语音编码、信道编码及交织
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移动通信中的语音信号处理过程
多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容， 有利于设计多模终端；
根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话；
根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率， 从而容纳更多用户；
采样理论
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号 中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地 保留了原始信号中的信息；采样定理又称为奈奎斯特定理。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间， 量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。 首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时， 非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀 量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对 大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
移动通信中的语音信号处理过程
王传芳/gaizi23@
认识声音
人声频率范围
实际人声频率 男：低音82～392Hz，基准音区64～523Hz
男中音123～493Hz，男高音164～698Hz 女：低音82～392Hz，基准音区160～1200Hz
女低音123～493Hz，女高音220～1.1KHz 录音时各频率效果
去交织
床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话；
根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率， 从而容纳更多用户；
采样理论
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号 中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地 保留了原始信号中的信息；采样定理又称为奈奎斯特定理。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间， 量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。 首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时， 非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀 量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对 大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
移动通信中的语音信号处理过程
王传芳/gaizi23@
认识声音
人声频率范围
实际人声频率 男：低音82～392Hz，基准音区64～523Hz
男中音123～493Hz，男高音164～698Hz 女：低音82～392Hz，基准音区160～1200Hz
女低音123～493Hz，女高音220～1.1KHz 录音时各频率效果
去交织
床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
检测项目名词解释
频信号进行测试。
– 以上都不满足，使用矢量信号分析仪在调制域对其 频率容限进行测试，但必须知道发射机发射信号的 调制方式、符号速率、匹配滤波器等参数
发射机
衰减器 频谱仪 峰值功率计
高稳时基
占用带宽
测试框图如下：
–现代频谱仪一般都有占用带宽测量功能，但 需要指出的是对于TDMA信号或TDD双工方式 的信号测量时，必须使用门限触发功能，捕 捉到全部的发射频谱
载波功率
– 在无调制的情况下，发信机在一个射频周期内供给天线馈线的 功率算术平均值。
峰包功率
– 正常工作情况下，发信机在调制包络峰点的一个射频周期内供 给无线馈线的功率算术平均值。
等效全向辐射功率
equivalent isotropically radiated power(e.i．r．p)
检测项目名词解释
频率
指配频率 assigned frequency – 指配给一个电台的频带的中心频率。
频率容限 frequency tolerance – 发射所占频带的中心频率偏离指配频率（或发射的特征频率偏离参考频 率）的最大容许偏差。频率容限以百万分之几或以若干赫表示。
