AMBE算法的特性分析与研究

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首先 简要介绍 了 算法 的原 理以及目前 常月 的 廿 、 等几 种其 他 算法 。 在 此基础上 ,介绍 对 各种 算法 的 质童评价方 法 之后从不 同参数 角度 对 几 种 语 音编码 算法进行 分析比较 ,分析在 算法 一 定 环 境下 的优越性 最后 给出 算法 下 的语音压缩模 块 的测 试 结果
算法研究 无论处于什么样的背景噪声下,其MOS分都髙于 VSELP、STC及CELP编码。 30 8 以上所说的两类编码算法,M0S分都在3.5~4 25 分左右,话音质量比较理想,而另一种LFC-10标 20吕品 准速率为24kbpB时,算法复杂度仅为7MPS,且时 15 延也不是很高,为22.5m,但是£MOS分却比较低, 10 仅仅为2.43AMBE算法是基于MBE技术的低比特 无噪环境交通干线卡车限声卡车噪声嗝喃细语 率、高质量的改进语音压缩算法,该技术在低比特率 150B 6dB 压缩系统中能提供极优的语音质量,却对指令执行 图2两种声码器噪声鲁棒性评佔(MOS 速度和存储器容量的要求大大降低,在背景噪声和 30ms,基于CFIP算法的其他编码方案也多数在十 信道误码方面也有极强的鲁棒性,比基于线性预测 几或二十毫秒左右,sEIP编码时延相对较高。而编码的CELP、RELP、SEP和LBC-10等要优越。 4.8kps的MBE算法时延为3ms,MBE类编码处于图3给出了测试结果的平均意见分。 适中水平,小于ⅤSEIP编码,但大于CEIP和CS 40 ACELP编码 35 在编码原理方面,MBE类与CEP类编码的 个主要差别在于MBE将每一语音段分割成不同的 频带并对每一频带进行清浊音判决,这使得实际语 音段的激励信号成为周期(浊音)和类噪声(清音)能 量的混合。这样,在激励信号模型中增加的自由度 使得MBE语音模型产生出比常规语音模型更高质 00 量的语音,甚至在速率低至2.4kbps时仍可维持语 音的可理解度和自然度。此外,它使得MBE语音模 图3AMBE和其他算法话音质量的比较(MOS) 型在存在背景噪声时鲁棒性强。 由于IMBE的高话音质量、低话音比特速率和 线性预测声码器的固问题是:线性预测模型鲁棒性很好的抗误码能力,它已成为诸如海事卫星 在没有附加的预测残余时不产生高质量的语音,预( NMARSAT)及新的北美公共安全无线电(APCO 测残余可看作纠错信号,它纠正线性预测模型中的 PROJECT-25)的标准。数字集群通信系统FHMA 不精确度。线性预测类的各种编码方式之间的主要也使用了这种方法。AMBE编码曾应用于“铱”系统中 差别是生成和传输预测残余的方式。常用的方法 以AMBE声码器为核心进行设计开发,也是为 是:将残余分成小片或矢量,然后通过搜寻码本来找了进一步证实其优越性,并能够使之得到恰当的 出最接近匹配的码矢量。但搜寻一个合理尺寸的码应用。 本是一项计算量很大的任务。因此CELP算法及基 于CE[P算法的其他编码方案的算法复杂度很高、4结论 数据储量大是一个极为明显的劣势。MBE类的 在调试过程中,分别采用了单频正弦波、双音多 声码器不需要仍本,运算量要小得多。例如1990频信号、男讲话者声音和女讲话者声音作为信号源 年,4.8kbp的MBE算法的复杂度仅为3MPS,经过惠普的 minium小波器测试得到不同信号源 48kbp的CEIP算法的复杂度达到了16MPS,速率下,原始信号与合成后的信号波形的比较结果。正 为8kbps的ⅴsELP算法的复杂度也达到了弦波信号和双音多频信号都是由惠普的8904A信号 13.5MPS。在此介绍的AMR-2000芯片,速率从源产生。比较正弦波的目的是为了容易地用肉眼分 20到96kbp可调,算法复杂度为13MPS 辨出模拟信号和合成信号之间的区别。由于本模块 从MOS分和抗干扰性方面比较,对四个实时的在信道上并没有传输控制信息,所以取消了AMBE 72kbp声码器进行了测试评估,其中残余评估2000能够通过判断控制字中的信息来合成双音多 DVS公司的72 kbpsIMB声码器包含44kbp话音频信号的功能,而是把它当作普通模拟信号处理,因 编码和2.8kbps纠错编码,其他参与评估的有:而合成的双音多频信号有所失真,但是从主观听觉 ⅴSEIP、STC和CEIP,这次测试结果是MBE声码器 (下转第16页) 2004平邓30第4期 无北电邋官孜术 13 1994-2010ChinaAcadcmicjOurnalElectronicPublishingHousc.Allrightsrescrved.http://www.cnki.nct 算法研究 25 数帧同步算法的仿真结果与上述结果(图2和表1) .TH 20 505 相似。表明不等错误率准则下变化保护系效帧同步 算法有很好的兼容性。 