tdcdma系統(tǒng)中的信源編解碼

1、TDCDMA系統(tǒng)中的信源編解碼系統(tǒng)中的信源編解碼11TDCDMA系統(tǒng)中的信源編解碼系統(tǒng)中的信源編解碼第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TDCDMA中多采用自適應(yīng)多速率(AMR)語音編碼器。自適應(yīng)多速率(AMR)是以智能的方式解決信源編碼和信道編碼的速率分配問題。實(shí)際的語音速率取決于信道條件它是信道質(zhì)量的函數(shù)。通過對(duì)AMR編碼器的速率選擇背景噪聲的處理以及編解碼原理的分析研究可以證明AMR編碼器采用自適應(yīng)算法選擇了最佳的語音編碼速率。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將

2、支持語音、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)但語音業(yè)務(wù)仍然是3G的最基本的業(yè)務(wù)。語音編碼技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)有很多種可以實(shí)現(xiàn)在4.8kbits甚至更低的速率上提供接近長途語言質(zhì)量高效的語音編碼方法。TCDMA的語音編碼標(biāo)準(zhǔn)為AMR聲碼器標(biāo)準(zhǔn)。它由多速率語音編碼器含有話音激活檢測器(VAD)與舒適背景噪聲(SID)產(chǎn)生系統(tǒng)的源控速率方案(SCR)和能減小傳輸誤碼與包丟失對(duì)合成語音影響的消除錯(cuò)誤機(jī)制(ECU)3部分組成。其中多速率語音編碼器是一個(gè)編

3、碼速率和背景噪聲低速率編碼模式的一個(gè)整體語音編解碼器。它允許每一幀信號(hào)(20ms)的編碼速率可以不同是AMR語音編碼標(biāo)準(zhǔn)的核心其余幾部分則用語改善聲碼器的性能和提高網(wǎng)絡(luò)的用戶容量是可選的組件。一一AMRAMR語音編碼器的速率選擇語音編碼器的速率選擇多速率語音編碼器是一種單個(gè)集成的語音編碼器它有8種固定的信源速率模式從4.75kbits到12.2kbits。此外還有低速率的噪聲編碼模式此編碼器能夠根據(jù)命令在每20ms語音幀中改變它的速率。

4、經(jīng)測試表明:從信噪比的角度來看對(duì)沒有背景噪聲的純語音序列AMR聲碼器的8種速率表現(xiàn)出相對(duì)接近的語音質(zhì)量而對(duì)有背景噪聲的語音8種速率的語音質(zhì)量有明顯區(qū)別。根據(jù)此時(shí)的語音質(zhì)量可以把8種速率分成高、中、低3類速率高速率提供的語音質(zhì)量比低速率提供的語音質(zhì)量有很大提高各類中不同速率提供較接近的語音質(zhì)量。考慮到可能存在的應(yīng)用要求。也可以將中速率再細(xì)分為兩個(gè)子類分別擁有7.95kps、7.40kps和6.70kps、5.90kps。在討論AMR聲碼器

5、8種速率模式選擇的時(shí)候沒有給出每種速率和某些參數(shù)值的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系也沒有給出相鄰速率切換的參數(shù)因?yàn)檫@樣做沒有太大的意義。首先從語音質(zhì)量上將8種速率分為3類各類內(nèi)提供較相近的語音質(zhì)量其次AMR聲碼器有8種速率并不是為了在信道變化的時(shí)候在相鄰速率之間由高到低的切換。實(shí)際上在信道迅速變化時(shí)這種遍歷式的切換也是不現(xiàn)實(shí)的。相反給出了用于不同類別速率選擇的參數(shù)值因?yàn)樵谡Z音含有噪聲的情況下(無線通信系統(tǒng)中的常見情況)各類速率提供的語音質(zhì)量有較大的不同。

6、在實(shí)際操作中可以選擇不同類之間的速率進(jìn)行切換以適應(yīng)信道情況的變化。同時(shí)也可以根據(jù)不同的需要對(duì)每一類速率進(jìn)行內(nèi)部適當(dāng)選擇。TDCDMA系統(tǒng)中的信源編解碼系統(tǒng)中的信源編解碼33AMR語音編碼器以CELP模型作為編碼模型采用分析—合成方法量化激勵(lì)信號(hào)。編碼器對(duì)20ms的語音幀進(jìn)行編碼對(duì)應(yīng)于160個(gè)語音樣本采樣頻率為8kHz。在每160個(gè)樣本中對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行分析并抽取模型的參數(shù)(濾波器系數(shù)、自適應(yīng)和固定碼本索引和增益)。這些參數(shù)被編碼并傳送在譯

7、碼端這些參數(shù)被譯碼并用來選擇合成濾波器的激勵(lì)信號(hào)。AMR編碼器功能包括9大部分:預(yù)處理線性預(yù)測分析和量化開環(huán)基因分析沖擊響應(yīng)計(jì)算目標(biāo)信號(hào)計(jì)算自適應(yīng)碼本代數(shù)碼本自適應(yīng)和固定碼本增益的量化存儲(chǔ)器更新。AMR的特點(diǎn)是LSP采用矢量量化。為保持時(shí)變性AMR用內(nèi)插重建每子幀所需的LSP參數(shù)。對(duì)12.2kbs模式線性預(yù)測分析執(zhí)行兩次而對(duì)其它模式每幀執(zhí)行一次。在12.2kbs模式時(shí)線性預(yù)測參數(shù)的兩個(gè)集被轉(zhuǎn)化為線譜對(duì)(LSP)并用38比特的分裂矩陣量化

8、(SMQ)來聯(lián)合量化對(duì)其它模式線性預(yù)測參數(shù)的單個(gè)集被轉(zhuǎn)化成LSP并用分裂矢量量化(SVQ)來量化。語音幀被分為4個(gè)5ms的子幀每個(gè)子幀包括40個(gè)樣本每個(gè)子幀都傳送自適應(yīng)碼本和固定碼本參數(shù)子幀根據(jù)需要可以用量化和非量化的參數(shù)或它們的內(nèi)插值形式。每個(gè)子幀(5.15kbs和4.75kbs模式是每幀)根據(jù)感知加權(quán)語音對(duì)開環(huán)基音延遲進(jìn)行估計(jì)。然后對(duì)每個(gè)子幀進(jìn)行以下的重復(fù)操作:1)1)濾波器的初始狀態(tài)用LP殘留和激勵(lì)之間的誤差來修正的加權(quán)合成濾波器

9、來計(jì)算目標(biāo)信號(hào)2)2)計(jì)算加權(quán)合成濾波器的沖激響應(yīng)3)3)用目標(biāo)信號(hào)和沖激響應(yīng)通過在開環(huán)基因延時(shí)周圍進(jìn)行搜索來進(jìn)行閉環(huán)基音分析4)4)通過移去自適應(yīng)碼本的貢獻(xiàn)來修正目標(biāo)信號(hào)新的目標(biāo)信號(hào)用在固定碼本搜索5)5)自適應(yīng)和固定碼本的增益被量化成4—5bit或矢量量化成6—7bit6)6)最后濾波器的存儲(chǔ)器狀態(tài)被更新以便發(fā)現(xiàn)下個(gè)子幀的目標(biāo)信號(hào)。四.AMRAMR解碼器流程解碼器流程AMR解碼器的處理和一般的解碼器相同。解碼器包括以下部分:發(fā)送參數(shù)