G.726语音编码的分析研究及在嵌入式AdHoc网络上的实现

论文摘要

在信息化技术高度发展的今天,多媒体与网络传输逐渐成为嵌入式应用的热门领域。而语音编码技术作为语音处理技术的一个重要分支,其应用已经成为嵌入式发展的重要组成部分。针对不同的硬件平台及应用背景,不同的编码算法技术应用于不同的场合。其中,ITU G.726 ADPCM语音编码标准以其优良的保真度、较小的算法延时以及较低的算法复杂度等优点备受关注。而语音无线网络传输作为嵌入式系统应用的一个方向,已经在智能消费电子领域使用越来越广泛。采用嵌入式技术便于实现语音压缩和传输系统的扩展与升级,形成更加完善的应用系统。通过查阅大量的相关文献发现,大部分文献的重点都放在了对ADPCM语音编解码器的实现上,实现的方式主要是通过硬件的单片机、FPGA以及DSP来设计它的编解码模块,以及纯软件的仿真。但是在其构建的语音系统中多数只适应于本地语音的录放,并未涉及到标准语音算法和嵌入式网络传输的研究。本论文工作的出发点首先全面学习研究语音编码的基础理论知识,重点对G.726ADPCM标准算法进行分析和研究。然后根据具体的硬件平台,对G.726标准算法进行简化和改进。考虑到嵌入式的应用环境,可以通过MATLAB或VC++等软件平台对其进行仿真,检验其改进效果。其次,在现有的硬件平台上建立嵌入式Linux交叉环境,构建Linux系统,并实现AODV路由协议的移植,进而搭建一个Ad Hoc无线网络环境。最后,在保证语音质量的前提下,并将算法移植到MagicS3C2410平台中构成G.726语音编解码系统。在研究了Linux下的多任务实现机制后,用多线程技术实现了在无线网络下的语音全双工通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 G.7XX 语音编码算法的发展及研究现状
• 1.3 AD HOC 无线网络的发展现状
• 1.4 嵌入式系统发展状况
• 1.5 本文研究内容与工作安排
• 本章小结
• 第2章 G.726 所涉及的语音编码技术
• 2.1 量化器分析
• 2.1.1 抽样和量化
• 2.1.2 均匀量化器
• 2.1.3 非均匀量化器
• 2.1.4 自适应量化器
• 2.2 预测器分析
• 2.2.1 前馈与反馈自适应预测
• 2.2.2 零极点预测器
• 2.3 对数 PCM 于线性PCM 码之间的变换
• 本章小结
• 第3章 G.726 语音编解码器
• 3.1 G.726 编码器原理分析
• 3.1.1 均匀PCM 格式转换和差值信号的计算
• 3.1.2 自适应量化器模块
• 3.1.3 自适应逆量化器模块
• 3.1.4 量化器定标因子自适应模块
• 3.1.5 自适应速率控制模块
• 3.1.6 单音信号和转移检测模块
• 3.1.7 自适应预测和重建信号模块
• 3.2 G.726 解码器原理分析
• 3.2.1 输出格式转换和同步编码调整
• 3.3 预测系数自适应更新算法
• 3.3.1 线性预测器分析
• 3.3.2 G.726 预测器
• 3.3.3 系数修正算法的推导
• 3.4 G.726 编解码算法的改进
• 3.4.1 改进步骤
• 3.4.2 G.726 编解码算法仿真
• 本章小结
• 第4章 基于 AD HOC 无线自组织网络系统的构建
• 4.1 嵌入式系统构建
• 4.1.1 ViVi 的移植
• 4.1.2 Linux 内核的定制与裁剪
• 4.1.3 制作根文件系统
• 4.2 相关模块的设计
• 4.2.1 USB 驱动的移植
• 4.2.2 声卡驱动的移植
• 4.2.3 无线网卡驱动的移植
• 4.3 AODV 路由协议的移植
• 本章小结
• 第5章 G.726 算法在嵌入式无线网络系统上的实现..
• 5.1 G.726 编解码的硬件系统
• 5.1.1 硬件平台
• 5.1.2 音频接口模块
• 5.2 G.726 编解码的软件系统
• 5.2.1 声卡驱动的全双工实现
• 5.2.2 语音通信的传输层设计
• 5.2.3 主程序工作流程设计
• 5.2.4 语音编码程序
• 5.3 系统结构测试分析
• 5.3.1 语音测试环境
• 5.3.2 语音质量测试
• 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士论文期间论文发表情况