5 移動(dòng)通信原理 第五章 語(yǔ)音編碼、信道編碼和交織技術(shù)new

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1、通信設(shè)計(jì)論壇ComDesign.5d6d.com第5章語(yǔ)音編碼、信道編碼和交織技術(shù)引言一般的數(shù)字通信系統(tǒng)都包含信源編解碼、信道編解碼和調(diào)制解調(diào)這三對(duì)功能模塊，語(yǔ)音編碼是一種信源編碼的，在移動(dòng)通信中由于信道的特點(diǎn)，往往還需要交織和去交織這一對(duì)功能模塊。為什么要進(jìn)行信源編碼、信道編碼和交織呢？從實(shí)現(xiàn)過(guò)程分析：信源編碼——原理：去掉一些信息（信源中統(tǒng)計(jì)特性具有相關(guān)性的信息）；（有效性）目的：盡可能用最少的信息比特表示信源，從而達(dá)到壓縮信息速率，以較少的信息速率傳送信息；信道編碼——原理：加入一些信息（監(jiān)督碼或檢驗(yàn)碼）；（可靠性）目的：用來(lái)供接收端糾正或檢出信息在信

2、道中傳輸時(shí)，由于干擾、噪聲或衰落等所造成的誤碼。交織——原理：不改變信息量，只改變信息的排序；（可靠性）目的：克服信道中由于深衰落而造成的突發(fā)的成串的誤碼。對(duì)本章的學(xué)習(xí)，我們復(fù)習(xí)信源編碼和信道編碼的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)掌握：1．移動(dòng)通信對(duì)編碼的要求；2．蜂窩移動(dòng)通信典型系統(tǒng)用到的編碼方式；3．在這些系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程；4．交織的原理和作用。5.1語(yǔ)音編碼通信系統(tǒng)中的語(yǔ)音編碼的目的是解除語(yǔ)音信源的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，語(yǔ)音編碼大致分為三類。一．語(yǔ)音編碼的分類（參考：《吳偉陵，《移動(dòng)通信原理》，電子工業(yè)出版社，P72）1．波形編碼波形編碼是以精確再現(xiàn)語(yǔ)音波形為目的，并以保真度即自然

3、度為度量標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法。這類編碼是保留語(yǔ)音個(gè)性特征為主要目標(biāo)的方法，其碼速較高。常用的波形編碼及其原理：PCM、DPCM、ADPCM應(yīng)用：適用于骨干（固定）通信網(wǎng)。1歡迎加入通信管線設(shè)計(jì)交流群145563144通信設(shè)計(jì)論壇ComDesign.5d6d.com2．參量編碼利用人類的發(fā)聲機(jī)制，僅傳送反映語(yǔ)音波形變化主要參量的編碼方法。在接收端，可根據(jù)發(fā)聲模型，由傳送過(guò)來(lái)的變化參量激勵(lì)產(chǎn)生人工合成的語(yǔ)音。參量編碼的主要標(biāo)準(zhǔn)是可懂度。顯然，這類編碼是以提取并傳送語(yǔ)音的共性特征參量為目的的編碼方式，其碼速較低。（聲碼器）常用的參量編碼及其原理：LPC應(yīng)用：主要用于軍事

4、保密通信。3．混合編碼混合編碼是吸取上述兩類編碼的優(yōu)點(diǎn)，以參量編碼為基礎(chǔ)，并附加一定的波形編碼特征，以實(shí)現(xiàn)在可懂度基礎(chǔ)上適當(dāng)改善自然度目的的編碼方式。其碼速介于上述兩類編碼之間。（軟聲碼器）常用的參量編碼及其原理：MPLPC(多脈沖激勵(lì)LPC)；CELPC（碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼）應(yīng)用：主要應(yīng)用于移動(dòng)通信。移動(dòng)通信中由于頻率資源有限，因此要求語(yǔ)音編碼采用低碼速，而另一方面由于移動(dòng)通信信號(hào)可能要進(jìn)入公共骨干通信網(wǎng)，因此必須基本滿足公共骨干網(wǎng)的最低要求，再者移動(dòng)通信屬于民用通信，還必須滿足個(gè)性化指標(biāo)要求，鑒于以上理由，高質(zhì)量的混合編碼是移動(dòng)通信中的優(yōu)選方案。二．混合

5、編碼的性能參數(shù)1．?dāng)?shù)據(jù)比特率（bps）數(shù)據(jù)比特率是度量語(yǔ)音信源壓縮率和通信系統(tǒng)有效性的主要指標(biāo)。數(shù)據(jù)比特速率越低，壓縮倍數(shù)就越大，可通信的話路數(shù)也就越大，移動(dòng)通信系統(tǒng)也就越有效。但數(shù)據(jù)比特率低，話音質(zhì)量也就隨之相應(yīng)降低。為了補(bǔ)償質(zhì)量的下降，措施主要包括：（1）提高設(shè)備硬件復(fù)雜度和算法軟件復(fù)雜度，但這又帶來(lái)了成本與處理時(shí)延的增大；（2）采用可變速率的自適應(yīng)傳輸，它可以大大降低語(yǔ)音的平均傳送率；（3）還可以進(jìn)一步采用語(yǔ)音激活技術(shù)，充分利用至少3/8的有效空隙，可獲得大約2.67dB的有效增益。2．語(yǔ)音質(zhì)量對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的評(píng)價(jià)通常有兩類方法：客觀評(píng)定方法和客觀評(píng)價(jià)方法

6、。（1）客觀評(píng)定方法2歡迎加入通信管線設(shè)計(jì)交流群145563144通信設(shè)計(jì)論壇ComDesign.5d6d.com用客觀測(cè)量手段來(lái)評(píng)定語(yǔ)音編碼質(zhì)量。常用的方法有信噪比、加權(quán)信噪比、平均分段信噪比、誤碼率、誤幀率等。相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單可行，但不能完全反映人對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的感覺(jué)。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于速率為16Kbit/s以下的中、低速率語(yǔ)音編碼尤為突出，因此主要適用于速率較高的波形編碼類型。（2）主觀評(píng)定方法用人對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的感覺(jué)來(lái)評(píng)定語(yǔ)音編碼質(zhì)量。目前國(guó)際上常采用的主觀評(píng)定方法稱為MOS（MeanOpinionScore：平均評(píng)價(jià)得分），由原CCITT（ITU-T前身）建議采用。

7、MOS得分采用五級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，其方法是，由數(shù)十名試聽(tīng)者在相同信道環(huán)境中試聽(tīng)并給予評(píng)分，然后對(duì)評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，求出平均得分。由于主觀和客觀上的種種原因，每次試聽(tīng)所得的評(píng)分會(huì)有波動(dòng)。為了減小波動(dòng)的誤差，除了試聽(tīng)者人數(shù)要足夠多之外，所測(cè)語(yǔ)音材料也要足夠豐富，試聽(tīng)環(huán)境也應(yīng)盡量保持相同。在這里要特別需要說(shuō)明的是，試聽(tīng)者對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的主觀感覺(jué)往往是和其注意力集中程度相聯(lián)系的，因而，對(duì)應(yīng)于主觀評(píng)定等級(jí)，還有一個(gè)收聽(tīng)注意力等級(jí)（ListeningEffectScale）。下表給出主觀評(píng)定等級(jí)的質(zhì)量等級(jí)、分?jǐn)?shù)和相應(yīng)的收聽(tīng)注意力等級(jí)。主觀評(píng)定等級(jí)表質(zhì)量等級(jí)分?jǐn)?shù)收聽(tīng)注意力等級(jí)優(yōu)(e

8、xcellent)5可完全放松，不需要注意力需要注意