最新《移动通信原理》课程-第四、六章课件PPT课件

GSM系统的RPE-LTP声码器原理
RPE-LTP声码器采用等间隔，相位与幅度优化的规则脉冲作为激励 源，以便使合成后的波形更接近原始信号。该方案结合长期预测以 消除信号的冗余度，降低编码速率，同时其算法较简单，计算量适 中且易于硬件实现。
GSM系统的RPE-LTP声码器原理选做:按以下五个给出算法的 公式和实现框图,给出程序) REP-LTP编码器包括五个部分：预处理，线性预测分析(LPC)，短 时分析滤波，长时预测以及规则脉冲激励编码(RPE)。
2.语音质量
度量语音质量：一个非常困难的问题。度量有客观与主观两个角度。 ▪客观度量可以采用信噪比、误码率、误帧率，相对来说比较简 单、可行。 ▪主观度量较难，因为接受语音的是人耳，所以语音质量主要是 由人耳主观特性来判断。
以主观度量为主，度量语音质量。 主观评判方法：目前国际上常采用的主观评判方法称为MOS方法， 它是原CCITT(ITU-T前身)建议采用的平均评估得分法(M0S)。 平均评估得分法(M0S)：一般主观质量评分分为5级，[5分考试类 比]
4.1语音压缩编码
技术要点：压缩语音编码的码率，提高通信系统的有效性。 原理：解除语音信源的统计关联。 语音压缩编码分为以下3类
▪波形编码：波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真 度即自然度为度量标准的编码方法。这类编码是保留语音个性 特征为主要目标的方法，其码率较高。 ▪参量编码：又称为声码器。参量编码是利用人类发声机制，仅 传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。在接收端，可根 据发声模型，由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。 参量编码的主要度量标准是可懂度。[评看：以提取并传送语音 的共性特征参量为主要目标的编码方法，其码率较低。] ▪混合编码：又称为软声码器。混合编码是吸取上述两类编码的 优点，以参量编码为基础并附加一定的波形编码特征，以实现 在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方法。其码率介于 上述两类编码之间。
移动通信的技术要求
低数据比特率、高压缩比的混合编码中技术指标：有4个主要参量 ▪数据比特率； ▪语音质量； ▪算法复杂度； ▪处理时延。
混合编码的任务或研究内容：力图使上述参量及其关系达到综合最 优化。
1.数据比特率(bps)[简tell] 数据比特率：度量语音信源压缩率和通信系统有效性的主要指标。 相互关系或关联性问题：
▪5分(第5级)，Excellent表示质量完美； ▪4分(第4级)，Good表示高质量； ▪3分(第3级)，Fair表示质量尚可(及格)； ▪2分(第2级)，Poor表示质量差(不及格)； ▪1分(第l级)，Bad表示质量完全不能接受。 注： MOS：Mean Opinion Score
实际应用MOS ▪进入公共骨干网：达到4级以上，即Good高质量； ▪基本进入移动通信网：达到3.5级以上，即Fair质量尚可（及格） 以上。
《移动通信原理》课程-第四、 六章课件
信源编码的关联
第4本章仅讨论在物理层决定有效性的最主要因素之一：信源编码 和数据压缩技术。 信源编码
▪作用：压缩信源输出的信息率，提高系统有效性 ▪实现原理：主要是利用信源的统计特性，解除信源相关性， 去掉信源冗余信息。 ▪发展过程：
•第二代(2G)数字式移动通信系统：语音压缩编码：[语音 业务]。 •第三代(3G)数字式移动通信系统：语音压缩编码 + 各类 图像压缩编码和多媒体数据压缩等方面[包含语音、数据和 图像在内的多媒体业务]
预 处 理
LPC 分析
短时分析 滤波器
长时 分析 预测
加权 滤波
规则激
M
励码编
码器
LAR 编码器
长时 参数 编码器
wenku.baidu.com
APCM 量化器
X m (i)
X max Nj bj
LAR(i)
预处理: ✓ 用8 kHz采样频率对输入的模拟语音信号进行采样得到离散语音
信号S0(n)； ✓ 滤除S0 (n)中的直流分量，得到S0f(n); ✓ 采用一阶有限冲激响应（FIR）滤波器进行高频预加重，得到信
各系统实际应用情况
GSM：基本原理基于线性预测编码。为满足GSM系统的窄带通信 模式。有
▪ 速率为13k的全速率（FR）编码技术[常用]：规则脉冲激励线 性预测编码技术（RPE-LPT）。
▪ 速率为12.2k的增强型全速率（EFR）编码技术：代数码激励线 性预测编码技术（ACELPT）。
▪ 速率为6.5k的半速率（HR）:矢量和激励线性预测编码技术编 码方式（VSELP）。
3.复杂度与处理时延[简说] 语音编码的实现方式：通常可以采用数字信号处理器DSP来实现 复杂度有两方面， a) 硬件复杂度：取决于DSP的处理能力； b) 软件复杂度：主要体现在算法复杂度上，是指完成语音编、译
码所需要的加法、乘法的运算次数，一般采用MIPS即每秒完成 的百万条指令数来表示。 典型值：通常，在取得近似相同语音质量的前提下，语音码率每下 降一半，MIPS大约需增大一个数量级。 复杂度与处理时延的关系：算法复杂度增大，会带来更长的运算时 间和更大的处理时延。 与语音质量的关系：在双向语音通信中，处理时延、传输时延再加 上未消除的回声是影响语音质量的一个重要指标。
➢数据比特率越低，压缩倍数就越大，可通信的话路数也就越多， 移动通信系统也就越有效。 ➢数据比特率低，语音质量也随之相应降低。为了补偿质量的下 降，往往可以采用提高设备硬件复杂度和算法软件复杂度的办 法，但这又带来了成本与处理时延的增大。
移动通信的技术要求-2
降低比特速率的其它有效方法： ▪采用可变速率的自适应传输，它可以大大降低语音的平均传送 率。[思路=？] ▪进一步采用语音激活技术，充分利用至少3／8的有效空隙，可 获得大致约2.67dB的有效增益。[与上4个指标的关系，见查 ATM研课件技术评估] 注： 语音激活技术：语音激活技术是建立在通话双方句子间、单词 间存在可利用空闲的原理上， ✓对于TDMA系统，首先要检测可利用的空隙，然后再采用插 空技术加以利用。 ✓对于CDMA系统，由于各路语音同频、同时隙，则可以很方 便地利用所有空隙间隔，即各路语音的空隙是随机产生的，从 而可以达到互补的效果。