GSM系统的语音编码采用了规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LEP编码器，Regular Pulse Excited Long Term Prediction ），RPE-LEP编码器结合了波形编码和声码器两种技术，编码速率低且话音质量高。原始语音信号是连续的模拟信号，经抽样、量化、编码等过程数字化之后，再送入RPE-LEP编码器，每20ms取样一次，每次输出260bit，所以语音传输全速率信道的速率为260bit/20ms=13kbit/s。
将每20ms取样输出的260bit的语音信号分成两部分，一部分是对差错敏感的，共182bit，如果这部分比特发生错误将严重影响语音质量；另一部分是对差错不敏感的，共78bit。然后，再对重要部分的182bit 进行分类：最重要的50bit和次重要的132bit，对最重要的50bit加上3个奇偶校验比特，次重要的132bit 再加上4个尾比特。然后，对这50+3+132+4=189bit进行R=1/2的卷积编码，此时，速率变为[（50+3+132+4）x2+78]/20ms=22.8kbit/s作为信道编码速率。
时隙的格式（普通突发脉冲序列）（见下图）
在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙，相当于FDMA系统中的一个频道。在每个时隙中，信号以突发脉冲系列（burst）的形式发送。TDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA 帧）为周期循环编号的。每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25bit个突发脉冲码元，时隙时长为0.577ms。GSM规范定义了两种不同的复帧结构，即含26帧、持续时间为120ms和含51帧、持续时间为235.385ms。26帧的复帧包括26个TDMA 帧，持续时间为120ms，51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH （和SACCH加FACCH），用于语音信道及其随路控制信道，其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。时隙时长：120/26/8=15/26ms=0.577ms。信道总速率：156.25/0.577=270.83kbit/s。每个比特占用的时间约为：0.577/156.25=3.7us/bit
CDMA的语音编码与信道编码 摘要：随着3G移动通信技术的逐步实现以及移动通信与互联网的融合，全球正迅速步入移动信息时代。CDMA已被广泛接纳为第三代移动通信的核心技术之一，它具有优越的性能。本文主要介绍CDMA中常用的语音编码技术与信道技术。 关键词：语音编码信道编码受激励线性编码码激励线性预测编码矢量和激励线性预测编码编码器解码器卷积码 1 CDMA中的语音编码技术 语音编码为信源编码，是将模拟信号转变为数字信号，然后在信道中传输。在数字移动通信中，语音编码技术具有相当关键的作用，高质量低速率的话音编码技术与高效率数字调制技术相结合，可以为数字移动网提供高于模拟移动网的系统容量。目前，国际上语音编码技术的研究方向有两个：降低话音编码速率和提高话音质量。 1.1 语音编码技术的分类 语音编码技术有三种类型：波形编码、参量编码和混合编码。 ●波形编码：是在时域上对模拟话音的电压波形按一定的速率抽样，再将 幅度量化，对每个量化点用代码表示。解码是相反过程，将接收的数字 序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。波形编码能提供很好的话音质 量，但编码信号的速率较高，一般应用在信号带宽要求不高的通信中。 脉冲编码调制（PCM）和增量调制（ΔM）常见的波形编码，其编码速率 在16～64kbps。 ●参量编码：又称声源编码，是以发音模型作基础，从模拟话音提取各个 特征参量并进行量化编码，可实现低速率语音编码，达到2～4.8kbps。 但话音质量只能达到中等。 ●混合编码：是将波形编码和参量编码结合起来，既有波形编码的高质量 优点又有参量编码的低速率优点。其压缩比达到4～16kbps。泛欧GSM 系统的规则脉冲激励-长期预测编码（RPE-LTP）就是混合编码方案。1.2 CDMA的语音编码
信道极限传输速率 我们常常会遇到这样的问题：我的信道上到底可以传输多大的数据，或者指定的信道上的极限传输率是多少。这就是信道容量的问题。或者说从另一个角度说，在给定通频带宽(Hz)的物理信道上，到底可以有多高的数据速率(b/S)来可靠传送信息？ 一、奈氏准则 1924年，奈奎斯特（Nyquist）就推导出在理想低通信道下的最高码元传输速率的公式： 其中W是理想低通信道的带宽，单位为赫兹；K是多相调制的相数。奈氏准则的另一种表达方法是：每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。若码元的传输速率超过了奈氏准则所给出的数值，则将出现码元之间的互相干扰，以致在接收端就无法正确判定码元是1还是0。对于具有理想带通矩形特性的信道（带宽为W），奈氏准则就变为：理想带通信道的最高码元传输速率＝1WBaud，即每赫宽带的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。奈氏准则是在理想条件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码
