【正文】 2) 介紹語(yǔ)音編碼的基本原理，并對(duì)幾種語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和比較。IP電話的協(xié)議體系是開(kāi)放式的，有利于各個(gè)廠商產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品之間的互相連通。成本的降低，使通話費(fèi)用隨之下降，尤其是長(zhǎng)距離通信。也就是說(shuō)，取而代之將會(huì)是用戶直接通過(guò)IP電話機(jī)撥打電話?，F(xiàn)在雖然打IP電話的費(fèi)用比打長(zhǎng)途電話的費(fèi)用低了不少，但仍比上網(wǎng)費(fèi)高了許多。收端的網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)拆包、解碼和連接被叫。但是，由于IP電話的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，不同廠家的產(chǎn)品不能互通，限制了IP電話的進(jìn)一步發(fā)展。但由于當(dāng)時(shí)分組網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)未普及，缺乏市場(chǎng)推動(dòng)力，因此基本上停留在理論研究和實(shí)驗(yàn)室研制階段。由此可見(jiàn)，同一鏈路在不同時(shí)刻可以傳送不同通信會(huì)話的數(shù)據(jù)，稱之為網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，這是分組交換和電話交換的最大不同之處。其次，在數(shù)據(jù)通信中，大量的數(shù)據(jù)終端為計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)型號(hào)繁多，速率相差很大，而電路交換只能定義若干種標(biāo)準(zhǔn)帶寬的電路，因此很難用有限類型的電路將不同類型和速率的數(shù)據(jù)終端有效連接起來(lái)。至于報(bào)文交換，來(lái)源于電報(bào)通信，其最大的貢獻(xiàn)在于提出了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的概念。通常將基于電路交換技術(shù)的通信網(wǎng)稱為電路交換網(wǎng)(SCNSwitched Circuit Network)，它包括模擬和數(shù)字的固定電話網(wǎng)和移動(dòng)電話網(wǎng)。Intel LXT 971。Intel LXT 971。適用于企、事業(yè)單位的電話通信,能夠節(jié)省安裝電話的設(shè)備費(fèi)、維修費(fèi)和電話費(fèi)。摘 要 本文對(duì)于基于DSP 網(wǎng)絡(luò)電話終端的語(yǔ)音傳輸進(jìn)行了研究, 提出了網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞: TMS320DM642。 Abstract In this paper, we research of VOIP Transmission Terminal based on DSP, propose the design program of telephone munication system network. Utilize DSP (TMS320DM642) and Ethernet interface circuit (Intel LXT 971) design the VOIP terminals hardware circuitry. Use the TCP/IP protocol pack the voice bin for the munication though the Internet,realize the puter network transmission of voice signal. Apply to enterprises and institutions of the telephone munication,be able to save the installation of telephone equipment and maintenance fees and telephone charges.Key words: TMS320DM642。目 錄中文摘要.....................................................................................1英文摘要.....................................................................................21緒論 IP電話的發(fā)展背景 IP電話的發(fā)展概況 IP電話與傳統(tǒng)電話的比較2 IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述3語(yǔ)音編碼技術(shù) 4 IP電話原理及技術(shù) IP電話基本原理 IP電話的關(guān)鍵技術(shù) IP電話的控制協(xié)議4數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù) DSP概述5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) TLV320AIC23語(yǔ)音處理模塊 DSP語(yǔ)音處理模塊結(jié)束語(yǔ)致謝參考文獻(xiàn)第一章 緒 論 IP電話的發(fā)展背景目前，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中存在著三大交換技術(shù):電路交換、報(bào)文交換和分組交換。SCN的優(yōu)點(diǎn)是可以保證為用戶提供足夠的帶寬，從而確保低時(shí)延、低失真的實(shí)時(shí)通信服務(wù)質(zhì)量(QOS)。其傳輸單元為整個(gè)報(bào)文，由于報(bào)文長(zhǎng)度的差異很大，長(zhǎng)報(bào)文可能導(dǎo)致很大的時(shí)延，且緩沖區(qū)分配較困難，因此應(yīng)用范圍極其有限。