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基于DSP的RPE-LTP语音压缩算法的研究与改进

作　者: 汪晓文
导　师: 覃爱娜
学　校: 中南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 数字信号处理 语音压缩 规则脉冲激励长时预测 混合编码 软件优化
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近二十年来,全球半导体产业的飞速发展带动相关软件、硬件设计达到新的水平,使很多复杂的数字信号处理算法得到实时实现。数字信号处理器(DSP)因其具有实时快速的处理能力在数字通信系统中得到广泛应用。论文主要研究应用在第二代数字蜂窝移动通信系统中的规则脉冲激励长时预测(RPE-LTP)算法及其在DSP上的实现。论文首先研究混合编码中的关键技术和规则脉冲激励线性预测理论,并深入研究RPE-LTP语音压缩算法的基本原理。为了降低编码速率,论文对标准算法的RPE编码部分进行了改进,提出了对每一子帧的长时残差信号进行分段处理的方案。然后在DSP集成开发环境CCS中,运用DSP/BIOS技术和RTDX技术对算法进行仿真测试,同时设计了与目标DSP程序进行实时数据交换的MATLAB GUI主机程序。通过仿真测试与软件的优化后,再将算法移植到DSP硬件系统上实现,主要包括硬件初始化、DSP/BIOS编程配置,程序的调试和结果分析等工作。实验结果表明,经过优化后的软件提高了运行效率,减少了代码量。算法达到了良好的语音编码质量和压缩效果,改进算法在基本不降低语音质量的情况下,降低了语音编码速率,保持了很好的可懂度和清晰度。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 研究背景与意义  7-8
  1.2 语音编码技术的发展现状及趋势  8-9
  1.3 衡量语音编码性能的重要因素  9-11
  1.4 DSP技术及其应用  11-12
  1.5 本文的主要研究内容与结构  12-13
第二章 RPE-LTP语音压缩算法的基本原理  13-24
  2.1 混合编码的关键技术  13-15
    2.1.1 线性预测分析技术  13-14
    2.1.2 感知加权技术  14-15
    2.1.3 合成分析技术  15
  2.2 规则脉冲激励线性预测理论  15-17
    2.2.1 规则脉冲激励序列线性预测编解码原理  15-16
    2.2.2 规则脉冲激励序列的选取  16-17
  2.3 RPE-LTP语音压缩算法  17-23
    2.3.1 编码器原理  17-22
    2.3.2 解码器原理  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 RPE-LTP算法的改进与Simulator仿真  24-45
  3.1 软件开发平台  24
  3.2 DSP/BIOS技术  24-25
  3.3 RTDX技术  25-26
  3.4 软件设计  26-34
    3.4.1 程序工作流程  26-28
    3.4.2 基于CCS的目标DSP程序设计  28-31
    3.4.3 基于MATLAB的主机程序设计  31-34
  3.5 算法的改进与软件的优化  34-39
    3.5.1 算法的改进  34-36
    3.5.2 软件的优化  36-39
  3.6 仿真结果分析  39-44
  3.7 本章小结  44-45
第四章 基于DSP的语音编解码硬件系统设计  45-55
  4.1 系统总体结构  45-46
  4.2 DSP芯片及其片上外设  46-48
    4.2.1 TMS320VC5509A  46
    4.2.2 多通道缓冲串口  46-47
    4.2.3 外部存储器接口  47-48
    4.2.4 I~2C接口  48
  4.3 语音处理模块  48-51
  4.4 外扩存储器模块  51-52
  4.5 电源与时钟模块  52-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章 改进RPE-LTP算法的DSP实现  55-71
  5.1 设计流程  55-56
  5.2 硬件系统的初始化  56-63
    5.2.1 片上外设支持库  56-57
    5.2.2 DSP片上外设的初始化  57-62
    5.2.3 音频芯片的初始化  62-63
  5.3 存储器段的配置  63-65
  5.4 DSP/BIOS编程  65-67
    5.4.1 DSP/BIOS线程设计  65-66
    5.4.2 DSP/BIOS配置  66-67
  5.5 测试结果分析  67-70
  5.6 本章小结  70-71
第六章 总结与展望  71-73
  6.1 论文工作总结  71
  6.2 展望与进一步的研究设想  71-73
参考文献  73-77
附录  77-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间主要的研究成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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