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基于TMS320VC5402的G.729语音编解码器研究

作　者: 吴涛
导　师: 易克初；张清文
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 语音编码 CS-ACELP G.729 TMS320VC5402 固定码本搜索
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 52次
引　用: 1次
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内容摘要


近二十多年来,随着现代通信的蓬勃发展,语音压缩编码技术取得了突破性的进展,并形成一系列国际标准,得到了广泛的应用。G.729语音编码方案就是ITU(国际电信联盟)于1996年推出的一种标准建议。G.729语音编解码方案是基于共扼结构代数码激励线性预测(CS-ACELP)技术,算法具有8kb／s的编码速率、较低的延迟和高质量编码语音,在个人移动通信、多媒体通信、IP电话、综合业务数字网(ISDN)等领域得到了广泛的应用。但是,该方案复杂度较高,因此研究算法如何在实际通讯中有效而可靠的实现,具有重要意义。本文主要研究基于TMS320VC5402 DSP芯片的G.729语音编解码算法的实现。本文综述了常见语音编解码方案和标准,并在分析理解语音生成模型、线性预测和矢量量化、感觉加权滤波器、分析合成法语音编码等技术基本原理的基础上,剖析了G.729语音编解码算法的细节,提出了有效实现该算法的一种硬件设计和软件优化实现方法,研制成功一种语音编译码器产品,并成功应用于电信十所JTG03型指挥通信调度设备的商品化产品之中。作者的主要工作如下：●论证了在JTG03型指挥通信调度设备中采用G.729语音编解码标准的合理性和优越性。●根据该算法对存储空间和运算速度等各项性能指标的要求,以及尽量降低成本的考虑,选择了合适的DSP芯片,构建了G.729编解码器的硬件平台。●通过对G.729基本算法流程的详细分析和研究,估算了运算峰值,分别给出了C语言级、汇编级和算法级有效优化方法。测试表明汇编级和算法级的优化效果十分明显。●将研制成功的语音编译码器应用于电信十所的交换设备中,实现了商用化。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-13
第一章 绪论  13-41
  1.1 语音信号编码技术基础  13-22
    1.1.1 语音信号的特点  13-15
    1.1.2 语音压缩编码方法的分类  15-16
    1.1.3 语音压缩编码技术发展  16-17
    1.1.4 语音压缩编码的国际标准  17-20
    1.1.5 语音编码器性能的衡量标准  20-22
  1.2 语音信号的数学模型及相关理论  22-33
    1.2.1 语音信号产生的数学模型  22-25
    1.2.2 语音信号线性预测分析  25-28
    1.2.3 语音信号的矢量量化  28-30
    1.2.4 感知加权滤波器  30-31
    1.2.5 码激励线性预测编码  31-33
  1.3 数字信号处理器概述  33-37
    1.3.1 数字信号处理器的发展概述  33-35
    1.3.2 数字信号处理器的应用领域  35-36
    1.3.3 数字信号处理器开发过程  36-37
  1.4 课题来源及工程价值  37-41
    1.4.1 课题的来源  37
    1.4.2 选择G.729算法的依据  37-38
    1.4.3 选择DSP架构实现的依据  38-41
第二章 G.729语音编解码原理分析  41-71
  2.1 G.729标准概述  41-44
    2.1.1 编码器概述  41-43
    2.1.2 解码器概述  43-44
    2.1.3 关于延时  44
  2.2 G.729编码器算法分析  44-63
    2.2.1 预处理  44
    2.2.2 线性预测分析和量化  44-51
    2.2.3 感知加权  51-52
    2.2.4 开环基音分析  52-53
    2.2.5 脉冲响应计算  53
    2.2.6 目标信号的计算  53
    2.2.7 自适应码本搜索  53-57
    2.2.8 固定码本结构与搜索  57-60
    2.2.9 码本增益的量化  60-62
    2.2.10 存储器更新  62-63
  2.3 G.729解码器算法分析  63-71
    2.3.1 参数解码过程  64-65
    2.3.2 后置处理  65-68
    2.3.3 传输错误补偿  68-71
第三章 G.729编解码处理器模块设计  71-87
  3.1 JTG03型交换系统概述  71-72
  3.2 TMS320VC5402处理器介绍  72-77
    3.2.1 TMS320C54x系列DSP的特点  72-73
    3.2.2 总线结构  73-74
    3.2.3 流水线  74
    3.2.4 中央处理单元(CPU)  74-75
    3.2.5 存储器  75
    3.2.6 在片外围电路  75-76
    3.2.7 多通道缓冲串口McBSP  76-77
  3.3 数字语音板硬件设计  77-81
    3.3.1 模块硬件设计说明  77-78
    3.3.2 系统HW总线与多缓冲串口设计  78-79
    3.3.3 TMS320VC5402外设器件的设计  79-81
  3.4 DSP系统开发工具介绍  81-85
  3.5 G.729模块软件仿真开发过程  85-87
第四章 G.729算法实现及优化  87-119
  4.1 G.729标准C语言源代码分析  87-91
    4.1.1 通用程序部分  87-88
    4.1.2 编码部分  88-90
    4.1.3 解码部分  90-91
    4.1.4 其它部分  91
  4.2 G.729算法优化方案  91-96
    4.2.1 G.729标准C语言程序的仿真  91-92
    4.2.2 软件开发语言的选择  92-93
    4.2.3 G.729算法优化的步骤  93
    4.2.4 定点运算在DSP上的实现  93-96
  4.3 G.729算法优化的实现  96-114
    4.3.1 利用CCS的C语言编译器优化  96-98
    4.3.2 基于C语言的代码优化研究  98-99
    4.3.3 G.729算法的C语言级优化  99-103
    4.3.4 G.729算法的汇编语言级优化  103-109
    4.3.5 汇编语言与C语言混合编程的要点  109-112
    4.3.6 G.729算法的算法级优化  112-114
  4.4 G.729算法优化的实现  114-119
    4.4.1 主程序流程设计  114-115
    4.4.2 编码器程序设计  115-116
    4.4.3 解码器程序设计  116
    4.4.4 串口中断服务程序  116-119
第五章 G.729编解码模块优化后算法性能比较  119-121
  5.1 算法复杂度比较  119
  5.2 压缩比CR(Comprssion Ratio)比较  119-120
  5.3 数字语音版系统性能测试  120-121
第六章 总结与展望  121-123
  6.1 作者获得的开发经验  121
  6.2 展望  121-123
致谢  123-125
参考文献  125-127

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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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