参考频率 reference frequency – 相对于指配频率，具有固定和特定位置的频率。此频率对指配频率的偏 移与特征频率对发射所占频带中心频率的偏移具有相同的绝对值和符号。
终止频率 10次谐波 3GHz 5次谐波 26GHz 2次谐波 300GHz 1GHz
数字通信发射机
发射机原理图
语音编码：量化模拟信号，并使他变换为数字数据。它还用语信 息压缩，以便尽可能地降低数据速率和提高频谱利用率。
信道编码和交织：是防止差错的通用技术。数据经过处理和组织， 安排在各帧上。
– 以上都不满足，使用矢量信号分析仪在调制域对其 频率容限进行测试，但必须知道发射机发射信号的 调制方式、符号速率、匹配滤波器等参数
发射机
衰减器 频谱仪 峰值功率计
高稳时基
占用带宽
测试框图如下：
–现代频谱仪一般都有占用带宽测量功能，但 需要指出的是对于TDMA信号或TDD双工方式 的信号测量时，必须使用门限触发功能，捕 捉到全部的发射频谱
载波功率
– 在无调制的情况下，发信机在一个射频周期内供给天线馈线的 功率算术平均值。
峰包功率
– 正常工作情况下，发信机在调制包络峰点的一个射频周期内供 给无线馈线的功率算术平均值。
等效全向辐射功率
equivalent isotropically radiated power(e.i．r．p)
检测项目名词解释
频率
指配频率 assigned frequency – 指配给一个电台的频带的中心频率。
频率容限 frequency tolerance – 发射所占频带的中心频率偏离指配频率（或发射的特征频率偏离参考频 率）的最大容许偏差。频率容限以百万分之几或以若干赫表示。
参考频率 reference frequency – 相对于指配频率，具有固定和特定位置的频率。此频率对指配频率的偏 移与特征频率对发射所占频带中心频率的偏移具有相同的绝对值和符号。
终止频率 10次谐波 3GHz 5次谐波 26GHz 2次谐波 300GHz 1GHz
数字通信发射机
发射机原理图
语音编码：量化模拟信号，并使他变换为数字数据。它还用语信 息压缩，以便尽可能地降低数据速率和提高频谱利用率。
信道编码和交织：是防止差错的通用技术。数据经过处理和组织， 安排在各帧上。
第五章 语音编码、信道编码和交织技术
第5章语音编码、信道编码和交织技术引言一般的数字通信系统都包含信源编解码、信道编解码和调制解调这三对功能模块，语音编码是一种信源编码的，在移动通信中由于信道的特点，往往还需要交织和去交织这一对功能模块。
为什么要进行信源编码、信道编码和交织呢？从实现过程分析：信源编码——原理：去掉一些信息（信源中统计特性具有相关性的信息）；（有效性）目的：尽可能用最少的信息比特表示信源，从而达到压缩信息速率，以较少的信息速率传送信息；信道编码——原理：加入一些信息（监督码或检验码）；（可靠性）目的：用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时，由于干扰、噪声或衰落等所造成的误码。
交织——原理：不改变信息量，只改变信息的排序；（可靠性）目的：克服信道中由于深衰落而造成的突发的成串的误码。
对本章的学习，我们复习信源编码和信道编码的基础上，重点掌握：1．移动通信对编码的要求；2．蜂窝移动通信典型系统用到的编码方式；3．在这些系统中的实现过程；4．交织的原理和作用。
5.1 语音编码通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性，语音编码大致分为三类。
一．语音编码的分类（参考：《吴伟陵，《移动通信原理》，电子工业出版社，P72）1．波形编码波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即自然度为度量标准的编码方法。
这类编码是保留语音个性特征为主要目标的方法，其码速较高。
常用的波形编码及其原理：PCM、DPCM、ADPCM应用：适用于骨干（固定）通信网。
2．参量编码利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。
在接收端，可根据发声模型，由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。
参量编码的主要标准是可懂度。
显然，这类编码是以提取并传送语音的共性特征参量为目的的编码方式，其码速较低。
（声码器）常用的参量编码及其原理：LPC应用：主要用于军事保密通信。
3．混合编码混合编码是吸取上述两类编码的优点，以参量编码为基础，并附加一定的波形编码特征，以实现在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方式。
移动通信中的语音信号处理过程
去交织
床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
码
解扩
解扰
解调
射频 接收
扩频原理
信号扩频
信息数据
1
-1
WCDMA通信模型
信源 编码
信道 In编terl码eaving
交织
扩频
加扰
调制
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 d信ein道ter解leaving
码
解扩
解扰
解调
