移动VoIP中语音质量增强关键技术研究

论文摘要

随着WiFi等无线网络技术的发展,基于无线接入的VoIP业务和无线自组织网中的VoIP业务也将有着广阔的前景,本文称之为移动VoIP业务。由于移动VoIP业务中无线信道环境的多变性,与有线VoIP业务和传统电话相比,移动VoIP业务的致命弱点就是语音质量较差。所以移动VoIP通话中的语音质量保证问题,是制约其发展的关键因素之一。在移动VoIP业务中,由于无线信道更加不稳定,导致语音数据的延迟、语音数据的延迟抖动以及语音数据丢失比有线信道严重很多。虽然移动VoIP业务有较大的发展前途,但是移动VoIP业务的服务质量标准的发展却相对缓慢。目前针对移动VoIP中语音质量增强技术的研究可以分为两大类,一是以网络为中心的解决方案,主要是通过对路由的优化配置,提高移动VoIP系统语音质量,二是以终端为中心的解决方案,主要研究在现有网络框架下的拥塞控制,差错控制,错误恢复和数据打包等问题。由于以终端为中心的解决方案与底层网络技术无关,因此对它的研究是非常重要的。本文就是针对以终端为中心的解决方案的研究。本文首先讨论了移动VoIP的系统组成及基本原理,并阐述了VoIP的关键技术,包括信令技术、实时传输协议、语音编解码技术、影响移动VoIP语音质量的因素和语音质量的测试方法。然后着重从三个方面入手进行了研究,分为丢包恢复技术、丢包隐藏技术和拥塞控制技术三个方面。本文针对丢包恢复技术提出了一种自适应前向纠错技术,可以根据网络当前的状态预测到下一个前向纠错块中的网络丢失的语音帧数量,并依据预测结果调整前向纠错的纠错能力,尽可能对抗网络的丢包。本文针对丢包隐藏技术提出了一种可变的增益幅度的波形相似叠加算法,并且还提出了两种语音过渡期检测方法,使得语音帧丢失.期间的语音质量得到很好的重建。本文针对拥塞控制技术提出一种带有动态抖动缓存控制的发送端速率自适应调整策略,根据网络状态来调整发送端语音的发送速率,以有效地缓解网络拥塞,并最大限度地提高语音质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 选题背景和意义
• 1.3 本论文的研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 VOIP的基本原理和移动VOIP
• 2.1 VoIP传输过程
• 2.2 信令协议
• 2.2.1 H.323协议
• 2.2.2 SIP协议
• 2.3 传输协议
• 2.3.1 互联网协议（IP）
• 2.3.2 TCP协议和UDP协议
• 2.3.3 实时传输协议（RTP）和实时控制协议（RTCP）
• 2.3.3.1 实时传输协议（RTP）
• 2.3.3.2 RTCP协议
• 2.4 IEEE802.11协议
• 2.5 语音编解码器
• 2.6 移动VoIP中影响语音质量的因素
• 2.7 语音质量的测试方法
• 2.7.1 主观测试方法
• 2.7.2 客观测试方法
• 2.8 本章小结
• 第三章 丢包恢复技术
• 3.1 网络丢包分析
• 3.1.1 网络丢包原因
• 3.1.2 丢包恢复性能分析
• 3.2 丢包恢复技术
• 3.2.1 低比特冗余编码
• 3.2.2 交织技术
• 3.2.3 多描述编码方法（MDC）
• 3.2.4 前向纠错技术
• 3.3 自适应调整前向纠能力的方法
• 3.3.1 问题的引出
• 3.3.2 自适应前向纠错技术
• 3.4 算法仿真
• 3.4.1 突发丢帧个数预测
• 3.4.2 时延分析
• 3.4.3 MOS值测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 丢包隐藏技术
• 4.1 丢包隐藏技术
• 4.1.1 基于语音编码参数的丢包隐藏技术
• 4.1.2 基于波形域的丢包隐藏技术
• 4.2 现有的时域尺度修改技术
• 4.2.1 PSOLA基音同步叠加技术
• 4.2.2 波形相似叠加法
• 4.3 带有增益控制的波形相似叠加算法（GWSOLA）
• 4.3.1 问题的引出
• 4.3.2 带有增益控制的波形相似叠加算法
• 4.3.3 应用GWSOLA算法的丢包隐藏技术
• 4.4 算法仿真
• 4.4.1 仿真环境
• 4.4.2 仿真效果
• 4.5 本章小结
• 第五章 发送端速率自适应算法
• 5.1 时延和抖动
• 5.2 抖动缓存技术
• 5.3 发送端速率自适应调整算法
• 5.3.1 无线网络的MAC层工作方式
• 5.3.2 发送端自适应速率控制算法
• 5.4 算法仿真
• 5.4.1 网络拓扑
• 5.4.2 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录