G.723.1在DSP數(shù)字對(duì)講機(jī)基帶系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　隨著通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬對(duì)講機(jī)已不能滿足人們的需求，對(duì)講機(jī)數(shù)字化勢(shì)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(xiàng)關(guān)鍵因素。如何在有限的信道資源下，通過壓縮信源以提高傳輸效率，已成為當(dāng)前急需解決的問題之一。DSP數(shù)字信號(hào)處理器的運(yùn)算能力越來越強(qiáng)，本設(shè)計(jì)采用TI公司的通用定點(diǎn)DSP TMS320C5509A作為基帶系統(tǒng)的處理器，主要對(duì)G．723．1語音壓縮編碼在頻帶、DSP資源有限的數(shù)字對(duì)講機(jī)基帶系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。

1 G．723．1語音壓縮編碼原理

　　G．723．1標(biāo)準(zhǔn)主要用于對(duì)語音及其他多媒體聲音信號(hào)的壓縮。該算法是H．324系列標(biāo)準(zhǔn)的一部分，包含2種工作速率：低速率(5．3 kbps)采用代數(shù)碼本線性激勵(lì)預(yù)測(cè)(ACELP)，高速率(6．3 kbps)采用多脈沖激勵(lì)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位線性PC碼流分成長度為240樣點(diǎn)的語音幀。每幀信號(hào)先通過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(duì)每個(gè)子幀進(jìn)行10階LPC預(yù)測(cè)，將最后1個(gè)子幀的LPC參數(shù)轉(zhuǎn)化成線譜對(duì)LSP參數(shù)。用預(yù)測(cè)分裂矢量量化法(PSVQ)進(jìn)行量化。為了減少合成端合成語音信號(hào)的誤差，在分析端對(duì)LSP系數(shù)解碼、插值后，再變?yōu)長PC系數(shù)。由LPC分析后的LPC系數(shù)可得到共振峰加權(quán)濾波器的系數(shù)。用共振峰加權(quán)濾波器對(duì)經(jīng)高通濾波后的語音信號(hào)進(jìn)行共振峰加權(quán)濾波，可得到共振峰加權(quán)濾波后的語音信號(hào)f(n)。由f(n)經(jīng)基音估計(jì)可求出開環(huán)基音周期，基音周期的搜索范圍為18～142 個(gè)樣點(diǎn)。對(duì)每個(gè)子幀的語音信號(hào)進(jìn)行諧波噪聲整形、沖擊響應(yīng)計(jì)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(jì)算出殘差信號(hào)。然后根據(jù)不同的速率進(jìn)行激勵(lì)搜索，求出脈沖位置和幅度參數(shù)，打包后形成以幀為單位的編碼數(shù)據(jù)流。

2 語音系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及硬件原理圖

　　原始的模擬語音首先要經(jīng)過模數(shù)變換，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)之后，通過串口輸入到DSP中，再進(jìn)行語音壓縮算法。G．723．1標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算復(fù)雜和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大的問題使得語音編解碼方案的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)存在很多困難。為了保證該算法處理的實(shí)時(shí)性，本系統(tǒng)選用 DSP作為主控芯片，用來實(shí)現(xiàn)編解碼算法。語音系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 語音系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　本基帶系統(tǒng)的核心部件采用CPLD和DSP。DSP負(fù)責(zé)基帶的數(shù)字化處理，CPLD用于外圍器件的控制。將CPLD和DSP技術(shù)相結(jié)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。