基于数字对讲机的MELP声码器算法研究与实现

论文摘要

在通信系统全面数字化的趋势下,模拟对讲机也加速了向数字对讲机过渡的进程。专网通信领域内数字对讲机正以其强劲的优势逐步取代模拟对讲机。各个国际领先的数字对讲厂商也加入了数字对讲机的研究,共同推进数字对讲机的发展。而与此同时,语音作为任何一个通信系统中的主导业务之一,语音编码技术也成为了各个通信系统的核心技术之一。在数字对讲机中,声码器算法的设计和研究也是其核心部分。本文基于DPMR和DMR标准,将MELP声码器算法应用于数字对讲机中,对MELP声码器的设计与实现进行了研究。首先,分析了数字对讲机的发展状况,对数字对讲机的主流标准协议进行了简单的介绍。同时对语音编码进行了基本的介绍。其次,对MELP声码器算法的分析基础进行了详细的讨论,在语音数字模型的基础上,详细研究了线性预测分析。同时研究了本算法中的LP参数的求解方法,并详细推导了求LSF参数的转化算法。最后,完成了MELP声码器算法的设计与实现。对MELP算法进行了详尽的分析研究,建立MATLAB算法仿真模型分析示例语音。用标准C语言程序编程实现本算法,且用主观语音质量PESQ测试合成语音的客观MOS得分,并给出了优化算法的方法。最后在算法的基础上设计了一种基于DMR标准协议的改进算法,通过验证,改进算法方案可行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 数字对讲机的发展状况
• 1.3 语音编码技术
• 1.3.1 语音编码技术的发展
• 1.3.2 现代通信系统中的语音编码技术
• 1.3.3 语音编码技术的分类
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 数字对讲机介绍
• 2.1 模拟对讲机
• 2.2 数字对讲机
• 2.3 数字对讲机的多址方式
• 2.4 数字对讲机标准
• 2.4.1 DPMR和DMR标准
• 2.4.2 DSRR标准
• 2.5 本章小结
• 第三章 MELP声码器算法分析基础
• 3.1 语音编码分析基础
• 3.1.1 语音信号特性
• 3.1.2 语音信号的数字模型
• 3.2 线性预测
• 3.2.1 线性预测基本原理
• 3.2.2 Levinson-Durbin算法
• 3.2.3 LSF参数分析
• 3.3 语音声码器介绍
• 3.3.1 LPC-10声码器
• 3.3.2 MBE声码器
• 3.4 MELP声码器算法
• 3.4.1 MELP声码器概述
• 3.4.2 LPC方法的缺点及MELP方法
• 3.4.3 MELP声码器的新特征
• 3.5 本章小结
• 第四章 MELP声码器设计与实现
• 4.1 MELP声码器编码器设计与实现
• 4.1.1 预处理
• 4.1.2 基音周期的计算与量化
• 4.1.3 子带清浊音标志的计算与量化
• 4.1.4 增益的计算与量化
• 4.1.5 线性预测分析与量化
• 4.1.6 残差谐波谱参数计算与量化
• 4.1.7 纠错编码
• 4.1.8 比特分配与发送
• 4.2 MELP声码器译码器设计与实现
• 4.2.1 基音译码与纠错译码
• 4.2.2 增益译码与噪声抑制
• 4.2.3 参数插值
• 4.2.4 混合激励生成与滤波
• 4.2.5 自适应谱增强
• 4.2.6 语音的合成
• 4.3 本章小结
• 第五章 MELP算法软件模拟与算法改进
• 5.1 MELP算法程序及实现
• 5.1.1 MELP算法程序及实现
• 5.1.2 模拟结果与分析
• MOS评价'>5.1.3 PESQ_MOS评价
• 5.2 DSP模拟实现
• 5.2.1 硬件平台简介
• 5.2.2 软件模拟调试
• 5.2.3 MELP程序优化
• 5.3 基于DMR算法改进
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A MELP声码器基音周期量化码表
• 附录B MELP声码器比特发送顺序表
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件