语音通信系统

AMBE-1000声码器在语音通信系统中的应用

来源：刘运毅陈俊江覃团发作者：发表时间：2009-12-08 09:53:47 刘运毅陈俊江覃团发

摘要：AMBE-1000是一款语音质量较好的低比特率声码器芯片。提出了应用该芯片研制语音通信声码器的

具体实现方案。给出了语音通信系统中电话用户接口回路、PCM语音数字化编码回路和AMBE-1000是支持

电路。

关键词：AMBE-1000 声码器语音通信

AMBE-1000是美国DVSI公司研制、Lucent公司生产的一款成熟的双工声码器芯片。该芯片采用AMBE语音

编码算法,编码速率为2.4～9.6kb/s。AMBE（Advanced Multi-Band Excitation）算法是MBE（Multi-Band Excitation）算法的改进和扩充。MBE语音编码算法是将语音谱按基音频率分成若干个带,对各个带的信号中清音/浊音（V、UV）分别处理,最后将各个带信号叠加,形成全带合成语音。AMBE-1000声码器在低速率

和较强背景噪声下具有比较好的语音质量,从而使其在车、船载移动卫星语音通信系统中得到广泛应用。Inmarat（国际海事卫星组织）已把AMBE-1000应用于其各代卫星语音通信系统中,该芯片还可应用于语音

压缩与存储等系统[3]。本文把AMBE-1000应用于语音通信系统,提出了具体实现方案,给出了其电话用户接口回路、PCM语音数字化编码回路和AMBE-1000支持电路。

1 AMBE-1000简介

1.1 AMBE-1000的主要特点

（1）具有高语音质量、低速率的全双工编码器。编码速率从2.4kb/s至9.6kb/s可变,语音质量和其它声

码器的比较如图1[1]所示。

从图1可以看出,在4.8kb/s的编码速率下,AMBE-100有很好的语音质量;在2.4kb/s的编码速率下,该芯片产生的语音比GSM语音还好。

（2）有较强的抗背景噪声能力,有FEC功能,有良好的抗信道干扰能力,具体如图2[1]所示。

从图2可以看出,AMBE-1000算法的抗背景噪声能力明显比较性预测CELP等其它算法的高。

（3）具有功耗低的优点,还具有DTMF信号的检测、识别、产生和发送以及话音激活、舒适噪音插入和回音消除等功能[2]。

1.2 AMBE-1000的基本工作原理

AMBE-1000的AD/DA语音接口信号可以是标准的μ律或A律压扩量化的PCM信号,也可以是14或16比特线性量化的PCM信号。压缩语音数据的传输接口能够设置为主动或被动方式,且数据可按串行或并行的方式传输。AMBE-1000提供了用来设置芯片默认工作状态的一系列引脚,芯片加电时自动进入由引脚设置的默认状态。这些设置包括AD/DA转换格式、语音编码速率、FEC速率、主动/被动方式、并/串数据方式、VAD使能、回音消除使能等。这些状态可以通过硬件设置,也可以由软件通过控制字进行更改[2]。

AMBE-1000的数据格式可以是帧格式也可以是非帧格式,通常使用帧格式。对于帧格式,AMBE-1000以20ms 为周期全双工并行工作。在20ms之后,AMBE-1000将A/D转换器送来的数字化语音压缩,按其帧格式打包后送到编码输出缓冲器,并将解码器输入缓冲器的数据包解压还原送向D/A转换器,从而完成对数字语音的编、解码。

2 AMBE-1000在语音通信系统中的应用

基于AMBE-1000具有的优点,本文设计的系统总框图如图3所示。系统采用电话机输入语音,提供了标准的RJ11接口,接口电路用MC3419-1L实现。语音的数字化PCM编码采用MC14LC5480实现,最后采用AMBE-1000对语音实现压缩。

2.1 用户回路接口电路

用户回路接口电路SCIL（Subscriber Loop Interface Circuit）主要为用户电话机回路提供“BORSHT”功能,由MC3419-1L实现。

MC3419-1L是Motrola公司生产的用户回路接口电路接口芯片,其基本性能有：向用户环路馈送直流电源;采用电流镜、运放及外接平衡网络完成2/4线转换;具有用户线状态的检测功能,并输出相应的电平信息。MC3419-1L电路内采用电流镜来实现各种主要功能。电流镜最重要的特性是它可将一路输入电流分解为若干路输出电流,输入为低阻抗,输出为高阻抗,输出输入电流有严格的比例关系。MC3419-1L使用6个电流镜中的两个组成直流馈电电路。为了提高馈电能力并降低芯片功能,需要外接TIP125/111作为输出电流的功放管;芯片的2/4线转功能也是利用运放和电流镜实现的,二线用户环路信号（平衡信号）可传送到四线发送输出端（非平衡信号）,而四线接收输入端的信号除了传送到用户环路外,还通过平衡网络,抵消返回到发送运放输入端的信号,实现接收至发送之间的隔离;芯片的用户挂机、摘机检测也是通过内部电流镜比较来

实现的[5]。

图4是MC3419-1L的一个简化应用电路。在图4中,TIP125和TIP111都是电流馈电功放输出管;-48伏电源与用户线之间的二极管桥和电阻主要起过压过流保护作用,电容起防冲击作用;接入CC引脚的外接阻容元件主要用于抑制工频共模干扰;MC3419-1L与PCM的连接部分为平衡网络电路。

2.2 PCM电路

语音的PCM编码是将模拟的语音信号转变为数字的语音信号。它是语音数字化的第一步,也是语音压缩的基础。

MC14LC5480是Motorola公司生产的μ/A律PCM芯片,它有以下特点：低功耗;低噪声的全差分模拟电路设计;片内集成有发送带通滤波器和接收低通滤波器;具有RC预滤波器后滤波器;μ/A律可选择。

图5是MC14LC548的原理框图[5]。

在图5中,RO+、RO-和TI+、TI-分别是PCM模拟语音信号的差分输出和输入;PI、PO+、PO-用来放大模拟信号以驱动模拟语音设备;同步控制部分主要用于控制帧同步和比特位同步,控制引脚主要用于μ/A律的选择和低功耗模式的选择。

图6是MC14LC5480的具体应用电路图[6]。