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多制式语音编码及其DSP实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍了一种多制式语音编解码器,在单片TMS320VC5409上完成4路语音的全双工通信,并实现G.729a、CVSD、ADPCM算法之间的编码转换,给出了算法的软硬件实现、算法的运算量及所占用的硬件资源。
  关键词:多制式语音编解码TMS320VC5409G.729aCVSDADPCM
  
  在各种通信设备中,实时的语音压缩通常在DSP上实现。单一编码算法,由于码率和算法固定,系统的灵活性较差。越来越多的通信服务要求能实现多种、多路编码算法,提供一定范围内的编码速率和编码算法的多种选择,例如软件无线电、IP电话、多媒体终端等。
  
  G.729a是ITU制定的一种高质量的中速率语音编码标准,编码速率为8kbps,目前已在许多通信系统中得到了应用。16/32kbps的CVSD是一种抗信道误码非常好的语音编码算法,在军事通信、宇航通信中得到了广泛的应用。32kbps的ADPCM是一种算法较简单的波形编码,具有良好的话音质量和抗噪性能,在卫星通信、数字话路倍增系统中得到了广泛应用。综合了这三种算法的编码系统,在8kbps~32kbps码率具有较高的灵活性。
  
  由于语音压缩的运算量、存储量和精度要求都不太高,在考虑价格因素的基础上,定点DSP足以胜任语音编解码的要求。本文采用了TI公司的TMS320VC5409定点DSP实现了上述三种语音编解码算法。算法DSP的实现通过了有关测试。其中G.729a和ADPCM采用ITUT有关建议提供的测试序列进行了测试,CVSD按照我国有关标准进行了测试。
  
  本文对以上三种语音编码和TMS320VC5409做简单介绍后,对算法的软件和硬件实现进行介绍,并给出算法所需运算量以及所占用的硬件资源。
  
  1DSP芯片和语音编码算法
  
  (1)TMS320VC5409简介
  
  TMS320VC5409是TI公司生产的一种性价比较高的定点DSP芯片,运算速度为80MIPS/100MIPS。它拥有改进的喻佛结构、一个CPU、片上存储区(32KB的ROM和64KB的DARAM)、片上外设以及专用的指令结构。它具有以下主优点:
  
  ·1条程序总线和3条数据总线。配合存储区的双操作数读取能力,可以支持单周期,三操作数指令,提高了程序的运行和通用性;
  
  ·先进的针对应用设计的CPU硬件逻辑提高了芯片的性能;
  
  ·高度专用的指令结构提供了更快的算法实现和更方便的优化;
  
  ·片上外设包括3个McBSP(多通道缓冲串口)、一个6通道的DMA控制器、8bitHPI口及锁相环时钟发生器;
  
  ·模块化结构方便了快速的后续发展;
  
  ·先进的IC处理技术实现了高性能和低功耗,5V静态CMOS技术进一步降低了功耗。
  
  (2)G.729a算法
  
  G.729是ITU在8kbps速率上的标准,采用“共轭结构代数码来激励线性预测编码方案”(C-ASCELP)算法。这种算法综合了波形编码和参数编码的优点,以线性预测编码技术为基础,采用了矢量量化、分析合成和感觉加权等技术。G.729a只在G.729的基础上减少了一些运算量,保持了兼容性,质量也基本没

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