探讨自适应G.726语音编码优化与IP核设计大专

论文导读：12.10本章小结31-32第3章G.726标准的编程实现32-463.1程序模块的划分32-343.2功能模块的实现34-453.2.1g726.h头文件34-353.2.2g726.c文件35-453.3本章小结45-46第4章G.726标准的优化探讨46-604.1语音质量的测量策略46-484.1.1语音质量的客观测量46-474.1.2语音质量的主观测量47-484.2标准编的语音测试48-
摘要：PCM即脉冲编码调制技术是运用最早和最广泛的语音编码技术。目前,采取非线性量化编码64Kbit/s的A律和μ律PCM被广泛地运用于各种通信系统。1988年ITU提出了G.726ADPCMi(自适应差分PCM)语音编码标准,规定了16Kbit/s、24Kbit/s、32Kbit/s、40Kbit/s编码速率标准。G.726标准的特点是算法简单,语音还原质量较高,在多次转换后语音质量有保证,广泛运用于数字电路倍增设备(DCME)中。本论文首先对ITU-T G.726标准进行了浅析和探讨,并对各个部分的数学模型进行了详尽的剖析。在此基础上在PC平台上VC编程实现了该标准的编。整个程序分为编码器和,为G.726的标准,而编码器整体分为自适应量化模块和自适应预测模块。在自适应量化模块中,分别实现了输入PCM格式转换,差分信号计算,量化定标因子自适应,自适应速度制约,单音信号和转移检测,以及自适应量化6个子算法。在自适应预测模块中,实现了反向自适应量化,以及自适应预测和重建信号子算法。然后对该程序进行了32kb/s,16kb/s码率下的语音测试。测试表明,在32kb/s码率下较好地还原了源音频,而在16kb/s码率下具有语音失真、还原噪声大等不足。为了解决16kb/s码率下的上面陈述的不足,本论文首先进行了波形比对浅析,发现该码率下输出语音包络与源音频相比有着很多突变。这是因为在编码器一端用自适应预测技术把语音信号的相关性去除以后,在一端重构源信号时没能准确地恢复语音信号的相关性所造成的。即语音信号的线性相关性减弱造成了语音失真和还原噪声。由此,本论文以端对输出语音进行了语音重构。采取后向算术递归平均的策略增强了语音信号线性相关,并进行了测试实验。测试实验表明,该策略较好地解决了16kb/s码率下的上面陈述的不足,并通过实验证明在平均数N=3时效果是最优的,信噪比提升了3.54dB。随着EDA技术的进展采取可编程逻辑器件FPGA来实现语音信号的实时处理优势越来越显著,FPGA的高速性能和可重构性弥补了DSP和专用ASIC芯片的不足。而IP复用技术将显著降低FPGA的开发成本和开发周期,成为FPGA运用进展的核心领域。本论文对G.726标准探讨的基础上,对该标准的核心环节自适应预测模块进行了软IP核的开发。该IP核基于QUATUS II平台上用VHDL语言来开发,并综合、仿真、优化、下载验证,使其在运转速率、可移植性、资源利用等指标上达到最优。关键词：G.726论文自适应预测论文自适应量化论文IP复用论文FPGA论文
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Abstract6-10
第1章 绪论10-16

1.1 语音编码概述10-12

1.2 语音编码器的分类12-13

1.2.1 波形近似的语音编码器12

1.2.2 参量编码器12-13

1.3 课题的提出13-14

1.4 探讨的内容和论文组织结构14-16

第2章 G.726语音编码标准的浅析16-32

2.1 输入PCM格式转换17

2.2 差值信号计算17

2.3 自适应量化器17-18

2.4 逆自适应量化器18

2.5 量化器定标因子自适应18-19

2.6 自适应速度制约19

2.7 自适应预测器19-29

2.7.1 语音产生的源滤波器模型20-21

2.7.2 线性预测浅析(LPA)的求解21-25

2.7.3 线性预测浅析的实现和物理解释25-28

2.7.4 G.726标准自适应预测器28-29

2.8 单音和瞬变音检测器29-30

2.9 30-31

2.10 本章小结31-32

第3章 G.726标准的编程实现32-46

3.1 程序模块的划分32-34

3.2 功能模块的实现34-45

3.

2.1 g726.h头文件34-35

3.

2.2 g726.c文件35-45

3.3 本章小结45-46
第4章 G.726标准的优化探讨46-60

4.1 语音质量的测量策略46-48

4.

1.1 语音质量的客观测量46-47

4.

1.2 语音质量的主观测量47-48

4.2 标准编的语音测试48-49
4.论文导读：章小结58-60第5章基于FPGA的自适应预测器软IP核设计60-785.1FPGA的基本特点与开发流程60-655.2采取FPGA实现数字信号处理的策略65-665.3基于FPGA的自适应预测器P核设计66-765.3.1自适应预测算法的优化67-685.3.2基于VHDL语言的程序设计68-705.3.3综合、时序浅析70-735.3.4下载验证73-745.3.5封装成IP核74-765.4本章
3 提升自适应预测精度对系统的影响49-53

4.4 16kb/s码率编解码输出信号的优化53-56

4.5 测试验证56-58

4.6 本章小结58-60

第5章 基于FPGA的自适应预测器软IP核设计60-78

5.1 FPGA的基本特点与开发流程60-65

5.2 采取FPGA实现数字信号处理的策略65-66

5.3 基于FPGA的自适应预测器P核设计66-76

5.

3.1 自适应预测算法的优化67-68

5.

3.2 基于VHDL语言的程序设计68-70

5.

3.3 综合、时序浅析70-73

5.

3.4 下载验证73-74

5.

3.5 封装成IP核74-76

5.4 本章小结76-78
第6章 结论78-80

6.1 论文工作总结78-79

6.2 未来探讨的展望79-80

参考文献80-84
致谢84-85
攻读学位期间发表的论著、获奖情况85