第5章__语音编码、信道编码和交织

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1、第5章语音编码、信道编码和交织技术本章提示蜂窝移动通信系统由于频率资源受限，一般数字语音编码技术如PCM、ADPCM、M等，因为编码速率高而未被采用。蜂窝移动通信均采用13kbit/s以下低速率语音编码。信道编码是以增加传输码元冗余度，降低有效码元传输速率为代价，以牺牲通信的有效性换取通信的可靠性。本章提示突发性干扰是快衰落在衰落深度和持续时间较长的情况下，对信号造成成串的错误，用一般信道编码方法很难纠错；只能用交织技术将成串的错误转换成随机差错后，再用信道编码方法纠错。本章提示所有纠错编码的设计思路是如何适应信道，即什么类型信道就采用什么类

2、型对应的纠错编码。如果是随机独立差错，可采用BCH码、卷积码等。然而交织编码的设计思路不是为了适应信道，而是为了改造信道。它是通过交织与去交织将一个有记忆的突发差错信道改造为基本上是无记忆的随机独立差错的信道，然后用纠随机独立差错的纠错码来纠错。本章提示Turbo码是近年来倍受瞩目的一项新技术。虽然它的复杂性、译码时延对有些应用带来困难（例如对实时语音），但它是目前已知的可实现的好的编码技术之一。第5章语音编码、信道编码和交织技术5.1语音编码5.2信道编码5.3交织编码5.1语音编码5.1.1概述5.1.2语音信号特征5.1.3声码器5.1.4线性

3、预测编码器5.1.5移动通信中语音编码器的选择5.1.6GSM系统语音编码器5.1.7IS-95系统语音编码器5.1.1概述语音编码：移动通信数字化的基础第1/2代蜂窝系统的根本区别语音编码的意义：提高通话质量(数字化+信道编码纠错)提高频谱利用率(低码率编码)提高系统容量(低码率、语音激活技术)移动通信对语音编码的要求：编码速率低，语音质量好有较强的抗噪声干扰和抗误码的性能编译码延时小、总延时在65ms以内编译码器复杂度低，便于大规模集成化功耗小，便于应用于手持机语音编码技术的分类语音编码技术的分类1.波形编码：将时域模拟话音的波形信号经过采样、量化

4、和编码形成数字语音信号，目的在于尽可能精确地再现原来的语音波形。编码速率较高：16k~64k包括：PCM、ADPCM、ΔM、CVSDM、APC等占用较高带宽，适合有线2.参量编码（声源编码）：基于人类语音的产生机理建立数学模型，根据输入语音得出模型参数并传输，在收端恢复。编码速率较低：1.2k~4.8kbps包括各种线性预测编码（LPC）方法和余弦声码器等语音质量中等，不满足商用要求语音编码技术的分类3.混合编码把波形编码的高质量和声码器的高效压缩性融为一体，尤其在16bit/s～8kbit/s范围内达到了良好的语音质量。包括GSM的RPE-LPC编码

5、和VSELP编码用于移动通信的语音编码语音编码标准G.711PCM(64kbps)G.721ADPCM(32kbps)G.7227kHz带宽64kbps速率内的音频编码G.7236.3k/5.6k双速率多媒体语音编码G.72816kbps语音编码LD-CELPG.7298kbps多媒体语音编码语音编码的发展极低速率语音编码，600bps高保真语音编码自适应多速率语音编码新的编码分析技术：非线性预测多精度时频分析技术（子波分析技术）高阶统计分析技术5.1.2语音信号特征语音信号的产生模型:语音的产生,声带和声道不同语音产生的原因:声音激励源和声道不同声音

6、分类:浊音和清音发声过程口腔和鼻腔形成时变滤波器浊音和清音5.1.2语音信号特征图5-1语音信号的产生模型语音模型的建立：1、产生激励，2、响应模型参数：基音，共振峰频率及强度，清浊音判决低码率编码码率降低有限合成的语音波形失去了自然度和音质5.1.3声码器声码器原理：以人类语音的产生模型为基础，分析表征语音激励源和声道等的特征参数，再运用这些特征参数重新合成语音信号的设备。声码器又称为“参量编码器”。声码器的数码率可以压缩到2.4kbit/s以下，但其语音质量，特别是自然度，大大下降。5.1.3声码器图5-2线性预测编码声码器原理框图5.1.4线性预

7、测编码器规则脉冲激励长期预测LPCLPC编码器的不足损失了语音的自然度，即音质抗噪声干扰能力差谱包络的估计值可能产生较大失真原因：LPC没有将发端模型的误差传送到收端LPC改善方法：采用更复杂的激励模型利用一部分余数信息长时延相关滤波器：产生浊音的音调结构，即频谱的精细结构，而短时延相关滤波器则用来恢复语音的短时频包络。在发端引入合成装置，合成/分析法图5-3三种不同激励的语言合成模型1．多脉冲激励线性预测编码（MPLPC）图5-4MPLPC算法基本原理MPLPC方案是在给定的一帧N个激励样本中，保留M个，并确定其幅度与位置，使合成语音和原始输入语音之

8、间的感知加权误差最小。感知加权就是通过线性滤波使客观误差在不重要的频段上有所衰减，而在一些重要