语音编码技术在CDMA2000基带专用芯片中的实现

摘要

声码器是移动通信系统中的一个重要组成部分.IS-96 Qcelp8k声码器是CDMA2000系统的语音编解码标准.Qcelp8k声码器是基于码激励线性预测编码(CELP)算法,但它不同于传统的CELP,而是根据语音信号的能量、噪声和其他语音特征来动态调节编码数据速率.使用可变速率技术,可以增加通信系统的容量,还抑制了背景噪声,即使在喧闹的环境中,也能得到良好的话音质量.Qcelp8k声码器以较低的运算量达到较好的话音质量,被认为是到目前为止效率最高的声码器之一.该文的重点是Qcelp8k算法的研究与改进.首先简述了语音压缩编码技术的发展动态,介绍了CELP算法的基本原理,然后具体研究了Qcelp8k算法,并和其他一些声码器算法进行对比,对算法中的一些实现方法加以改进,修改了部分参数的计算方法,取得了较好的效果.随后对商用化Qcelp8k声码器实现进行了研究,使其达到商用的质量.最后介绍了Qcelp8k声码器在ADSP 218x DSP上的实现,以及在CDMA2000基带专用处理芯片中的实现情况.在数字信号处理算法中,有一些占用较多执行时间的核心算法,通用DSP芯片对这些运算的处理不够快捷,如果针对这些运算设计专用的处理单元,即协处理器提供对这些运算的高效执行,配合DSP的运算单元共同完成整个程序的执行,则可以提高整个程序的性能与效率.该课题对Qcelp8k声码器中的运算进行研究,分析执行时间较多的核心算法,即FIR滤波器、IIR滤波器和计算相关等运算,设计可以提高这些运算的执行速度的协处理器,提出初步的协处理器模型,并进一步研究使用该协处理器可能给Qcelp8k声码器实现带来的改进和影响.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2课题的主要内容和实现的基本流程

1.3本文的主要工作和结构安排

第二章语音信号处理的基本原理与CELP模型

2.1语音信号的产生和数学模型

2.1.1语音信号的产生

2.1.2人耳的听觉特性

2.1.3语音信号数学模型

2.2语音编码的关键技术

2.2.1线性预测

2.2.2合成分析法

2.2.3感觉加权滤波器

2.3语音编码的基本原理与CELP模型

2.3.1语音编码的方法

2.3.2CELP模型

第三章QCELP8K算法与定点实现

3.1Qcelp8k基本模型

3.2Qcelp8k算法概述

3.2.1计算共振峰预测参数（LPC系数）

3.2.2速率判决

3.2.3基音参数搜索计算

3.2.4码本参数搜索计算

3.2.5帧数据组包

3.2.6解码器

3.3Qcelp8k与其他算法的比较

3.3.1Qcelpl3k和Qcelp8k的算法比较

3.3.2EVRC和Qcelp8k的算法比较

3.3.3AMR和Qcelp8k的算法比较

3.3.4SMV算法

3.4Qcelp8k定点化及修改

3.4.1归一化方法的使用

3.4.2LPC和LSP转换的实现方法改进

第四章Qcelp8k声码器的实现

4.1DSP的基本原理及其特点和发展

4.1.1DSP的特点

4.1.2DSP的发展及趋势

4.2DSP的选择

4.3ADSP218xDSP的结构及特点

4.4ADSP的汇编优化及其特点及Qcelp8k在ADSP上的实现

4.4.1ADSP218xDSP的汇编优化及其特点

4.4.2Qcelp8k的商用化研究

4.4.3Qcelp8k在ADSP218xDSP上的实现

4.4.4Qcelp8k在CDMA2000基带专用芯片上的实现

第五章协处理器结构设计

5.2协处理器结构设计

5.2.1协处理器功能分析与设计

5.2.2协处理器结构设计

5.3协处理器模型及使用

5.4协处理器对Qcelp8k执行效率改进的估计

结束语

参考文献

致谢

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