CDMA语音编码和信道编码.doc

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1、CDMA的语音编码与信道编码摘要：随着3G移动通信技术的逐步实现以及移动通信与互联网的融合，全球正迅速步入移动信息时代。CDMA已被广泛接纳为第三代移动通信的核心技术之一，它具有优越的性能。本文主要介绍CDMA中常用的语音编码技术与信道技术。关键词：语音编码信道编码受激励线性编码码激励线性预测编码矢量和激励线性预测编码编码器解码器卷积码1CDMA中的语音编码技术语音编码为信源编码，是将模拟信号转变为数字信号，然后在信道中传输。在数字移动通信中，语音编码技术具有相当关键的作用，高质量低速率的话音编码技术与高效率数字调制技术相结合，可以为数字移动网提供高于模

2、拟移动网的系统容量。目前，国际上语音编码技术的研究方向有两个：降低话音编码速率和提高话音质量。1.1语音编码技术的分类语音编码技术有三种类型：波形编码、参量编码和混合编码。l波形编码：是在时域上对模拟话音的电压波形按一定的速率抽样，再将幅度量化，对每个量化点用代码表示。解码是相反过程，将接收的数字序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。波形编码能提供很好的话音质量，但编码信号的速率较高，一般应用在信号带宽要求不高的通信中。脉冲编码调制（PCM）和增量调制（ΔM）常见的波形编码，其编码速率在16～64kbps。l参量编码：又称声源编码，是以发音模型作基础，从模拟

3、话音提取各个特征参量并进行量化编码，可实现低速率语音编码，达到2～4.8kbps。但话音质量只能达到中等。l混合编码：是将波形编码和参量编码结合起来，既有波形编码的高质量优点又有参量编码的低速率优点。其压缩比达到4～16kbps。泛欧GSM系统的规则脉冲激励-长期预测编码（RPE-LTP）就是混合编码方案。1.2CDMA的语音编码CDMA系统如同其它数字式移动电话系统，它也采用语音编码技术来降低语音的编码速率。CDMA系统的语音编码主要有从线性预测编码技术发展而来的激励线性预测编码QCELP和增强型可变速率编码EVRC。目前13kbpsCELP语音编码已

4、达到有线长途的音质水平，我国已正式将CELP编码列入CDMA标准中。总之，CDMA系统中所使用的编码技术是对现有编码技术的有机组合和高效利用。(1)QCELP受激线性预测编码QCELP，即QualCommCodeExcitedLinearPredictive（QualComm受激线性预测编码）。美国Qualcomm通信公司的专利语音编码算法，是北美第二代数字移动电话（CDMA）的语音编码标准（IS95）。这种算法不仅可工作于4/4.8/8/9.6kbps等固定速率上，而且可变速率地工作于800bps～9600bps之间。Q4401、Q4413单片语音编码

5、器就是基于这种编码算法。QCELP算法被认为是到目前为止效率最高的一种算法，它的主要特点之一是使用适当的门限值来决定所需速率。门限值随着噪声电平变化而变化，这样就抑制了背景噪声，使得即使在喧闹的环境中，也能得到良好的话音质量，CDMA8Kbps的话音近似GSM13Mbps的话音。CDMA采用QCELP编码等一系列技术，具有话音清晰、背景噪声小等优势，其性能明显优于其他无线移动通信系统，语音质量可以与有线电话媲美，并且无线辐射低。(2)CELP码激励线性预测编码CELP码激励线性预测编码是CodeExcitedLinearPrediction的缩写。CEL

6、P是近10年来最成功的语音编码算法。CELP语音编码算法用线性预测提取声道参数，用一个包含许多典型的激励矢量的码本作为激励参数，每次编码时都在这个码本中搜索一个最佳的激励矢量，这个激励矢量的编码值就是这个序列的码本中的序号。CELP已经被许多语音编码标准所采用，美国联邦标准FS1016就是采用CELP的编码方法，主要用于高质量的窄带语音保密通信。CELP(Code-ExcitedLinearPrediction)这是一个简化的LPC算法，以其低比特率著称(4800-9600Kbps)，具有很清晰的语音品质和很高的背景噪音免疫性。CELP是一种在中低速率上

7、广泛使用的语音压缩编码方案。它综合使用了线性预测、矢量量化、感觉加权、A-B-S（综合分析法）等技术，在4～16kbps的速率上，是电话宽带语音编码得到很高的编码质量。编码器的基本原理框图如图1.2-1所示。与LPC模型类似，CELP模型中也有激励信号和声道滤波器，但它的激励信号不再是LPC模型中的二元激励信号。在目前常用的CELP模型中，激励信号来自两个方面：长时基音预测器（又称自适应码本）和随机码本。自适应码本被用来描述语音信号的周期性（基音信息）。固定的随机码本则被用来逼近语音信号经过短时和长时预测后的线性预测余量信号。从自适应码本和随机码本中搜索

8、出的最佳激励矢量乘以各自的最佳增益后相加，便可得到激励e(n)。它一方面被用来更