基于TMS320C6713的变速率语音编解码器的实现研究

摘要

语音通信是一种基础而有效的获取信息的方式，语音信号的压缩编码是语音通信中的关键技术。为了满足移动通信系统对高质量语音和大容量系统的需要，用变速率语音编码来提高频带的有效利用程度，将是未来数字蜂窝和微蜂窝网的必然发展趋势。SC-VR-CELP编码模型是一种高效优质的变速率语音编码算法，平均编码速率低，合成语音的音质较好，且具有更好的抗干扰能力。为了满足数据的大动态范围、高精度和实时性的要求，本文选用美国德州仪器公司（TI）的高性能浮点DSP TMS320C6713，对这种语音编解码算法进行实现。 本文首先研究了SC-VR-CELP算法原理，详细分析了算法中的语音激活检测技术、语音帧分类、速率判决、线性预测、矢量量化、自适应码本搜索和固定码本搜索等。然后选用TMS320C6713DSK作为硬件平台，对TMS320C6713和AIC23 Codec芯片结构、工作原理进行了一定的描述。本系统采用C语言对SC-VR-CELP语音编解码算法进行了编程，并在VC6.0环境下进行了算法的实现。再将调试成功的C程序移植到集成开发环境CCS3.1中，使语音编解码算法在TMS320C6713 DSK目标板上实现，同时对DSP环境下的实现进行了优化，方法包括C6713芯片配置，C语言级的优化和汇编语言级的优化，优化后算法降低了复杂度。最后，对系统进行测试和性能分析，实验结果表明，系统对实时输入语音能有效地进行编解码处理，合成语音有较好的可懂度。 SC-VR-CELP编码器速率和音质达到了移动通信的要求，可以将这种编码模型应用到移动通信系统中，相比固定速率语音编码模型，可进一步提高通信系统的容量。

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声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2变速率语音编码的发展历史和方向

1.3 DSP技术的发展及在语音编码中的应用

1.4本课题所做的主要研究及论文安排

第二章SC-VR-CELP语音编解码模型

2.1概述

2.2 SC-VR-CELP编码原理

2.2.1预处理

2.2.2语音激活检测技术

2.2.3语音帧分类

2.2.4速率判决

2.2.5线性预测分析和量化

2.2.6自适应码本搜索

2.2.7固定码本搜索

2.3 SC-VR-CELP解码原理

第三章SC-VR-CELP编解码器在DSP上的实现

3.1 DSP系统的设计过程

3.2编码器硬件开发

3.2.1TMS320C6713 DSK开发系统

3.2.2 DSP TMS320C6713

3.2.3 TMS320C6713的EDMA控制器

3.2.4TMS320C6713的EMIF接口

3.2.5多通道缓冲串行口McBSP

3.2.6 AIC23音频编解码器

3.2.7TMS320C6713和AIC23接口

3.3系统的软件设计

3.3.1 CCS3.1集成开发坏境

3.3.2总体设计

3.3.3系统主程序流程框图

3.3.4语音编解码程序

3.4语音编码算法在DSK上的实现

3.5语音编解码器DSP实现的优化

3.5.1 C6713芯片配置

3.5.2 C语言级的优化

3.5.3汇编语言级的优化

3.5.4优化结果

第四章系统测试及性能分析

4.1仿真结果及分析

4.2合成语音质量测试

4.3平均编码速率测试

第五章结论与展望

参考文献

附录1 部分C程序源代码

致谢

攻读学位期间主要的研究成果