AMBE-2000TM語音壓縮編碼電路分析
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1 引言
語音壓縮編碼技術一直是在盡可能低的數碼率下獲得盡可能好的合成語音質量的矛盾中發(fā)展的。數碼率實質上反映的是頻帶寬度，降低數碼率實質上就是壓縮頻帶寬度。近10年來，固定電話和移動通信高速發(fā)展，頻率資源變得愈加寶貴，信道利用率成為一項關鍵因素，這促使語音壓縮技術，即語音編碼技術不斷發(fā)展。在有線通信及移動通信、衛(wèi)星通信和掌上電腦的語音傳送應用中，語音編碼依舊扮演著十分重要的角色。
基于多帶激勵(MBE)算法，1997年，美國數字語音系統(tǒng)公司(DVSI)研制出先進的多帶激勵(AMBE-Advanced MBE)語音雙工編解碼芯片AMBE-1000TM，AMBE算法是標準MBE的改進和補充。隨后又推出AMBE-2000TM型語音壓縮碼電路。該壓縮技術已被證明優(yōu)于CELP，RELP，VSELP，MELP，ECELP，MP-MLQ，LPC-10及其他壓縮技術。該語音電路能應用于包括數字移動通信系統(tǒng)在內的許多領域，如衛(wèi)星通信、保密通信、語音多路技術、語音郵件、多媒體、IP電話等。
2 多帶激勵編碼的原理
美國麻省理工學院(MIT)的D．W．Griffin博士提出的多帶激勵(MBE)語音編碼方案突破了二元激勵的局限性，是一個不用預測殘差的完全的參數語音編碼器，在2．0kb／s～4．8kb／s速率內能夠合成質量比傳統(tǒng)聲碼器好得多的語音，并且具有較好的自然度和容忍環(huán)境噪聲的能力，是目前這一速率范圍內的一種較理想的編碼算法。
2．1 MBE的基本原理
多帶激勵的基本原理如圖1所示，將語音譜按各基音諧波頻率分成若干個帶，對各帶信號分別進行清濁音判決。總的激勵信號由各帶激勵信號相加構成。對于濁音帶用以基音周期為間隔的脈沖序列譜作為激勵信號譜；對于清音帶采用白噪聲譜作為激勵信號譜，最后將各帶信號相加，形成全帶激勵信號。激勵信號通過時變數字濾波器，確定各諧波帶的相對幅度和相位，將激勵譜映射為語音譜。這種方案能將合成語音與原始語音在頻譜的細致結構上擬合得很好，更加符合實際語音的特性，因而能夠獲得較高的自然度。
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2．2 AMBE的語音壓縮算法
AMBE是在MBE基礎上的改進和補充，基本算法是先將輸入的每幀160個數字話音取樣，分成交迭的段，經模型分析后得出該幀的模型參數。編碼器先進行V／U判別，將其分成交迭的8個段；再對每個段進行模型分析，得到模型參數，然后量化編碼，最后加上前向糾錯碼(FEC)，以2．0kb／s～9．6kb／s的碼率發(fā)送。解碼器將接收到的比特流進行相應的糾錯解碼，將重構模型參數，再利用這些參數進行合成，恢復出語音。
3 AMBE-2000TM電路簡介
3．1 電路優(yōu)點
1)優(yōu)異的語音質量；2)低造價，低功耗，緊湊的引腳100 TQFP型封裝；3)無需外部存儲器；4)較強的抗干擾能力；5)支持插入前向糾錯碼的可變速率(2．0kb／s～9．6kb／s)；6)全雙工實時處理；7)語音激活探測(VAD)／舒適背景噪音插入；8)雙音多頻(DTMF)探測和生成；9)回音抵消。
3．2 基本工作原理
該電路可以被視為兩個獨立的部分即編碼器和解碼器。編碼器接收8kHz話音數據流(16位線性、8位A率、8位μ率)并以所希望的碼率輸出數據流到傳輸信道上，相反，解碼器接收從傳輸信道上傳送的數據流合成出8kHz話音數據流。其編碼器與解碼器的接口時序是完全異步的。基本工作原理如圖2所示。
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