元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。 根据奈奎斯特准则我们可以推断出： 给定了信道的带宽，则该信道的极限波特率就确定了，不可能超过这个极限波特率传输码元，除非改善该信道的带宽； 要想增加信道的比特传送率有两条途径，一方面可以增加该信道的带宽，另一方面可以选择更高的编码方式。 例：假设一个传八进制数据信号的无噪声数字信道，带宽为3000Hz ，求其信道容量。 二、香农定理 1948年，在《通信的数学原理》（Mathematical Theory of Communication ）一文中，香农博士提出了著名的香农定理，为人们今天通信的发展垫定了坚实的理论基础。 香农定理指出，在噪声与信号独立的高斯白噪信道中，假设信号的功率为S ，噪声功率为N ，信道通频带宽为W(Hz)，则该信道的信道容量C 有： 信号和噪声的功率比就叫做信噪比，用S/N 表示，单位没有量纲。形象地表示就是如果我们在人声嘈杂的集市上向远处的一个人喊话，我们必定会提高自己的声音的音量。我s bit M B C /180008log 30002log 222=??==
多媒体技术基础期末论文 题目：语音压缩编码及其在通信系统中的应用 专业：通信工程 姓名：张娴 学号： 1 2 3 0 7 1 3 0 4 4 9
2016年5月24日 在现代通信中，随着科学技术的迅速发展，图像、数据等非话音信息在通信信息总量中所占的比例大大提高，而且这种提高的趋势仍然会继续下去。比如说，以前的手机基本上只可以打电话，发短信，不能接收文件，不能观看视频，但是现在的3G手机甚至4G手机，可以看视频，接发文件，还有很多的应用软件。语音信号所占的传输比例的确是大大减小。但是，到目前为止，在大多数通信系统中，传输最多的信息仍然是语音信号。比如说我们经常打电话，用语音发微信，听音乐，看视频等等。在可以预见的未来通信中，尽管语音信号在通信信息总量中所占的比例会有所下降，但仍然会是传输最多的信息。 语音信号是模拟信号，不能直接在数字通信系统中传输，必须先进行模/数转换再进行数/模转换，这种转换就称为语音编译码（简称语音编码），其作用是将语音模拟信号转换为数字信号，到了接收端，再将收到的语音数字信号还原为语音模拟信号。可见，语音编码技术在数字通信中具有十分重要的作用，随着计算机技术与超大规模集成电路技术的飞速发展和广泛应用，信号的数字处理、数字传输和数字存储日益显示出巨大的优越性。数字化技术的应用范围迅速扩大到各个科学技术领域，渗透到工农业生产和社会生活的各个方面。因此，尽量减少信号占有带宽、持续时间和存储容积，以节省信号在传输、处理和存储中的开销，具有巨大的经济价值。所以，语音编码技术，尤其是语音压缩编码技术（编码速率在16kbit/s以下），近年来受到人们的广泛关注和重视，有着极为迫切的客观需求。正是在这种强大的客观需求推动下，近二十几年来，随着计算
GSM系统的语音编码采用了规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LEP编码器，Regular Pulse Excited Long Term Prediction ），RPE-LEP编码器结合了波形编码和声码器两种技术，编码速率低且话音质量高。原始语音信号是连续的模拟信号，经抽样、量化、编码等过程数字化之后，再送入RPE-LEP编码器，每20ms取样一次，每次输出260bit，所以语音传输全速率信道的速率为260bit/20ms=13kbit/s。 将每20ms取样输出的260bit的语音信号分成两部分，一部分是对差错敏感的，共182bit，如果这部分比特发生错误将严重影响语音质量；另一部分是对差错不敏感的，共78bit。然后，再对重要部分的182bit 进行分类：最重要的50bit和次重要的132bit，对最重要的50bit加上3个奇偶校验比特，次重要的132bit 再加上4个尾比特。然后，对这50+3+132+4=189bit进行R=1/2的卷积编码，此时，速率变为[（50+3+132+4）x2+78]/20ms=22.8kbit/s作为信道编码速率。 时隙的格式（普通突发脉冲序列）（见下图）
在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙，相当于FDMA系统中的一个频道。在每个时隙中，信号以突发脉冲系列（burst）的形式发送。TDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA 帧）为周期循环编号的。每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25bit个突发脉冲码元，时隙时长为0.577ms。GSM规范定义了两种不同的复帧结构，即含26帧、持续时间为120ms和含51帧、持续时间为235.385ms。26帧的复帧包括26个TDMA 帧，持续时间为120ms，51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH （和SACCH加FACCH），用于语音信道及其随路控制信道，其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。时隙时长：120/26/8=15/26ms=0.577ms。信道总速率：156.25/0.577=270.83kbit/s。每个比特占用的时间约为：0.577/156.25=3.7us/bit
第五章 差错控制与信道编码
内容简介
学习要求
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作者：蒋占军
内容简介
——差错控制就是通过某种方法，发现并纠正数据传输中出现的 错误。差错控制技术是提高数据传输可靠性的重要手段之一，现 代数据通信中使用的差错控制方式大都是基于信道编码技术来实 现的，本章对差错控制的基本概念以及常用的信道编码方案作了 比较详细的理论述。
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学习要求
1. 理解差错控制的基本概念及其原理等； 2. 掌握信道编码的基本原理； 3. 了解常用检错码的特性； 4. 掌握线性分组码的一般特性； 5. 掌握汉明码以及循环码的编译码及其实现原理； 6. 了解卷积码的基本概念。
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5.1 概述 5.2 常用的简单信道编码 5.3 线性分组码 5.4 卷积码
