基于香农映射定理的语音信号信源信道联合编码的研究

论文摘要

随着通信技术的迅猛发展,频谱资源日益紧缺,节约系统占用频谱的问题越来越被科学家们所重视。本课题采用近似模拟信源信道联合编码技术结合正交频分复用技术,使系统所占带宽得到了显著的降低。本文在了解了语音编码技术历史、发展以及当前技术和背景的基础上,根据香农编码理论和信源信道联合编码原理,在MatLab环境下对PCM编码和信源信道联合编码技术进行了仿真;研究了不同空间映射曲线在联合编码中的性能及其可行性,优化了信源信道联合编码。课题首先比较两种编码技术的性能,一种是传统的数字PCM编码调制技术;另一种是本文所提出的近似无量化的直接采样方法——线性映射信源信道联合编码器。近似无量化直接采样是把采样信号近似无量化信号直接映射到一个星座图上,这样不但简单而且能减少占用的带宽,所以该技术也是一种近似模拟的方法。通过详细比较二者性能,可以得到结论,这种简化的联合编码系统不仅带宽占用小,而且性能更为优良。另一项主要工作是筛选合适的空间映射曲线,使语音采样信号能够直接映射到信道中去。文中除了使用客观参数比较性能,我们还引入了主观评价的方法。通过分析采用这些映射曲线的编码器性能,能够找到更加适合在语音编码中应用的曲线。通过比较发现,本文所采用的线性映射方法在占用单倍带宽的情况下,可以得到更好的性能,因此可以实现降低带宽的目标。另外,采用两种空间映射曲线将信源样本点直接映射到信道空间简化了系统,降低了带宽。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 语音编码的目的及分类
• 1.3 语音编码国内外研究状况
• 1.4 信源信道联合编码的国内外研究状况
• 1.5 课题意义
• 1.6 论文结构
• 2 信源信道联合编码
• 2.1 香农定理
• 2.2 信源信道联合编码的介绍
• 2.3 编码方法介绍
• 2.3.1 串联结构的数字编码技术
• 2.3.2 线性映射技术
• 2.3.3 香农映射理论
• 2.3.4 香农映射编码器
• 2.3.5 Archimedes 映射编码器
• 2.4 本章小结
• 3 线性映射与PCM 编码的比较分析
• 3.1 引言
• 3.2 语音质量评估方法
• 3.2.1 主观语音质量测量方法
• 3.2.2 客观语音质量测量方法
• 3.3 PCM 编码与线性映射技术的比较
• 3.3.1 PCM 系统与线性映射系统的架构
• 3.3.2 一倍带宽情况下两种系统性能
• 3.3.3 二倍带宽情况下两种系统性能
• 3.3.4 四倍带宽情况下两种系统性能
• 3.3.5 八倍带宽情况下两种系统性能
• 3.3.6 不同带宽情况下两种系统的比较
• 3.4 本章小结
• 4 香农映射技术的分析
• 4.1 引言
• 4.2 香农映射编码器
• 4.2.1 系统架构
• 4.2.2 香农映射编码器性能分析
• 4.2.3 不同类型的输入信号的比较
• 4.3 Archimedes 映射编码器
• 4.3.1 系统介绍
• 4.3.2 Archimedes 映射编码器的性能
• 4.3.3 语音信号、均匀分布信号与高斯信号源性能的比较
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录