cdma的語(yǔ)音編碼與信道編碼(編輯修改稿)
2025-09-26 10:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(gè)碼本，編碼時(shí)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(jī)碼本0511 增益 s??線性預(yù)測(cè)濾波器線譜參數(shù)語(yǔ)音信號(hào)更新最接近的殘差信號(hào)，然后對(duì)該組殘差信號(hào)對(duì)應(yīng) 的地址編碼并傳送，解碼端也設(shè)置一個(gè)同樣的碼本，按照接收到的地址取出相應(yīng)的殘差信號(hào)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?cái)?shù)，提高編碼效率。這就是 CELP 編碼的基本原理。 它有兩個(gè)預(yù)測(cè)濾波器，短時(shí)預(yù)測(cè)計(jì)算每一采樣的殘差，長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)計(jì)算每個(gè)子幀 (5ms)的殘差。由碼本取出的激勵(lì) e(n)經(jīng)長(zhǎng)短時(shí)預(yù)測(cè)后得到預(yù)測(cè)值 ,與輸入信號(hào)s(n)相減得到差值，將此差值通過(guò)感知加權(quán)濾波器，以最小均方誤差準(zhǔn)則 (LMS)判定最佳激勵(lì)碼本 e(n)。 對(duì) CELP 來(lái)說(shuō)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(yǔ)音質(zhì)量。由于自 80 年代以來(lái)，國(guó)際上一些著名的通信研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)大力開(kāi)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(jiàn)表 1。進(jìn)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(guò)的數(shù)碼率為 、采用規(guī)則脈沖激勵(lì) 長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)算法的語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)，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(kuò)容 1 倍； ITU 于 1995 年下半年通過(guò)了具有長(zhǎng)話音質(zhì)的 8Kbit/s 編碼標(biāo)準(zhǔn)，它采用共軛結(jié)構(gòu)代數(shù) (CSACELP)算法，將用于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)；具有多種碼率的 IS96 則是美國(guó) Qualm 公司為 CDMA研制的又一種 CELP 編碼。總的來(lái)說(shuō)，語(yǔ)音壓縮倍率越高，數(shù)碼率越低，編碼算法也越復(fù)雜，在實(shí)時(shí)壓縮的條件下就不可能用邏輯電路實(shí)現(xiàn)，也不會(huì)用體積大、速度慢、成本高的微機(jī)實(shí)現(xiàn)，此時(shí) DSP 是一種合適的選擇。有資料表明，在無(wú)線基站系統(tǒng)中，單片 TMS320C6201 可實(shí)時(shí)完成 30 個(gè)信道的語(yǔ)音編解碼任務(wù)。 CELP 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼的特點(diǎn)： 改善語(yǔ)音的質(zhì)量： 1. 對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行感覺(jué)加權(quán)，利用人類聽(tīng)覺(jué)的掩蔽特性來(lái)提高 語(yǔ)音的主觀質(zhì)量； 2. 用分?jǐn)?shù)延遲改進(jìn)基音預(yù)測(cè)，使?jié)嵋舻谋磉_(dá)更為準(zhǔn)確，尤其改善了女性語(yǔ)音的質(zhì)量； 3. 使用修正的 MSPE 準(zhǔn)則來(lái)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(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)的效率，調(diào)整隨機(jī)激勵(lì)矢量的大小，提高語(yǔ)音的主觀質(zhì)量； 5. 使用基于信道錯(cuò)誤率估計(jì)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(yǔ)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(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)。 3. CELP 可以成功地對(duì)各種不同類型的語(yǔ)音信 號(hào)進(jìn)行編碼，這種適應(yīng)性對(duì)于真實(shí)環(huán)境，尤其是背景噪聲存在時(shí)更為重要。 (3) VSELP 矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼 VSELP 矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼 是 Vector Sum Excited Linear Prediction 的縮寫。這種算法采用三個(gè)碼本作為激勵(lì)信號(hào)，其中兩個(gè)是隨機(jī)碼本，一個(gè)是自適應(yīng)碼本，最終的激勵(lì)信號(hào)是三個(gè)激勵(lì)矢量的和。美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)（ TIA）選擇8kbit／ sVSELP 算法作為北美第一代數(shù)字蜂窩移動(dòng)電話的編碼標(biāo)準(zhǔn)（ IS54）。日本的全速率數(shù)字移動(dòng)電話也采用 VSELP 算法作為語(yǔ)音 編碼標(biāo)準(zhǔn)（ JDC），速率為／ s。 VSELP 語(yǔ)音編碼器可以利用合理的計(jì)算復(fù)雜性達(dá)到最高的可能的語(yǔ)音質(zhì)量，同時(shí)提供給信道誤差韌性，這些目標(biāo)對(duì)于遠(yuǎn)程通信應(yīng)用中的公認(rèn)的低數(shù)據(jù)率( 8kpbs)語(yǔ)音編碼至關(guān)重要。 VSELP 語(yǔ)音編碼器通過(guò)有效利用構(gòu)造的激勵(lì)碼本達(dá)到上述目標(biāo)，這種結(jié)構(gòu)的激勵(lì)碼本降低了計(jì)算的復(fù)雜性并提高了對(duì)信道誤差的韌性，兩個(gè) VSELP 激勵(lì)碼本便可以達(dá)到上述性能，同時(shí)
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