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基于STM32无线语音传输系统的通信协议

作　者: 刘洋
导　师: 许洪光
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: Speex语音引擎无线语音传输协议射频收发芯片 PCM语音编解码芯片
分类号: TN912.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着移动通信技术(UMTS、LTE、WIMAX)的迅猛发展,人们的生活方式也在不断地改变着。通信设备的小型化和便携化,已经成为一种移动设备的发展趋势。这就要求工程师们设计出符合大众需求的移动通信产品。作为移动通信技术最基本的业务之一的话音业务,也随着移动通信技术的不断进步发生了很大的变化。形形色色的对讲机、3G电话等等移动终端在不断的丰富着我们的日常生活。与此同时,为了迎合移动通信的发展趋势,也为了给日新月异的移动通信技术一个展现的舞台,芯片IC产业也逐渐朝着集成化,专业化的趋势发展着。并且广泛应用于视频音频编解码,RF收发等与移动通信关系紧密的领域。Speex编/解码算法是近年来开发出的一种基于码激励线性预测算法的开源的语音编解码算法。其主要设计目标是为了提供高质量和低比特率的语音编码,并且具有变比特率的特点,因此非常适合应用到无线语音传输系统中来。本为研究的课题是基于一种无线的语音传输系统,设计一种传输协议。该语音传输系统嵌入了Speex语音引擎。运用两款低成本,低功耗的语音编解码芯片和射频芯片,充分考虑的设计时的低沉本低功耗的要求。并且在众多种类的主控机芯片中选择了STM32F103xx系列超低功耗并且性能优异的微控制器,为系统提供了稳定高效的处理器。本文首先介绍了无线语音传输系统的软硬件构成和系统设计思路。然后介绍了Speex编/解码算法的优势,以及分析了CELP编/码算法的基本原理,重点分析了Speex的窄带及宽带子模式的编码原理。最后,本文根据系统的软硬件特点,设计了一套能够支持该系统的语音通信协议。在这个基础上,对系统的通信性能及误码率进行了测量。并且整理和分析了测量结果、提出了改善系统通信性能的方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景及意义  8-9
    1.1.1 无线移动通信技术发展历史和趋势  8-9
    1.1.2 IC 和计算机应用技术的发展  9
  1.2 现有的语音通信协议  9-11
    1.2.1 RTP 协议  9-11
    1.2.2 AMR 协议  11
  1.3 系统平台简介  11-14
    1.3.1 硬件平台  11-12
    1.3.2 软件开发环境  12-14
第2章硬件平台的设计  14-34
  2.1 系统硬件平台功能简介及器件介绍  14-19
    2.1.1 系统功能简介  14-15
    2.1.2 器件介绍  15-19
  2.2 系统硬件原理图  19-22
    2.2.1 主控芯片部分  20
    2.2.2 射频芯片A7102 部分  20-21
    2.2.3 语音芯片W681310 部分  21-22
  2.3 驱动程序设计  22-33
    2.3.1 W681310 的驱动程序  22-28
    2.3.2 A7102 的驱动程序结构  28-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章 Speex 编/解码算法原理  34-43
  3.1 Speex 特性概述  34
  3.2 CELP 算法分析  34-38
    3.2.1 CELP 算法原理  34-36
    3.2.2 CELP 编码过程  36-38
  3.3 Speex 编/解码算法分析  38-42
    3.3.1 Speex 窄带子模式编码  39-41
    3.3.2 Speex 宽带子模式编码  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章无线语音系统的实现  43-57
  4.1 系统帧格式与数据定义  43-44
  4.2 数据传输策略  44-48
    4.2.1 TDD 概述  44-45
    4.2.2 TDD 通信同步握手  45-46
    4.2.3 失步后再同步策略  46-48
  4.3 多点传输策略  48-49
  4.4 无线语音传输系统的性能  49-56
    4.4.1 测试误码率的方法  49-50
    4.4.2 测设工具  50-53
    4.4.3 通信系统性能  53-56
  4.5 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
致谢  62

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