AMBE2000在語(yǔ)音通信中的應(yīng)用

　　引言

　　無(wú)論是在人們的日常交流，還是在航空、航天等高科技領(lǐng)域，語(yǔ)音通信都是不可或缺的。根據(jù)奈奎斯特理論，要想不失真地重構(gòu)語(yǔ)音信號(hào)，采樣頻率不能低于40 kHz，按8位采樣精度計(jì)算，語(yǔ)音數(shù)據(jù)量也有320kbit/s，占用的數(shù)據(jù)帶寬多，嚴(yán)重破壞通信系統(tǒng)(特別是無(wú)線通信系統(tǒng))的通信性能。因此需要尋找合適的語(yǔ)音編碼方法，將語(yǔ)音數(shù)據(jù)率壓縮到理想狀態(tài)，使其能夠占用較少的帶寬，實(shí)現(xiàn)理想的通信效果。

　　筆者設(shè)計(jì)的無(wú)線通信系統(tǒng)利用DVSI公司語(yǔ)音編解碼芯片AMBE2000實(shí)現(xiàn)了低帶寬、雙工的數(shù)據(jù)與語(yǔ)音同傳，語(yǔ)音通信自然可懂。

　　AMBE2000

　　MBE(多帶激勵(lì))語(yǔ)音編碼技術(shù)是一種具有高語(yǔ)音質(zhì)量和強(qiáng)魯棒性的低速率語(yǔ)音編解碼技術(shù)。這種方法在頻域中按基音各諧波頻率，將一幀語(yǔ)音的頻譜劃分為多個(gè)頻帶，對(duì)每個(gè)頻帶作清、濁音判決。對(duì)濁音帶，以基音為周期的脈沖序列作為激勵(lì)信號(hào);對(duì)清音帶，則以白噪聲作為激勵(lì)信號(hào)。總的激勵(lì)信號(hào)由各帶激勵(lì)信號(hào)相加構(gòu)成。用該激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)聲道濾波器，最終合成出具有較高自然度的語(yǔ)音。MBE模型使合成語(yǔ)音譜與原語(yǔ)音譜在細(xì)致結(jié)構(gòu)上能擬合得很好，因此在低比特率的情況下，其合成語(yǔ)音的音質(zhì)依然能保持較高的自然度。其改進(jìn)的AMBE算法成為國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織和移動(dòng)衛(wèi)星通信的語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)。

　　AMBE2000采用AMBE編解碼技術(shù)，是一種高性能、低功耗的單片實(shí)時(shí)語(yǔ)音壓縮解壓芯片，其壓縮率可在2kbit/s～9.6kbit/s范圍內(nèi)由硬件、軟件調(diào)節(jié)，且具有FEC(前向糾錯(cuò))、VAD(語(yǔ)音激活檢測(cè))功能和DTMF信號(hào)檢測(cè)功能，當(dāng)速率在4.0kbit/s以上時(shí)，可得到接近長(zhǎng)途電話的話音質(zhì)量;當(dāng)速率為2.0kbit/s時(shí)，仍然具有較高的可懂度和自然度。因此可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、數(shù)字移動(dòng)通信、保密通信、語(yǔ)音郵件等方面。

　　AMBE2000的主要特性包括：具有高品質(zhì)的語(yǔ)音質(zhì)量，壓縮數(shù)據(jù)率可在2kbit/s～9.6kbit/s范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，步進(jìn)50bit/s; 糾錯(cuò)率范圍為50bit/s～7.2kbit/s;低功耗、低復(fù)雜度;具有語(yǔ)音激活檢測(cè)VAD功能、回波抵消功能和舒適噪聲CNI產(chǎn)生功能;可變速的FEC功能; DTMF信號(hào)檢測(cè)和產(chǎn)生功能等。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音與數(shù)據(jù)的無(wú)線遙測(cè)同傳，系統(tǒng)框圖如圖1所示。其主要組成部分為：語(yǔ)音接口與處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)復(fù)分接模塊、中頻處理模塊、射頻模塊和天線。其中，語(yǔ)音接口與處理模塊主要采用AMBE2000實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)接口采用FIFO實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)復(fù)分接和中頻處理采用FPGA實(shí)現(xiàn)，完成軟件無(wú)線電功能。