【文章內容簡介】 15毫秒。在實際的編碼器實現(xiàn)中所有附加延遲有：首先，參數(shù)的索引從獲得的碼流中提取出來。這些參數(shù)（LP濾波器系數(shù)，自適應碼本向量，定碼本向量與增益）被解碼，獲得對應于10毫秒語音幀的編碼器參數(shù)。這些參數(shù)即LSP系數(shù)、兩個音節(jié)延遲、兩組自適應和固定碼本增益。LSP系數(shù)經過內插，并轉換為每個子幀的LP濾波器系數(shù)。然后，對每個5毫秒的子幀進行如下步驟：，重建激勵。2. 激勵通過LP合成濾波器，語音重建。3. 重建的語音信號經過后處理階段，在這個階段中包含基于長期/短期合成濾波器的自適應后濾波，并需要高通濾波和放大操作。 ADPCM算法ADPCM算法是一種波形編碼，它在PCM(脈沖編碼調制)編碼的基礎上引入了預測和差分的概念，僅對實際值與預測值之間的差值進行編碼。在編碼過程，用過去樣點的值對當前點進行預測，并自適應地調整預測系數(shù)數(shù)值，使預測誤差很小，從而在降低碼率的同時，保持了很高編碼質量。它是在編碼電信語音信號的標準脈碼調制中計算兩個連續(xù)話音取樣之間差異的一種話音編碼方法。這種計算采用自適應濾波器進行編碼，從而以低于標準64Kb/s技術的速率進行傳輸。一般而言，ADPCM使模擬語音對話能在32Kb的數(shù)字信道內傳輸；用3或4位描述每個取樣，這代表了兩個相鄰取樣間的差異。每秒進行8000次取樣?？傊?，許多語音處理者使用的ADPCM允許語音信號編碼所用的空間是PCM的一半。ADPCM已經形成國際標準，CCITT（ITU的前身）。，能提供4種數(shù)碼率：40Kbps、32Kbps、24Kbps、16Kbps。在此項目中，使用32kbps的速率。其語音質量相當于64Kbps的PCM編碼，并具有良好的抗誤碼性能。，其編碼過程為：從編碼器輸入8位的A律或181。律PCM信號。首先通過轉換器將其轉換為14位的均勻量化PCM編碼；然后減去線性預測器輸出的預測信號x180。(n)，得到預測誤差信號d(n)，再經過非均勻自適應量化器得到編碼信號c(n)，一方面將c(n)傳送給解碼器；另一方面將其輸入反向自適應量化器進行D/A轉換，還原得到模擬量化差分信號d180。(n)，供反饋回路生成重構信號和預測信號。自適應量化器和反向自適應量化器均受尺度因子y(n)控制，其量化特性的變化與信號的動態(tài)范圍相匹配。自適應量化速度的控制由控制器控制，它采用雙模式自適應方式：對幅度變化較大的語音信號進行快速自適應處理，其標尺因子為y180。(n)；對幅度變化較小的帶內數(shù)據(jù)和信令進行慢速自適應處理，其尺度因子為y180。180。(n)，總的尺度因子y(n)為y180。(n)和 y180。180。(n)的線性組合:y(n)=k(n) y180。(n1)+[1k(n)] y180。180。(n1)式中k(n)為自適應控制參數(shù)，0≤k(n) ≤1。k(n)由自適應控制器模塊根據(jù)差分信號變化速率來確定。對于語音數(shù)據(jù)，k(n)趨于1；對帶內數(shù)據(jù)或信令，k(n)趨于0。t′(n)和t″(n)為語音檢測信號，由信號音和轉換檢測器生成，供自適應控制模塊轉換適應模式。 PCM格式轉換器差分信號計算自適應量化器反向自適應量化器自適應預測器重構信號計算器量化器尺度因子自適應邏輯自適應速度控制器音信號和轉換檢測器x(n)x180。(n)d(n)c(n)d180。(n)ADPCM輸出x180。180。180。(n)y(n)k(n)y(n)t180。(n)t″(n)x″(n)k180。(n)自適應預測器根據(jù)量化差分信號d′(n)計算預測信號x″(n)，用一個兩階的全極點濾波器和一個六階的全零點濾波器實現(xiàn)。，編碼中僅包括預測誤差信號編碼，不包含預測系數(shù)和自適應量化器的量化間隔或增益因子等參數(shù)。解碼器與編碼器類似，其模塊基本上與編碼器中的反饋回路部分相同。其中在輸出PCM格式轉化器后加一個同步編碼調整，作用是防止同步級聯(lián)情況下產生累計失真，調整PCM輸出編碼以消除后面一個ADPCM級的量化失真[8]。 CVSD算法連續(xù)可變分辨率增量調制（CVSD），是一種常用的ADM（自適應增量調制），是一種1bit的差分波形編碼方式。自適用的量階隨信號統(tǒng)計特性的變化而變化，在信號很大動態(tài)范圍內，可獲得最大信噪比。并且易于實現(xiàn)，電路結構簡單。其自適應規(guī)則是： 在這里0＜k＜1，而P＞Q。其中P是能使系統(tǒng)對斜率過載作出響應的一個較大常數(shù)。△（n）的遞推公式中其上下限是確定的。CVSD的基本原理是按照碼序列中表示斜率過載的情況改變△（n）。假定相鄰的三個碼子全“1”或者全“0”，則△（n）增加一個值；否則△（n）一直遞減到由k (因為k＜1＝和Q共同決定的△min。參數(shù)k控制自適應的速度：如果k接近1，△（n）增加或者減小的速率變慢；若k很小，則自適應速度加快。