射频 接收
信源编码过程
1、采样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间
上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说 能无失真的恢复原模拟信号。
Chip
Spreading
1
扩频码
-1
1
扩频数据
-1
扩频码 还原信息
Despreading
1
-1
1 -1
扩频原理
去除扩频无用信号
Symbol
解扩数据
1 -1 Chip
解扩后其他信号
1 -1
8
积分后数据
-8
8
积分后其他信号
-8
GSM语音处理过程总结：
交织
例子
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
编码
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
第4章 语音编码、信道编码和交织讲解
• 对此，综合参量编码和波形编码各自的长点，即 保持参量编码的低速率和波形编码的高质量的优 点，又提出了混合编码方法。
2019/6/7
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4.1.1 概述
• 混合编码基于参量编码和波形编码发展的一类新的 编码技术。在混合编码的信号中，既含有若干语音 特征参量又含有部分波形编码信息。其编码速率一 般在4～16kbit/s。当编码速率在8～16kbit/s范围时， 其语音质量可达到商用语音通信标准的要求。
• 考虑到中、低比特率的编译码器将尽量利用语音 中的一些特征，将语音以及语音频段内的数据一 起协调的编码算法必将降低语音的质量。因此， 在设计语音编码器时，应首先考虑语音的质量， 而对于语音频段内的数据信号，则通过特殊的终 端适配器来实现。
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4.1.6 GSM系统语音编码器
（5）传输时延 造成传输时延的主要原因有以下两方面。 ① 语音编码的时延。 ② 无线分系统中的时延。
• 目前较成功的混合编码方案有两种，多脉冲激励 线性预测编码（MPLPC)和码激励线性预测编码 （CELPC),前者使用一个数目有限且幅度和位置 要调整的脉冲序列作为激励源。后者使用一个波 形矢量作为激励源。图4-3给出三种不同激励序列 及其产生语音方法。
2019/6/7
图4-3 三种不同激励的语言合成模型
• 三种编码技术同时存在通信系统中，波形编码以 其高质量用于长途传输和宽带语音；声码器以高效 压缩性用于保密通信；混合编码以其独有特性用于 各种通信系统。
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4.1.5 移动通信中语音编码器的选择
在低比特率语音编码中，有4个参数是很重要的， 即比特率、质量、复杂度和处理时延。 1．语音质量评估 • 当前世界上流行的语音质量评估方法是采用原
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4.1.1 概述
• 混合编码基于参量编码和波形编码发展的一类新的 编码技术。在混合编码的信号中，既含有若干语音 特征参量又含有部分波形编码信息。其编码速率一 般在4～16kbit/s。当编码速率在8～16kbit/s范围时， 其语音质量可达到商用语音通信标准的要求。
• 考虑到中、低比特率的编译码器将尽量利用语音 中的一些特征，将语音以及语音频段内的数据一 起协调的编码算法必将降低语音的质量。因此， 在设计语音编码器时，应首先考虑语音的质量， 而对于语音频段内的数据信号，则通过特殊的终 端适配器来实现。
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4.1.6 GSM系统语音编码器
（5）传输时延 造成传输时延的主要原因有以下两方面。 ① 语音编码的时延。 ② 无线分系统中的时延。
• 目前较成功的混合编码方案有两种，多脉冲激励 线性预测编码（MPLPC)和码激励线性预测编码 （CELPC),前者使用一个数目有限且幅度和位置 要调整的脉冲序列作为激励源。后者使用一个波 形矢量作为激励源。图4-3给出三种不同激励序列 及其产生语音方法。
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图4-3 三种不同激励的语言合成模型
• 三种编码技术同时存在通信系统中，波形编码以 其高质量用于长途传输和宽带语音；声码器以高效 压缩性用于保密通信；混合编码以其独有特性用于 各种通信系统。
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4.1.5 移动通信中语音编码器的选择
在低比特率语音编码中，有4个参数是很重要的， 即比特率、质量、复杂度和处理时延。 1．语音质量评估 • 当前世界上流行的语音质量评估方法是采用原
信道编码与交织技术
4．总结
GSM 手机的语音 需要经过模/数转换、 语音编码、信道编码 和交织编码等信号处 理，数据变化情况如 图所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、信道均衡