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5.1 概 述
本节内容提要：
——差错控制是数据通信系统中提高传输可靠性，降低系统传输误 码率的有效措施 。本节将介绍差错控制和信道编码的基本原理、 差错控制的实现方式等内容。 5.1.1 差错控制 5.1.2 信道编码 5.1.3 基于信道编码的差错控制方式
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5.1.1 差错控制
差错控制 ——通过某种方法，发现并纠正传输中出现的错误。 香农信道编码定理 ——在具有确定信道容量的有扰信道中，若以低于信道容量的速率传输 数据，则存在某种编码方案，可以使传输的误码率足够小。 基于信道编码的差错控制 ——在发送端根据一定的规则，在数据序列中按照一定的规则附加一 些监督信息，接收端根据监督信息进行检错或者纠错。
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传输速率和带宽的区别，信道和通道的 区别 传输速率和带宽的区别，信道和通道的区别2011-10-12 12：01带宽是指每秒传输的最大字节数，也就是一个信道的最大数据传输速率，单位为"位/秒"(bit/s)。带宽和数据传输速率是有区别的，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。 带宽本来是指某个信号具有的频带宽度，其单位是赫兹，过去的通信主干线路都是用来传送模拟信号(即连续变化的信号)，带宽表示线路允许通过的信号频带范围。但是，当通信线路用来传送数字信号时，传送数字信号的速率即数据率就应当成为数字信道的最重要指标，不过习惯上仍延续使用"带宽"来作为"数据率"的同义词。 传输速率--一般指的是系统的最大数据传输速率。但也可能不是，如果仅仅就这四个字而言，应该指的是当前的数据传输速率。不过，默认的说法认为是指最大数据传输速率，如果你写论文，就应该写明是"最大数据传输速率"。这个指标指的是数据在信道内每秒钟可以传输多少比特，单位是bit/s，或者bps。二者只是写法不同，意思是一样的。 带宽--指的是信道的宽度，单位是Hz。但是，在非正式场合，也经常有人把"最大数据传输速率"说成"带宽"。这也可能是楼主产生迷惑的主要原因。 其实信道的最大数据传输速率和带宽完全不是一回事，二者单位不同。但是非正式场合经常用带宽来表示数字系统的最大数据传输速率，这也是事实，就是专家也经常这样讲。所以，非正式场合时可以这样说的，也没人会说你说错了，但是正式场合，比如起草文件，写论文时，就不能这样说了。 还有，虽然有Nyquist定理和Shannon定理给出了最大数据传输速率和带宽之间的关系，但是那只是理论值。所谓理论值，也就是说，最多达到这个数值，一般都要打点折扣的，具体打多少折，要看系统的设计和制造的性能。
语音编码分类及编解码标准 将音频或视频信号在模拟格式和数字格式之间转换的硬件（编码器/解码器）；压缩和解压缩音频或视频数据的硬件或软件（压缩/解压缩）；或是编码器/解码器和压缩/解压缩的组合。通常，编码解码器能够压缩未压缩的数字数据，以减少内存使用量。 编解码器（codec）指的是一个能够对一个信号或者一个数据流进行变换的设备或者程序。这里指的变换既包括将信号或者数据流进行编码（通常是为了传输、存储或者加密）或者提取得到一个编码流的操作，也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。编解码器经常用在视频会议和流媒体等应用中，通常主要还是用在广电行业，作前端应用。 G.711类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps 特性：算法复杂度小，音质一般 优点：算法复杂度低，压缩比小（CD音质>400kbps），编解码延时最短（相对其它技术） 缺点：占用的带宽较高 应用领域：voip 版税方式：Free
备注：70年代CCITT公布的G.711 64kb/s脉冲编码调制PCM。 G.721类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：32Kbps 特性：相对于PCMA和PCMU，其压缩比较高，可以提供2：1 的压缩比。 优点：压缩比大 缺点：声音质量一般 应用领域：voip 版税方式：Free 备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术。G.721标准是一个代码转换系统。它使用ADPCM转换技术，实现64 kb/s A律或μ律PC M速率和32 kb/s速率之间的相互转换。 G.722类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps 特性：G722能提供高保真的语音质量 优点：音质好 缺点：带宽要求高 应用领域：voip
第六章目标 通过本章学习，学生应该能够： 1．画出GSM突发脉冲序列的结构图并理解每个构成的用途。 2．理解为保护空中接口上语音、数据和控制信道不出错采用的不同措施。
GSM突发脉冲序列（Burst） 对面图示的是一个GSM突发脉冲序列（Burst），它包括以下几个部分： ●信息 即话音，数据或控制信息。 ●保护带 BTS和MS接收信息时都必须在分配给它的时隙这一短暂的时间段内接收和解码突发脉冲序列，所以对于定时精确性的要求极高。采用保护带之后，允许有一小段空白的时间误差，一定程度上降低了定时精确性的要求。准确的说，时隙的长度是 0.577ms，脉冲序列的长度是0.546ms，允许时隙中突发脉冲序 列有0.031ms时间上的误差。 ●偷帧标志 当话务信道突发脉冲序列被FACCH(Fast Associated Control Channel)盗用时,这两个比特将被设臵.只设臵了一个比特表示突发脉冲序列只有一半被盗用。 ●训练序列 供接收均衡器评估BTS和MS之间物理通路的传输质量,训练比特长26比特. ●尾比特 用于指示突发脉冲序列的开始和结束。
