基于DSP的语音编解码器的设计及算法优化.doc

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1、《DSP原理及应用》课程论文基于DSP的语音编解码器的设计及算法优化学院：电子信息学院专业：电子与通信工程学号：00姓名：张云授课老师：吴敏渊2013年12月前　　言这个学期通过《DSP的原理及应用》课程的学习，对DSP芯片的概念、基本结构、开发工具、常用芯片的运用有了一定的了解和认识。在此基础上，结合目前所做的DSP语音编解码软件设计项目，为了能够对语音编码的原理性知识有一定的理解，本课程论文重点对DSP语音编解码器的设计和算法优化进行了较深入的研究学习，主要是借鉴别人已发表的论文。课程论文内容主要涉及到语音编解码原理、编解码系统的硬件电路

2、及软件设计、仿真验证，强化了对整个研发过程的认识。摘　　要语音信号的编解码是现代通信系统的重要组成部分,也是目前研究的热门课题，而通用语音编解码器由由于其通用性和灵活性也越来越得到重视，其研究也取得很大的发展。DSP技术是21世纪运用最广泛的技术之一，掌握DSP的开发和应用显得越来越重要。本文主要针对通信工程专业的相关理论课中的语音信号处理部分和现代通信实验系统的信源编解码部分的需求，设计并实现了一种基于DSP的通用语音信号编解码器实验模块，该实验模块对语音编解码理论知识的理解、深入学习、技术实现以及研究都具有很好的促进作用。本文在语音编解码

3、理论知识的基础上，查阅了相关文献资料，对课程中的四种常用语音信号处理方法进行了归纳和整理，对它们的压缩编码方法进行了对比，在掌握各语音编码关键技术和DSP技术的基础上，设计并实现了通用语音编解码实验模块，并在该模块上分别实现了G711、DM、G721、CVSD算法。语音编解码实验模块的硬件电路分五个部分，分别为滤波放大、数模与模数变换、信号处理、接口、控制和管理。在软件设计上采用结构设计的方法，即将程序分成算法程序、系统程序和控制程序三部分。程序的模块化设计是根据完成的任务不同将程序分成不同的函数或子程序，每个函数或子程序都提供函数名、接口和

4、参数，根据功能、接口和参数完成功能或算法的编程，从而实现软件任务的分解。本文在完成设计的基础，根据语音编解码原理给出了几个语音信号处理的实验项目，对算法进行了仿真,并对系统的功能和性能进行了测试，结果表明达到了设计要求。目录第1章　绪论11.1　引言11.2　课题的背果和意义11.3　论文研究的目的及主要内容2第2章　语音编码原理及通用语音编码器设计32.1　概述32.2　常用语音编码原理32.2.1　PCM编码原理32.2.2　DM编码原理62.2.3　G721编码原理72.2.4　CVSD编码原理82.3　编码器设计原理92.4　解码器设

5、计原理102.5　通用语音编解码器结构设计102.5.1　功能要求102.5.2　系统硬件结构设计112.6　本章小结13第3章　通用语音编解码系统的硬件电路设计14第4章　通用语音编解码系统的软件设计14第5章　软硬件仿真、调试及性能分析15第1章　绪论1.1　引言语音信号压缩编码一直是语音信号处理研究的重耍内容，而通用语音编解码器越来越得到广泛的重视。语音信号处理方法主要有波形编解码、参数编解码和混合编解码三种。其中，波形编码是最基础的方法，优点是简单、性能好，但它的码率高，其国际标准是G711、G721和G726；参数编码的优点是码率较

6、低，但音质差，且算法比较复杂。混合编码结合波形编码和参数编码的优点，解决在较低的码率上取得较好质量的问题，该方法得到广泛的应用，典型国际标准包括多脉冲激励线性预测编码、规则脉冲激励线性预测编码和码本激励线性预测编码等(G729、G723.l)。本文设计主要是实现在课程中涉及的几种基本编码方式，色括PCM、DM、ADPCM和CVSD，并采用DSP数字信号处理器完成相应的算法，DSP50XX系列具有独立的硬件加法器、硬件乘法器和同步串口等，特别适合处理语音信号。此外，DSP还具有资源丰富、接口简单、精度高、稳定性好等优点被广泛应用。1.2　课题的

7、背果和意义对随着广播媒体、移动通信与互联网的相互融合，信息量的日益增多，促使人们更广泛更频繁的进行信息交流。语音通信是人们进行直接交流的最基本、最主要、最重要手段之一。经典的数字化语音系统包括对模拟语音的抽样、量化、编码等，由于语音信号在直接抽样量化后会产生大量的连零或者连一，即存在大量的信息冗余，这样势必造成信道资源浪费，同时也会需求大量的存储空问。在用户量不断增加，并且对通话质量要求越来越高，综合以上因素，就必须对量化后的语音进行压缩编码。自从上个世纪80年代DSP诞生之初，DSP就以数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模集成性，特别是

8、接口简令和可编程性等优点，使数字信号处理得到更加广泛的应用，而且功能更加的强大，手段更加的灵活。由于DSP的数字运算能力和数据处理能力方面的先天优势，使其在语音处理