1．信道均衡技术的意义 手机工作期间，由于障碍物的反射会产生多径时延，接收 数据信号出现码元交叠现象，如图所示，即手机同时收到本码 源（直射波）的交叠信号，从而产生干扰，使之出现错码。为 了避免这种干扰，引入信道均衡技术。
例：表为偶数码编码方式，若收到的代码组 0111，因为 1 的个数为 3，不是偶数，即可判断信息码中有一位出现错码。
局限性：若两位码同时出错，此种校验方式是查不出的， 但这种情况的概率比单错少得多。
（2）重复码 重复码是一种简单有效纠正错误的方法，它将信息码重复 传送几次，只要正确传送的次数多于错误传送的次数，就可用 取多的原则来排除差错。
2．信道均衡技术
在接收端的均衡器中产生与传输信号信道特性相反的特 性，抵消信道产生的延时干扰信号，从而正确的判断和恢复 有用的信号，均衡器实质是一个横向滤波器。如图所示为线 性均衡器的结构图。
由 2N + 1 节延时线（）构成，每节延时线对应消除不同
传输路径的延时信号，而节抽头处的增益系数 g 为自适应体调 整参数，它根据均衡器输出及一定的判断数据和运算来调整加 权系数。
1．交织技术
发送端将信息码排列顺序打乱，重新排列组合，使不同帧 的信息码相互穿插交织后再发送到信道中去。在信道中即使产 生突发性差错，由于相邻的数码已经化整为零，分散在不同的 信息帧中，因此只引起随即误差，接收端去掉交织，恢复原来 的数据顺序，错误可按随机错码来处理。
2．交织编码方式
如图所示
20 ms 为一帧的 语音信号经过信道编 码输出为 456 bit，交 织编码器将两帧语音 信号按每行 8 bit 写入， 写完共 114 行。
语音编码和信道编码
动
度为 P(W/Hz)，其信道容量可由下面的
通 信
香农公式给出：
原
理
C = B l o g 2 1 N P 0 B B l o g 2 1 N S （ 5 - 1 ）
动 通
对有些应用带来困难（例如对实时语
信 音），但它是目前已知的可实现的最好
原 的编码技术之一。
理
7
第6章 语音编码和信道编码技术
• 6.1 语 音 编 码
移 动
• 6.2 信 道 编 码
通
信
原
理
8
1、 概述
• 语音编码技术通常分为三类
移
– 波形编码（如PCM）
动
– 声源编码（或参量编码）
通 信
编码器类型
比特率/（kbit/s）
复杂度MIPS
时延/ms
质量
脉冲调制
64
自适应差分脉码调制
32
自适应子频段编码
16
多脉冲线性预测编码
8
随机激励线性预测编码
4
线性预测编码的声码
2
0.01 0.1 1 10 100 1
0
高级
0
高级
25
高级
35
通信级
35
通信级
35
合成级
16
5、数字基带信号常用码型
• 矩形脉冲信号所占频带通常从直流和低频
理
对语音进行编码
– 发声时全速率9.6kbit/s编码
– 不发声时为全速率的1/8速率（1.2kbit/s）编码
– 其余就是发声和不发声的过度速率，即全速率的1/2 和1/4速率
33
IS-95系统语音编码器
• QCELP方案即码激励线性预测的可变速
移动通信复习（学）
移动通信复习（学）移动通信复习1、第三代移动通信技术理论上最高的数据传输速率？。
GSM系统中语音编码方式为？2、用户在切换操作时，从不进行鉴权？3、GPRS网络的两个核心节点是？4、每条短信最长能发送（70）个汉字5、GSM中无线数据通信最大速率是？6、GSM中关键技术:跳频技术,是为了确保通信的秘密性和（抗干扰性）7、GSM双工间隔为？9、某手机通话整一个小时，则该手机的话务量为1ERL？7、GSM系统使用的多址方式为？8、GSM系统中MSC与BSC之间的接口为？接口。
在3G标准中，以MAP为基础，可以继承GSM网络的标准为？9、一个HLR只能为一个MSC服务？10、IMSI的结构是？11、GSM移动电话的电话号码由两部分组成：国家号码+国内有效移动用户电话号码。
我国的国家号码为86，采用网号方式时，国内有效电话号码为一个十一位数字的等长号码，其结构为：N1N2N3+H0H1H2H3+ABCD，其中N1N2N3为（业务接入号），H0H1H2H3是（HLR识别码），ABCD为每个HLR中移动用户的号码。
12、当MS进行位置更新，发起呼叫或激活业务时，MSC/VLR将分配给IMSI一个新的（TMSI），并由MS存贮于SIM卡上用于MSC/VLR与MS间信令联系。
13、在GSM移动通信系统中，系统消息的发送方式有两种，一种是广播消息，另一种是（随路消息）14、中国移动互联网由全国骨干网、（省内骨干网）和（本地接入网）组成15、我们通常所说的2.5G是指？15、GPRS的英文全称为（C）。
A、Global Packet Radio ServiceB、General Packet Radio SystemC、General Packet Radio ServiceD、Global Packet Radio System16、GPRS网络中，Gb接口与SGSN之间的数据传送一般基于？协议。
17、GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输？18、数据通信可以有单工、双工、（半双工）三种通信方式。
