AMR语音编解码的研究与实现

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1、引言2．4kb／s，对它的研究开始于上世纪70年代末期，它采用了LPC模型，由于使用了10阶线性预测，又称为LPC一10。随后，又推出其改进算法LPC．10e。FSl016是美国国防部为了增加保密电话III(STU．II)的自然度而制定的编码标准，速率4．8kb／s，与FSl015相比，FSl016的自然度有明显提高，但语音质量仍有较重的合成感。混合激励线性预钡I](MELP)声码器是美国国防部制定的最新的2．4kb／s语音编码标准，其质量优于4．8kb／s的FSl016CELP编码器。由上述可以看出，语音编码领域，已经有了很

2、大的发展。这些发展的取得主要有下列原因：(1)对语音产生机理和语音信号结构的更深入的理解。(2)对人的听觉系统的深入理解。利用人耳的掩蔽效应，提出了易于实现的加权滤波器方案。(3)提出了更好的量化技术，特别是ABS技术，使得重构语音的质量有了显著的提高。(4)数字信号处理芯片的发展，为语音信号处理打下了良好的基础。这些发展趋势还在继续，从目前的发展现状来看，语音编码未来发展将主要表现在如下几个方面【6】：(1)研究简化算法。在现有的编码算法中，处理效果较好的很多，但都是以算法复杂、速度低、性能降低为代价，在不降低现有算法性能的

3、前提下，尽量简化算法，提高运算速度，增强算法的实用性，将是未来一段时间的研究课题。(2)成熟算法的硬件实现将是重点。随着大规模集成电路工艺的飞速发展，人：们已可以在单一硅片上很容易的做出几百万晶体管的电路，信息处理速度可达几千万次／秒的乘加操作，这是未来通信的发展迫切需要的。(3)随着计算机技术的发展和硬件环境的不断改善，语音压缩技术将不单单运用现有的集中技术，而将不断开拓和运用新理论及新手段。如将神经网络理论引入语音压缩的矢量量化中，将子波变换理论应用到语音特征参数提取中。这对语音编码研究将有很大的潜力。(4)语音性能评价手

4、段将是研究的主要内容之一。随着各种算法的不断出现和完善，性能评价方法的研究日益显得落后，研究性能评价方法将更显其重要性。(5)寻找最佳语音激励模型是今后一段时间里的热门课题。采用不同的激励模型，可产生不同的编码速率和不同的合成语音质量，合适的语音激励模型对于保证语音质量，减小算法复杂度起着举足轻重的作用。(6)进一步降低编码速率而保持一定的语音质量也是近期内人们研究的主要内容。(7)改进现有算法的语音质量并将其扩展到7kHz带宽是未来几年中的主要工北京交通人学硕士学位论文作之一。编码语音质量的好坏直接影响到通信质量的好坏，如何

5、满足移动通信网和国际互联网的质量兼容问题，还需研究人员做大量的工作。(8)研究语音的感知特性是未来很长一段时间内的基础研究工作之一。为了建立较理想的语音模型和不损失语音中的重要信息，在研究中必须考虑人的听觉特性，诸如人耳的升沉、失真和掩蔽现象等。总之，语音压缩编码的研究，将朝着高性能、低复杂度、实用化的方向发展，而理论上将朝着多元化、高层次的方向发展。同时为了适应不同的网络环境，需要为同一服务提供不固定的编码速率，因此工作的重心也在向可变速率方向移动。随着移动通信的飞速发展，用变速率语音编码来提高频带的有效利用程度，将是未来数

6、字蜂窝和微蜂窝网的必然发展趋势。1．2变速率语音编码技术的提出通信系统都是围绕着通信传输的数量与质量两个类型的三种指标(有效性、可靠性和安全性)进行不断优化的。有效性是指占用尽可能少的信道资源(如频段、时隙和功率)传输尽可能多的信源信息，它是通信的数量指标；可靠性主要是指在传输中抵制各类客观自然干扰的能力，但是在军事通信中它也包含电子对抗；安全性则指的是在传输中的安全保密性能，即收端防窃听、发端防伪造和篡改的能力等。移动通信中的各类新技术，都是以解决移动通信中的有效性、可靠性和安全性为目标而设计的。移动通信属于无线通信。由于无

7、线通信的频率资源是有限的，所以无线通信中有效性的要求显得非常突出。提高移动通信的有效性主要通过改进信源(语音)编码技术来完成。近年来，通信系统飞速发展，对语音压缩编码算法提出了更高的要求，不但要求编码速率较低以增加系统容量，而且要求合成语音质量较高以保证通话质量。传统的定速率语音编码从整体上讲，较高速率的编码算法对话音质量较易保证，但占用网络资源较大；较低速率的编码算法占用网络资源小，但对话音质量较难保证。同时，通过统计显示，人类在进行语音通信时，大约有70％左右的空闲时间没有讲话，传统的只用一种速率进行语音编解码对信道资源是

8、一个严重的浪费。在这种形势下，人们提出了变速率语音压缩编码的方法。该方法通过话音激活检测(VAD)技术，判断话音有无，从而对背景噪声和激活的话音以不同的速率进行编码，此外，它还可以根据无线信道条件对话音编码的速率进行自适应选择。自从变速率语音编码算法诞生以来，由于其不仅可以根