语音编码技术及其在通信系统中的应用.docVIP

多媒体技术基础期末论文

题目：语音压缩编码及其在通信系统中的应用

专业：通信工程

姓名：张娴

学号：12307130449

2023年5月24日

在现代通信中，随着科学技术的迅速发展，图像、数据等非话音信息在通信信息总量中所占的比例大大提高，并且这种提高的趋势仍然会继续下去。比如说，以前的手机基本上只可以打电话，发短信，不能接受文献，不能观看视频，但是现在的3G手机甚至4G手机，可以看视频，接发文献，尚有很多的应用软件。语音信号所占的传输比例的确是大大减小。但是，到目前为止，在大多数通信系统中，传输最多的信息仍然是语音信号。比如说我们经常打电话，用语音发微信，听音乐，看视频等等。在可以预见的未来通信中，尽管语音信号在通信信息总量中所占的比例会有所下降，但仍然会是传输最多的信息。

语音信号是模拟信号，不能直接在数字通信系统中传输，必须先进行模/数转换再进行数/模转换，这种转换就称为语音编译码（简称语音编码），其作用是将语音模拟信号转换为数字信号，到了接受端，再将收到的语音数字信号还原为语音模拟信号。可见，语音编码技术在数字通信中具有十分重要的作用，

随着计算机技术与超大规模集成电路技术的飞速发展和广泛应用，信号的数字解决、数字传输和数字存储日益显示出巨大的优越性。数字化技术的应用范围迅速扩大到各个科学技术领域，渗透到工农业生产和社会生活的各个方面。因此，尽量减少信号占有带宽、连续时间和存储容积，以节省信号在传输、解决和存储中的开销，具有巨大的经济价值。所以，语音编码技术，特别是语音压缩编码技术（编码速率在16kbit/s以下），近年来受到人们的广泛关注和重视，有着极为迫切的客观需求。正是在这种强大的客观需求推动下，近二十几年来，随着计算机技术、微电子技术、信号解决技术以及编码理论的发展和进步，语音编码技术取得了许多突破性的进展，提出了许多新的编码技术和算法，并迅速得到了广泛应用。

由于各种通信网络工作的环境各不相同，传输信息也不完全同样，用户情况更是千差万别，因而对语音编码提出的规定也就不尽相同。综合各种通信网络对语音编码的共同规定，大体有几下几点。

（1）编码速率要适合在常用话音信道内传输，一般规定编码速率在2kbit/s到16kbit/s之间。

（2）在一定的编码速率下，语音质量要尽也许高，即译码后的恢复语音的保真度要尽量高。

（3）编译码时延要小。总时延一般规定不大于65ms。

（4）编译码算法复杂度不能太大，以合用于大规模集成电路实现。

（5）坚韧性好，有较好的抗误码性能。

然而上述这些规定之间往往又是互相矛盾的。例如，为了使语音质量好，编码速率就应当要高一些，但这又会使其占用的信道带宽增大，信道带宽是有限的，编码速率过高就不能在信道内传输。因此，在实际应用中要根据具体情况综合分析和比较，在各个规定之间进行一定的折衷，选择最佳的编码方案。

目前语音编码已获得非常广泛的应用，语音编码系统的构成也多种多样。归纳起来可以分为两大类：第一类，编码—存储—回放系统，又称为数字语音录放系统，例如发声字典；第二类，编码—传输—译码系统，又称为数字电话通信系统。下图分别画出了这两种语音编码系统的原理方框图。

语音译码器数字存储媒介语音编码器输入输出

语音

译码器

数字存

储媒介

语音

编码器

语音语音

数字语音录放系统原理方框图

调制器信道编码器

调制器

信道

编码器

语音

编码器

输入

语音

传输设备

传输设备

及信道

解调器信道译码器

解调器

信道

译码器

语音

译码器

输出

语音

数字电话通信系统原理方框图

数字语音录放系统与模拟语音录放系统相比，具有灵活性高、可控性强、寿命长等有点。在这类语音编码系统中，对编码实时性规定不高，但规定有较高的数据压缩率，以减少数字存储的容量。对译码器则规定算法尽量简朴，成本尽量低，可以实时译码或基本实时译码，以减少响应时延。

数字电话通信系统与模拟电话通信系统相比，具有抗干扰能力强、保密性好、易于集成化等优点。在数字电话通信系统中，一般都规定实时编码和译码，同时对算法复杂度、抗误码能力等都有一定规定。

语音编码按照传统的分类方法通常分为3类：波形编码、参数编码和混合编码。

波形编码是最基本的语音编码方式，也是最早提出和实现的编码技术，应用很广。它将时间或频域（或变换域）信号