基于MCF5235的VoIP语音处理终端的设计与实现

论文摘要

VoIP是Voice over IP的简称,即IP语音技术。其基本思想是通过IP包的传送来实现语音业务。其最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境,提供比传统业务更多、更好的服务。随着网络技术和多媒体技术的发展,传统电信业务与Internet业务呈现出紧密结合的趋势。而在这种发展趋势中VOIP技术和实际应用都得到了很大的发展。与此同时,为了支持新的多媒体商业应用,传统电信网络将越来越开放,并引入许多新的功能和物理部件。因此,有必要开发新的网络结构来反映这种新的网络环境,这种网络结构就是下一代网络(NGN)的基本框架。这种发展也对IP电话技术中非常重要的信令控制技术提出了新的要求。现有的IP电话信令控制协议H.323协议由于自身的限制无法很好的满足这种新要求,而SIP协议以其所具有的结构简洁、易于扩展和适于Internet接入等良好的特性使它可以有效的控制媒体网关,控制PC呼叫,从而使其在NGN的控制协议中具有重要的地位。本文基于“ColdFire平台的IP电话设计”项目。简述了VoIP的产生背景和发展现状,介绍了VoIP的技术原理与关键技术,包括语音编解码和语音控制技术,以及信令控制技术。从协议功能与支持业务、复杂性和可扩展性几个方面,将SIP协议与H.323协议特点进行了比较。讨论了基于eCos嵌入式操作系统交叉开发环境的建立。本文的重点在于设计语音处理模块,并在目标平台M5235开发板上实现。该语音处理模块由两部分组成,完成语音的处理,包括语音压缩模块、静音处理模块和回声消除模块,主要为了提高VoIP的语音质量。作者所在项目组已经在Freescale的MCF5235芯片上实现了VoIP语音处理模块的设计,该模块工作正常,主要指标满足相关技术标准,达到了期望目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 VoIP 技术的发展现状
• 1.3 论文选题及结构
• 第二章 VoIP 系统概述
• 2.1 VoIP 的传输原理
• 2.2 VOIP 的相关技术
• 2.2.1 语音传输协议
• 2.2.2 语音编解码技术
• 2.2.3 VOIP 中的信令控制协议
• 第三章 嵌入式操作系统eCos
• 3.1 eCos 的概述
• 3.2 eCos 的可配置性
• 3.2.1 配置的必要性
• 3.2.2 配置的方法
• 3.3 eCos 的组织结构
• 3.4 eCos 交叉开发环境的
• 3.4.1 eCos 的开发流程
• 3.4.2 eCos 开发环境的建立
• 3.4.3 搭建eCos 交叉编译环境
• 第四章 VoIP 语音处理相关算法研究
• 4.1 G.711 协议分析
• 4.1.1 G.711 编解码器工作原理
• 4.1.2 G.711 Appendix I 原理
• 4.1.3 G.711 Appendix II 原理
• 4.2 回声消除算法分析
• 4.2.1 回声消除工作原理
• 4.2.2 自适应FIR 自适应滤波器
• 4.2.3 语音检测算法
• 4.3 自动增益控制算法分析
• 4.3.1 自动增益控制工作原理
• 4.3.2 自适应滤波算法
• 第五章 定点语音处理模块的设计与实现
• 5.1 定点模型的设计思路
• 5.1.1 建立多个定点数据类型实例
• 5.1.2 定点C 模型下的整型归一
• 5.1.3 C 语言中的指针变量在Matlab 中的映射
• 5.1.4 结构体型变量的创建与赋值
• 5.1.5 浮点型变量的动态范围追踪
• 5.2 G.711 编解码器设计实现流程
• 5.2.1 代码分析
• 5.2.2 代码优化
• 5.2.3 主要接口函数
• 5.3 静音检测实现模块设计实现流程
• 5.3.1 VAD 判决模块
• 5.3.2 DTX 模块
• 5.3.3 CNG 模块
• 5.3.4 静音检测器接口函数
• 5.4 AEC 定点处理模块的实现
• 5.4.1 AEC 处理流程设计
• 5.4.2 AEC 接口函数
• 5.4.3 AEC 性能测试
• 5.5 AGC 定点处理模块的实现
• 5.5.1 AGC 处理流程设计
• 5.5.2 AGC 接口函数
• 5.5.3 AGC 性能测试
• 第六章 VoIP 语音终端的搭建和测试
• 6.1 VoIP 终端系统概述
• 6.2 基于MCF5235 的VoIP 终端实现
• 6.2.1 VoIP 终端的硬件实现方案
• 6.2.2 VoIP 终端的软件构架
• 6.3 搭建VoIP 语音终端以及测试
• 6.3.1 搭建VoIP 语音终端
• 6.3.2 VoIP 语音终端的测试
• 第七章 总结以及展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及在学期间研究成果