cdma的語音編碼與信道編碼(編輯修改稿)
2024-09-26 10:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可能出現(xiàn)的各種樣值的組合按一定規(guī)則排列構(gòu)成一個碼本，編碼時從本地碼本中搜索出一組索引 a增益 a?0255子幀延遲自適應(yīng)碼本?索引 s?隨機碼本0511 增益 s??線性預(yù)測濾波器線譜參數(shù)語音信號更新最接近的殘差信號，然后對該組殘差信號對應(yīng) 的地址編碼并傳送，解碼端也設(shè)置一個同樣的碼本，按照接收到的地址取出相應(yīng)的殘差信號加到濾波器上完成話音重建，則顯然可以大大減少傳輸比特數(shù)，提高編碼效率。這就是 CELP 編碼的基本原理。 它有兩個預(yù)測濾波器，短時預(yù)測計算每一采樣的殘差，長時預(yù)測計算每個子幀 (5ms)的殘差。由碼本取出的激勵 e(n)經(jīng)長短時預(yù)測后得到預(yù)測值 ,與輸入信號s(n)相減得到差值，將此差值通過感知加權(quán)濾波器，以最小均方誤差準則 (LMS)判定最佳激勵碼本 e(n)。 對 CELP 來說關(guān)鍵是碼本。如果碼本編得好，就可以在低碼率下獲得較好 的語音質(zhì)量。由于自 80 年代以來，國際上一些著名的通信研究機構(gòu)和大學大力開展了這種高質(zhì)量低碼率編碼技術(shù)的研究，一些算法迅速走向了成熟，見表 1。進入 90 年代，隨著 DSP 技術(shù)的發(fā)展，這些成果得到了廣泛應(yīng)用。如 1989 年通過的數(shù)碼率為 、采用規(guī)則脈沖激勵 長時預(yù)測算法的語音編碼標準，在誤碼率為 103 的 GSM 用信道中傳輸，話音質(zhì)量不降低；而碼速率為 VSELP 編碼則足以使現(xiàn)有的 GSM 擴容 1 倍； ITU 于 1995 年下半年通過了具有長話音質(zhì)的 8Kbit/s 編碼標準，它采用共軛結(jié)構(gòu)代數(shù) (CSACELP)算法，將用于第三代移動通信系統(tǒng)；具有多種碼率的 IS96 則是美國 Qualm 公司為 CDMA研制的又一種 CELP 編碼?？偟膩碚f，語音壓縮倍率越高，數(shù)碼率越低，編碼算法也越復(fù)雜，在實時壓縮的條件下就不可能用邏輯電路實現(xiàn)，也不會用體積大、速度慢、成本高的微機實現(xiàn)，此時 DSP 是一種合適的選擇。有資料表明，在無線基站系統(tǒng)中，單片 TMS320C6201 可實時完成 30 個信道的語音編解碼任務(wù)。 CELP 碼激勵線性預(yù)測編碼的特點： 改善語音的質(zhì)量： 1. 對誤差信號進行感覺加權(quán)，利用人類聽覺的掩蔽特性來提高 語音的主觀質(zhì)量； 2. 用分數(shù)延遲改進基音預(yù)測，使?jié)嵋舻谋磉_更為準確，尤其改善了女性語音的質(zhì)量； 3. 使用修正的 MSPE 準則來尋找 “最佳”的延遲，使得基音周期延遲的外形更為平滑； 4. 根據(jù)長時預(yù)測的效率，調(diào)整隨機激勵矢量的大小，提高語音的主觀質(zhì)量； 5. 使用基于信道錯誤率估計的自適應(yīng)平滑器，在信道誤碼率較高的情況下也能合成自然度較高的語音。 結(jié)論： 1. CELP 算法在低速率編碼環(huán)境下可以得到令人滿意的壓縮效果。 2. 使用快速算法，可以有效地降低 CELP 算法的復(fù)雜度，使它完全可以實時地實現(xiàn)。 3. CELP 可以成功地對各種不同類型的語音信 號進行編碼，這種適應(yīng)性對于真實環(huán)境，尤其是背景噪聲存在時更為重要。 (3) VSELP 矢量和激勵線性預(yù)測編碼 VSELP 矢量和激勵線性預(yù)測編碼 是 Vector Sum Excited Linear Prediction 的縮寫。這種算法采用三個碼本作為激勵信號，其中兩個是隨機碼本，一個是自適應(yīng)碼本，最終的激勵信號是三個激勵矢量的和。美國電信工業(yè)協(xié)會（ TIA）選擇8kbit／ sVSELP 算法作為北美第一代數(shù)字蜂窩移動電話的編碼標準（ IS54）。日本的全速率數(shù)字移動電話也采用 VSELP 算法作為語音 編碼標準（ JDC），速率為／ s。 VSELP 語音編碼器可以利用合理的計算復(fù)雜性達到最高的可能的語音質(zhì)量，同時提供給信道誤差韌性，這些目標對于遠程通信應(yīng)用中的公認的低數(shù)據(jù)率( 8kpbs)語音編碼至關(guān)重要。 VSELP 語音編碼器通過有效利用構(gòu)造的激勵碼本達到上述目標，這種結(jié)構(gòu)的激勵碼本降低了計算的復(fù)雜性并提高了對信道誤差的韌性，兩個 VSELP 激勵碼本便可以達到上述性能，同時
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