: Вокодеры в современности - Вокодеры с линейным предсказанием

В таблице 5 приведены основные виды вокодеров и требуемая пропускная способность канала связи.

Сегодня вокодеры применяют для кодировании телефонных сигналов в военных и коммерческих цифровых системах связи. Перспективно применение вокодеров для организации служебной телефонной связи со скоростью передачи данных 1 200 - 2 400 бит/с. Формантные и полосные вокодеры находят применение также при цифровой передаче телефонных сигналов по КВ-каналам радиосвязи.

Таблица 5. Основные виды вокодеров

Современные вокодеры обеспечивают хорошее качество речи при скорости передачи 4 800 - 2 400 бит/с и качество речи, пригодное для ведения служебных переговоров, при скорости передачи 1 200 бит/с. В таблице 6 приведен краткий список вокодеров, которые производятся в настоящее время.

Таблица 6. Перечень вокодеров, которые производятся в настоящее время.

Рассмотрим теперь в качестве примера один из выпускаемых вокодеров-липредеров вокодер LSP2400.

Разработчики для скорости 2400 бит/с выбрали вокодер с линейным предсказанием.

Структурно вокодер состоит из двух частей. Первая часть - анализатор, функции которого заключаются в выделении текущих параметров речевого сигнала и их упаковке в кадр соответствующего формата.

Вторая часть - синтезатор по принятому кадру восстанавливает с некоторой ошибкой параметры текущего фрагмента сигнала и с их помощью воспроизводит синтетическую речь.

Цифровой сигнал поступает на предыскажающий фильтр (1-0.9375*z-1) и далее из него посредством полусинхронной с основным тоном процедуры выделяется фрагмент анализа. Предыскажение, кроме компенсации высокочастотной части спектра речевого сигнала, служит для снижения необходимой точности вычислений.

Полусинхронная с основным тоном процедура выделения фрагмента анализа заключается во взвешивании фрагмента треугольным окном переменной длины, зависящей от текущего основного тона. Треугольное окно в данном варианте алгоритма располагается в центре фрагмента. После получения фрагмента анализа коэффициенты линейного предсказания вычисляются путем использования ковариационного метода. Выбор ковариационного метода (среди двух возможных: автокорреляционного и ковариационного) обусловлен тем, что длина фрагмента анализа определяется основным тоном, а при возможных малых значениях длины фрагмента автокорреляционный метод даст значительные искажения текущего спектра сигнала.

Оценка периода основного тона производится по алгоритму, основанному на базе метода Голда-Рабинера.

В канал связи передаются линейные спектральные частоты (LSF). Квантование спектральных частот выполняется на основе метода динамического программирования. В качестве конкретных квантователей использованы неравномерные квантователи из 34-битного независимого квантования LSF стандарта USFS-1016.

В синтезаторе производится задержка на 1 кадр, поэтому сглаживание канальных ошибок производится на основе принятых параметров из трех текущих кадров - прошлого, настоящего и будущего. Степень сглаживания параметров зависит от числа детектированных канальных ошибок. При увеличении числа ошибок в канале степень сглаженности возрастает.

В качестве возбуждения на невокализованных фрагментах используется белый шум, а на вокализованных - импульсный отклик фазового звена.

Синтезирующий фильтр реализуется в прямом виде. Его коэффициенты представлены с 16-разрядной точностью. Выходной сигнал пропускается через фильтр, обратный предыскажающему, и после цифро-аналогового преобразования синтетический сигнал поступает на выход.

Более подробное описание алгоритма речевого кодирования LSP2400 на скорости 2400 бит/с можно найти в книгах:

    § Linear-Rrediction Vocoder for Speech Transmission with 2.4(1.2) kbit/sec rate, St. Petersburg State University of Telecommunication DSP Center, St. Petersburg, 1994 § Implementation of HF Modem for Digital Data Transmission, St. Petersburg Bonch-Bruevich State University of Telecommunication DSP Center, St. Petersburg, 1996

Похожие статьи




: Вокодеры в современности - Вокодеры с линейным предсказанием

Предыдущая | Следующая