另外，數(shù)據(jù)通信的基本要求是數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)地傳送給對(duì)端用戶，而對(duì)傳送時(shí)延則無(wú)嚴(yán)格要求，因此沒(méi)有必要為通信雙方事先分配一條獨(dú)占的電路，而可根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡(luò)可提供的帶寬，動(dòng)態(tài)分配帶寬，將突發(fā)數(shù)據(jù)按選定的路徑逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地接力前傳，數(shù)據(jù)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)允許暫存，這就是分組交換的基本思想。分組交換最適合于數(shù)據(jù)通信，它不但極大地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，而且由于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀態(tài)動(dòng)態(tài)選擇路由，因此即使某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然能繞道到達(dá)目的地，從而提高了通信的可靠性。 IP電話的發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的話音通信是從七十年代起就開(kāi)始研究，當(dāng)時(shí)主要是基于ARPANET網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行研究和試驗(yàn)，但話音質(zhì)量不能令人滿意，主要原因是網(wǎng)絡(luò)速度慢，低比特率話音編碼技術(shù)還很差，編碼質(zhì)量也不好。到了1996年，經(jīng)過(guò)各國(guó)專家數(shù)年的努力，這一協(xié)議的推出成為IP網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的公共規(guī)范。對(duì)于電話到PC或是PC到電話的情況:就是由網(wǎng)關(guān)來(lái)完成IP地址和電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及語(yǔ)音編解碼和打包。或是PC機(jī)上網(wǎng)后通過(guò)IP電話軟件來(lái)打IP電話，這樣的話，雙方必須都要有多媒體PC機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。 IP電話與傳統(tǒng)電話的比較與傳統(tǒng)的電話比較，IP電話具有如下優(yōu)點(diǎn):(1) 節(jié)省帶寬。(3) 可以方便地集成智能。(5) 多媒體業(yè)務(wù)的集成。(3) 介紹DSP原理和結(jié)構(gòu)，主要是TMS320C642，此部分是作為語(yǔ)音編碼的核心器件。一個(gè)廣域網(wǎng)可以允許通信的終點(diǎn)在任意遠(yuǎn)的地方。在協(xié)議軟件的分層中存在兩個(gè)協(xié)議分層模型：一．國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO所制定的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型，通常被稱為OSI模型。由于傳送時(shí)的差錯(cuò)破壞數(shù)據(jù)，還需要差錯(cuò)檢測(cè)機(jī)制(如幀的校驗(yàn)和)。需要指出的是，即使下層的協(xié)議在傳輸時(shí)都提供可靠性檢查，作為端到端的第四層也要進(jìn)行檢驗(yàn)來(lái)確保在中間的傳輸過(guò)程中沒(méi)有機(jī)器出故障。 ，這個(gè)分層模型并非出自哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織，而是出自一些對(duì)TCP/IP協(xié)議的研究。 :運(yùn)輸層的基本任務(wù)是提供應(yīng)用程序之間的通信服務(wù)，這種通信又叫端到端通信。它接收運(yùn)輸層請(qǐng)求，傳輸某個(gè)具有目的地址信息的分組。最后，Internet層還要適時(shí)地發(fā)出ICMP (Internet控制報(bào)文協(xié)議)的差錯(cuò)和控制報(bào)文，并處理接收到的ICMP報(bào)文。另一個(gè)是操作系統(tǒng)分界線，它把系統(tǒng)與應(yīng)用程序區(qū)分開(kāi)來(lái)。第三，除了數(shù)據(jù)格式和路由選擇的精確而正式的定義以外，IP還包括了一組嵌入了不可靠分組投遞思想的規(guī)則。UDP提供的協(xié)議端口能夠區(qū)分在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行的多個(gè)程序，每個(gè)UDP報(bào)文不僅傳送用戶數(shù)據(jù)，還包括發(fā)送方和接收方的協(xié)議端口，這使得接收方的UDP軟件能夠把報(bào)文送到正確的接收進(jìn)程，而接收進(jìn)程也能回送應(yīng)答報(bào)文。應(yīng)用程序與TCP/IP可靠傳輸服務(wù)之間的接口可以用五個(gè)特征來(lái)表示:①面向數(shù)據(jù)流:當(dāng)兩個(gè)應(yīng)用程序(用戶進(jìn)程)傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)，將這些數(shù)據(jù)當(dāng)做一個(gè)可劃分為八位組的比特流。④無(wú)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流:TCP/IP協(xié)議并未區(qū)分結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)流，所以使用數(shù)據(jù)流服務(wù)的應(yīng)用程序必須在開(kāi)始連接之前就了解數(shù)據(jù)流的內(nèi)容并對(duì)其格式進(jìn)行協(xié)商。