移动通信中的语音信号处理过程

WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
码
解扩
解扰
解调
射频 接收ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信源编码过程
1、采样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间
上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说 能无失真的恢复原模拟信号。
交织
例子
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
编码
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
交织
床春白红床春白红 前眠发豆前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
突发错误
解码
床？？前明明月月光光 春？？眠不不觉觉晓晓 白？？发三三千千丈丈 红？？豆生生南南国国
• 编码类型 – 语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特 – 数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码构成，加6个 尾比特
例子
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容， 有利于设计多模终端；
根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话；
根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率， 从而容纳更多用户；
采样理论
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号 中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地 保留了原始信号中的信息；采样定理又称为奈奎斯特定理。
¾ 特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交 织为突发差错。 。
¾ 帧内交织:一个帧内部的数据比特位 置的变换操作
¾ 帧间交织:不同帧之间数据的位置变 换
¾ Turbo编码的内部交织: Turbo编码的 内部交织比较复杂，它不属于上面 两种简单的交织模式，它的算法可 以看作是帧内交织和帧间交织的复 杂嵌套。
信源编码过程
非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压 缩器中，大多采用对数式压缩。
信源编码过程
3、编码 所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。
WCDMA的信源编码
z 系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码
多速率：8种编码速率，从12.2Kbps到4.75Kbps，与目前各种主流 移动通信系统（如GSM，IS-95，PDC等）使用的编码兼容，利于设 计多模终端；
移动通信中的语音信号处理过程
王传芳/gaizi23@163.com
认识声音
人声频率范围
实际人声频率 男：低音82～392Hz，基准音区64～523Hz
男中音123～493Hz，男高音164～698Hz 女：低音82～392Hz，基准音区160～1200Hz
女低音123～493Hz，女高音220～1.1KHz 录音时各频率效果
这是1928年由美国电信工程师奈奎斯特(Nyquist)首先提出来的， 因此称为奈奎斯特采样定理。
WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
码
解扩
解扰
解调
射频 接收
信道编码
• 信道编码的作用：在原数据流中加入冗余信息，增加符号间的相关性，以便 在受到干扰的情况下恢复信号；
2、量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值 的有限数集合。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在 的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此， 当信号较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信 噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义 为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这 个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。
男歌声 150Hz~600Hz影响歌声力度，提升此频段可以使歌声共鸣感强，增强 力度。 女歌声 1.6~3.6KHz影响音色的明亮度，提升此段频率可以使音色鲜明通透。 语 音 800Hz是“危险”频率，过于提升会使音色发“硬”、发“楞”
人声及各乐器频率范围表
移动通信的语音频率范围
移动通信的语音频率范围
床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
交织
交织的原理和分类
交织的优点
交织分类
¾ 交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发 的错误随机化。提高纠错编码的有效性。
¾ 提高纠错编码的有效性。
交织的缺点
¾ 由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整 个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时， 因此交织深度应根据不同的业务要求有不同 的选择
Chip
Spreading
1
扩频码
-1
1
扩频数据
-1
扩频码 还原信息
Despreading
1
-1
1 -1
扩频原理
去除扩频无用信号
Symbol
解扩数据
1 -1 Chip
解扩后其他信号
1 -1
8
积分后数据
-8
8
积分后其他信号
-8
GSM语音处理过程总结：
去交织
床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
码
解扩
解扰
解调
射频 接收
扩频原理
信号扩频
信息数据
1
-1
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间， 量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。 首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时， 非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀 量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对 大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。