g.723.1語(yǔ)音編碼算法研究及實(shí)現(xiàn)(信源編碼部分)

1、? ` 5 4 2 1 。 。摘要在當(dāng) 今各種通訊系統(tǒng)中，語(yǔ)音通訊一直是一 項(xiàng)重要的，必不可少的業(yè)務(wù)。 隨著通信 網(wǎng) 絡(luò)用戶數(shù)量的 增加，網(wǎng) 絡(luò)業(yè)務(wù)更加綜合化，多 樣化， 系統(tǒng)容量， 服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng) 絡(luò)帶寬 的 矛盾也日 益突出， 如何在不犧牲語(yǔ) 音通話質(zhì)量的前 提下盡可能降 低語(yǔ)音 信號(hào) 傳輸?shù)谋?特速率是 研究者面前的 重要 課題。 同時(shí)， 由 于用數(shù)字 化的方法 進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)處理是目 前 發(fā) 展最為 迅 速的 信息學(xué) 研究領(lǐng) 域之

2、一， 由 此誕生了 許多 種語(yǔ)音壓縮處理的 方法。 T T U - T 也在此基礎(chǔ)之上提出了 關(guān)于低速率語(yǔ)音編碼的解決方案， G 7 2 3 . 1 標(biāo)準(zhǔn)就是其中 之一。G 7 2 3 . 1 標(biāo)準(zhǔn)是國(guó) 際電 信聯(lián)盟為多 媒體通信所制定的一 種雙 速率語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)。 該 編 碼標(biāo)準(zhǔn)是C E L P 語(yǔ)音編碼的一種。 近年來(lái)出 現(xiàn)的高速數(shù)字信號(hào)處理器 ( D S P ) ， 是專門(mén)為 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理中的算法而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，目 前已 廣泛應(yīng)

3、用于通信、 語(yǔ)音、 圖 像等多種 領(lǐng)域。 本文先對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)信源編碼部分的編、 解碼原理及該標(biāo)準(zhǔn)提供的C程序進(jìn)行了 分析。 然后介紹如何利用T I 公司的. T M S 3 2 0 C 5 4 x 系列D S P 芯片， 實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的編、 解碼功能。關(guān)鍵字: C c 7 2 3 . 1 標(biāo)準(zhǔn)、 信a編4 4 , D S PAb s t r a c tS p e e c h C o m m u n i c a t i o n i s

4、a n i m p o r t a n t a n d i n d i s p e n s a b l e s e r v i c e i n d i f f e r e n t m o d e m c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s . W it h t h e i n c r e a s i n g o f n e t w o r k u s e r s ,

5、t h e i n t e g r a t i n g a n d d i v e r s i f y i n g o f n e t w o r k s e r v i c e , t h e c o n t r a d i c t i o n s a m o n g b a n d w i d t h , s y s t e m c a p a c i t y a n d s e r v i c e q u

6、 a l i t y a r e m o r e a n d m o r e o b v i o u s . H o w t o r e d u c e t h e b i t - r a t e o f s p e e c h w i t h o u t r e m a r k a b l y d e g r a d i n g i t s p e r c e p t u a l q u a l i

7、t y i s a t a r g e t p l a c e d i n f r o n t o f m a n y r e s e a r c h e r s . A t t h e s a m e t i m e , d i g i t a l p r o c e s s i n g o f s p e e c h s i g n a l i s d e v e l o p e d r a

8、p i d l y i n i n f o r m a t i o n s c i e n c e M a n y w a y s a r e b r o u g h t f o r w a r d i n v o i c e c o m p r e s s i o n . I T U - T h a s a l s o p u t f o r w a r d a s e r i e s o f s

9、t a n d a r d s i n l o w r a t e s p e e c h c o d i n g , i n c l u d i n g r e c o m m e n d a t i o n G 7 2 3 . 1 . G 7 2 3 . 1 D u a l R a t e S p e e c h C o d i n g R e c o m m e n d a t i o n i s p

10、 r o p o s e d 勿 I T U f a r m u l t i m e d i a c o m m u n i c a t i o n s . I t i s a k i n d o f C E L P s p e e c h c o d i n g . V a r i o u s h i g h s p e e d d i g i t a l p r o c e s s o r d e v

11、e l o p e d i n r e c e n t s i g n a l p r o c e s s i n g . N o w a d a y s , y e a r s i s s p e c i a l l y d e s i g n e d t o r e a l i z e t h e a l g o r i t h m i n t h e t h e y a r e w i d e l y

