,   a n d   R .   Y a d a v ,   A n   e n e r g y   e f i c i e n t   L o R a - b a se d   m u l t i - se n so r   I o T   n e t w o r k   f o r   smar t   se n so r   a g r i c u l t u r e   s y st e m,”   i n   2 0 2 3   I E EE   T o p i c a l   C o n f e r e n c e   o n   Wi r e l e ss  S e n s o rs   a n d   S e n so N e t w o rks ,   J a n .   2 0 2 3 ,   p p .   2 8 31 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W i S N e T 5 6 9 5 9 . 2 0 2 3 . 1 0 0 4 6 2 4 2 .   [ 1 0 ]   A .   I .   A l i ,   S .   Z .   P a r t a l ,   S .   K e p k e ,   a n d   H .   P .   P a r t a l ,   Z i g B e e   a n d   L o R a   b a se d   w i r e l e ss  se n so r f o r   smar t   e n v i r o n me n t   a n d   I o T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.