3GPP AMR-NB与ITU-T G.729ab间的语音转码方法研究

摘要

无线通信网络与IP网络的互通与融合已成为未来通信发展的一个主要方向。其中，由第三代合作组织(3GPP)标准化的自适应多速率窄带(AMR-NB)语音编码算法已应用于第三代移动通信系统。与此同时，由国际电信联盟(ITU-T)标准化的G.729ab语音编码算法也被广泛应用于VoIP等分组交换网络中。 为了实现上述两种通信系统间的互通，则需要进行编码标准间的转码操作。目前有关转码的研究大多不涉及使用非连续传输(DTX)情况下的转码操作，在源编码系统和目标编码系统一方使用、双方均使用或双方均不使用DTX情况下，还没有一套完整的AMR-NB与G.729ab间的转码方法。鉴于此，本文根据华为技术有限公司的实际需要，提出了一套完整的支持DTX和FEC功能的3GPPAMR-NB与ITU-T G.729ab间相互转码的方法。 当源编码系统和目标编码系统均不使用DTX时，本文采用基于不同域的转码方法进行语音帧参数的转码操作。在码书增益参数转码时，提出一种基于缩放失真测度的转码方法。该方法转码后的合成语音质量高于级联(DTE)方法，并且保证了转码后合成语音平均分段能量与DTE方法相近，去除了能量差异对主观听觉质量的影响，并使码书增益参数转码部分的计算复杂度降低为零。当源编码系统和目标编码系统一方或双方均使用DTX时，本文提出了用AMR-NB的话音激活检测(VAD)算法确定目标帧类型的方法，该方法在正向转码时使计算复杂度降低1个WMOPS以上，并使源编码系统和目标编码系统在一方使用、双方均使用或双方均不使用DTX情况下的转码方法的融合成为可能。还提出了语音帧参数与非语音帧参数间的转码方法。在发生丢帧情况下，本文采用了一种基于线性预测的基音参数恢复和转码方法，该方法提高了在发生丢帧情况下转码后的合成语音质量。 最后，对所提出转码方法的主客观合成语音质量、客观语音质量的95％置信区间下限值、平均计算复杂度、最坏情况下的计算复杂度和所需存储空间与DTE方法进行了比较。综合测试结果表明，所提转码方法在主客观合成语音质量均不低于DTE方法的前提下，使平均计算复杂度较DTE方法降低了28％及以上，最坏情况下的计算复杂度较DTE方法降低了26％及以上。将本文所提出的转码方法应用于实际的转码系统中，在满足用户需求的前提下，能够使运营商的运营成本降低25％以上。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2研究目标

1.3主要研究内容

1.4本文的组织安排

第2章 AMR-NB与G.729ab编码算法对比及所提转码方法原理

2.1 CELP编码模型

2.1.1 CELP语音编码器原理

2.1.2两级码书结构的CELP编码器

2.2 AMR-NB与G729ab编码算法说明和对比

2.2.1 AMR-NB与G.729ab在不使用DTX情况下编码算法对比

2.2.2 AMR-NB与G729ab在使用DTX情况下编码算法对比

2.3所提转码方法原理

2.4本章小结

第3章 源编码系统和目标编码系统均不使用DTX情况下的转码方法

3.1 LSP参数转码方法

3.1.1 AMR-NB向G.729ab转码时LSP参数转码方法

3.1.2 G729ab向AMR-NB转码时LSP参数转码方法

3.2基音及代数码书索引参数转码方法

3.2.1基音参数转码方法

3.2.2代数码书索引参数转码方法

3.3码书增益参数转码方法

3.3.1基于DTE方法的码书增益转码方法

3.3.2基于缩放失真测度的码书增益转码方法

3.3.3基于参数域的码书增益转码方法

3.4本章小结

第4章 源编码系统和目标编码系统使用DTX情况下的转码方法

4.1源编码系统不使用DTX而目标编码系统使用DTX情况下的转码方法

4.1.1目标帧类型确定方法

4.1.2语音帧参数向非语音帧参数转码方法

4.2源编码系统使用DTX而目标编码系统不使用DTX情况下的转码方法

4.3源编码系统和目标编码系统均使用DTX情况下的转码方法

4.4发生丢帧情况下的转码方法

4.4.1 G729ab FEC算法概述

4.4.2 AMR-NB FEC算法概述

4.4.3所提出的在发生丢帧情况下的转码方法

4.5本章小结

第5章 所提转码方法性能测试

5.1计算复杂度测试

5.2客观语音质量测试

5.3主观语音质量测试

5.4程序存储空间测试

5.5所提转码方法的演示程序

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表和递交的论文及专利

攻读硕士学位期间参加的科研项目与获奖情况

致 谢