窄帶語音通信系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

引言
當(dāng)今時(shí)代是個(gè)信息飛速膨脹的時(shí)代，為了滿足用戶不斷增長的信息量需求，各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、信息平臺(tái)都在進(jìn)行不斷的擴(kuò)容建設(shè)。然而。頻帶資源終歸是有限的，無論是有線通信還是無線通信，頻帶資源正變得越來越寶貴。如何使用合理的數(shù)據(jù)壓縮編碼方法以節(jié)省帶寬已成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文通過對(duì)語音信號(hào)的壓縮編碼方法的研究，最終設(shè)計(jì)了一套語音匯接器，可連接電話等音頻終端，非常適合窄帶語音通信。

1 語音編碼方法
語音編碼方式從編碼方法的角度可以劃分為：波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。波形編碼具有抗噪性能強(qiáng)、語音質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)．但這種方式所需的編碼速率較高。一般在在16 kbit／s～64 kbit／s。參數(shù)編碼的特點(diǎn)是編碼速率低，可以達(dá)到1．2 kbit／s～2．4 kbit／s．甚至更低。但是參數(shù)編碼器也有語音質(zhì)量較差、自然度較低、對(duì)環(huán)境敏感等缺點(diǎn)。混合編碼器，它結(jié)合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)從兩個(gè)方面構(gòu)造語音編碼：一方面增加語音的自然度，提高語音質(zhì)量；另一方面相對(duì)于波形編碼實(shí)現(xiàn)較低的數(shù)碼率指標(biāo)。當(dāng)前。混合編碼器正在得到人們較大的關(guān)注。這種編碼器既具備了聲碼器的特點(diǎn)(利用語音生成模型提取語音參數(shù))，又具備了波形編碼的特點(diǎn)(優(yōu)化激勵(lì)信號(hào)，使其與輸入語音波形相匹配)，同時(shí)還可利用感知加權(quán)最小均方誤差的準(zhǔn)則使編碼器成為一個(gè)閉環(huán)優(yōu)化的系統(tǒng)，從而在較低的比特率上能獲得較高的語音質(zhì)量。
本文選用的是混合編碼中基于多帶激勵(lì)的AMBE算法，選擇AMBE的算法有以下優(yōu)點(diǎn)：AMBE是低比特率、高質(zhì)量的改進(jìn)語音壓縮算法，該技術(shù)在低比特壓縮系統(tǒng)中能提供極優(yōu)的語音質(zhì)量，卻對(duì)指令執(zhí)行速度和存儲(chǔ)器容量的要求大大的降低，它引入了語音分析和合成及矢量量化等新算法．在背景噪聲和信道誤碼方面也有極強(qiáng)的魯棒性。3．6 kb―psAMBE聲碼器。性能與全速率(8 kbps)VSELP的性能相當(dāng)，在同樣話音質(zhì)量的前提下，AMBE編碼占用的帶寬較小節(jié)省了頻率資源。

2 語音匯接器系統(tǒng)構(gòu)成
語音匯接器系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換、壓縮解壓縮、編解碼功能等，如圖1所示：當(dāng)模擬語音信號(hào)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后就可以變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，該信息再經(jīng)語音編碼單元壓縮后送至控制單元，經(jīng)過控制單元處理的信息就可以通過通信接口發(fā)送出去。當(dāng)接收方收到信息對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后送至語音解碼單元解壓縮．然后解壓縮后的數(shù)字信息經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生模擬語音信號(hào)送入語音終端。