基于DSP的G.729语音编码技术的实现研究

摘要

语音通信在现代通信中占有重要位置.数字语音通信是目前电信网络中最重要和最普通的业务,商业界和民众对移动电话和IP电话持续增长的需要,有力地证明数字语音通信强大的生命力.随着信息社会和通信技术的高速发展,信道资源变得愈加宝贵.因此,压缩语音信号的传输带宽和降低电话信道的传输速率越来越重要.采用语音编码技术可以在保证音质的同时,大大地减少数据传输量,节省传输所需要的带宽.目前的语音压缩专用芯片价格较高,并且采用语音压缩专用芯片的设备在信号处理灵活性,功能扩展等方面受到很大的限制,很难加入一些新的功能或者算法.而使用DSP来自主开发实现语音压缩算法却可以使这一成本大大降低,同时可以方便地实现算法的更新,从而能够在不更换硬件的情况下实现功能的升级.该项目是基于嵌入式操作系统的网络多媒体终端的一部分.主要研究内容是开发一个基于DSP的语音压缩系统.核心算法是ITU-T组织提出的G.729建议共轭结构代数码激励线性预测编码(CS-ACELP)技术,核心硬件是基于TI公司TMS320C6711高性能DSP.语音信号由麦克风采集,通过专用音频A/D变换器变成数字信号,然后在DSP被压缩编码处理,DSP将压缩得到的码流通过接口设备及网络服务器送到网络中.在接收端进行解码处理,还原为语音信号.基于嵌入式操作系统的网络多媒体终端可用于网络音视频传输、视频会议等.而其语音压缩部分实现后,除了应用于该网络多媒体终端,还可以广泛地用到IP电话等其它CTI(计算机电话集成:Computer Telephone Integration)语音通信系统中,带来良好的经济效益与社会效益.

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1语音编码技术的基本原理

1.2部分语音编码的标准

1.2.1波形编码

1.2.2混合编码

1.3编码技术的实现

1.4本研究课题的来源和论文的主要工作

第二章采用共轭结构代数码激励线性预测的8kb/s语音编码技术

2.1 CS-ACELP语音编码算法概述

2.1.1编码

2.2.2解码

2.2.3延时

2.2编码器原理

2.2.1预处理

2.2.2线性预测(LP)分析和量化

2.2.3知觉加权

2.2.4开环基音分析

2.2.5自适应码本搜索

2.2.6固定码本的结构和搜索

2.2.7增益的量化

2.3解码器部分

2.3.1参数解码过程

2.3.2后置处理

2.3.3隐蔽帧的删除

2.4 G.729A或G.729B语音激活检测与静音压缩

2.5本章小结

第三章TMS320C6711 DSP芯片的基本结构与工作原理

3.1 TMS320C6711 DSP芯片的基本结构

3.2 TMS320C6711 CPU的核心结构

3.2.1 TMS320C6711 CPU的结构框图

3.2.2 CPU数据通路与控制

3.3寻址方式

3.4 中断

3.4.1中断控制寄存器

3.4.2中断性能和编程考虑事项

3.4.3人工介入的中断处理方式

3.5流水线

3.5.1 TMS320C6711流水线的节拍

3.5.2 C6711流水线运行的几个问题

3.6存储器

3.7扩展的直接存储器访问(EDMA)

3.7.1 EDMA的传输

3.7.2 EDMA中断

3.8多通道缓冲串(McBSP)

3.9 TMS320C6711的软件开发

3.9.1 TMS320C6711的软件开发环境

3.9.2 TMS320C6000的软件开发流程

3.10本章小结

第四章网络多媒体终端设计及语音部分硬件调试平台

4.1基于嵌入式操作系统的网络多媒体终端

4.1.1音视频数据的处理流程

4.1.2控制信号

4.1.3 H.263标准

4.2语音部分的硬件测试平台

4.2.1 TMS320C6711 DSK的基本框图

4.2.2 TMS320C6711 DSK的语音接口

4.3本章小结

第五章G.729语音编解码系统的设计

5.1 G.729语音编码系统的整体流程

5.2初始化模块

5.2.1 TMS320C6711 DSK硬件初始化

5.2.2 G.729编解码器初始化

5.2.3中断处理程序

5.3 G.729 CS-ACELP编码模块的软件实现

5.3.1预处理模块

5.3.2参数生成模块

5.3.3信道数据生成

5.4 G.729 CS-ACELP解码模块的软件实现

5.4.1信道至码流数据转换模块

5.4.2语音重建模块

5.4.3后处理模块

5.5编解码整合测试

5.6测试结果以及质量评价

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