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基于FPGA的32Kbit/s CVSD语音编解码器的实现

来源:-- 作者:-- 浏览:1172

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摘要:64 Kbit/s的A律或μ律的对数压扩PCM编码在大容量的光纤通信系统和数字微波系统中已得到广泛应用,但由于占用较大的传输带宽和具有复杂的成帧结构,PCM编码不适合无线语音系统的应用。连续可变斜率增量(Continuously Variable Slope Delta,CVSD)调制以其较低的应用难度、成本和编码速率,较好的语音质量广泛

64 Kbit/s的A律或μ律的对数压扩PCM编码在大容量的光纤通信系统和数字微波系统中已得到广泛应用,但由于占用较大的传输带宽和具有复杂的成帧结构,PCM编码不适合无线语音系统的应用。连续可变斜率增量(Continuously Variable Slope Delta,CVSD)调制以其较低的应用难度、成本和编码速率,较好的语音质量广泛应用于战术通信网、卫星通信、蓝牙等无线语音传输领域。近年来FPGA不断发展演化,并在构架方面针对DSP应用有了显著增强。这些增强使得FPGA能够支持各领域的众多复杂DSP应用,如电信(基站信号处理、雷达信号处理等)、多媒体处理(视频处理、音频信号处理等)及其他应用领域,笔者结合FPGA的灵活性、强大的数字信号处理能力、较短的开发周期,提出了基于FPGA的32 Kbit/s CVSD语音编解码器。

  1 CVSD原理

  增量调制(Delta Modulation,DM)用一位编码表示相邻样值的相对大小,从而反映出抽样时刻波形的变化趋势,它分为线性增量调制(Linear Delta Modulation,LDM)和自适应增量调制(Adaptive Delta Modulation,ADM)。LDM中采用固定的量化台阶△,在量化编码的过程中会引起两类失真,一类是斜率过载失真,它是由于量化台阶△过小,跟不上信号波形中斜率陡峭部分造成的,另一类是颗粒失真,它是由于量化台阶△过大,在信号波形斜率较小部分造成的。CVSD是一种自适应增量ADM算法,动态调整量化台阶△的大小随输入信号变化,当输入信号幅度变化率增大时,量化台阶相应增大,当输入信号幅度变化率减小时,量化台阶相应减小。

  2 CVSD编解码算法

  2.1 编码算法

  编码算法流程如图1所示,x(n)为输入语音采样信号,采样频率fs=32 kHz,xp(n)为一阶预测值,d(n)为输入采样信号x(n)和一阶预测值xp(n)的差值,β为量阶衰减因子,△0为初始量阶。模块L实现电平转换,输入c(n)=1时输出为+1,输入c(n)=0时输出为-1,因此模块L的输出值为2c(n)-1。

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型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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