AMBE2000在語音通信中的應(yīng)用介紹
無論是在人們的日常交流,還是在航空、航天等高科技領(lǐng)域,語音通信都是不可或缺的。根據(jù)奈奎斯特理論,要想不失真地重構(gòu)語音信號,采樣頻率不能低于40 kHz,按8位采樣精度計算,語音數(shù)據(jù)量也有320kbit/s,占用的數(shù)據(jù)帶寬多,嚴重破壞通信系統(tǒng)(特別是無線通信系統(tǒng))的通信性能。因此需要尋找合適的語音編碼方法,將語音數(shù)據(jù)率壓縮到理想狀態(tài),使其能夠占用較少的帶寬,實現(xiàn)理想的通信效果。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/171787.htm筆者設(shè)計的無線通信系統(tǒng)利用DVSI公司語音編解碼芯片AMBE2000實現(xiàn)了低帶寬、雙工的數(shù)據(jù)與語音同傳,語音通信自然可懂。
MBE(多帶激勵)語音編碼技術(shù)是一種具有高語音質(zhì)量和強魯棒性的低速率語音編解碼技術(shù)。這種方法在頻域中按基音各諧波頻率,將一幀語音的頻譜劃分為多個頻帶,對每個頻帶作清、濁音判決。對濁音帶,以基音為周期的脈沖序列作為激勵信號;對清音帶,則以白噪聲作為激勵信號??偟募钚盘栍筛鲙Ъ钚盘栂嗉訕?gòu)成。用該激勵信號激勵聲道濾波器,最終合成出具有較高自然度的語音。MBE模型使合成語音譜與原語音譜在細致結(jié)構(gòu)上能擬合得很好,因此在低比特率的情況下,其合成語音的音質(zhì)依然能保持較高的自然度。其改進的AMBE算法成為國際移動衛(wèi)星組織和移動衛(wèi)星通信的語音編碼標準。
AMBE2000采用AMBE編解碼技術(shù),是一種高性能、低功耗的單片實時語音壓縮解壓芯片,其壓縮率可在2kbit/s~9.6kbit/s范圍內(nèi)由硬件、軟件調(diào)節(jié),且具有FEC(前向糾錯)、VAD(語音激活檢測)功能和DTMF信號檢測功能,當(dāng)速率在4.0kbit/s以上時,可得到接近長途電話的話音質(zhì)量;當(dāng)速率為2.0kbit/s時,仍然具有較高的可懂度和自然度。因此可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、數(shù)字移動通信、保密通信、語音郵件等方面。
AMBE2000的主要特性包括:具有高品質(zhì)的語音質(zhì)量,壓縮數(shù)據(jù)率可在2kbit/s~9.6kbit/s范圍內(nèi)調(diào)節(jié),步進50bit/s; 糾錯率范圍為50bit/s~7.2kbit/s;低功耗、低復(fù)雜度;具有語音激活檢測VAD功能、回波抵消功能和舒適噪聲CNI產(chǎn)生功能;可變速的FEC功能; DTMF信號檢測和產(chǎn)生功能等。
系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)實現(xiàn)語音與數(shù)據(jù)的無線遙測同傳,系統(tǒng)框圖如圖1所示。其主要組成部分為:語音接口與處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)復(fù)分接模塊、中頻處理模塊、射頻模塊和天線。其中,語音接口與處理模塊主要采用AMBE2000實現(xiàn),數(shù)據(jù)接口采用FIFO實現(xiàn),數(shù)據(jù)復(fù)分接和中頻處理采用FPGA實現(xiàn),完成軟件無線電功能。
AMBE2000應(yīng)用電路
圖2所示是系統(tǒng)中AMBE2000的應(yīng)用電路。圖中,AMBE2000選擇的引腳接法將其設(shè)置為語音位為1位的被動無幀格式、碼速率為4kbit/s、外部輸入時鐘模式、AD/DA為AD73311模式、滑動補償功能有效,其EPR引腳用來輸出數(shù)據(jù)包就緒指示信號。
工作模式設(shè)置
AMBE2000與外部接口為串行接口,串口時鐘速率最高為2.048MHz,大約每20ms生成一個壓縮數(shù)據(jù)包。可設(shè)置為主動和被動模式,在被動模式,所有接口控制信號由外部輸入;在主動模式,CHAN_TX _STRB由AMBE2000輸出,其他信號由外部輸入。
AMBE2000與外部的接口數(shù)據(jù)格式分為兩種:有幀格式,無幀格式。
本系統(tǒng)將AMBE2000的輸入引腳77、75置為高電平,相應(yīng)的工作方式為被動無幀格式。
碼速率設(shè)置
AMBE2000的初始碼速率設(shè)置必須通過硬件引腳RATE_SEL[4-0](pin74-70)設(shè)置,器件復(fù)位工作后,可通過軟件數(shù)據(jù)包設(shè)置。
在無幀格式情況下,只需要發(fā)送數(shù)據(jù)位,譯碼端約需要15包數(shù)據(jù)(300ms)進行輸入數(shù)據(jù)流同步。每個字中只有1-4位傳輸語音,由引腳BAUD_SEL1(pin 81) 、BAUD_SEL0(pin 80)控制。
本系統(tǒng)設(shè)置RATE_SEL[4-0]為10001,對應(yīng)碼速率為4kbps;將引腳80、81置為低電平,每字只有1位語音數(shù)據(jù)。
時鐘
AMBE2000的工作時鐘頻率為16.384MHz,有兩種提供方式:外部TTL/CMOS時鐘源、晶振,由引腳CLOCK_MODE(pin 51)指定,時鐘輸入端為X2/CLKIN(pin68)、X1(pin67)。(1)CLOCK_MODE=0,外部TTL/CMOS時鐘源作為時鐘輸入,連接方式見圖3。
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