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iLBC语音编码技术的研究及DSP的设计与优化

作　者: 应双羽
导　师: 张江鑫
学　校: 浙江工业大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: VoIP技术 iLBC语音编码 ADSP-BF533 定点化
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 8次
引　用: 0次
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内容摘要

近年来VoIP技术不断发展和成熟,以其低廉的成本和优势的技术,开始承担越来越多的语音通信业务。但是,IP电话的语音质量成为约束其发展的一个重要因素。为了提高编码后的语音质量,以及减少在分组交换网络传输过程中丢包对语音的影响。2004年,IETF发布了由Global IP Sound(GIPS)开发的一款免费授权的、专为VoIP网络设计的语音编码iLBC(Internet Low Bit Rate codec)。其本质上是一种基于帧的线性预测编码方式,它是对CELP(Code Excited Linear Predictive Coing)的一种发展。它的语音质量优于G.729A和G.729E相当,在网络环境较差出现丢包的情况下还能提供较好的语音质量。iLBC以其独有的自适应动态码本技术、丢包隐藏技术和语音增强技术,使其在网络传输中有更优的语音质量。由于iLBC相对于G.729来说是一种比较新型的语音编码,所以,很多厂家还没有将对iLBC应用到实际产品中去。本课题的研究对iLBC语音编码在实际中的应用有一定的借鉴作用。本课题的主要工作是iLBC语音编码的研究及其DSP上的实现和优化。本文分析了iLBC语音编码的基本原理和它在RTP协议中的承载格式,比较了iLBC与其它VoIP编码的性能,重点研究了它的帧间独立长期线性预测,丢包隐藏,语音增强三个关键技术。分析了PESQ语音评估算法的基本原理。重点介绍了ADI公司ADSP-BF533芯片的内部硬件结构和各种外设接口,并以ADSP-BD533 EZ-KIT LITE评估板为硬件平台,提出了一套硬件平台设计方案。基本完成了iLBC语音编码定点C代码的开发,并对定点C代码的质量做了检测,对结果做了分析。最后的结果离预期的最佳效果还有一定的差距,因此还需要继续对代码进行修改。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 研究的背景  9
  1.2 国内外研究的现状和趋势  9-11
  1.3 研究的目的和意义  11
  1.4 研究的内容和方法  11-12
  1.5 论文安排  12-14
第二章 VoIP 技术的概述  14-20
  2.1 VoIP 技术的背景  14
  2.2 VoIP 系统组成  14-16
  2.3 VoIP 的传输过程  16
  2.4 VoIP 技术的优势  16-18
  2.5 VoIP 技术现存的问题  18-19
  2.6 本章小结  19-20
第三章 iLBC 语音编码与 PESQ 的分析  20-30
  3.1 iLBC 语音编码产生的背景  20
  3.2 iLBC 编码器原理  20-23
    3.2.1 预处理  21
    3.2.2 LPC 分析以及量化  21-22
    3.2.3 计算残差采样  22
    3.2.4 感知权重滤波器  22-23
    3.2.5 开始状态编码  23
    3.2.6 自适应码本编码  23
    3.2.7 打包  23
  3.3 iLBC 解码器原理  23-25
    3.3.1 LPC 滤波器重构  24
    3.3.2 开始状态重构  24
    3.3.3 多级码本解码  24
    3.3.4 丢包隐藏（Packet Loss Concealment,PLC）  24-25
    3.3.5 语音增强  25
    3.3.6 综合虑波器  25
    3.3.7 高通滤波器  25
  3.4 iLBC 语音在RTP 中的承载格式  25-27
  3.5 iLBC 的性能比较  27-28
  3.6 PESQ 语音质量评估的介绍  28-29
  3.7 本章小结  29-30
第四章 iLBC 关键技术的研究  30-42
  4.1 基于帧间独立的长期线性预测技术的研究  30-36
    4.1.1 码本存储器的研究  30-32
    4.1.2 码本构建的研究  32-34
    4.1.3 码本搜索的研究  34-35
    4.1.4 帧间独立的长期线性预测技术优点的分析  35-36
  4.2 丢包隐藏技术的研究  36
  4.3 语音增强技术的研究  36-41
    4.3.1 语音增强过程的研究  37
    4.3.2 语音增强步骤的分析  37-40
    4.3.3 语音增强效果的比较  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第五章 DSP 系统硬件平台设计  42-51
  5.1 DSP 系统开发流程的概述  42
  5.2 DSP 芯片的选择  42-44
  5.3 BF533 处理器的介绍  44-46
    5.3.1 BF533 处理器的外设  44
    5.3.2 BF533 处理器的内核  44-45
    5.3.3 存储器结构  45-46
  5.4 BF533 指令集的介绍  46-47
  5.5 开发工具的介绍  47
  5.6 系统硬件设计  47-50
  5.7 本章小结  50-51
第六章 iLBC 浮点到定点代码转换的实现  51-64
  6.1 数据定标原则的介绍  51-52
  6.2 各个子模块功能的分析  52-53
  6.3 常见的问题及其解决方法  53-58
  6.4 定点过程的实现  58-62
  6.5 本章小结  62-64
第七章总结与展望  64-67
  1 总结  64-65
  2 展望  65-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
攻读学位期间参加的科研项目和成果  70

iLBC语音编码技术的研究及DSP的设计与优化

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