双向语音编码和传输系统设计文献综述
2020-05-01 08:39:57
在现代通信中,随着科学技术的迅速发展,图像、数据等非话音信息在通信信息总量中所占的比例大大提高,而且这种提高的趋势仍然会继续下去。比如说,以前的手机基本上只可以打电话,发短信,不能接收文件,不能观看视频,但是现在的3G手机甚至4G手机,可以看视频,接发文件,还有很多的应用软件。语音信号所占的传输比例的确是大大减小。但是,到目前为止,在大多数通信系统中,传输最多的信息仍然是语音信号。比如说我们经常打电话,用语音发微信,听音乐,看视频等等。在可以预见的未来通信中,尽管语音信号在通信信息总量中所占的比例会有所下降,但仍然会是传输最多的信息。
语音信号是模拟信号,不能直接在数字通信系统中传输,必须先进行模/数转换再进行数/模转换,这种转换就称为语音编译码(简称语音编码),其作用是将语音模拟信号转换为数字信号,到了接收端,再将收到的语音数字信号还原为语音模拟信号。可见,语音编码技术在数字通信中具有十分重要的作用。
随着计算机技术与超大规模集成电路技术的飞速发展和广泛应用,信号的数字处理、数字传输和数字存储日益显示出巨大的优越性。数字化技术的应用范围迅速扩大到各个科学技术领域,渗透到工农业生产和社会生活的各个方面。因此,尽量减少信号占有带宽、持续时间和存储容积,以节省信号在传输、处理和存储中的开销,具有巨大的经济价值。所以,语音编码技术,尤其是语音压缩编码技术(编码速率在16kbit/s以下),近年来受到人们的广泛关注和重视,有着极为迫切的客观需求。正是在这种强大的客观需求推动下,近二十几年来,随着计算机技术、微电子技术、信号处理技术以及编码理论的发展和进步,语音编码技术取得了许多突破性的进展,提出了许多新的编码技术和算法,并迅速得到了广泛应用。
由于各种通信网络工作的环境各不相同,传输信息也不完全一样,用户情况更是千差万别,因而对语音编码提出的要求也就不尽相同。综合各种通信网络对语音编码的共同要求,大致有几下几点。
(1)编码速率要适合在常用话音信道内传输,一般要求编码速率在2kbit/s到16kbit/s之间。
(2)在一定的编码速率下,语音质量要尽可能高,即译码后的恢复语音的保真度要尽量高。
(3)编译码时延要小。总时延一般要求不大于65ms。
(4)编译码算法复杂度不能太大,以适用于大规模集成电路实现。
(5)坚韧性好,有较好的抗误码性能。
然而上述这些要求之间往往又是互相矛盾的。例如为了获得更高的音频质量就要有尽量高的编码速率,但这样又会使其在传输时占用的信道带宽增大,以至于无法在信道中传输。本文目的在于设计一种语音编码传输系统,使其在传输要求内达到最好的传输音质,实现效果较好的双向语音通信。