基于保密通信的极低速率语音编码技术的研究

论文摘要

低速率语音编码技术是现代保密通信的基础。随着现代军事保密通信的迅速发展,对极低速率的语音编码器的需要日益增加,为了更好地满足短波窄带数字保密通信的需要,提高战场通信的抗干扰性、安全性和实时性,需要使用低于2400bit/s的极低速率语音编码技术。本文对当前极低速率语音编码的主要方法及技术进行了深入研究。论文对LPC—10声码器进行了研究,针对经典的时域方法(AMDF函数)容易因基音倍频和半频引起的判别误差,引入归一化互相关函数基音检测算法(NCCFPDA)有效提高了清浊音判决的准确率;利用线谱对(LSP)参数的量化特性,降低了信号因传输引起的误差率,提高了系统的稳健性;通过引入固定矢量量化码本(LSPVQ码本)提高了量化精度并降低了传输码率;采出了4×22.5ms的联合帧,较好的平衡了低码率与语音质量严重恶化的矛盾,并结合参数内插技术极大的降低了传输码率。通过采用上述编码技术,该算法在900bit/s的速率上获得了比较满意的合成语音,并在MATLAB中得到实现。仿真结果表明,其合成语音的可懂度和清晰度与传统的2400bit/s线性预测LPC—10语音编码算法相当。该算法较之现有的极低速率语音编码算法,具有运算简单,较好的语音质量,极低的编码速率,实用性强等特点,是一种很有前途的极低速率语音编码方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 极低速率语音编码技术
• 1.2.1 语音编码的极限速率
• 1.2.2 极低速率语音编码的主要方法
• 1.3 论文主要研究内容及安排
• 第二章 LPC-10声码器研究
• 2.1 语音信号的数字化和预处理
• 2.1.1 语音信号的数字化模型
• 2.1.2 语音信号数字化
• 2.2 提取基音周期和检测清/浊音
• 2.2.1 短时自相关函数
• 2.2.2 短时平均幅度差函数
• 2.2.3 提取基音周期和检测清/浊音
• 2.3 计算线性预测系数
• 2.3.1 线性预测的基本原理
• 2.3.2 线性预测系数求解分析
• 2.3.3 线性预测阶数分析
• 2.3.4 计算声道滤波器参数RC及增益RMS
• 2.4 参数的编码与解码
• 2.5 收端解码器
• 2.6 LPC-10声码器性能评价
• 2.6.1 LPC-10合成语音与原始语音的比较
• 2.6.2 LPC-10声码器存在的问题
• 第三章 极低速率语音编解码算法的模型
• 3.1 算法概述
• 3.2 编码原理
• 3.2.1 预处理
• 3.2.2 NCCFPDA算法
• 3.2.3 线性预测分析
• 3.2.4 量化
• 3.2.5 参数编码
• 3.3 解码原理
• 3.3.1 参数解码
• 3.3.2 合成语音
• 第四章 极低速率语音编解码算法的实现
• 4.1 极低速率语音编解码算法的仿真实现
• 4.1.1 仿真实验平台的设计
• 4.1.2 编解码器的工作流程
• 4.2 极低速率语音编解码算法性能评价
• 4.2.1 仿真结果
• 4.2.2 合成语音的质量评价
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 附录1:LSPVQ的量化码本
• 附录2:RMS和基音周期编解码表
• 附录3:部分程序代码
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果