第5~6期 李 飞:GSM和CDMA系统语音编码技术的分析和比较 109

差信号e(n)的计算公式如下:

e(0)(n)=b(0)(n)=s(n)e

(i)

(1)

(n-1)

(2)(3)

GSM增强的全速率(EFR)语音编译码器基于代数码激励线性预测(ACELP)算法,GSMEFR编码器原理图见图3[1]。输入语音帧长为20ms,分成4个5ms子帧。抽取的参数为CELP(码激励线性

预测)系统的典型参数:线性预测(LP)滤波器系数,

(n)=e

N-1

(i-1)

(n)-kib

(i-1)

b(i)(n)=b(i-1)(n-1)-kie(i-1)(n)

2 [e(i-1)(n)b(i-1)(n-1)]

n=0

n=0

ki=

[e

(i-1)

(n)]+

2

n=0

[b(i-1)(n-

1)]2

(4)

自适应码本(ACB)和固定码本(FCB)索引以及2种码本的增益。

式(1)~(4)中,i=1,2, ,p;n=0,1,2, ,N-1;N为语音帧长,在GSMFR语音编译码器中,N=160。

图2中最后一级的输出即为预测残差e(n)

e(n)=e

(p)

(n)(5

)

图3 GSMEFR编码器原理图

LP分析每帧进行2次,采用2个不同的长30ms的不对称分析窗。短时LP系数采用Levinson-Durbin算法计算,LP系数转换成LSP(线谱对)参数输出。开环基音时延搜索每10ms进行一次。闭环基音时延搜索每子帧(5ms)进行一次,第1、3子帧

图2 格型结构图

的时延搜索在已搜索到的开环时延的邻近点[Toi-3,Toi+3]进行,第2、4子帧的时延搜索在前一子帧的邻近点[Tpi-3,Tpi+3]进行。一个代数激励码本中35bit用作固定码本,每个激励矢量包含10个幅度为+1或-1的非零脉冲,每子帧40个脉冲位置被分成5组,每组含2个非零脉冲,编成6bit,第一个脉冲的符号占1bit。固定码本的增益用5bit编码。GSMEFR语音编码特性见表2,编码速率为12.2kbit/s。

表2 GSMEFR语音编码器参数比特分配表

参 数2组LSPACB时延

94355

64355

第1、3子帧

第2、4子帧

每帧合计

38301614020244

RPE-LTP编码器产生以下3组不同参数:LPC参数、LTP参数和RPE参数,并对这3组参数进行

编码。语音编码特性为:语音帧长20ms,每帧260bit,每帧分为4个5ms子帧,编码速率为13kbit/s,信道编码速率为9.8kbit/s,总码率为22.8kbit/s。

表1为GSMFR语音编码器参数比特分配表,其中188bit为激励信号,其它比特为LPC和LTP滤波器所用参数。

表1 GSMFR语音编码器参数比特分配表

参 数

LPC滤波器

RLAR(i=1,2, ,

i

5ms比特数20ms比特数比特率(kbit/s)

361.8

ACB增益FCB脉冲

8)

LTP滤波器 时延参数 增益参数激励信号 栅栏位置 最大振幅 13个取样总 计

2639

824156260

0.41.27.813.0

72

288

1.40.4

FCB增益总 计

4 CDMA变速率语音编码方案

CDMA系统采用基于CELP的变速率语音编码,编码原理如图4所示。可变速率基于语音的激活程度产生,最大速率为8kbit/s,讲话时全速率编,4

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