G.723.1在DSP數字對講機基帶系統中的應用
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隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，傳統的模擬對講機已不能滿(mǎn)足人們的需求，對講機數字化勢在必行。信息社會(huì )的高速發(fā)展使頻譜資源變得愈加寶貴，信道利用率成為一項關(guān)鍵因素。如何在有限的信道資源下，通過(guò)壓縮信源以提高傳輸效率，已成為當前急需解決的問(wèn)題之一。DSP數字信號處理器的運算能力越來(lái)越強，本設計采用TI公司的通用定點(diǎn)DSP TMS320C5509A作為基帶系統的處理器，主要對G．723．1語(yǔ)音壓縮編碼在頻帶、DSP資源有限的數字對講機基帶系統中的具體應用進(jìn)行研究與實(shí)現。
G．723．1標準主要用于對語(yǔ)音及其他多媒體聲音信號的壓縮。該算法是H．324系列標準的一部分，包含2種工作速率：低速率(5．3 kbps)采用代數碼本線(xiàn)性激勵預測(ACELP)，高速率(6．3 kbps)采用多脈沖激勵最大似然量化(MP_MLQ)。2種速率的編碼器都以幀為處理單位，幀長(cháng)為30 ms，加上另需7．5 ms的延時(shí)，總共37．5 ms的算法延時(shí)。編碼器原理如圖1所示。
輸入的16位線(xiàn)性PC碼流分成長(cháng)度為240樣點(diǎn)的語(yǔ)音幀。每幀信號先通過(guò)1個(gè)高通濾波器，去除低頻成分，再分成4個(gè)子幀，每個(gè)子幀60個(gè)樣點(diǎn)。對每個(gè)子幀進(jìn)行10階LPC預測，將最后1個(gè)子幀的LPC參數轉化成線(xiàn)譜對LSP參數。用預測分裂矢量量化法(PSVQ)進(jìn)行量化。為了減少合成端合成語(yǔ)音信號的誤差，在分析端對LSP系數解碼、插值后，再變?yōu)長(cháng)PC系數。由LPC分析后的LPC系數可得到共振峰加權濾波器的系數。用共振峰加權濾波器對經(jīng)高通濾波后的語(yǔ)音信號進(jìn)行共振峰加權濾波，可得到共振峰加權濾波后的語(yǔ)音信號f(n)。由f(n)經(jīng)基音估計可求出開(kāi)環(huán)基音周期，基音周期的搜索范圍為18～142 個(gè)樣點(diǎn)。對每個(gè)子幀的語(yǔ)音信號進(jìn)行諧波噪聲整形、沖擊響應計算，然后進(jìn)行閉環(huán)基音搜索，求出閉環(huán)基音周期及基音增益，再計算出殘差信號。然后根據不同的速率進(jìn)行激勵搜索，求出脈沖位置和幅度參數，打包后形成以幀為單位的編碼數據流。
2 語(yǔ)音系統的結構及硬件原理圖
原始的模擬語(yǔ)音首先要經(jīng)過(guò)模數變換，轉化為數字信號之后，通過(guò)串口輸入到DSP中，再進(jìn)行語(yǔ)音壓縮算法。G．723．1標準計算復雜和數據存儲量大的問(wèn)題使得語(yǔ)音編解碼方案的實(shí)時(shí)實(shí)現存在很多困難。為了保證該算法處理的實(shí)時(shí)性，本系統選用 DSP作為主控芯片，用來(lái)實(shí)現編解碼算法。語(yǔ)音系統整體硬件結構如圖2所示。
3 語(yǔ)音系統的硬件設計
本基帶系統的核心部件采用CPLD和DSP。DSP負責基帶的數字化處理，CPLD用于外圍器件的控制。將CPLD和DSP技術(shù)相結合，一方面能利用DSP軟件控制的靈活性，另一方面又能利用CPLD硬件上的高速、高集成度和可編程性。
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