TD-SCDMA中AMR语音编码器的实现

语音编码方案的选取对移动通信系统的通话质量、信道容量等有重要影响。本文讨论了TD-SCDMA系统中AMR语音编码的自适应机制，同时分析了AMR中代数码本线性预测(ACELP)算法及实现过程。该方案可以在一块TMS320C5510上实现。
关键词    语音编码     自适应     ACELP

引言

在语音编码领域中，随着传输、处理、存储等各种信息量的巨增，信息的压缩处理已成为迫切的要求，基于新的网络和新的要求，无论是从节省传输频带资源，还是保持线路通信的高效率等方面来看，研究采用各种可变速率语音编码技术的系统都有重要意义。目前为了适应此需要提出了AMR（Adaptive Multi-rate） 的概念，即自适应话音编码器。基于带宽的考虑可分为AMR-NB（AMR Narrowband）和AMR-WB （AMR Wideband）。对于AMR-NB，语音通道带宽限制为3.7M Hz,8000 Hz的采样频率，而AMR-WB为7M Hz的带宽，采样频率16000，但考虑语音的短时相关性，每帧长度均为20ms。这两种编码器根据带宽的要求虽然选用了不同的速率，但有异曲同工之处,以下着重介绍在TD-SCDMA中AMR-NB的实现。此编码器运用了代数码本线性预测（ACELP）混合编码方式，也就是数字语音信号中既包括若干语音特征参数又包括部分波形编码信息，再运用这些特征信息重新合成语音信号的过程。控制这些参数的提取数目，根据速率要求对信息进行取舍而得到了以下8种速率，混合组成如表一所示的自适应语音编码器。如模式AMR_12.20就提取出244比特的参数信息，而模式AMR_4.70却只提取了95比特信息。根据这些比特所含的信息量可以将其分为3类比特class 0,1和2。在信道编码时class 0和1都将会使用循环冗余校验码进行差错检验，对于class 2则根据上一帧进行恢复。
                 表一 :  AMR 编码器的编码速率
                 Table .1   The   AMR  codecs   rate
编码模型 编码器的比特速率 编码模型 编码器的比特速率
AMR_12.20 12,20kbit/s(GSM_EFR) AMR_5.90  5,90 kbit/s
AMR_10.20 10,20 kbit/s AMR_5.15  5,15 kbit/s
AMR_7.95 7,95 kbit/s AMR_4.75  4,75 kbit/s
AMR_7.40 7,40kbit/s (IS-641) AMR_SID  1,80 kbit/s (无语音信息传输)
AMR_6.70 6,70kbit/s (PDC-EFR)  

语音编码或语音压缩编码研究的基本问题，就是在给定编码速率的条件下，如何能得到尽量好的重建语音质量。主观评定方法符合人类听话时对语音质量的感觉得到了广泛应用。常用的方法有平均得分意见（Mean Opinion Score, 简称MOS）判定法，下表说明了AMR话音编码器各模式的话音质量。