自适应多速率宽带语音编码算法的研究与仿真实现

介绍了一种用于第三代移动通信和数字宽带网络系统的AMR-WB(自适应多速率宽带)语音编码算法,对编解码算法的主要模块和特性进行了简要介绍。在深入分析和研究AMR-WB原理的基础上,对算法进行了仿真实现,并对合成语音质量进行了主观听觉测试和客观PESQ测试,测试结果表明12.65 kb/s以上模式的PESQ-MOS分值都超过了4.0,且合成语音具有良好的自然度和听觉舒适性,证明了该算法是一种高

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第3卷 9

第3期

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Vo . 9 No 3 13 .M ay 2 08 0

20 0 8年 5月

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文章编号： 0 79 3 ( 0 8 0 - 2 2 0 1 0- 4 2 2 0 ) 30 7 -5

自适应多速率宽带语音编码算法的研究与仿真实现白国栋，雪英张(原理工大学信息工程学院山西太原 0 0 2 )太 3 04

摘要：绍了一种用于第三代移动通信和数字宽带网络系统的 AM R— B(自适应多速率宽介 W

带 )音编码算法，编解码算法的主要模块和特性进行了简要介绍。在深入分析和研究 AM语对w B原理的基础上，算法进行了仿真实现，对合成语音质量进行了主观听觉测试和客观 P Q对并 ES测试，试结果表明 l . 5k/测 2 6 b S以上模式的 PES M oS分值都超过了 4 0,合成语音具有良好 Q .且的自然度和听觉舒适性，明了该算法是一种高品质的语音编码算法。证 关键词：自适应多速率宽带；音编码；数码激励线性预测 语代中图分类号： TN9 2 3 1 .文献标识码： A

3 P于 2 0 GP 0 1年 3月公布了用于第三代移动通信系统 WC MA的自适应多速率宽带 ( D AMR -WB, a t eM ut R t ie a d语音编码算 Ad pi l- aeW d b n ) v i法标准。2 0 0 2年 1月，T采纳了 AM W B编码 IU

都达到或超过了 4 0且合成语音具有良好的自然 .,度和听觉舒适性。

1 AMR W B算法编码器原理 —图 1为 AMR WB语音编码器的简化框图， -编码器按照实现的功能大致可以分为预处理、 P分 LC

算法，布了数字宽带语音编码的新标准 G. 2 .,公 7 2 2由此 AM R WB编码算法成为第一种可以同时用于—

有线与无线业务的语音编码系统 _。算法基于 5 1该] O~

析、基音搜索、代数码书搜索和高频带处理五部分，下面对各模块分别进行简要介绍 _] 2。。2 1预处理 .

70 0Hz

0的带宽语音，与传统的 2 0 0 0~34 0Hz

电话带宽相比，5~ 2 0 Hz的低频部分增加了语 O 0

音的自然度和听觉舒适性；34 0 70 0 Hz的高 0~ 0频部分，可以更好地区分摩擦音，而增强了语音从的可理解性。编码速率有 9种模式，别为 2 . 5分 38,2 . 5 1 . 5, 8 2, 4 8, 4 2, 2 6, . 5和 3O,98 1. 5 1. 5 1 . 5 1. 5 8 8

A MR WB编码器的 L C分析和码书搜索都是 - P在 1 . Hz的采样率下进行的，以要把输入信 28k所号的采样率降低到 1 . Hz这样每帧的样点由 2 8k, 3 0个下降到 2 6个。降采样后的信号通过截止频 2 5率为 5的高通滤波器去掉不必要的低频成分。 OHz

6 6 b S 2 6 b S其之上的编码模式提供 . 0k/。1 . 5k/及了高质量的宽带语音，8 8 . 5和 6 6 b s种低速 . 0k/两

为克服传统感觉加权滤波在宽带信号中由于高低频动态范围大而引起的频谱倾斜加大的缺点，输入对语音还要进行预加重处理。 2 2线性预测分析和■化 . AM R WB所采用的 l - 6阶线性预测模型，窄同

率模式一般用于非常恶劣的无线信道环境或者网络拥塞的时候。语音的采样频率为 1 Hz 0ms 6k,2为一

帧。对两个低、频带 5~ 64 0 Hz和 64 0高 O 0 0~

70 0Hz别进行独立编码，降低复杂性，高 0 分以提编码效率。笔者在深入分析和研究 AMR wB原]—理的基础上，对算法进行了仿真实现，对合成语音并质量进行了主观听觉测试和客观 P S测试，试 E Q测

带 AMR语音编码算法中的 l O阶线性预测模型相比，以更好的反应宽带语音信号高频部分的共振可

峰信息。预处理后的语音信号，个语音帧都要用每一

结果表明 1 . 5k/以上模式的 P S - S分值 2 6 b s E Q MO

个 3 0ms的不对称窗进行 L P分析，窗集中于该

收稿日期： 0 7 1— 1 2 0— 0 1基金项目：山西省自然科学基金资助项目( 0 5 0 9 2 0 13 )作者简介：国栋 ( 9 1,

,向 18一)男山西朔州人，士生，要从事语音编码算法的研究，E malrajl@ 1 3tm硕主 (— i el l ) e y 6 .o

通讯联系人：雪英，,授，导，T 105—6 19 2张女教博 ( e) 3 1 O 4 4