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基于数字对讲机的MELP声码器算法研究与实现

作 者: 黄慧猛
导 师: 谢晓明
学 校: 北京化工大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 数字对讲机 混合激励 语音编码 声码器 线性预测分析
分类号: TN912.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 84次
引 用: 4次
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内容摘要


在通信系统全面数字化的趋势下,模拟对讲机也加速了向数字对讲机过渡的进程。专网通信领域内数字对讲机正以其强劲的优势逐步取代模拟对讲机。各个国际领先的数字对讲厂商也加入了数字对讲机的研究,共同推进数字对讲机的发展。而与此同时,语音作为任何一个通信系统中的主导业务之一,语音编码技术也成为了各个通信系统的核心技术之一。在数字对讲机中,声码器算法的设计和研究也是其核心部分。本文基于DPMR和DMR标准,将MELP声码器算法应用于数字对讲机中,对MELP声码器的设计与实现进行了研究。首先,分析了数字对讲机的发展状况,对数字对讲机的主流标准协议进行了简单的介绍。同时对语音编码进行了基本的介绍。其次,对MELP声码器算法的分析基础进行了详细的讨论,在语音数字模型的基础上,详细研究了线性预测分析。同时研究了本算法中的LP参数的求解方法,并详细推导了求LSF参数的转化算法。最后,完成了MELP声码器算法的设计与实现。对MELP算法进行了详尽的分析研究,建立MATLAB算法仿真模型分析示例语音。用标准C语言程序编程实现本算法,且用主观语音质量PESQ测试合成语音的客观MOS得分,并给出了优化算法的方法。最后在算法的基础上设计了一种基于DMR标准协议的改进算法,通过验证,改进算法方案可行。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-23
  1.1 概述  13-14
  1.2 数字对讲机的发展状况  14-16
  1.3 语音编码技术  16-20
    1.3.1 语音编码技术的发展  16-17
    1.3.2 现代通信系统中的语音编码技术  17-18
    1.3.3 语音编码技术的分类  18-20
  1.4 本文的主要工作  20-23
第二章 数字对讲机介绍  23-31
  2.1 模拟对讲机  23-24
  2.2 数字对讲机  24-26
  2.3 数字对讲机的多址方式  26-27
  2.4 数字对讲机标准  27-29
    2.4.1 DPMR和DMR标准  27-28
    2.4.2 DSRR标准  28-29
  2.5 本章小结  29-31
第三章 MELP声码器算法分析基础  31-53
  3.1 语音编码分析基础  31-36
    3.1.1 语音信号特性  31-34
    3.1.2 语音信号的数字模型  34-36
  3.2 线性预测  36-45
    3.2.1 线性预测基本原理  36-40
    3.2.2 Levinson-Durbin算法  40-42
    3.2.3 LSF参数分析  42-45
  3.3 语音声码器介绍  45-48
    3.3.1 LPC-10声码器  45-47
    3.3.2 MBE声码器  47-48
  3.4 MELP声码器算法  48-52
    3.4.1 MELP声码器概述  48-50
    3.4.2 LPC方法的缺点及MELP方法  50
    3.4.3 MELP声码器的新特征  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章 MELP声码器设计与实现  53-75
  4.1 MELP声码器编码器设计与实现  53-67
    4.1.1 预处理  54
    4.1.2 基音周期的计算与量化  54-58
    4.1.3 子带清浊音标志的计算与量化  58-59
    4.1.4 增益的计算与量化  59-60
    4.1.5 线性预测分析与量化  60-64
    4.1.6 残差谐波谱参数计算与量化  64-65
    4.1.7 纠错编码  65-66
    4.1.8 比特分配与发送  66-67
  4.2 MELP声码器译码器设计与实现  67-74
    4.2.1 基音译码与纠错译码  67-68
    4.2.2 增益译码与噪声抑制  68-69
    4.2.3 参数插值  69-70
    4.2.4 混合激励生成与滤波  70-71
    4.2.5 自适应谱增强  71
    4.2.6 语音的合成  71-74
  4.3 本章小结  74-75
第五章 MELP算法软件模拟与算法改进  75-87
  5.1 MELP算法程序及实现  75-81
    5.1.1 MELP算法程序及实现  75-76
    5.1.2 模拟结果与分析  76-79
    5.1.3 PESQ_MOS评价  79-81
  5.2 DSP模拟实现  81-84
    5.2.1 硬件平台简介  81-82
    5.2.2 软件模拟调试  82-83
    5.2.3 MELP程序优化  83-84
  5.3 基于DMR算法改进  84-86
  5.4 本章小结  86-87
第六章 结论  87-89
参考文献  89-91
附录A MELP声码器基音周期量化码表  91-92
附录B MELP声码器比特发送顺序表  92-93
致谢  93-95
研究成果及发表的学术论文  95-97
作者和导师简介  97-98
附件  98-99

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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