基于MATLAB的仿真通信语音库实现

２ 仿 真语 音 库 的软 件开 发
在 ＭＡ ＡＢ平 台 上进 行 仿 真 语 音 库 的 开 ＴＬ 发， 主要 集 中在通 信 仿 真 系统 的实 现 上． 关 资 有 料 指 出 ， 于 ＭＡＴ ＡＢ的仿 真途 径有 两种 ； 基 Ｌ 一 是基 于数据 流的仿真 ， 是基 于时 间流 的仿真． 二 基 于数 据流 的仿 真 ， 是用 ＭＡＴ Ａ 函数 以命令 行 Ｌ Ｂ 的形 式 实现 的 ， 被处 理 的数据 只有 在 当前 ＭＡＴ Ｌ Ｂ函数执 行完毕 后才会送 至下 一 函数处 理 ， Ａ 在 仿 真过程 中 ， 不能改变初 始数据或 仿真参 数 ， 若想 改变， 只能等 待仿真结束 或 中止仿 真． 于时 间流 基 的仿 真 ， 用 动态 仿 真 工具 Ｓｍｕｌｋ来 实现 的． 是 ｉ ｌ ｎ Ｓｍｕｉｋ提 供 了许多 模块 库 ， 户 只需用 鼠标 将 ｉ ｌ ｎ 用 所需 模块 从 库 中调 出并连 接起 来 即可 ， 因此实 现 了可 视化建 模． 同时 ， 在用 Ｓｍｕｉｋ进行 仿真 时 ， ｉ ｌ ｎ 所有 的模 块 是 同步执 行 的， 仿真 参 数和 初始 数据 可 以在仿 真 过程 中改 变 ， 以便动 态地 观察 系统 随
为 了充分 验证语 音客观评价 系统 中客观评价 模 型 的准确 性 ， 音库 应包 含信 源语 音 在各 种不 语 同通信 环境 下 的变化． 由于通信 环境 的 复杂 性 和 多样化 ， 因此 ， 如果把仿 真后得到 的语音 全部存储 下来 ， 所 需语 音 存 储 空 间实 在是 太 大 了． 际 则 实 上， 由于在 ＭＡＴ Ａ Ｌ Ｂ平 台上 可 以实 现对 通 信系 统 的实 时仿 真 ， 因此 在语 音库 中并不 需要 存 储仿 真后得到 的实际 语音 资料 ， 而是 存放 一个 语 音主 观质量与仿 真参数 的对 应表． 该表 由许多行 组成 ， 每 一行 由一组 仿真参数 和用该组参 数进行 仿真后 得 到 的语音 的主 观质 量评 分值 所 构成． 当需 要从 语 音库 中选取语 音 资 料时 ， 只需 从表 中选 择 一组 仿 真参 数 ， 真系 统通 过人 机界 面 自动接 受 仿真 仿 参 数 ， 过对 通信 系统 进行 实时 仿真 即可 得 到仿 通 真 语音 资料 ， 该语 音 同时具 有表 中该 组参 数 所对 应 的语音 主观 质量． 当然 ， 主观质量 是预先 通过主
之引 起的变化 ．
扰， 包括 闪电 、 雷声 、 外台信 号等选择． 于有意 干 对
扰， 则包 括基带 干扰 源 ， 干扰 方式 及 干扰 信号调 制 方式 等不 同 选择 ， 中 ， 带 干扰 源包 括 单 音 扫 其 基 频、 随机 脉冲干 扰、 有色噪声 、 电子音乐 等 ； 干扰方 式包 括瞄 准式 、 梳状 式 、 频式 等 ； 扫 干扰信 号 调制
用通信系统 的， 因此 可 以 实现 在 同通 信 环 境 下 对 各 种 通 信 系坑 的仿 真 ． 仿 真 既 具 有灵 活 性 ， 具 有 通 用 使 叉 性 ． 音 库 只需 存 储 相应 的仿 真 参 数 而不 是 通 常 的实 际 语 音 资 料． 语 这种 “ 参数 ” 储方 法 一 大 地 减少 了 存 储 空 存 极 间 ． 决 了 一般 语 音 库 占用存 储 空 间 过 大 的问 题 ． 解 关 键 儡 ： 音 庠 ； 音质 量评 价 ； 语 语 通信 系 统 ； 真 ， 仿 ＭＡＴ Ｉ ＡＢ
① Ｍａｈ ｒｓｌｃ ｔＷｏｋ ｎ ．Ｍａｌ ｅ ｓ ｕｄ ．１ ９ ｔ ｈＵｓｒ ｉ ａ Ｇ ｅ ９３
Ｓｍｕｉｋ也 提供 了模块 库 的创建 方法 ， 相 比而 ｉ ｌ ｎ 但
言 ， 函数 编程 实 现更 容易 一些． 用 因此 ， 研究 采 本 用基 于数据流 的仿 真方式 ， 传统 的 函数编程 ， 用 而 不是 用 ＭＡＴ ＡＢ携 带 的 可 视 化 动态 仿 真 工具 Ｌ Ｓｍｕｉｋ来实 现对通 信系统 的仿真． ｉ ｌ ｎ 根 据图 ２ 通信 仿真 系统 的软 件开发 ， ， 主要 是