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2．GSM系统语音处理功能结构 ． 系统语音处理功能结构
RPE-LTP编译码器特性如下。 编译码器特性如下。 编译码器特性如下 取样速率为8kHz。 ① 取样速率为 。 帧长为20ms，每帧编码成为 ② 帧长为 ，每帧编码成为260bit/s。 。 每帧分为4个子帧 每个子帧长5ms。 个子帧， 每帧分为 个子帧，每个子帧长 。 纯比特率为13kbit/s。 ③ 纯比特率为 。
2．GSM系统语音处理功能结构 ． 系统语音处理功能结构
GSM系统对每个用户，其总比特率为 系统对每个用户， 系统对每个用户 33.85kbit/s，具体分配如下。 ，具体分配如下。 语音编译码13.0kbit/s 语音编译码 语音的误差保护9.8kbit/s 语音的误差保护 慢速随路控制信道SACCH（总数） 慢速随路控制信道 （总数） 0.95kbit/s 保护时间、同步等10.1kbit/s（约占总速 保护时间、同步等 （ 率的30%） 率的 ）
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
（4）非话信号的传输 ） 语音编译码器没有对语音频段的数据做出 要求，然而， 要求，然而，必须要求语音编译器能够传 输由网络提供给用户的各种音频信号音， 输由网络提供给用户的各种音频信号音， 如拨号音、振铃音、忙音等。 如拨号音、振铃音、忙音等。
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
语音编码器能够不受环境噪声以及很多语 音信号混杂的干扰。 音信号混杂的干扰。 在移动台转接移动台时，会出现两套编/译 在移动台转接移动台时，会出现两套编 译 码器复接的情况。 码器复接的情况。
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
1．语音质量评估 ．
图5-7 语音编码的现状
2．语音编码器的复杂度和处理时延 ．
语音数字编码的算法通常用数字信号处理 器（DSP）来实现。 ）来实现。 编码硬件的成本通常随着复杂度的提高而 增加。 增加。
2．语音编码器的复杂度和处理时延 ．
表 5-1
编码器类型 脉冲调制 自适应差分脉码调制 自适应子频段编码 多脉冲线性预测编码 随机激励线性预测编码 线性预测编码的声码
CELPC应用了矢量量化技术。 应用了矢量量化技术。 应用了矢量量化技术 在数字移动通信中， 在数字移动通信中，码激励的一种变型即 矢量和激励（ 矢量和激励（VSELP）已成为美国和日本 ） 数字蜂窝移动通信系统中的语音编码标准。 数字蜂窝移动通信系统中的语音编码标准。
5.1.5 移动通信中语音编码器的选择
1．多脉冲激励线性预测编码（MPLPC） ．多脉冲激励线性预测编码（ ）
图5-5 RPE编码方式激励可能模式 编码方式激励可能模式
2．码激励线性预测编码（CELPC） ．码激励线性预测编码（ ）
图5-6 CELPC的基本工作原理图 的基本工作原理图
2．码激励线性预测编码（CELPC） ．码激励线性预测编码（ ）
1．多脉冲激励线性预测编码（MPLPC） ．多脉冲激励线性预测编码（ ）
加上感知加权滤波器后， 加上感知加权滤波器后，主观听觉上的语 音质量有明显的提高。 音质量有明显的提高。 MPLPC必须进行量化编码，它传输的内容 必须进行量化编码， 必须进行量化编码 包括多脉冲激励的脉冲位置和幅度、 包括多脉冲激励的脉冲位置和幅度、长时 和短时预测器系数、音调周期等。 和短时预测器系数、音调周期等。 MPLPC产生的语音质量和比特率取决于提 产生的语音质量和比特率取决于提 供一帧语音激励信号的脉冲数目。 供一帧语音激励信号的脉冲数目。 多脉冲激励方式要优化众多脉冲的位置与 幅度参数，计算量大。 幅度参数，计算量大。
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
（5）传输时延 ） 造成传输时延的主要原因有以下两方面。 造成传输时延的主要原因有以下两方面。 语音编码的时延。 ① 语音编码的时延。 无线分系统中的时延。 ② 无线分系统中的时延。 为此对这两种时延的限定各自可不超过 65ms。 。
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
2．GSM系统语音处理功能结构 ． 系统语音处理功能结构
语音比特分为两类。第一类含182bit/s， ④ 语音比特分为两类。第一类含 ， 它们对误码是敏感的， 它们对误码是敏感的，即这些比特中发生 差错会对语音质量产生严重影响。 差错会对语音质量产生严重影响。这些比 特受到循环冗余校验（ 特受到循环冗余校验（CRC）码和一个具 ） 有恒定长度为5的 率卷积码的保护 率卷积码的保护。 有恒定长度为 的1/2率卷积码的保护。第 二类含78bit，它们抗差错的能力强，不受 二类含 ，它们抗差错的能力强， 保护。同时，为了抗突发差错， 保护。同时，为了抗突发差错，编码语音 块的交积跨越了8个 块的交积跨越了 个TDMA帧。 帧
第5章 语音编码、信道编码和 章 语音编码、 交织技术