12、 a p p l i e d i n 山 。 f i e l d s s u c h a s s p e e c h c o d i n g ， v i d e o c o d i n g , e t c . F i r s t l y ， t h i s t h e s i s a n a l y z e s t h e e n c o d i n g a n d d e c o d i n g p r i

13、 n c i p l e s o f t h e s o u r c e c o d e r a n d a l s o a n a l y z e s t h e C p r o g r a m w h i c h i s a n d i n t e g r a l p a r t o f t h e r e c o m m e n d a t i o n . A n d t h e n ， i

14、t i l l u m i n a t e s h o w t o r e a l i z e t h e r e c o m m e n d a t i o n u s 噸 t h e T M S 3 2 0 C 5 4 x s e r i e s D S P p r o d u c t s f r o m T I .K e y w o r d s : G 7 2 3 . 1 s o u r c e c

15、o d e r , D S P第一章 引臺(tái)第一章 引言1 . 1概述:通信的目 標(biāo)是盡可能地用最小的系統(tǒng)開(kāi)銷， 準(zhǔn)確可靠地傳輸用戶信息。 現(xiàn)代 通信網(wǎng)絡(luò)存在帶寬和系統(tǒng)容量、 了 專 輸?shù)挠行院涂煽啃灾g的矛盾。 伴隨著網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和微電 子技術(shù)的發(fā)展， 一方面是網(wǎng)絡(luò)寬帶 化，出 現(xiàn)了I S D N 、 八 T M , D W D M , 1 1 F C , X D S L 等許多新型的 通信網(wǎng)絡(luò)

16、 技術(shù);而另一 方面， 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)綜合化、 多樣化， 網(wǎng)絡(luò)用戶激增， 用戶對(duì)網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求也 在不斷地提高。 因 此， 在盡量增大網(wǎng) 絡(luò)帶寬的同時(shí)， 如何盡量利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè) 施， 在提高通信容量的同時(shí)保護(hù)已 有投資， 就成為研究者的重要課題。 在這樣的 背景 卜 ，語(yǔ)音作為信息傳輸?shù)?仲重要方式，其壓縮編碼技術(shù)的應(yīng)川越來(lái)越) ’ 。 并且隨著要求的不斷增加， 語(yǔ)音編碼技術(shù)要朝著低速率、 低延時(shí)、 低復(fù)雜度和高 質(zhì)量的方向 發(fā)展。1

17、 . 2當(dāng) 前主要的語(yǔ)音編碼技術(shù):語(yǔ)音壓縮技術(shù)山于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制， 總是希望采用壓縮比比較高的編碼 方法。當(dāng)前語(yǔ)音編碼技術(shù)的 研究取得了許多重要的 進(jìn)展， 工 T u - T 話音編碼標(biāo)準(zhǔn)主 要有 ( ; 7 1 1 , G . 7 2 6 1 , G . 7 2. 7 1 1 】 〕 C M 6】 」 。 3 1 ( ) . 1 2 5( ; . 7 2 6( ; . 7 2 H八 D P C ML D { '

18、H 1 1 ' : { 。 一 : { { ; : {{ ) , ) 2 5《 ) . 6 2 弓G S M R A E L P T 1 : t 3 . 7 5 2 OG . 7 2 9 C S A - C E L P S 4 . 0 3 0 1 5G . 7 2 3 . 1 A C E L P 5 . : 今 3 5 2 5 3 7 . 56 . 了 2 3 . 1 M P - M I , Q 6 。 : 3 3 .

19、 8 I 6 3 7 5 M I P S , M i l l i o n S o f I n s t r u c t i o n s P e r S e c o n d ， 每秒百萬(wàn)條指令 M O S : M e a n O p i n i o n S c o r e . 平均意見(jiàn)得分當(dāng) [ P 電話使用的G . 7 2 3 . 1 編解碼器和 G . 7 2 9 編解碼器， 在編碼處理的利用 率上與基于6 4 k b

20、 i t / 。 的P C M 傳輸進(jìn)行比 較的時(shí)候， 需要考慮對(duì)語(yǔ)音包進(jìn)行封裝， 這會(huì)使帶寬利用率打一些折扣。 · 般的封裝是在話音包前加上 I P 報(bào)頭、 用戶數(shù) 據(jù)包協(xié)議 ( C U D P 7 報(bào)失和實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 ( R T P )報(bào)頭，加起來(lái)報(bào)頭總長(zhǎng)度為 4 0 字 節(jié)。 為了保障話音的質(zhì)量、 控制話 音的時(shí)延， 編碼打包后形成的單位碼流通常是 在2 0 k b i t / s 左右 ( 包 括糾錯(cuò) 編碼等) ， 帶