GSM 突发脉冲序列和TDMA帧 保护带保护带信息训练序列信息 尾比特 偷帧标志 尾比特常规突发脉冲序列
GSM突发脉冲序列… 突发脉冲序列类型（Burst Types） 对面图示了GSM空中接口用到的五种脉冲序列。所有的脉冲序列，不管是什么类型的，必须在时间上准确定时到给定的时隙。 突发脉冲序列Burst是BTS或MS发送的比特序列，时隙则是一个固定的时间段，脉冲序列必须顺序准确的到达这一时间段，以便接收器能正确接收解码。 ●常规突发脉冲序列（Normal Burst） 常规突发脉冲序列用于业务信道和除以下所说的各种控制信道以外的控制信道。（双向的） ●频率校正突发脉冲序列（Frequency Correction Burst） 该突发脉冲序列用于下行的FCCH，使MS能校正自己振荡器的频率并锁定到BTS的频率。 ●同步突发脉冲序列（Synchronization Burst） 用来用于下行的SCH，使MS同步到BTS。 ●填充突发脉冲序列（Dummy Burst） 当BCCH载频中没有用到的时隙中没有信息可发送时，发送填充突发脉冲序列（仅在下行方向） ●接入突发脉冲序列（Access Burst） 这种突发脉冲序列比其它类型的脉冲序列短很多。因为MS试图接入到系统时还不知道发射定时，所以要增加保护带。MS发送该突发脉冲序列时，BTS并不知道MS的位臵，所以来自MS的消息的定时也无法准确计算（接入突发脉冲序列仅为上行）。
第九章差错控制编码（信道编码） 9.1引言 一、信源编码与信道编码 数字通信中，根据不同的目的，编码分为信源编码与信道编码二大类。 信源编码~ 提高数字信号的有效性，如，PCM编码，M 编码，图象数据压缩编码等。 信道编码~ 提高传输的可靠性，又称抗干扰编码，纠错编码。 由于数字通信传输过程中，受到干扰，乘性干扰引起的码间干扰，可用均衡办法解决。 加性干扰解决的办法有：选择调制解码，提高发射功率。 如果上述措施难以满足要求，则要考虑本章讨论的信道编码技术，对误码（可能或已经出现）进行差错控制。 从差错控制角度看：信道分三类：（信道编码技术） ①随机信道：由加性白噪声引起的误码，错码是随机的，错码间统计独立。 ②突发信道：错码成串，由脉冲噪声干扰引起。 ③混合信道：既存在随机错误，又存在突发错码，那一种都不能忽略不计的信道。 信道编码（差错控制编码）是使不带规律性的原始数字信号，带上规律性（或加强规律性，或规律性不强）的数字信号，信道译码器则利用这些规律性来鉴别是否发生错误，或进而纠错。 需要说明的是信道编码是用增加数码，增加冗余来提高抗干扰能力。二：差错控制的工作方式 (1) 检错重发 (2) 前向纠错，不要反向信道 (3) 反馈校验法，双向信道 这三种差错控制的工作方式见下图所示： 检错重发 前向纠错 反馈校验法 检错误 判决信号 纠错码 信息信号 发 发 收 信息信号
9.2 纠错编码的基本原理 举例说明纠错编码的基本原理。 用三位二进制编码表示8种不同天气。 ???????? ?????雹 雾 霜 雪 雨阴 云 晴111 0111 01001 11001010 0000???→ ?种 许使用种中只准 48码组许用码组，其它为禁用雨阴云晴 011101110000??? ? ??? 许用码组中，只要错一位（不管哪位错），就是禁用码组，故这种编码能发现任何一位出错，但不能发现的二位出错，二位出错后又产生许用码。 上述这种编码只能检测错误，不能纠正错误。 因为晴雨阴错一位，都变成1 0 0。 要想纠错，可以把8种组合（3位编码）中，只取2种为许用码，其它6种为禁用码。 例如： 0 0 0 晴 1 1 1 雨 这时，接收端能检测两个以下的错误，或者能纠正一个错码。 例：收到禁用码组1 0 0时，如认为只有一位错，则可判断此错码发生在第1位，从而纠正为0 0 0（晴），因为1 1 1（雨）发生任何一个错误都不会变成1 0 0。 若上述接收码组种的错码数认为不超过二个，则存在两种可能性： 位错） （位错）（21111000/变成100 因为只能检出错误，但不能纠正。 一：分组码，码重，码距 （见樊书P282 表9-1） 将码组分段：分成信息位段和监督位段，称为分组码，记为（n, k ） n ~ 编码组的总位数，简称码长（码组的长度） k ~ 每组二进制信息码元数目，（信息位段） r k n =- ~ 监督码元数目，（监督位段）（见樊书P282，图9-2） 一组码共计8种
各种音频编码方式的对比
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各种音频编码方式的对比 内容简介：文章介绍了ＰＣM编码、WMA编码、AＤPCM编码、LPC编码、ＭP3编码、ＡAC编码、CELＰ编码等，包括优缺点对比和主要应用领域。 PＣＭ编码(原始数字音频信号流）?类型:Aｕdｉo 制定者:ＩTU-Ｔ 所需频宽：１４11.２Kbps?特性：音源信息完整，但冗余度过大 优点：音源信息保存完整,音质好 缺点:信息量大，体积大，冗余度过大?应用领域:ｖoｉp?版税方式:Ｆｒｅe?备注：在计算机应用中,能够达到最高保真水平的就是PCM编码,被广泛用于素材保存及音乐欣赏,ＣＤ、DVD以及我们常见的ＷＡＶ文件中均有应用。因此，PCM约定俗成了无损编码,因为PCＭ代表了数字音频中最佳的保真水准,并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PＣM也只能做到最大程度的无限接近。要算一个PCＭ音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。一个采样率为44.1ＫHｚ，采样大小为1６ｂｉt，双声道的PCＭ编码的WAV文件,它的数据速率则为４４.1K×16×2 =141１.2Kbｐs。我们常见的Audio CD就采用了ＰＣM编码，一张光盘的容量只能容纳７２分钟的音乐信息。 