作者简介 ： 解伟 俊 （９ ７）男 ， 士研 究 生 ； 汉 ． ｝ 上大 学 电 子 与信 息 工 程 系 （３ ０４ １７ ， 硕 武 华 Ｊ 理 ４ ０ ７） 基 金顷 目 ：国防 科 工 委资 助 项 目．
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供其 他模 块所 调用． 调制 模块 及其 对应 的解 调 在 模块 中 ， 对于一 般常见 的窄带通信方式 ， 根据仿 真 参 数 选择 的不 同， 大 致 分 为模 拟 的 ＡＭ， Ｍ ， 可 Ｆ
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第２ ８卷 第 ２期
２０ ０ ０年 ２月
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Ｖ ｏ ２ Ｎｏ Ｉ ８ ２
Ｊ Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｕｎｘ ｆＳ ｉ ． ａ ｈ ｎ ｉ．ｏ ｅ．＆ Ｔｅ ｈ ， ｃ
Ｆ ｂ ｅ．
２ ０ ００
７基 ＡＬＢ 仿 通 语 库 现 ７ 于Ｍ ＴＡ 的 真 信 音 实
方 式 包 括 窄 带 模 拟 的 ＡＭ ， Ｍ ， Ｓ ＶＳ Ｓ Ｂ Ｆ Ｄ Ｂ， Ｂ， Ｓ
和 窄 带 数 字 的 ＭＡ Ｋ， Ｓ ＭＰ Ｋ， ｓ ＭＦ Ｋ， Ｓ ＭＱＡＭ
等．
在 众 多 的 仿 真平 台 中， 国 Ｍａｈ ｒｓ公 美 ｔ Ｗｏｋ 司的软件 产品 ＭＡＴ Ａ Ｌ Ｂ为通信仿 真系统 的建立 提供 了很 大方便。 ． 现用 ＭＡＴ ＡＢ作 为语 音库 Ｌ 的仿真平 台．
Ｄ Ｂ， Ｂ， Ｓ 和 数 字 的 Ｍ Ａ Ｋ ， Ｆ Ｋ， Ｐ Ｓ ＶＳ Ｓ Ｂ Ｓ Ｍ Ｓ Ｍ
观 评 价 来 得 到 的 （ 观 评 价 是 通 过 组 织 相 关 人 员 主
对 语 音 进 行 ＭＯＳ评 分 来 实 现 的 ） 采 用 上述 方 ． 法， 不仅解 决了语音 资料 的获 取 问题 ， 同时极 大地 减少 了存 储 空 间 ， 而解 决 了一般 语音 库所 面临 从 的 占用存储空 间过 大的 问题．
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自选
这 种模 块 化 多参 数设计 方法 ， 大地 提 高 了 极 通 信仿 真 系统 的 灵活 性 和通用 性 ， 随之 也带 来 但 了通信 链路 的连 接 问题． 实际 的通信 系统 由于采 用的通 信技 术不 同 ， 通信 链 路的 连接 相应 也有 其 较大的 不同． 为解决 这一 问题 ， 引入 了智 能化链路 管理模 块． 它与仿 真系 统人机 界面 及 图 １所示 的
解 伟俊 龌修Biblioteka Baidu 张蕴玉
（ 中理 工 太学 电 子 与 信 息 工 程 系 ） 毕
１＼ ７ ｆ 憾
摘 要 提 出 一个 面 向 通信 系统 性 能 评 价 的语 音 库 研 制方 案 ， 给 出 其 基 于 ＭＡ 并 ＴＩ ＡＢ仿 真 的 实 现 途 径 ． 音 语
库通过 建立一个通信仿真系统， 采用系统仿真的方法来实时获取语音资料． 由于对仿 真系坑的设计是基 于通
衰 １ 仿真 功 能 模块 参 数 衰 模 块 名 称 参 数选 择 现 有语 音 选 择 ， 录音 选择 Ｐ Ｍ ， Ｐ Ｍ Ｃ ＡＤ Ｃ
Ｃ Ｂ Ｈ 码 ’ 环 码 ， 性 分 组 码 循 线
１ 语 音 库 的研 制 方 案
１ １ 通 信 仿 真 系统 的 建 立 ．
仿 真系 统的设 计 是基 于通 用通信 系统 的 ， 其
文 献 标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ６ ６ ２ ０ ） ２ ０ ７ — ３ ０ ０ ８ １ （ ０ ０ ０ ０ ７０
