摘 要

近几十年来，随着数字技术和其他电子信息技术的发展，语音编码技术发展十分迅速，取得了一系列重要成果，有力地促进了数字通信的发展和普及，是现代通信及信息科学的一个重要组成部分。随着科学和技术的发展，如今已经是数字化时代的社会。移动通信技术是数字化时代的标志性技术之一，它极大地满足了人们的生活需求，推动着各行各业的蓬勃发展。移动通信语音编码技术是移动通信中的重要的不可或缺的环节，信源编码将模拟信号转化为数字信号，使信号能够在数字系统中传输，提高了传输的稳定性和可靠性，极大地符合社会的发展。

本文主要介绍移动通信语音编码技术基础，浅析基本的语音编码方式，包括波形编码、参数编码、混合编码，然后将介绍几代移动通信系统中所用的语音编码技术和目前第四代移动通信网络中的语音方案。

关键词：移动通信，基础技术，语音编码

Abstract

In recent decades, with the development of computer, signal processing, microelectronics and digital communication, speech coding technology has developed rapidly. It is an important part of modern communication and information science to achieve a series of important achievements and effectively promote the development and popularization of digital communication. Advanced technology has developed for a long time, today's society has entered the digital age. Mobile communication technology is one of the signature technologies of the digital age. It has greatly satisfied people's living needs and promoted the vigorous development of all walks of life. Mobile communication speech coding technique is an important link of mobile communication, it converts analog signals into digital signals, the signal can be transmitted in a digital system, improve the stability and reliability of the transmission, complied with the development of the society greatly.

This article will mainly introduce mobile voice coding technology base, analyses several basic way of speech coding, including waveform coding and parameter coding, hybrid coding.Then the speech coding technology used in several generations of mobile communication systems and the speech scheme in the current fourth-generation mobile communication networks will be introduced.

Key words: mobile communication, basic technology, speech coding.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2研究现状 1

1.3 研究内容 2

第2章 移动通信语音编码技术基础 3

2.1 移动通信语音编码系统的构成 3

2.2 编码方式分类 3

2.2.1 传统的分类方法 3

2.2.2 按照编码速率分类 4

2.2.3 按照被编码信号所在的域的分类方法 5

2.2.4 按照编码所用的技术的分类 5

2.2.5基于编码算法是否依赖于某个模型假设的分类方法 5

2.2.6 根据编码技术出现时间和技术发展情况的分类 5

2.3 移动通信语音编码性能指标 6

2.3.1 编码质量 6

2.3.2 编码速率 6

2.3.3 编译码时延 7

2.3.4 坚韧性 7

2.4 本章小结 7

第3章 2G系统中的语音编码技术 8

3.1 混合编码的关键技术 8

3.1.1线性预测分析技术 8

3.1.2感知加权技术 9

3.1.3合成分析技术 10

3.2 规则脉冲激励线性预测理论 11

3.2.1 规则脉冲激励线性预测编解码原理 11

3.2.2 规则脉冲激励序列的选取 11

3.3 RPE-LTP编码 12

3.3.1 RPE-LTP编码器 12

3.3.2 RPE-LTP译码器 13

3.4 本章小结 14

第4章 3G系统中的语音编码技术 14

4.1 变速率语音编码 14

4.2 自适应多速率语音编码（AMR） 14

4.3 AMR编码器 14

4.4 AMR译码器 16

4.5 本章小结 16

第5章 4G移动通信网络的语音方案 17

5.1 VoLTE简述 17

5.2 IP多媒体子系统——IMS 17

5.2.1 IMS简介 17

5.2.2 LTE网络中的语音编码 18

5.2.3 IMS专有承载的建立 18

5.3 SIP协议 19

5.3.1 SIP协议简介 19

5.3.2 SIP呼叫流程 19

5.4 本章小结 19

第6章 总结与展望 20

6.1 论文总结 20

6.2 展望与进一步研究设想 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

移动通信技术的出现大大提升了人们的生活水平，在日常生活和军事领域中，移动通信都扮演着不可替代的作用，人们的生活越来越丰富多彩。 举个例子，打电话、发短信是以前的手机唯一能做的事，它们基本上再无其他功能了。 但是到了现代多媒体移动通信时代，人们能做的事情已经比以前多了许多，基本上所有的多媒体业务都能用现代网络和现代手机完成。 因此，语音信号在移动网络中占得比例以大不如以前。 然而，截至目前，语音信号在几乎所有移动网络中仍然具有不可替代的作用，其比例仍然非常大。事实上，这并不难理解，因为说话是人类的最原始快捷的沟通形式。

