基于CS-ACELP语音编码算法的研究及DSP实现

论文摘要

随着现代移动通信的蓬勃发展,频带利用率与通信质量成为目前该领域两个突出的问题。低速率,高质量和低成本的语音编解码器成为解决这些问题的有效途径。为满足这种需要,国际电信联盟（International Telecom United,ITU）于1996年推出了G.729标准。它是基于共轭结构代数码激励线性预测（CS-ACELP）的8kbit/s的语音压缩标准,具有时延小,重建语音质量好等特性。G.729标准由于其接着概要介绍了16位定点的数字信号处理芯片TMS320C5402及其特点。优良的性能被广泛的应用于卫星通信、多媒体通信、移动通信以及IP网络电话等领域。本文首先叙述了语音编码技术的背景知识,系统地阐述了G.729语音编解码标准,从原理上分析了算法中的关键技术:线性预测、知觉加权滤波、矢量量化、增益量化、自适应码本搜索和固定码本搜索等。为了降低算法的运算量,本文提出了对算法进行改进的一些方法:线谱对系数量化过程的改进;开环搜索方法的改进;码本增益量化的简化;码本搜索中求最小距离的优化等。DSP （Digital Signal Processor）作为一种专用的数字信号处理器而被广泛的应用在多媒体、通信的各个领域。由于DSP具有体积小、功耗低、运算速度快和价格便宜等许多优点,非常适合于实时语音和视频压缩处理。本文采用TI公司的TMS320VC5402芯片来实现G.729语音编码算法,根据其特点对源代码中运算量较大的模块进行了代码优化。最后,仿真结果表明,优化后的G.729算法的运算量仅是原始算法的1/14,大大降低了算法的复杂度。经过主观试听判断,其输出的重建语音仍然具有很高的质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 语音编码国内外研究现状
• 1.3 本课题的目的和意义
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第2章 语音编码相关理论和技术
• 2.1 语音信号产生的数字模型
• 2.2 语音编码技术分类
• 2.2.1 波形编码
• 2.2.2 参数编码
• 2.2.3 混合编码
• 2.3 矢量量化技术
• 2.4 码激励线性预测
• 2.5 语音编码器性能的衡量标准
• 2.6 本章小结
• 第3章 G.729 语音编解码算法原理
• 3.1 概述
• 3.2 G.729 编码器的基本原理
• 3.2.1 预处理
• 3.2.2 线性预测分析和量化
• 3.2.3 知觉加权
• 3.2.4 脉冲响应的计算
• 3.2.5 目标信号的计算
• 3.2.6 自适应码本搜索
• 3.2.7 固定码本搜索
• 3.2.8 码本增益的量化
• 3.2.9 存储器更新
• 3.3 G.729 解码器的基本原理
• 3.3.1 参数解码过程
• 3.3.2 后置处理
• 3.3.3 隐蔽的帧删除
• 3.4 本章小结
• 第4章 G.729 算法源代码研究
• 4.1 概述
• 4.2 编码模块部分
• 4.3 解码模块部分
• 4.4 其他模块部分
• 4.5 本章小结
• 第5章 G.729 标准在DSP 上的实现
• 5.1 TMS320VC5402 芯片介绍
• 5.2 TMS320C54x 仿真开发系统
• 5.2.1 软件开发流程
• 5.2.2 集成开发环境
• 5.3 DSP 芯片软件开发方式
• 5.4 G.729 算法的改进
• 5.5 G.729 代码优化
• 5.6 测试结果与分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