cdma通信系統(tǒng)語音轉(zhuǎn)換及壓縮編碼課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-12 09:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 范圍內(nèi)基本一致。因此，就要使用壓擴(kuò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)非均勻量化。 （ 3）編碼 信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化以后成為可以編碼的量化信號(hào)。量化信號(hào)經(jīng)過模 /數(shù)變換可以轉(zhuǎn)換成各種各樣的編碼信號(hào)，然后就可以 將它們送到信道中去傳輸，這就是基帶信號(hào)。代碼的形式通常采用二進(jìn)制，而多進(jìn)制代碼只是用在線路的信噪比較好，可以利用的頻帶比較窄的情形。 （ 4） 數(shù)模轉(zhuǎn)換 數(shù)模轉(zhuǎn)換為模數(shù)的反過程，通過將模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過內(nèi)插和低通濾波來完成。 語音壓縮基本概念 語音編碼技術(shù)可分為兩大類：波形編碼和參量編碼。波形編碼是將時(shí)間域信號(hào)直接變換為數(shù)字代碼，其特點(diǎn)是再建信號(hào)的質(zhì)量，即信號(hào)的信噪比高，而其變換的比特率在 64kb/s－ 16kb/s 范圍， PCM、△ M 等均屬于這一類。參量編碼，又叫變換域編碼，是在信源信號(hào)的頻率域或其它正 交域抽取其特征參量變換為數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸。在接收端從數(shù)字代碼恢復(fù)特征參量，再?gòu)膮⒘恐亟ㄕZ音信號(hào)。這種方法的特點(diǎn)是質(zhì)量較前者低，但可大大壓縮比特速率，多用于窄帶信道，如在移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、軍事通信中應(yīng)用日益廣泛。 通用的 PCM數(shù)碼率為 64kb/s，語音質(zhì)量可達(dá)到長(zhǎng)途通信網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。 ADPCM在數(shù)碼率為 32kb/s，可達(dá)到 64kb/s 的 PCM系統(tǒng)的通話質(zhì)量，而且壓縮了數(shù)碼率。△ M系統(tǒng)雖然也壓縮了數(shù)碼率，可工作在 32kb/s 或 16kb/s，但其話音質(zhì)量不如 PCM和 ADPCM。理論和實(shí)踐證明，采用上述語音編碼方 法，若進(jìn)一步降低數(shù)碼率，語音質(zhì)量會(huì)明顯下降，達(dá)不到電話通信的質(zhì)量要求，在很低碼率時(shí)，甚至無法實(shí)現(xiàn)通話。通常，降低數(shù)碼率的語音編碼方法，叫語音壓縮編碼。 壓縮編碼共分為兩大類：一類叫中速率壓縮編碼，指數(shù)碼率 － 16kb/s范圍的語音編碼。其語音質(zhì)量較好，達(dá)到常用數(shù)字電話通信中等質(zhì)量要求，清晰度很高、自然度能達(dá)到基本要求，通信質(zhì)量有少許失真，且與語音特征有一定程度關(guān)系。諧波壓擴(kuò) ADPCM、子帶編碼、自適應(yīng)變換域編碼 (ATC)、多脈沖預(yù)測(cè)編碼和矢量編碼等均屬于這一類。另一類叫低速率壓縮編碼，其數(shù)碼率從 100b/s 左右到 。這種編碼技術(shù)又叫聲碼器技術(shù)，其語音質(zhì)量比前者差，尤其時(shí)自然度較差，較難從聲音辨認(rèn)出講話人聲音的特點(diǎn)；同時(shí)，它和語音特征有較大關(guān)系，不同人講話，其質(zhì)量不同。研究表明：語音編碼的極限壓縮率為 80－100b/s。這是只能傳送句子內(nèi)容，講話人的音質(zhì)，情緒等信息就喪失了。 廣泛應(yīng)用的早期聲碼器形式是通道聲碼器。發(fā)端對(duì)輸入語音進(jìn)行粗略的頻譜分析，而收端產(chǎn)生一信號(hào)，其頻譜與發(fā)端規(guī)定的頻譜相匹配。目前較常采用的是線性預(yù)測(cè)聲碼器，它們不僅語音質(zhì)量大為提高，同時(shí)數(shù)碼率也得到充分降低。