语音信号是模拟信号，现代移动通信传输信道是数字信道，模拟语音信号不能在其中传输，模拟语音信号必须通过采样和量化编码来处理。将其转化为数字信号，才能在数字信道中传播。这种转换称为语音编码。在接收端，数字信号经过逆过程将数字信号转换回模拟语音信号。显然，语音编码技术在现代移动通信网络中具有极其重要的不可替代的作用。

计算机、集成电路等现代电子技术的发展势头相当迅猛，5G移动通信网络也即将面世，让人们看到移动通信技术仍然存在的巨大潜力与价值。移动通信语音编码技术也与时俱进。节约信道资源、增加传输稳定性、提高传输效率，都是语音编码技术的研究内容，这些内容无疑都能体现语音编码技术的发展在移动通信领域的巨大经济价值。所以，移动通信语音编码技术仍然是亟待探索创新的领域。

1.2研究现状

在现代移动通信领域，语音通信不仅重要，其编码技术的创新同样不可或缺。 它的研究方向包括进一步减小速率、进一步提高效率、进一步研究变速率编码等。人们对移动通信的需求和质量的要求越来越高，为了满足人们的精神追求需要，一方面，通信设备正以非常快的速度更新，智能手机层出不穷；另一方面，通信技术也在更新，新的编码传输技术越来越成熟；传输信道也越来越稳定。

目前的移动通信语音编码技术有以下发展方向。 第一是低速率语音编码。 编码率的值等于每个语音采样的平均比特数乘以采样频率。 人的语音频率是有一定的范围的，抽样速率一般较为固定；每个采样点的平均比特数越高，量化越精细，语音质量越高，但所需的传输带宽越多，存储容量要求越高。 目前移动通信资源紧缺，人们希望传输带宽越小越好，所占资源越少越好。 因此，人们试图降低编码速率并开发低速语音编码。 第二是变速率语音编码。 人们在通话时并不总在说话。 有相当的时间，人们是没有说话的。 采用固定的语音编码速率无疑是没必要的，这会浪费资源。 所以，在人没有说话时候适当降低编码速率，以使总平均编码速率下降。 这不仅节约带宽资源，减小编码速率，也不会影响人的听觉感受。因此，可变速率语音编码技术的发展也非常重要。

AMR语音编码方案是在定速率语音编码之后逐渐流行起来的变速率语音编码方案。AMR语音编码方法的优化改进也是目前移动通信语音编码技术发展的热点。AMR也叫自适应多速率语音编码，目前主要用于第三代移动通信网络中。AMR编码方案较之前的编码方案，使信源信道编码速率分配问题、资源配置问题得到了更加智能高效地解决。

总而言之，移动通信语音编码技术将继续朝着提高语音质量、减小传输时延、提高信号传输稳定性等方向蓬勃发展。

1.3 研究内容

本文将主要介绍移动通信语音编码技术基础，介绍几种基本的语音编码方式，包括波形编码、参数编码、混合编码，然后将介绍几代移动通信系统中所用的语音编码技术和目前第四代移动通信网络中的语音方案。文章内容结构如下：

第一章：绪论。对移动通信语音编码相关内容做适当概括。

第二章：移动通信语音编码技术基础。介绍移动通信语音编码技术基础和简单描述几种基本的语音编码方式，包括波形编码、参数编码、混合编码。

第三章：2G系统中的语音编码技术。介绍第二代移动通信系统中的语音编码技术。

第四章：3G系统中的语音编码技术。介绍第三代移动通信系统中的语音编码技术。

第五章：4G系统语音方案。主要介绍4G移动通信网络的语音方案和简单描述4G网络的语音编码。

第六章：总结与展望。 对本文进行总结并提出未来工作的要求。

第2章 移动通信语音编码技术基础

在移动通信系统中，语音编码将模拟语音信号转换成可在现代移动通信数字系统中传输的数字信号。 移动通信中语音信号编码的目的之一是尽可能地降低通信容量，并在保持一定的通信延迟的前提下传输高质量的语音信号。

2.1 移动通信语音编码系统的构成

目前，移动通信的语音编码技术得到了广泛的应用，并且其系统配置各不相同。但是最重要的可以概括为编码-传输-解码系统，也称为数字电话通信系统。这种语音编码系统的原理框图如下：

图2.1 移动通信语音编码系统框图