G.723.1语音编码技术在电力线载波机中的应用

摘要

电力线载波通信是电力系统特有的一种通信技术，在电力系统具有广泛的应用。在我国电力线载波通信是在40～500kHz的载波频率上进行的，并且划分为115个4kHz的通道。近年来随着电力生产和管理自动化水平的提高，对电力线载波通信提出了更高的要求，要在4kHz的通道内传输多路语音信号和远动信号，这就需要采用全数字的电力线载波机。另外，高速发展的DSP技术为语音信号处理和数字调制解调的实现提供了有力的工具，使得各种复杂算法的实时实现成为可能。 本文简要地介绍了电力线载波通信的现状、原理以及数字化技术。根据本课题的全数字电力线载波机复接器所采用的调制解调技术(OFDM)，要在4kHz的通道内传输两路语音信号和2～4路远动信号，必须对语音信号进行压缩。对于语音压缩采用了ITU-T提出的双速率语音编码标准G723.1的低速率方案(5.3kbps)。本文详细地介绍了G723.1的编码原理以及算法实现。在实现时选用了TMS320C5409 DSP芯片，结合芯片的特点对G723.1的代码进行了优化，以达到在一片芯片上实现两路语音信号的实时编解码。最后给出了语音编码在电力线载波机复接器中的仿真实现情况并对结果进行了分析。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1电力线载波通信技术概述

1.2语音编码技术概述

1.2.1语音编码的关键技术

1.2.2语音编码标准介绍

1.2.3语音编码的性能指标和评测方法

1.2.4系统选用的编码标准

1.3 DSP技术概述

1.4本文的主要工作以及内容安排

第二章G.723.1语音编码技术的原理以及算法实现

2.1 G.723.1编解码原理

2.2编码器原理

2.2.1编码器的初始化

2.2.2分帧

2.2.3高通滤波

2.2.4 LPC分析

2.2.5 LSP量化

2.2.6 LSP解码

2.2.7数据移位

2.2.8共振峰感知加权滤波器

2.2.9开环基音周期估计

2.2.10谐波噪声成形滤波器

2.2.11组合滤波器的冲激响应的计算

2.2.12组合滤波器的零输入响应和回声抑制

2.2.13自适应码本搜索(闭环基音周期估计)

2.2.14固定码本搜索

2.2.15组合滤波器状态的更新

2.2.16编码信息打包

2.2.17编码原理小结

2.3解码器原理

2.3.1解码器的初始化

2.3.2当前帧激励信号的解码

2.3.3基音后滤波

2.3.4合成滤波器

2.3.5共振峰后滤波

2.3.6增益缩放

2.3.7解码原理小结

2.4静音压缩原理

2.5本章小结

第三章TMS320C54x DSP的开发环境

3.1数字信号处理器简介

3.2 TMS320C54x DSP的结构和特点

3.3 DSP系统开发流程

3.4 TI DSP开发工具

3.4.1 TI DSP软件集成开发环境CCS

3.4.2 TI DSP硬件开发环境

3.5本章小结

第四章G.723.1编解码算法在TMS320C54x DSP芯片上的实时实现

4.1 TMS320C5409 DSP芯片

4.2程序移植及分析

4.2.1源程序的验证

4.2.2源程序的移植

4.2.3源程序的分析

4.3源程序的优化过程及方法

4.3.1使用C编译器进行优化

4.3.2算法级优化

4.3.3 C语言级优化

4.3.4汇编级优化

4.4编解码器的实现以及性能分析

4.4.1复杂度测试

4.4.2语音质量

4.5本章小结

第五章G.723.1语音编码技术在电力线载波机复接器中的应用实现

5.1电力线载波机复接器硬件系统

5.2系统误码性能分析及子通道分配

5.3语音信号传输的仿真实现及结果分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

致谢

参考文献