WMA(Winｄows MediａAudio) 类型：Ａudｉo 制定者：微软公司 所需频宽：32０～１１2kｂps(压缩１0～1２倍) 特性：当Bｉtｒate小于12８K时,ＷＭA几乎在同级别的所有有损编码格式中表现得最出色,但似乎128k 是WＭＡ一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。?优点:当Ｂitrate小于128K时,WMA 最为出色且编码后得到的音频文件很小。?缺点:当Bitrate大于1２８K时,WMA音质损失过大。WＭA标准不开放,由微软掌握。?应用领域:voｉp?版税方式：按个收取?备注：WMA的全称是WiｎdｏwsＭedia Audio，它是微软公司推出的与ＭP３格式齐名的一种新的音频格式。由于WMA在压缩比和音质方面都超过了MP3，更是远胜于RA(Real Aｕｄｉo),即使在较低的采样频率下也能产生较好的音质，再加上WMA有微软的ＷiｎｄowｓＭeｄｉa Pｌaｙer做其强大的后盾,所以一经推出就赢得一片喝彩。 ADＰCＭ( 自适应差分PCM)?类型：Audｉｏ 制定者:IＴＵ-T?所需频宽:３２Kｂpｓ 特性：ADPＣM（adaptive ｄｉffｅrｅｎｃe pulｓe coｄe ｍoｄulation）综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。?它的核心想法是： ①利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶（sｔep－size)去编码小的差值,使用大的量化阶去编码大的差值； ②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。?优点: 算法复杂度低,压缩比小(CD音质＞40０kbps）,编解码延时最短（相对其它技术)?缺点：声音质量一般?应用领域：ｖoip 版税方式：Ｆｒee?备注:ＡDPCM (ＡＤPCM Adａptiｖe Ｄiｆferenｔiａl Pulse Cｏde Mｏdｕｌａtion),
目录 m胃........................................................................................................I ABSTRACT..............................................................................................II 目$......................................................................................................IV 图录....................................................................................................VII 表录...................................................................................................VIII 雜. (1) 1.1引言 (1) 1.2语音编码技术 (1) 1.2.1语音的数字模型 (1) 1.2.2语音编码的分类 (2) 1.2.3语音压缩的极限速率 (3) 1.3 M ELP语音编码技术简介 (4) 1.3.1 M ELP语音编码技术的产生 (4) 1.3.2 M ELP语音编码技术概要 (4) 1.4语音编码的性能评价方法 (4) 1.4.1编码速率 (5) 1.4.2合麻吾音质量 (5) 1.4.3编解码延时 (6) 1.4.4算法复杂度 (6) 1.5基于D S P的软件开发方法 (7) 1.5.1 DSP 的选型 (7) 1.5.2 D S P软件开发过程 (7) 1.6本文的研究内容 (8) 第二章M E L P语音编解码原理 (9) 2.1 M ELP编码原理 (9) 2.1.1预处理 (9) 2.1.2基音周期的计算 (9) 2.1.3子带声音强度的计算 (13) 2.1.4增益的计算 (13) IV
数字媒体技术基础知识要点总结 ※媒体其含义是中介、中间的意思。同时，媒体又是信息交流和传播的载体。是一种工具，包括信息和信息载体两个基本要素。 ※两层含义：①传递信息的载体，称为媒介，也称为逻辑载体，如数字、文字、符号、图形、图像、声音、视频、动画、编码等。②存储信息的实体，称为媒质，如纸、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。也称为物理媒体。 ※ITU技术角度定义媒介：感觉(语言音乐文字图形图像等)，表示(编码)，显示(输入输出设备)，储存(光盘磁盘等)，信息交换(电缆光纤)，传输(储存和传输媒体或结合)。 ※特性：多样性、集成性、交互性、数字化。 ※数字媒体概念：以数字化的形式存储、处理和传播信息的媒体，以网络为主要传播载体，并具有多样性、互动性、集成性等特点，包括信息和媒介。 ※我国概念：数字化的内容作品以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系，分发到终端和用户进行消费的全过程。 ※特性：数字化(数字形式储存处理与传播，可复制重复利用)，交互性(以网络信息终端为介质)，趣味性(数字娱乐)，集成性(多种媒体结合，电脑技术整合)，技术与艺术的融合(信息技术人文艺术)。 ※传播模式：大众传播模式；媒体信息传播模式；数字媒体传输模式；超媒体传播模式 ※产业价值链：内容创建，内容管理(存储管理，查询管理，目录、索引)，内容发行，应用开发，运营接入，价值连接成，媒体应用 ※发展方向：①内容制作技术以及平台②音视频内容搜索技术③数字版权保护技术④数字媒体人机交互与终端技术⑤数字媒体资源管理平台与服务⑥数字媒体产品交易平台。 ※为什么要数字化：通用的存储和传输格式，数字化后处理更方便；适用于光盘存储远距离传输；准确可靠，无累计失真，属于无损传输和存储。 ※过程：采样；量化；编码。