發(fā)端包括兩 個(gè)子系統(tǒng)：一個(gè)是線性預(yù)測(cè)編碼濾波器；另一個(gè)是提取基音和判決清濁音系統(tǒng)。由發(fā)端傳輸清濁音參數(shù)，在收端利用這些參數(shù)控制激勵(lì)源。和通道聲碼器一樣，收端激勵(lì)源或者產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，或者產(chǎn)生基音周期脈沖序列，激勵(lì)幅度取決于輸入增益。然后通過合成恢復(fù)語音信號(hào)。也可以用語音激勵(lì)來取代基音提取和清濁音判決，構(gòu)成聲激勵(lì)線性預(yù)測(cè) (VELP)聲碼器。多脈沖激勵(lì)聲碼器模型是用一串脈沖來代替 LPC聲碼器中的周期脈沖和白噪聲序列。用于中速 (－ 16kb/s)語音編碼得到了質(zhì)量很好的合成語音，其優(yōu)點(diǎn)之一是不必象 LPC聲碼器那樣需要精確提 取基音信息和清濁音判決信息。多脈沖激勵(lì)編碼要傳送脈沖位置和幅度信息，故編碼速率不能壓得太低。通常用于中速編碼，進(jìn)一步壓低比特率，一般要采用矢量量化 (VQ)技術(shù)。 4 芯片功能介紹 電路工作框圖 D S P C P L D A M B E 2 0 0 0T P 6 0 1時(shí) 鐘T P 6 0 2壓 縮 幀 同 步壓 縮 輸 出 數(shù) 據(jù)T P 6 0 3T P 6 0 4待 解 壓 縮 數(shù) 據(jù)A D 7 3 3 1 1T P 5 0 2時(shí) 鐘T P 5 0 3P C M 幀 同 步A / D 輸 出T P 5 0 4T P 5 0 5D / A 輸 入語 音 輸 入T P 5 0 6語 音 輸 出T P 5 0 1 圖 2 結(jié)構(gòu)框圖 AD73311 芯片介紹 在語音變換實(shí)驗(yàn)中，我們采用了 Analog Device 公司的芯片 — AD73311。 AD73311 具有線性 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換功能，采樣頻率為 8kHZ～ 64kHZ，可以編程控制，采樣字長(zhǎng)為 16位。具有大信噪比、輸入輸出增益可編程控制、低工作電壓 (～ )，并且一片兩用的特點(diǎn)，是一種很受歡迎的芯片。 AD 公司的 AD73311 用起來非常靈活，內(nèi)部有五個(gè)控制寄存器 (CRA,CRB,CRC, CRD,CRE)，工作時(shí)先對(duì)其進(jìn)行一些必要的參數(shù)設(shè)置。前兩個(gè)控制寄存器（ CRA 和 CRB）是用來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的，例如設(shè) 置內(nèi)部計(jì)數(shù)器、序列時(shí)鐘分頻率和主時(shí)鐘分頻率。其他三個(gè)寄存器用來設(shè)置模數(shù)、數(shù)?？刂埔约霸O(shè)備的電源控制等。這些寄存器的配置是由和 AD73311直接相連的語音壓縮芯片 AMBE2021來自動(dòng)完成的。 AD73311 的主時(shí)鐘頻率是 ，采樣頻率是經(jīng)過主時(shí)鐘分頻得到的，是 AD73311 的輸出信號(hào)。 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 3 所示。 圖 3 AD73311 電路外圍電路設(shè)計(jì) 模擬語音信號(hào)通過麥克分到達(dá) AD73311 的模擬輸入端口 VIN，經(jīng)過內(nèi)部的 A/D轉(zhuǎn)換，完成采樣量化和編碼 ，通過 SDO端口串行數(shù)字輸出，每個(gè)采樣點(diǎn) 16 比特，同時(shí)芯片的 SDI 端口可以接收數(shù)字化后的語音信號(hào)，進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，通過 VOUT 端口，到達(dá)喇叭?？梢月牭较鄳?yīng)的聲音。其中 SDOFS和 SDIFS分別為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的幀同步信號(hào) AMBE2021 聲碼器芯片的性能介紹 （ 1） AMBE2021 簡(jiǎn)介 本實(shí)驗(yàn)采用的語音壓縮編碼芯片為 Digital Voice Systems, Inc公司的 AMBE2021語音
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