(RTCP) RTCP是RTP緊密相關(guān)的部分，用于監(jiān)視服務(wù)質(zhì)量和傳輸對(duì)話中成員信息。數(shù)據(jù)的封裝:語(yǔ)音數(shù)據(jù)在互連網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)要封裝到IP數(shù)據(jù)報(bào)中。(1)比特率降低比特率是話音編碼的首要目標(biāo),它直接關(guān)系到傳輸資源的有效利用和網(wǎng)絡(luò)容量的提高。根據(jù)統(tǒng)計(jì),雙方通話大約只有40%的時(shí)間是真正有聲音的,因此一個(gè)自然的想法是采用通/斷二狀態(tài)編碼尸通狀態(tài)對(duì)應(yīng)有聲期,采用固定比特率編碼。一是有聲檢測(cè)(VAD一Voice Activity Detection),主要用于確定輸入信號(hào)是話音還是背景噪聲,其難點(diǎn)在于正確識(shí)別話音段的起始點(diǎn),確保話音的可懂度。某些算法還需要知道下一幀的部分?jǐn)?shù)據(jù),稱之為“前視”(Look head)。通?？烧J(rèn)為計(jì)算時(shí)延等于或略小于幀長(zhǎng),以確保下一幀數(shù)據(jù)到齊后,當(dāng)前幀已處理完畢。編碼器發(fā)送之前和解碼器解碼之前,必需將整個(gè)數(shù)據(jù)塊的所有比特都裝配好。(3)復(fù)雜度復(fù)雜度決定了編碼器硬件的成本和功耗,也影響到編譯碼器的實(shí)時(shí)性。以及所需的RAM容量。IP網(wǎng)絡(luò)電話一般選用中低復(fù)雜度的低比特率編碼。目前常用的3種主觀評(píng)測(cè)法是:(1)診斷性音律測(cè)試(DRTDiagnostic Acceptability Measure)法:用以測(cè)量恢復(fù)話音的可懂度。由20一60個(gè)非專職測(cè)試者對(duì)所聽(tīng)的話音進(jìn)行綜合打分,然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。語(yǔ)音編碼根據(jù)編碼原理主要分為波形編碼和參數(shù)編碼兩種。量化就是將連續(xù)的模擬波形劃分為若干離散的區(qū)域,以便用數(shù)字形式表示每個(gè)抽樣值。 PCM編碼雖然能夠提供相當(dāng)好的長(zhǎng)途通信級(jí)語(yǔ)音質(zhì)量,但由于其速率過(guò)高,尤其在多媒體應(yīng)用以及在共享信道的數(shù)據(jù)網(wǎng)中應(yīng)用時(shí),采用PCM傳送話音占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源過(guò)高,所以人們提出了許多改進(jìn)技術(shù),以降低話音編碼的速率,或者說(shuō)在同樣的碼率下可以進(jìn)一步提高話音的質(zhì)量。因此一個(gè)自然的想法就是設(shè)計(jì)一種編碼方法,對(duì)此差值進(jìn)行編碼,而不是對(duì)抽樣值本身進(jìn)行編碼,這樣所需的比特率必然可以下降,這就是差分脈沖編碼(DPCM)。它可用于PCM、DPCM和DM。由于話音信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)大體是隨音節(jié)而變化的,也就是在一個(gè)音節(jié)時(shí)間內(nèi)自相關(guān)函數(shù)基本不變,只是從一個(gè)音節(jié)至另一音節(jié)時(shí)才有較明顯的變化,因此,自適應(yīng)預(yù)測(cè)都采用音節(jié)適應(yīng)算法。和差分編碼類似,這N個(gè)抽樣值可以直接取自于輸入信號(hào),由緩沖寄存器暫存,也可以由量化后的差分信號(hào)反饋后重構(gòu)生成。波形編碼的基本思路是忠實(shí)地再現(xiàn)話音的時(shí)域波形,為了降低比特率,可以充分利用相鄰抽樣點(diǎn)之間的信息冗余性,對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行編碼,在不影響話音質(zhì)量的前提下,比特率可降至32kbit/s。而且由于話音信號(hào)變化是緩慢的,一個(gè)音素要持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間(相對(duì)于抽樣周期而言),因此模型參數(shù)的更新頻度較低,不但可以利用抽樣值間的相關(guān)性,還可以充分利用幀與幀之間的信息冗余性以及更長(zhǎng)時(shí)間段中的音源信息冗余性,有效地降低編碼比特率。波形編碼的設(shè)計(jì)要求是獲得盡可能高的信噪比(SNR)。參數(shù)編碼的基本出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)確定的成音模型確定模型參數(shù),雖然LPC聲碼器也是通過(guò)殘差信號(hào)的最小化進(jìn)行計(jì)算的,但是其著眼點(diǎn)是要求模型參數(shù)的最佳值,而并非SNR的最大化。 折線逼近的壓縮方程曲線x為壓縮器歸一化輸入電壓；y為壓縮器歸一化輸出電壓；A為常數(shù)，決定壓縮程度；4 IP電話原理及技術(shù) lP電話基本原理IP電話是通過(guò)Internet/Intranet等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳遞語(yǔ)音信息的,該系統(tǒng)包括終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)接入控制單元(MCU)和網(wǎng)絡(luò)管理者等部分。接收器A/D轉(zhuǎn)換壓縮編碼器IP封裝/發(fā)送器Internet播放器D/A轉(zhuǎn)換壓縮解碼器IP解包/接收器 IP電話的關(guān)鍵技術(shù)IP電話的關(guān)鍵技術(shù)包括分組語(yǔ)音技術(shù)、語(yǔ)音編碼和壓縮技術(shù)、靜音檢測(cè)、分組丟失補(bǔ)償和回波抵消等。 無(wú)論對(duì)實(shí)時(shí)的應(yīng)用(如IP電話)還是非實(shí)時(shí)的應(yīng)用(如語(yǔ)音郵件),發(fā)送端語(yǔ)音都