语音压缩编码技术 上传时间:2004-12-22 随着通信、计算机网络等技术的飞速发展，语音压缩编码技术得到了快速发展和广泛应用，尤其是最近20年，语音压缩编码技术在移动通信、卫星通信、多媒体技术以及IP电话通信中得到普遍应用，起着举足轻重的作用。 语音压缩编码技术的类别 语音编码就是将模拟语音信号数字化，数字化之后可以作为数字信号传输、存储或处理，可以充分利用数字信号处理的各种技术。为了减小存储空间或降低传输比特率节省带宽，还需要对数字化之后的语音信号进行压缩编码，这就是语音压缩编码技术。 语音的压缩编码方法归纳起来可以分为三大类：波形编码、参数编码和混合编码。 波形编码比较简单，失真最小，方法简单，但数码率比较高。 参数编码的编码速率可以很低，但音质较差，只能达到合成语音质量，其次是复杂度高。 混合编码吸收了波形编码和参数编码的优点，从而在较低的比特率上获得较高的语音质量，当前受到人们较大的关注。 语音压缩编码技术的发展 自从1937年A.H.Reeves提出脉冲编码调制(PCM)以来，语音编码技术已有60余年的发展历史。尤其近20年随着计算机和微电子技术的发展语音编码技术得到飞速发展。 CCITT于1972年确定64kb/sPCM语音编码G.711建议，它已广泛的应用于数字通信、数字交换机等领域，至今，64kb/s的标准PCM系统仍占统治地位。这种编码方法可以获得较好的语音质量但占用带宽较多，在带宽资源有限的情况下不宜采用。CCITT于80年代初着手研究低于64kb/s的非PCM编码算法，并于1984年通过了32kb/sADPCM语音编码G.721建议，它不仅可以达到PCM相同的语音质量而且具有更优良的抗误码性能，广泛应用于卫星，海缆及数字语音插空设备以及可变速率编码器中。随后，于1992年公布16kb/s低延迟码激励线性预测（LD-CELP）的G.728建议。它以其较小的延迟、较低的速率、较高的性能在实际中得到广泛的应用，例如：可视电话伴音、无绳电话机、单路单载波卫星和海事卫星通信、数字插空设备、存储和转发系统、语音信息录音、数字移动无线系统、分组化语音等。最后共轭代数码激励线性预测（CS-ACELP）的8kb/s语音编码G.729建议已在1995年11月ITU—TSG15全会上通过，并于1996年6月ITU—
音频编解码标准 PCMU(G.711U) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps(90.4) 特性：PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量，但是它们占用的带宽较高，需要64kbps。 优点：语音质量优 缺点：占用的带宽较高 应用领域：voip 版税方式：Free 备注：PCMU and PCMA都能够达到CD音质，但是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。如果网络带宽比较低，可以选用低比特速率的编码方法，如G.723或G.729，这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质，但是需要很少的带宽（G723需要5.3/6.3kbps，G729需要8kbps）。如果带宽足够并且需要更好的语音质量，就使用PCMU 和PCMA，甚至可以使用宽带的编码方法G722(64kbps)，这可以提供有高保真度的音质。 PCMA(G.711A) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps(90.4) 特性：PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量，但是它们占用的带宽较高，需要64kbps。 优点：语音质量优 缺点：占用的带宽较高 应用领域：voip 版税方式：Free 备注：PCMU and PCMA都能够达到CD音质，但是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。如果网络带宽比较低，可以选用低比特速率的编码方法，如G.723或G.729，这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质，但是需要很少的带宽（G723需要5.3/6.3kbps，G729需要8kbps）。如果带宽足够并且需要更好的语音质量，就使用PCMU 和PCMA，甚至可以使用宽带的编码方法G722(64kbps)，这可以提供有高保真度的音质。 ADPCM(自适应差分PCM) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：32Kbps 特性：ADPCM(adaptive difference pulse code modulation)综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是： ①利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值； ②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。
