3 语音编解码芯片的选型与接口电路的设计
在系统设计时,A/D、D/A芯片选用了LHeent公司推出的适用于蜂窝电话和调制解调器应用开发的话音频带CodecCSPl027.CSPl027片上集成了16位的∑一ΔA/D、D/A.通过16位串行I/0口与后续系统相连。CSPl027具有一定的软件编程控制功能,可根据不同的应用要求.通过软件编程来控制系统的音频接口的增益衰减、采样速率和接口方式等。这样的设计使得系统整体集成度提高,可靠性得以增强,很好的满足了系统对语音通道的设计要求。
语音压缩选用的是国产的低比特率声码器AMBE-1000,它是一款高性能的基于多带激励概念AMBE技术成功应用的语音编译码器,编码质量明显优于CELP、RELP、VSELP、MELP、ECELP、MP-MLQ、LPC-lO等编码方案,具有很高的合成语音质量和较强的抗背景噪声和误码的能力。其编码速率在2.4 kbPs~9.6 kbPs之间可调,FEC速率在50 bps~7.2 kbps可实现在线设定,模块主处理器可以通过判读误码率的大小来依据事先制定的策略调整语音编码速率和FEC速率,以尽可能的保持最佳的语音质量。当信道质量很好时,系统将语音编码速率和FEC数据速率均可适当减小,以传输更多路话音信号,增加信道复用效率;当信道质量比较糟糕时,系统将语音编码速率和FEC数据速率均可适当增大.以确保一定的传输质量。这一系统可以实现相关的速率组合。
VAD(话音激活)/CNI(舒适噪音插入)技术的应用也使得该声码器具用鲜明的特点。系统根据当前语音信号的功率。判断本帧信号静默与否。如果认定本帧为静默,则业务信道将改用另外的。PN码以远低于正常水平的功率发送静默信息。相应的,若接收到静默信息后,系统则会产生一帧时长的符合听觉习惯的背景噪声。VAD/CNI技术的运用.一方面减少了运算量,降低了功耗。另一方面在使用者没有接收到语音信息的同时,以舒适的背景噪声提示链路目前畅通。大量研究表明,在一路全双工电话交谈中.只有36%~40%的信号是活动的或有效的。当一方在讲话时,另一方在听,而且讲话过程中有大量显著的停顿。通过静噪抑制技术,可以大大节省网络带宽。针对网络传输的特点,采用静音检测和丢帧恢复等功能,在很大程度上能够弥补电磁干扰对语音传输质量的影响。而且,静音检测对于交谈来说,其节省的通讯量是相当可观的。其接口如图3所示。
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4 系统软件设计
系统软件主要包括接收和发送两大部分。
发送部分(图4)主要是先从AMBEl000接收PCM数据,然后把该数据进行处理后再按照通信格式打包并且加CRC32校验.通过串口发送出去。然后等待对方的回应数据。若是ARQ(Automatic Repeat reQuest,自动重复请求)数据则重新发送。若是ACK(acknowledgement,确认)数据则表示发送成功。若在设置时间内未收到任何数据,则重新发送。若在设置的重发次数后仍未收到ACK数据,则舍弃该数据包继续发送后续数据包。接收部分(图5)通过串口接收到数据帧后首先解包,然后进行差错检测,若有错,则发送ARQ,若正确,则发送ACK。若接收成功。则回到串口继续接收后面的数据。
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5 结论
本文所设计的语音通信系统采用的码率较低,为2.4 kbps的话音速率,传输时输出的语音清晰,辨识率好。本文设计是基于语音压缩传递基础上的,对于研究和应用窄带语音通信系统具有一定的借鉴价值。