語音編碼、信道編碼和交織.ppt

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1、語音編碼、信道編碼和交織技術(shù)本章提示?蜂窩移動通信系統(tǒng)由于頻率資源受限，一般數(shù)字語音編碼技術(shù)如PCM、ADPCM、?M等，因為編碼速率高而未被采用。蜂窩移動通信均采用13kbit/s以下低速率語音編碼。?信道編碼是以增加傳輸碼元冗余度，降低有效碼元傳輸速率為代價，以犧牲通信的有效性換取通信的可靠性。本章提示?突發(fā)性干擾是快衰落在衰落深度和持續(xù)時間較長的情況下，對信號造成成串的錯誤，用一般信道編碼方法很難糾錯；只能用交織技術(shù)將成串的錯誤轉(zhuǎn)換成隨機(jī)差錯后，再用信道編碼方法糾錯。本章提示?所有糾錯編碼的設(shè)計思路是如何適應(yīng)信道，即什么類型信道就采用什么類型對應(yīng)的糾錯編碼。如果是隨機(jī)獨立差錯，

2、可采用BCH碼、卷積碼等。然而交織編碼的設(shè)計思路不是為了適應(yīng)信道，而是為了改造信道。它是通過交織與去交織將一個有記憶的突發(fā)差錯信道改造為基本上是無記憶的隨機(jī)獨立差錯的信道，然后用糾隨機(jī)獨立差錯的糾錯碼來糾錯。本章提示?Turbo碼是近年來倍受矚目的一項新技術(shù)。雖然它的復(fù)雜性、譯碼時延對有些應(yīng)用帶來困難（例如對實時語音），但它是目前已知的可實現(xiàn)的好的編碼技術(shù)之一。第5章語音編碼、信道編碼和交織技術(shù)5.1語音編碼5.2信道編碼5.3交織編碼5.1語音編碼5.1.1概述5.1.2語音信號特征5.1.3聲碼器5.1.4線性預(yù)測編碼器5.1.5移動通信中語音編碼器的選擇5.1.6GSM系統(tǒng)語音

3、編碼器5.1.7IS-95系統(tǒng)語音編碼器5.1.1概述語音編碼技術(shù)通常分為三類：波形編碼、聲源編碼（或參量編碼）和混合編碼。波形編碼的目的在于盡可能精確地再現(xiàn)原來的語音波形。聲源編碼是將語音信息用特定的聲源模型表示?；旌暇幋a把波形編碼的高質(zhì)量和聲碼器的高效壓縮性融為一體，尤其在16bit/s～8kbit/s范圍內(nèi)達(dá)到了良好的語音質(zhì)量。5.1.2語音信號特征圖5-1語音信號的產(chǎn)生模型5.1.3聲碼器聲碼器是以人類語音的產(chǎn)生模型為基礎(chǔ)，分析表征語音激勵源和聲道等的特征參數(shù)，再運用這些特征參數(shù)重新合成語音信號的設(shè)備。聲碼器又稱為“參量編碼器”。聲碼器的數(shù)碼率可以壓縮到2.4kbit/s以下

4、，但其語音質(zhì)量，特別是自然度，大大下降。5.1.3聲碼器圖5-2線性預(yù)測編碼聲碼器原理框圖5.1.4線性預(yù)測編碼器圖5-3三種不同激勵的語言合成模型1．多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（MPLPC）圖5-4MPLPC算法基本原理1．多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（MPLPC）MPLPC方案是在給定的一幀N個激勵樣本中，保留M個，并確定其幅度與位置，使合成語音和原始輸入語音之間的感知加權(quán)誤差最小。感知加權(quán)就是通過線性濾波使客觀誤差在不重要的頻段上有所衰減，而在一些重要的頻段上得以加強(qiáng)。1．多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（MPLPC）加上感知加權(quán)濾波器后，主觀聽覺上的語音質(zhì)量有明顯的提高。MPLPC必須進(jìn)行量化編

5、碼，它傳輸?shù)膬?nèi)容包括多脈沖激勵的脈沖位置和幅度、長時和短時預(yù)測器系數(shù)、音調(diào)周期等。MPLPC產(chǎn)生的語音質(zhì)量和比特率取決于提供一幀語音激勵信號的脈沖數(shù)目。多脈沖激勵方式要優(yōu)化眾多脈沖的位置與幅度參數(shù)，計算量大。1．多脈沖激勵線性預(yù)測編碼（MPLPC）圖5-5RPE編碼方式激勵可能模式2．碼激勵線性預(yù)測編碼（CELPC）圖5-6CELPC的基本工作原理圖2．碼激勵線性預(yù)測編碼（CELPC）CELPC應(yīng)用了矢量量化技術(shù)。在數(shù)字移動通信中，碼激勵的一種變型即矢量和激勵（VSELP）已成為美國和日本數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)中的語音編碼標(biāo)準(zhǔn)。5.1.5移動通信中語音編碼器的選擇在低比特率語音編碼中，

6、有4個參數(shù)是很重要的，即比特率、質(zhì)量、復(fù)雜度和處理時延。1．語音質(zhì)量評估當(dāng)前世界上流行的語音質(zhì)量評估方法是采用原CCITT提議的從1分到5分的主觀評定的方法。這就是“平均評價得分”（MeanOpinionScore），簡稱MOS。1．語音質(zhì)量評估圖5-7語音編碼的現(xiàn)狀2．語音編碼器的復(fù)雜度和處理時延語音數(shù)字編碼的算法通常用數(shù)字信號處理器（DSP）來實現(xiàn)。編碼硬件的成本通常隨著復(fù)雜度的提高而增加。2．語音編碼器的復(fù)雜度和處理時延5.1.6GSM系統(tǒng)語音編碼器1．GSM系統(tǒng)語音編碼器性能要求（1）語音質(zhì)量對語音編碼最基本的要求就是用戶角度測試，在可工作的范圍內(nèi)，平均語音質(zhì)量應(yīng)至少不低于9

7、00MHz模擬移動系統(tǒng)。語音編碼算法應(yīng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)頻譜以及電平變化的能力。1．GSM系統(tǒng)語音編碼器性能要求語音編碼器能夠不受環(huán)境噪聲以及很多語音信號混雜的干擾。在移動臺轉(zhuǎn)接移動臺時，會出現(xiàn)兩套編/譯碼器復(fù)接的情況。1．GSM系統(tǒng)語音編碼器性能要求（2）碼速率仍然使用8kHz取樣率，以便于和PSTN的接口連接?；趯︻l率利用率和語音質(zhì)量相矛盾的協(xié)調(diào)，將16kbit/s作為可接受的工作比特率。1．GSM系統(tǒng)語音編碼器性能要求（3）碼變換GSM系統(tǒng)所確定的基本