移动通信基础知识 1.移动通信，是指通信的一方或双方在移动中实现通信，也就是说，通信的双方至少有一方处在运动中或暂时停留在某一非预定的位置上。 特点：⑴移动通信的传输信道必须使用无线电波传播 ⑵电波传播特性复杂 ⑶干扰多而复杂 ⑷组网方式灵活多样 ⑸移动通信设备必须适于在移动环境中使用。 常见的移动通信系统包括以下类型： ⑴无线电寻呼系统 ⑵公用移动电话通信系统 ⑶无绳电话系统 ⑷集群移动通信系统 2.“阴影”效应会使信号发生慢衰落；多径传播会使信号发生快衰落。 移动台从一个小区驶入另一个小区时，需进行频道切换，亦称为过境切换。 3.移动台从一个蜂窝网业务区驶入另一个蜂窝网业务区时，被访蜂窝网亦能为外来用户提供服务，这种过程称为漫游。 4.移动通信的工作方式包括：单向的单工方式，双向信道的单工，半双工和双工方式。 5.在无线通信系统中是利用载波开携带话音编码信号，即利用话音编码后的数字信号对载波进行调制： 当载波的频率按照数字信号“1”、“0”变化而对应地变化，这称为移频键控（FSK）； 当载波相位按照数字信号“1”、“0”变化而对应地变化，则称之为移相键控（PSK）； 当载波的振幅按照数字信号“1”、“0”变化而相应地变化，则称之为振幅键控（ASK）。6.电磁波从发射机发出，传播到接收天线。 主要的传播方式有（1）地波；（2）天波；（3）直射波；（4）散射波 7.电磁波在传播过程中主要有下列几点特性： （1）电波在均匀媒质中沿直线传播 （2）能量的扩散与吸收。所以离开天线的距离越远，空间的电磁场就越弱 （3）反射与折射 （4）电波的干涉。由同一波源产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点，则该就收点的场强由不同路径来的电波合成。这种现象称为波的干涉，也称作多经效应。 （5）电波的绕射。电波的绕射能力与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强；波长越短，则绕射能力越弱。 8.当移动台对于基站有相对运动时，收到的电波将发生频率的变化，此变化称为多普勒频移。 9.常见的导波线有两种：平行双导线和泄漏同轴电缆。 10.移动卫星系统可分为海事移动卫星系统（MMSS）、航空移动卫星系统（AMSS）和陆地移动卫星系统（LMSS） 11.卫星中继信道可视为无限电接力信道的一种特殊形式，它由通信卫星、地球站、上行线路及下行线路组成。 主要特点： （1）卫星与地球站之间的电波传播路径大部分在大气层以外的空间，其传播损耗可近似按自由空间的传播条件进行估算。
超低速率的语音编码 M.J.Ovens, K.M.Ponting and M.E.Turner 摘要 在很多情况下，短波无线设备用于长距离或者大范围的通信。在强调短波信道的条件下，现有的低比特率语音编码算法可支持把数据速率降低到要求以下。 本文介绍的是在DERA Malvern研究开发一个运用自动语音识别（ASR）和合成技术来实现把语音编码数据率低于300bps的实时语音编码系统。一个持续的语音识别器是用来转录进来的以字为单位声音片断的讲话。韵律信息（音调和音长）结合在语音片断识别码里以形成适合传输的持续的数据流。在接收端一个并行结构的语音识别器利用特定的人的语音建立讲话者的模型来识别语音。 1引言 本文介绍的是在DERA Malvern and 20120 Speech Ltd研究开发一个运用自动语音识别（ASR）和合成技术来实现把语音编码数据率低于300bps的实时语音编码系统。 论文结构如下： ●第二部分描述研究如此低数据率的动机； ●第三和第四部分分别概述在300和75bps超低比特率编码器的结构； ●第五部分描述该体系是基于隐藏的Markov模型； ●第六部分分析迄今所达到的效果。 2为什么要对语音进行超低速率编码？ 什么是语音编码？ 在很多情况下，短波无线广播设备用于长距离或者大范围的通信。应用范围从遥远的两个城市之间的点对点联系到地对高速的喷气式飞机之间的军事通信。在许多情况下，首选的通信方式是通过语音的，这就要求语音编码算法能够使语音在有效带宽内通信。 短波数据通信 目前这一代短波数据调制解调器的运作的数据传输速率高达2400bps（4800bps 无差错保护编码）。最近技术的发展，使得通信的数据传输速率最高可达9600bps，随着研究工作的深入，现在已经可扩展到和超过16kbps。这些高数据传输率的调制解调器用于提高短波通信管理（AHFCM）系统是可行的。 对于数字语音系统，考虑ARQ协议和长交换技术引入的时间延迟是不可接受的，因此在用高数据率调制解调时只会考虑用最多原始信道。 在另一端的数据传输率的频谱，技术进步已使调制解调器变得相当的强劲。这些调制解调器可用在低数据传输率（75bps），但在拥挤的短波条件下提供高可用性信道。 它大致可显示调制解调器性能（即鲁棒性），是直接关系到数据传输速率，增加了在数据速率从而减少在鲁棒性渠道的条件。在大多数情况下，增加了鲁棒性将导致增加通信的可用性。因此，这是不可取的，以减少数据传输速率的要求，一数字语音系统，以增加系统可用性，如果可以这样做，同时保留可懂度。 2.3传统的语音编码器 其中一种压缩语音信号的方法是利用已知性能的讲话，只传送信息本质内容信号。例如，如果只关心讲话的内容，那么就没有必要对个人特定的发音信号进行编码。
音频编解码标准汇总 PCM编码(原始数字音频信号流) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：1411.2 Kbps 特性：音源信息完整，但冗余度过大 优点：音源信息保存完整,音质好 缺点：信息量大，体积大，冗余度过大 应用领域：voip 版税方式：Free 备注：在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的 WAV文件中均有应用。因此，PCM约定俗成了无损编码，因为PCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真，PCM 也只能做到最大程度的无限接近。要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数 bps。一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM 编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。我们常见的Audio CD 就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。 WMA(Windows Media Audio) 类型：Audio 制定者：微软公司 所需频宽：320～112kbps（压缩10～12倍） 特性：当Bitrate小于128K时，WMA几乎在同级别的所有有损编码格式中表现得最出色，但似乎128k是WMA一个槛，当Bitrate再往上提升时，不会有太多的音质改变。 优点：当Bitrate小于128K时，WMA最为出色且编码后得到的音频文件很小。 缺点：当Bitrate大于128K时，WMA音质损失过大。WMA标准不开放，由微软掌握。 应用领域：voip 版税方式：按个收取 备注：WMA的全称是Windows Media Audio，它是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。由于WMA在压缩比和音质方面都超过了MP3，更是远胜于RA(Real Audio)，即使在较低的采样频率下也能产生较好的音质，再加上WMA有微软的Windows Media Player 做其强大的后盾，所以一经推出就赢得一片喝彩。 PCMU(G.711U) 类型：Audio 制定者：ITU-T 所需频宽：64Kbps(90.4)