15 10 4结论 810 85 针对帧失步保护参数,提出了具有较强信噪比 适应能力的不等错误率变化保护系数帧同步算法。 通过动态调整同步码组长度、校核计数长度a保护 log 10(P) g10(P) log10(Pe) 计数长度β等系统参数,该算法较好地解决了缓慢 a)Tr、TL与P,关系由线、CCIT)算法 时变信道条件下,高效帧同步系统对不同信噪比的 适应性问题,达到帧同步平均时间长、帧失步平均时 101.TLT 间短的设计目标。 参考文献 [1]Mo, S.S. Frame Synchronization in UWB using Multiple SYNC 8, Words to Eliminate Line Frequencies. Wireless Communications and Networking. WCNC. IEEF, 2003, 2(16-20):773-778 2 ]Salim Manji and Narayan B. Mandayam Variable Rate Channel 0 Coding and Enhanced Interleaving for Image Transmission using an outage Criterion. Procof IEEE WCNC 99. USA, 1999 log 10(P) 0(P) tog 10(P) [3]Cao L, and Chen C, W. Multiple Hierarchical Image transmis (h)Tr、T与P关系曲线(不等借误率准则下 sion oyer wireless Channels. Proc of IEEE WCNC 99. USA 变化保护系数同步算法) 图中:DⅤB标准;高斯倌道;n=8bits [4] De Lind van. Frame Synchronization using Distributed Se L=1632bie;a=2;P1=1-(1-P)3。 quences. Communications. IEEE TransActions on, 2000, 48 图2帧同步系統性能曲线 (12):2127~2138 保证系统具有较低的顿失步平均时间和较高的帧同5 Teng J.A methodology to Analyze the Performance of a parallel Frame Synchronization Scheme in SDH High Speed Network 步平均时间 Computer Communication, 1999, 22(7):6446~50 在系统采用同步码组容错措施后,变化保护系 中中中聊中中中中 (上接第13页) Speech Coder. Intemational Conference on Signal Processing 上来讲,原始信号和合成信号没有多大差别。 1988,1(4):374-377 DⅴsI公司的AMBE-2000语音编码芯片是 [2. AMBE-2000M Vocoder Chip Users Manual 种非常灵活、高性能、单片的语音压缩编码器,它提 [3 P C. Meuse. A 2400bps Multi-band Excitation Vocoder.In Acor 供了在低数据速率时出色的语音质量,也提供了 个实时、全双工的备有标准AMRE语音压缩软件算 cessing,1990,1(4):9~12 [4]王少勇,王乘钧,语音编码技术的现状与发展天津通 法设置的设备。大量的评估显示,AMBE算法能够 信技水,2000.6,(2):1~4 使数字蜂窝系统在低于一般数据速率的情况下具有[5]张军,韦岗,肖自美,18-24k多带激励语音编码器 良好的性能。AMBE-2000芯片主要应用于卫星通 声学学报,2002,(5):398~404 讯、数字移动电台、保密通信、蜂窝式电话及PCS、声[6]潘军,丁骁明.低速率语音編码技术与应用.电声技术 音多路传输、语音邮件、多媒体设备等方面 201(2):24~26. [冂]杨明,邸锋海,莫福源.一种利用多带激勵模型改进的低 參考文献 速率线性预测语音编玛算法.声学学报,2001(4):329~ L1lJ C Hardwick, J.S. Lim. A 4.8 kbps Multi-band Excitation 33 16 RADIO COMMUNICATONS TECHNOLOGY vo.30Nd42004 001994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishinghOuse.Allrightsrcscrved.http:/www.cnki.nct

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