基于DSP的G.729语音编码算法的研究与实现

【摘要】G.729(ConjugateStructure-AlgebraicCodeExcitedLinearPrediction,CS-ACELP)共轭结构代数码激励线性预测编码是电话带宽语音信号编码的标准，其编码速率为8kbps。该算法在此速率下具有比较好的音质，所以广泛应用于移动通信标准、IP(InternetProtocol)电话以及各种终端上。但该算法计算复杂度比较大，且需要实时工作，对硬件系统的要求比较高。近年来随着硬件技术的发展，数字信号处理技术得到了迅速提高，数字信号处理器(DSP，DigitalSignalProcessor)的出现使G.729算法的硬件实现成为了可能，DSP处理速度快、功耗低、运算能力强，是语音处理最佳的工具。本论文详细论述了G.729算法的原理以及基于DSP的G.729语音编解码器的设计与实现的相关理论与技术，提出了开环基音分析和增益量化运算简化的优化方案。利用MATLAB对这两个方案进行了仿真，仿真结果证明了提出的两个优化方案是正确有效的。总结起来，本文的主要成果及结论如下：(1)提出了基于三电平削波与粗搜索相结合的优化开环基音分析方案，同时提出了增益量化运算简化的优化方案。这两个方案在基本不降低语音质量的前提下很好地减少了开环基音分析的运算量以及增益量化运算的计算量。本文对以上两个优化方案进行了MATLAB仿真，仿真结果表明所提出的开环基音优化方案以及增益量化运算简化方案是高效的。(2)提出了基于DSP的程序、编译器、函数级别的优化方案。该方案在保证G.729算法在硬件上正常运行的前提下很好地提高了程序的执行效率。通过G.729在DSP上的实现，本论文获得了语音编码部分函数优化前后所需运算量的对比表。实验结果表明，该优化方案是可行的，同时证明开环基音以及增益量化运算方案在硬件上实现也是行之有效的。(3)完成了基于TMS320VC5509A的G.729语音编解码器的设计方案。该方案由硬件部分和软件部分构成，本文详细叙述了它的硬件设计过程及软件实现流程，从而很好地完成了G.729算法在DSP上实时实现的方案，这就表明了实现该算法的硬件设计与软件设计方案是稳定合理的.总之，G.729语音编码算法的研究及其实现是当前语音处理领域的热门课题，通过对该算法的研究，将对语音处理、信息科学和硬件开发等领域产生积极影响。
【作者】郭晓彬；
【导师】王春悦；
【作者基本信息】吉林大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】语音编码；G.729；开环基音；TMS320VC5509A；

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