、。數(shù)字低通濾波三連碼檢測器H2C（z） ?H1（z） X0cXminA乘法器加法器乘法器減法器三連碼檢測器數(shù)字低通濾波H2D（z）H1（z）X0DXminBC′乘法器乘法器加法器其中：音節(jié)平滑濾波器　　　　編碼器雙積分器 譯碼器主積分器 G1是時間常數(shù)，a1是增益因子。G2C、G2D、bbc1均是和工作頻率、通帶頻率及采樣頻率有關的系數(shù)。圖中，輸出濾波器的功能一般對CVSD編碼是相當關鍵的。實用的CVSD編碼器一般輸入過抽樣，以便在二電平粗量化器的限制條件下達到實用編碼的目的。由于這種過抽樣,所以未濾波的輸出階躍函數(shù)的特性中，包含了量化噪聲及輸入信號頻帶 以外的失真分量，這就要求用低通濾波器來抑制W與∫s/2之間的帶外分量[7]。根據(jù)指標：采樣率為16kHz。數(shù)字低通濾波器設計成五階橢圓IIR濾波器?！　≈饕夹g：三連0/三連1檢測，即若檢測到碼流中有三連0或三連1，則表示信號在驟升或驟降，調整量階以適應信號變化。第三章 芯片和硬件系統(tǒng)設計 DSP芯片TMS320VC5409 （1）TMS320VC5409簡介數(shù)字信號處理芯片（DSP）是一種特別適用于進行實時數(shù)字信號處理的微處理器。DSP器件按照用途分類可分為兩大類：一類是專門用于FFT、FIR濾波、卷積等運算的芯片，稱為專用DSP器件；另一類是可以通過編程完成各種擁護要求的信息處理任務的芯片，稱為通用數(shù)字信號處理器件。還可以按照DSP工作的數(shù)據(jù)格式把DSP芯片分為數(shù)據(jù)以定點格式工作的定點DSP芯片和數(shù)據(jù)以浮點格式工作的浮點DSP芯片。DSP芯片具有精度高、靈活性大、可靠性高以及分時復用等特點。由于語音壓縮的運算量、存儲量和精度要求都不太高，在考慮價格因素的基礎上，定點DSP足以勝任語音編解碼的要求。本文采用了TI公司的TMS320VC5409定點DSP實現(xiàn)了上述三種語音編解碼算法。TMS320VC54x是TI公司繼TMS320C1x、TMS320C2x、TMS320C5x之后推出的新一代高性能通用型定點DSP芯片。該系列芯片具有很高的性能價格比，體積小，功耗低，功能強，已經在語音合成、通信傳輸、圖象處理、測量與控制等許多領域得到廣泛的應用[9]。TMS320VC5409是TI公司生產的一種性價比較高的定點DSP芯片，是新一代的高性能、低價位、低功耗數(shù)字信號處理器。與現(xiàn)在流行的TMS320C5409相比，性能提高了60%，功耗效率提高了50%。它被廣泛應用在嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中，還可以應用在如機頂盒（STB）、個人數(shù)字助理（PDA）和數(shù)字無線通信等要求能脫機運行的內嵌式系統(tǒng)中。它的運算速度為80MIPS/100MIPS，時鐘周期10/ ns。它擁有改進的哈佛結構、一個CPU、片上存儲區(qū)（32KB的ROM和64KB的DARAM）、片上外設以及專用的指令結構。外圍電路包括1個定時器，1個主機接口，并且具有DMA和片內引導功能。它具有以下的優(yōu)點：⑴1條程序總線和3條數(shù)據(jù)總線。配合存儲區(qū)的雙操作數(shù)讀取能力，可以支持單周期，三操作數(shù)指令，提高了程序的運行和通用性；⑵先進的針對應用設計的CPU硬件邏輯提高了芯片的性能；⑶高度專用的指令結構提供了更快的算法實現(xiàn)和更方便的優(yōu)化；⑷片上外設包括3個McBSP（多通道緩沖串口）、一個6通道的DMA控制器、8bit HPI口及鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器；⑸模塊化結構方便了快速的后續(xù)發(fā)展； ⑹先進的IC處理技術實現(xiàn)了高性能和低功耗，5V靜態(tài)CMOS技術進一步降低了功耗?？刹捎霉南陆抵噶領DLEIDLE2和IDLE3控制芯片功耗。⑺TI公司的DSP芯片出廠時，在片內ROM中固化有引導裝載程序Bootloader，其主要功能就是將外部的程序裝載到片內RAM中運行，以提高系統(tǒng)的運行速度[10]。（1）硬件板介紹在發(fā)端，模擬信號通過前端處理電路和A/D采樣，轉換成8bit Alaw PCM信號。對數(shù)PCM信號在TMS320VC5409中轉換線性碼，并進行壓縮編碼。接收端接收到的壓縮碼流在DSP中被解碼成對數(shù)PCM信號，再經過D/A變換和用戶電路，最終得到模擬話音。其中CPLD用來產生8kHz的幀同步信號，使各硬件芯片之間協(xié)同工作。A/D、D/A部分采用單片MC14557芯片。晶振TMS320VC5409MC14557用戶電路CPLD電話晶振MC14557用戶電路語音語音壓縮語音AlawAlaw語音語音TMS320VC5409電話 單路信號的硬件系統(tǒng)框圖（2