第5章 语音编码、信道编码和交织技术 章 语音编码、
5.1 语 音 编 码 5.2 信 道 编 码 5.3 交 织 编 码
5.1 语 音 编 码
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 概述 语音信号特征 声码器 线性预测编码器 移动通信中语音编码器的选择 GSM系统语音编码器 系统语音编码器 IS-95系统语音编码器 系统语音编码器
考虑到二／ 考虑到二／四线转换阻抗不匹配会导致反 射现象发生， 射现象发生，上述的时延将给用户带来令 人厌烦的回声， 人厌烦的回声，因此需要采用回波抑制器 来消除时延的影响。 来消除时延的影响。
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
（6）硬件实现 ） 对语音编码器的要求主要来自手持机。 对语音编码器的要求主要来自手持机。为 了保障手持机的轻小和长期工作， 了保障手持机的轻小和长期工作，需要硬 件能够在一块VLSI芯片上实现，并要求功 芯片上实现， 件能够在一块 芯片上实现 率消耗尽可能的低。 率消耗尽可能的低。
（2）码速率 ） 仍然使用8kHz取样率，以便于和 取样率， 仍然使用 取样率 以便于和PSTN的 的 接口连接。 接口连接。基于对频率利用率和语音质量 相矛盾的协调， 相矛盾的协调，将16kbit/s作为可接受的工 作为可接受的工 作比特率。 作比特率。
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求
在低比特率语音编码中， 在低比特率语音编码中，有4个参数是很重 个参数是很重 要的，即比特率、质量、 要的，即比特率、质量、复杂度和处理时 延。 1．语音质量评估 ． 当前世界上流行的语音质量评估方法是采 用原CCITT提议的从 分到 分的主观评定 提议的从1分到 用原 提议的从 分到5分的主观评定 的方法。 的方法。 这就是“平均评价得分” 这就是“平均评价得分”（Mean Opinion Score），简称 ），简称 ），简称MOS。 。
低比特率语音编码器的性能比较
比特率/（kbit/s） 64 32 16 8 4 2 复杂度 MIPS 0.01 0.1 1 10 100 1 时延/ms 0 0 25 35 35 35 质 高级 高级 高级 通信级 通信级 合成级 量
5.1.6 GSM系统语音编码器 系统语音编码器
1．GSM系统语音编码器性能要求 ． 系统语音编码器性能要求 （1）语音质量 ） 对语音编码最基本的要求就是用户角度测 在可工作的范围内， 试，在可工作的范围内，平均语音质量应 至少不低于900MHz模拟移动系统。 模拟移动系统。 至少不低于 模拟移动系统 语音编码算法应具有很强的适应频谱以及 电平变化的能力。 电平变化的能力。
5.1.2 语音信号特征
图5-1 语音信号的产生模型
5.1.3 声码器
声码器是以人类语音的产生模型为基础， 声码器是以人类语音的产生模型为基础， 分析表征语音激励源和声道等的特征参数， 分析表征语音激励源和声道等的特征参数， 再运用这些特征参数重新合成语音信号的 设备。 设备。 声码器又称为“参量编码器” 声码器又称为“参量编码器”。声码器的 数码率可以压缩到2.4kbit/s以下，但其语 以下， 数码率可以压缩到 以下 音质量，特别是自然度，大大下降。 音质量，特别是自然度，大大下降。
2．GSM系统语音处理功能结构 ． 系统语音处理功能结构
分配给编译码器的最大时延为30ms。端对 。 分配给编译码器的最大时延为 端的最大时延在75ms左右，其中 左右， 端的最大时延在 左右 其中40ms以 以 上分配给时隙交织和信道编译码。 上分配给时隙交织和信道编译码。 为了进行不连续的传输， 为了进行不连续的传输，可应用语音激活 检测器。 检测器。
5.1.1 概述
语音编码技术通常分为三类：波形编码、 语音编码技术通常分为三类：波形编码、 声源编码（或参量编码）和混合编码。 声源编码（或参量编码）和混合编码。 波形编码的目的在于尽可能精确地再现原 来的语音波形。 来的语音波形。 声源编码是将语音信息用特定的声源模型 表示。 表示。 混合编码把波形编码的高质量和声码器的 高效压缩性融为一体，尤其在16bit/s～ 高效压缩性融为一体，尤其在 ～ 8kbit/s范围内达到了良好的语音质量。 范围内达到了良好的语音质量。 范围内达到了良好的语音质量
5.1.7 IS-95系统语音编码器 系统语音编码器
QCELP是Qualcomm公司 是 公司CDMA系统中的 公司 系统中的 语音编码标准IS-95。 语音编码标准 。 QCELP主要是使用码表矢量量化差值信号， 主要是使用码表矢量量化差值信号， 主要是使用码表矢量量化差值信号 然后基于语音的激活程度产生一个可变的 输出数据速率。 输出数据速率。
MPLPC方案是在给定的一帧 个激励样本 方案是在给定的一帧N个激励样本 方案是在给定的一帧 保留M个 并确定其幅度与位置， 中，保留 个，并确定其幅度与位置，使合 成语音和原始输入语音之间的感知加权误 差最小。 差最小。 感知加权就是通过线性滤波使客观误差在 不重要的频段上有所衰减， 不重要的频段上有所衰减，而在一些重要 的频段上得以加强。 的频段上得以加强。