计算机网络原理 信道的主要性能参数 信道的性能可以从信道带宽、信道容量、吞吐量、出错率等几个方面来衡量。 1．带宽 带宽（Bandwidth ）本意指的是电子电路中存在一个固有通频带。它所指的其实是数据传输率，譬如网络带宽等等，都是以“字节/秒”为单位。 衰减和延迟变形与信号中所含傅立叶分量频率大小相关，并由信道的质量决定。任何信道都不是理想的，每一个信道都对能通过的信号频率范围有一个限制。信道允许通过的信号频率范围，即可传送的信号的最高频率与最低频率之差，被称为信道的通频带宽，亦即信道带宽，单位为Hz 。例如，一条传输线可以接受500Hz~3500Hz 的频率，则在这条传输线上传送频率的带宽就是3000Hz 。只有信号带宽在信道范围内时，传输才是安全的。 在传输过程中，无线电、微波和双绞线都具有不同的带宽。如图1-8所示为不同通信介质之间的对应关系。 f(Hz)0 1 234567 8 9101112 f(Hz) 波段 图1-8 不同通信介质的传输带宽 宽带（broadband ）信道是指带宽很宽的信道，并可以在同一传输介质上进行多重（并行）传输的高速（一般大于2.5Gbps ）数据传输通道。如图1-9为ADSL 上的三个信息频道：POTS （话音）频道（4kHz ）、上行频道（10kHz~50kHz ）和下行频道（1MHz 以上），或者说，ADSL 技术就是在一条铜线上，分出这样三个信息频道的技术，从而在一条铜线上既可以打电话，也可以上网。 高速下行通道中速双工通道POTS (a)ADSL 信道结构 (b)ADSL 频率结构 图1-9 ADSL 上的三个信息频道 信道带 宽 W=f 2-f 1，其中f 1是信道能通过的最低频率，f 2是信道能通过的最高频率，两者都是由信道 提 示 所说的“高速”，目前还没有国际标准定义。一般将速度在1.54Mmps 以上的数据传输都可以由做宽带。从运营商的角度，一般把速度超过2Mbps 的数据传输才称为宽带传输。 注 意 使用拉入速率为2Mbps 的宽带网，并不等于每秒钟最高可以下载2MB 的数据。应当是2Mbps=2048kbps=256kB/s ，再减去数据传输所需要的校验位，实际最高传输率约为200kB/s 左右。
数字通信中的信源编码和信道编码 摘要：如今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。本论文根据当今现代通信技术的发展，对信源编码和信道编码进行了概述性的介绍. 关键词：数字通信；通信系统；信源编码；信道编码 Abstract：Now it is an information society. In the all of information technologies, transmission and communication of information take an important effect. For the transmission of information, Digital communication has been an important means. In this thesis we will present an overview of source coding and channel coding dep ending on the development of today’s communication technologies. Key Words：digital communication; communication system; source coding; channel coding 1.前言 通常所谓的―编码‖包括信源编码和信道编码。编码是数字通信的必要手段。使用数字信号进行传输有许多优点, 如不易受噪声干扰, 容易进行各种复杂处理, 便于存贮, 易集成化等。编码的目的就是为了优化通信系统。一般通信系统的性能指标主要是有效性和可靠性。所谓优化，就是使这些指标达到最佳。除了经济性外，这些指标正是信息论研究的对象。按照不同的编码目的，编码可主要分为信源编码和信道编码。在本文中对此做一个简单的介绍。 2.数字通信系统 通信的任务是由一整套技术设备和传输媒介所构成的总体——通信系统来完成的。电子通信根据信道上传输信号的种类可分为模拟通信和数字通信。最简单的数字通信系统模型由信源、信道和信宿三个基本部分组成。实际的数字通信系统模型要比简单的数字通信系统模型复杂得多。数字通信系统设备多种多样，综合各种数字通信系统，其构成如图2-l所示。 图2-1 数字通信系统模型 信源编码是以提高通信有效性为目的的编码。通常通过压缩信源的冗余度来实现。采用的一般方法是压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。 信道，通俗地说是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。 信道编码是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。通常通过增加信源的冗余度来实现。采用的一般方法是增大码率或带宽。与信源编码正好相反。在计算机科学领域，信道编码