CDMA的語(yǔ)音編碼與信道編碼

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1、.word可編輯.CDMA的語(yǔ)音編碼與信道編碼摘要：隨著3G移動(dòng)通信技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)以及移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合，全球正迅速步入移動(dòng)信息時(shí)代。CDMA已被廣泛接納為第三代移動(dòng)通信的核心技術(shù)之一，它具有優(yōu)越的性能。本文主要介紹CDMA中常用的語(yǔ)音編碼技術(shù)與信道技術(shù)。關(guān)鍵詞：語(yǔ)音編碼信道編碼受激勵(lì)線性編碼碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼編碼器解碼器一、CDMA中的語(yǔ)音編碼技術(shù)語(yǔ)音編碼為信源編碼，是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后在信道中傳輸。在數(shù)字移動(dòng)通信中，語(yǔ)音編碼技術(shù)具有相當(dāng)關(guān)鍵的作用，高質(zhì)量低速率的話音編碼技術(shù)與高效率數(shù)字調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，可以為數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)

2、提供高于模擬移動(dòng)網(wǎng)的系統(tǒng)容量。目前，國(guó)際上語(yǔ)音編碼技術(shù)的研究方向有兩個(gè)：降低話音編碼速率和提高話音質(zhì)。語(yǔ)音編碼技術(shù)的分類語(yǔ)音編碼技術(shù)有三種類型：波形編碼、參量編碼和混合編碼。波形編碼：是在時(shí)域上對(duì)模擬話音的電壓波形按一定的速率抽樣，再將幅度量化，對(duì)每個(gè)量化點(diǎn)用代碼表示。解碼是相反過(guò)程，將接收的數(shù)字序列經(jīng)解碼和濾波后恢復(fù)成模擬信號(hào)。參量編碼：又稱聲源編碼，是以發(fā)音模型作基礎(chǔ)，從模擬話音提取各個(gè)特征參量并進(jìn)行量化編碼，可實(shí)現(xiàn)低速率語(yǔ)音編碼，達(dá)到2kbit/s－4.8kbit/s。但話音質(zhì)量只能達(dá)到中等?；旌暇幋a：是將波形編碼和參量編碼結(jié)合起

3、來(lái)，既有波形編碼的高質(zhì)量?jī)?yōu)點(diǎn)又有參量編碼的低速率優(yōu)點(diǎn)。其壓縮比達(dá)到4kbit/s－16kbit/s。泛歐GSM系統(tǒng)的規(guī)則脈沖激勵(lì)――長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼（RPE－LTP）就是混合編碼方案。.CDMA的語(yǔ)音編碼.專業(yè).專注..word可編輯.CDMA系統(tǒng)如同其它數(shù)位式行動(dòng)電話系統(tǒng)，它也采用語(yǔ)音編碼技術(shù)來(lái)降低語(yǔ)音的資料速率。CDMA系統(tǒng)的語(yǔ)音編碼主要有從線性預(yù)測(cè)編碼技術(shù)發(fā)展而來(lái)的激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼QCELP和增強(qiáng)型可變速率編碼EVRC。(1)QCELP受激線性預(yù)測(cè)編碼QCELP，即QualCommCodeExcitedLinearPredictive

4、（QualComm受激線性預(yù)測(cè)編碼）。這種算法不僅可工作于4/4.8/8/9.6kbit／s等固定速率上，而且可變速率地工作于800bit／s～9600bit／s之間。Q4401、Q4413單片語(yǔ)音編碼器就是基于這種編碼算法。QCELP算法被認(rèn)為是到目前為止效率效率最高的一種算法，它的主要特點(diǎn)之一，是使用適當(dāng)?shù)拈T限值來(lái)決定所需速率。I‘1限值懈景噪聲電平變化而變化，這樣就抑制了背景噪聲，使得即使在喧鬧的環(huán)境中，也能得到良好的話音質(zhì)量，CDMA8Kbit/s的話音近似GSM13Mbit/s的話音。CDMA采用QCELP編碼等一系列技術(shù)，具

5、有話音清晰、背景噪聲小等優(yōu)勢(shì)，其性能明顯優(yōu)于其他無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)，語(yǔ)音質(zhì)量可以與有線電話媲美。(2)CELP碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼CELP碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼是CodeExcitedLinearPrediction的縮寫。CELP是近10年來(lái)最成功的語(yǔ)音編碼算法。CELP語(yǔ)音編碼算法用線性預(yù)測(cè)提取聲道參數(shù)，用一個(gè)包含許多典型的激勵(lì)矢量的碼本作為激勵(lì)參數(shù)，每次編碼時(shí)都在這個(gè)碼本中搜索一個(gè)最佳的激勵(lì)矢量，這個(gè)激勵(lì)矢量的編碼值就是這個(gè)序列的碼本中的序號(hào)。CELP(Code-ExcitedLinearPrediction)這是一個(gè)簡(jiǎn)化的LPC算法，以

6、其低比特率著稱(4800-9600Kbps)，具有很清晰的語(yǔ)音品質(zhì)和很高的背景噪音免疫性。CELP是一種在中低速率上廣泛使用的語(yǔ)音壓縮編碼方案。它綜合使用了線性預(yù)測(cè)、矢量量化、感覺(jué)加權(quán)、A-B-S（綜合分析法）等技術(shù)，在4～16kb/s的速率上，是電話寬帶語(yǔ)音編碼得到很高的編碼質(zhì)量。編碼器的基本原理框圖如圖1所示。與LP.專業(yè).專注..word可編輯.C模型類似，CELP模型中也有激勵(lì)信號(hào)和聲到濾波器，但它的激勵(lì)信號(hào)不再是LPC模型中的二元激勵(lì)信號(hào)。在目前常用的CELP模型中，激勵(lì)信號(hào)來(lái)自兩個(gè)方面：長(zhǎng)時(shí)基音預(yù)測(cè)器（又稱自適應(yīng)碼本）和隨機(jī)

7、碼本。自適應(yīng)碼本被用來(lái)描述語(yǔ)音信號(hào)的周期性（基音信息）。固定的隨機(jī)碼本則被用來(lái)逼近語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)后的線性預(yù)測(cè)余量信號(hào)。從自適應(yīng)碼本和隨機(jī)碼本中搜索出的最佳激勵(lì)矢量乘以各自的最佳增益后相加，便可得到激勵(lì)e(n)。它一方面被用來(lái)更新自適應(yīng)碼本，另一方面則被輸入到合成濾波器H(z)以得到合成語(yǔ)音^s(n)。^s(n)與原始語(yǔ)音s(n)的誤差通過(guò)感覺(jué)加權(quán)濾波器W(z)后可得到感覺(jué)加權(quán)誤差信號(hào)e(n)。使e(n)均方誤差為最小的激勵(lì)矢量就是最佳激勵(lì)矢量。L自適應(yīng)碼本S(n)感覺(jué)加權(quán)濾波器W(Z)合成濾波器H(Z)+隨機(jī)碼本I+均方誤差

8、最小估計(jì)e(n)圖1CELP編碼其原理框圖CELP的解碼過(guò)程已經(jīng)包含在編碼過(guò)程中。在解碼時(shí)，根據(jù)編碼傳輸過(guò)來(lái)的信息從自適應(yīng)碼本和隨機(jī)碼本中找出最佳碼矢量，分別乘以各自的最佳增益并相加，可以得到激勵(lì)信號(hào)e(n