基于AMBE算法的话音接口设计

摘要

随着信息技术发展的不断日新月异，新的通信方式也不断涌现出来，因此，信号的高效且快速处理也就显得相当重要。语音信号的传输和交换在任何形式的通信系统中都占有相当重要的地位。语音信号也不再局限于传统的电话系统中传输，也可以利用网络系统来进行传输。对语音信号的传输来讲，带宽资源是其最大的制约条件。因此，研究一款低速率编码，同时可以把语音信号转换成以太网信号的话音接口就显得十分必要。这样能够节省存储和节约带宽，实现信号的低速率和以太网传输。
　　论文主要对如下内容进行了深入地分析和研究。首先，分析了语音编码的国内外进展，了解了语音低速率编码的意义和发展方向，数字化通信所具有的存储和处理方便、语音效果好、抗干扰能力强、易于加密化操作等优点，但同时指出在理想范围的采样率和量化标准条件下，为获得高质量的语音信号而需要较高的数据比特率，所带来的对传输信道带宽的要求和对存储量的增加等问题。同时对常用的PCM波形编码、参数编码、混合编码等语音编码算法进行了深入的研究，比较了不同算法的优缺点，最后选择了属于混合编码算法的AMBE(advancedmulti-band excitation)算法作为设计中的编码理论。对系统设计中使用的AMBE-2000、语音频带编解码芯片、微控制器芯片、用户接口回路模块和IPort-1以太网模块的工作原理和和特性进行分析，为硬件电路设计和软件代码编写作铺垫，对系统的整体设计和系统工作原理进行了分析。最后设计硬件电路和编写软件代码，硬件设计方面，主要采取模块化的思想来设计完成，以AMBE-2000芯片为核心来设计电路，主要包括控制模块设计、编解码模块设计、用户接口回路设计、以太网模块设计和电源模块设计;软件设计方面，深入研究了AMBE-2000的数据格式和时序图，采用C语言来编写主体程序设计、发送程序、接受程序等代码，此外，在整合硬软件的基础上，对系统进行功能测试和实验研究，系统达到了设计目标和指标，可以在2.4Kbps、4.8Kbps、9.6Kbps的速率下，在网络上完成语音通话。
　　系统根据AMBE算法理论，采用一款较有代表性的改进的多带激励编码算法，AMBE编码芯片来对数字语音信号的编码进行压缩。压缩后的语音数据经IPort-1多功能的嵌入式模块，利用其内部所嵌入的硬件TCP/IP网络协议实现从RS-232串口转换成以太网口以便在互联网上传输，能够实现高质量的语音通话功能。利用已有的网络资源，提高其利用价值，可以节省大量的建设和维护成本，设计接口可以应用到卫星通信、国防通信和VOIP等通信系统中，具有极其广泛的应用前景和实用价值，同时对语音的互联网传输提供了一定的参考和借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 项目背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．3 论文的组织架构

第2章 相关理论

2．1 语音编解码的发展

2．1．1 概论

2．1．2 波形编码

2．1．3 参数编码

2．1．4 混合编码

2．1．5 语音压缩编码的依据

2．2 语音编解码的典型算法

2．2．1 PCM波形编码算法

2．2．2 线性预测编码算法

2．2．3 混合编码算法原理

2．2．4 AMBE算法原理

第3章 系统设计方案

3．1 系统总体设计

3．1．1 系统设计模块图

3．1．2 系统工作原理

3．2 AMBE-2000编解码芯片分析

3．2．1 AMBE-2000的基本工作原理

3．2．2 AMBE-2000的主要特性和引脚说明

3．3 语音频带编解码器分析

3．4 数据处理模块分析

3．5 用户接口回路分析

3．6 IPort-1嵌入式以太网转串口模块

第4章 系统硬件设计

4．1 硬件整体框架研究设计

4．1．1 硬件功能结构图

4．2 控制模块研究设计

4．3 编解码模块研究设计

4．4 电源模块设计

4．5 硬件电路设计及调试分析

4．5．1 Protell 99 SE电路设计步骤

4．5．2 话音接口系统测试

第5章 系统软件设计

5．1 AMBE-2000的数据帧格式

5．1．1 成帧输入格式

5．1．2 成帧输出格式

5．2 C51语言及开发环境

5．2．1 C51编程语言

5．2．2 C51开发环境

5．3 语音接口软件设计

5．3．1 主体程序计

5．3．2 发送数据程序设计

5．3．3 接受数据程序设计

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果