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G.726语音编码的分析研究及在嵌入式AdHoc网络上的实现

作　者: 刘培
导　师: 谢维波
学　校: 华侨大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: G.726 ADPCM 语音编码嵌入式Linux Ad Hoc网络语音通信
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

在信息化技术高度发展的今天,多媒体与网络传输逐渐成为嵌入式应用的热门领域。而语音编码技术作为语音处理技术的一个重要分支,其应用已经成为嵌入式发展的重要组成部分。针对不同的硬件平台及应用背景,不同的编码算法技术应用于不同的场合。其中,ITU G.726 ADPCM语音编码标准以其优良的保真度、较小的算法延时以及较低的算法复杂度等优点备受关注。而语音无线网络传输作为嵌入式系统应用的一个方向,已经在智能消费电子领域使用越来越广泛。采用嵌入式技术便于实现语音压缩和传输系统的扩展与升级,形成更加完善的应用系统。通过查阅大量的相关文献发现,大部分文献的重点都放在了对ADPCM语音编解码器的实现上,实现的方式主要是通过硬件的单片机、FPGA以及DSP来设计它的编解码模块,以及纯软件的仿真。但是在其构建的语音系统中多数只适应于本地语音的录放,并未涉及到标准语音算法和嵌入式网络传输的研究。本论文工作的出发点首先全面学习研究语音编码的基础理论知识,重点对G.726ADPCM标准算法进行分析和研究。然后根据具体的硬件平台,对G.726标准算法进行简化和改进。考虑到嵌入式的应用环境,可以通过MATLAB或VC++等软件平台对其进行仿真,检验其改进效果。其次,在现有的硬件平台上建立嵌入式Linux交叉环境,构建Linux系统,并实现AODV路由协议的移植,进而搭建一个Ad Hoc无线网络环境。最后,在保证语音质量的前提下,并将算法移植到MagicS3C2410平台中构成G.726语音编解码系统。在研究了Linux下的多任务实现机制后,用多线程技术实现了在无线网络下的语音全双工通信。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 G.7XX 语音编码算法的发展及研究现状  11-12
  1.3 AD HOC 无线网络的发展现状  12-13
  1.4 嵌入式系统发展状况  13-14
  1.5 本文研究内容与工作安排  14-15
  本章小结  15-16
第2章 G.726 所涉及的语音编码技术  16-30
  2.1 量化器分析  16-23
    2.1.1 抽样和量化  16-18
    2.1.2 均匀量化器  18-20
    2.1.3 非均匀量化器  20-21
    2.1.4 自适应量化器  21-23
  2.2 预测器分析  23-27
    2.2.1 前馈与反馈自适应预测  23-24
    2.2.2 零极点预测器  24-27
  2.3 对数 PCM 于线性PCM 码之间的变换  27-29
  本章小结  29-30
第3章 G.726 语音编解码器  30-56
  3.1 G.726 编码器原理分析  30-38
    3.1.1 均匀PCM 格式转换和差值信号的计算  31-32
    3.1.2 自适应量化器模块  32-33
    3.1.3 自适应逆量化器模块  33-34
    3.1.4 量化器定标因子自适应模块  34-35
    3.1.5 自适应速率控制模块  35-36
    3.1.6 单音信号和转移检测模块  36-37
    3.1.7 自适应预测和重建信号模块  37-38
  3.2 G.726 解码器原理分析  38-40
    3.2.1 输出格式转换和同步编码调整  39-40
  3.3 预测系数自适应更新算法  40-46
    3.3.1 线性预测器分析  40-41
    3.3.2 G.726 预测器  41-42
    3.3.3 系数修正算法的推导  42-46
  3.4 G.726 编解码算法的改进  46-55
    3.4.1 改进步骤  46-47
    3.4.2 G.726 编解码算法仿真  47-55
  本章小结  55-56
第4章基于 AD HOC 无线自组织网络系统的构建  56-66
  4.1 嵌入式系统构建  56-61
    4.1.1 ViVi 的移植  56-58
    4.1.2 Linux 内核的定制与裁剪  58
    4.1.3 制作根文件系统  58-61
  4.2 相关模块的设计  61-64
    4.2.1 USB 驱动的移植  61-62
    4.2.2 声卡驱动的移植  62-64
    4.2.3 无线网卡驱动的移植  64
  4.3 AODV 路由协议的移植  64-65
  本章小结  65-66
第5章 G.726 算法在嵌入式无线网络系统上的实现..  66-83
  5.1 G.726 编解码的硬件系统  66-71
    5.1.1 硬件平台  66
    5.1.2 音频接口模块  66-71
  5.2 G.726 编解码的软件系统  71-79
    5.2.1 声卡驱动的全双工实现  71-72
    5.2.2 语音通信的传输层设计  72-73
    5.2.3 主程序工作流程设计  73-77
    5.2.4 语音编码程序  77-79
  5.3 系统结构测试分析  79-82
    5.3.1 语音测试环境  79-80
    5.3.2 语音质量测试  80-82
  本章小结  82-83
第6章结论与展望  83-85
  6.1 论文工作总结  83
  6.2 进一步的工作  83-85
致谢  85-87
参考文献  87-90
攻读硕士论文期间论文发表情况  90

G.726语音编码的分析研究及在嵌入式AdHoc网络上的实现

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