中国 分 类 号 ： Ｎ９ ２ ３ Ｔ 】 ３
随着通 信 技术 的发 展 ， 信环 境变 得越 来越 通
各 个仿真 功 能模块 共 同组成 一个 通信 仿 真 系统 智能 化链 路 管理 模块接 收人 机界面 获得 的仿真 参数， 根据 其参 数选择 ， 动态地选取 仿真功 能模 块 并组建 通信系统链路
功能 框 图 如 图 １所 示 ． 真 系统 中除 信 宿 外 ， 仿 每
个仿 真功 能模块 都提 供 了 多个仿 真参 数 ， 应 着 对 多个不 同功能实 现．
匝 匝
噩巫
重匝卜匝
信 源 模 块
匪 徊
图 １ 仿 真 系统 功 能框 图
信 源编（ ） 译 码模 块 信道编（ ） 译 码模 块 信 噪 比选择 模 块
Ｓ ＭＱＡ 等 调 制／ 调体 制． Ｋ、 Ｍ 解 对扩 频通 信 等 宽 带通 信而 言 ， 上述 窄带通信 方 式 ， 加 了扩频 ／ 较 增 解扩 模块 ． 伪随 机码 发 生器 模块 等与 扩频 通信 体
制相对应 的模块． 除此之外 ， 在调制 ／ 调模块 中 ， 解 还有一 些必要 的其 他参数设 置 ， 载频 设置 ， 如 载波 幅度设 置 ， 初始 相位等． 噪 比模块 则是为定量 控 信 制 干扰功 率的 大小 而设计 的． 过对信 噪 比进 行 通 选择 ， 以考察 在不 同干扰 功率 下 同一信 源语 音 可 经通 信系 统后 所 发生 的变化 ， 便对 最后得 到 的 以 语音 资料 有一个 定 量 的认 识． 扰模 块 则 有两 个 干 参数可供 选择 ： 意干扰和 有意干扰． 于无意 干 无 对
１ ２ 语 音库 中语 音 的 存 储 方 法 ．
两种仿 真途 径相 比较 而 言 ， 管 基于 数据 流 尽 的仿 真需 要用 手 工编 程实 现 ， 仿真 过程 中参 数 且 不可 改变 ， 但其 仿真却有较 高的灵 活性 ， 一些 特 对 殊功能 模块 ， 由于有 ＭＡＴ Ａ Ｌ Ｂ大量 函数 的支 持 ， 用软件 编程实 现 比较 容易． Ｓｍｕｉｋ提供 的模 而 ｉ ｌ ｎ 块库 虽然 很多 ， 仍然 不能 满足 通信 仿真 系统 的 但 要 求 ， 且 其 使 用 也 受 到 一 定 的 限 制．尽 管 并
Ｉ忻茸乐坑人机界面
复杂 ， 远距 离通信 对语音 的处 理 、 传输 会给语音质
量带 来一 定变 化． 为了全 面正 确地 衡量 语音 通信 系统 的性 能 ． 必 要建 立一个 语音 质量 客观 评价 有 系统 ， 对通 信 系统 中接 收端 接收 到 的语 音 的质 量 进行 评价 ， 而得出对通 信系统 的性 能评价 ． 这 从 在 种情况 下 ， 如何 建 立一 个面 向通 信 系统性 能评 价
的语 音 库 就 成 为 一 个 至 关 重 要 的 问 题 ．
ｌ受 散 接 参
智 蛆 化 隹 路首 理
Ｉ 动志选择
仿真 功 蛆模 块 库
连 接 ， 接 完 毕 后 即 可 图 ２ 仿 真系 统 总 体结 构 连 对通信 系统进行 实时仿 真 ， 而 得到 所需 的语 音资 料．图 ２是仿 真系统 从 的 总体结 构． 从 图 ２可 以看 出 ， 通信 系统 仿真功 能的 实 对 现 体现在各 个仿 真 功能 模块 上． 仿真 的通 用性 则 体 现在各个 仿 真 功能模 块所 提供 的仿 真参 数 上． 表ｌ 是仿 真 功能模 块所提供 的参数 表． 从 表 １可 以看出 ， 在信 源模 块 中主要有两种
收 稿 日期 ：ｌ９ ９ ２ ９ ９０ ３
信道模块
宽带直通 ， 高斯信道 ， 瑞利信道
调（ ） 嚣菩信 带字信 制 调 块 嘉 通＇ 数通 解模 窄
干 扰模 块 无 意干 扰 ， 意 干扰 有
途径 得到 信源 语音 ， 一是 从 现有 的语 音 中进行选
择 ， 是 通 过 现场 录 音 而 得 到 ． 音 以文 件 的 形 式 二 语