GSM話音編碼技術詳述

由于GSM系統是一種數字通信系統，話音或其它信號都要進行數字化處理，因而第一步要把話音模擬信號轉換成數字信號（即1和0的組合）。如我們熟悉的我國固定電話系統采用的PCM－A律編碼，它是采用A律波形編碼，分為3步：
采樣：在某個短時間間隔內測量模擬信號的值。采樣速率8kHz/s。
量化：對每個樣值用8個比特的量化值來表示對應的模擬信號瞬間值，即為樣值指配256（28）個不同電平值中的一個。
編碼：每個量化值用8個比特的二進制代碼表示，組成一串具有離散特性的數字信號流。
使用這種編碼方式，數字鏈路上的數字信號比特速率為64kbit／s（8kbit／s×8）。如果GSM系統也采用此種方式進行話音編碼，那么每個話音信道是64kbit／s，8個話音信道就是512kbit／s。考慮實際可使用的帶寬，GSM規范中規定載頻間隔是200kHz。因此要把它們保持在規定的帶寬內，必需大大地降低每個話音信道的編碼的比特率，這就要靠采用低速率話音編碼技術來實現。
為了滿足GSM系統的窄帶通信模式，GSM采用三種話音編碼技術，即：
速率為13k的全速率（FR）編碼技術：規則脈沖激勵線性預測編碼技術（RPE-LPT）。
速率為12.2k的增強型全速率（EFR）編碼技術：代數碼激勵線性預測編碼技術（ACELPT）。
速率為6.5k的半速率（HR）矢量和激勵線性預測編碼技術編碼方式（VSELP）。
下面以最常用的規則脈沖激勵線性預測編碼技術（RPE-LTP）為例來了解GSM的語音編碼技術。

規則脈沖激勵線性預測編碼技術是一種混合編碼技術，它集成了波形編碼與聲源編碼兩項技術之長。波形編碼器可精確地再現原來的話音波形，話音質量較高，但要求的比特速率相應的較高，在12-16Kbit/s的范圍內會造成話音質量惡化，波形編碼器硬件上更容易實現，不受時延影響。聲源編碼是將話音信息用特定的聲源模型表示。聲碼器編碼可以是很低的速率（可以低于5kbit／s，雖然不影響話音的可懂性，但話音質量聽起來不自然，很難分辨是誰在講話。因此GSM系統話音編碼器是采用聲碼器和波形編碼器的混合物--- 混合編碼器，全稱為線性預測編碼-長期預測編碼-規則脈沖激勵編碼器（LPC-LTP-RPE編碼器），見圖1所示。LPC+LTP為聲碼器，RPE為波形編碼器，再通過復用器混合完成模擬話音信號的數字編碼，每話音信道的編碼速率為13kbit／s。
聲碼器的原理是模仿人類發音器官喉、嘴、舌的組合，將該組合看作一個濾波器，人發出的聲音使聲帶振動就成為激勵脈沖。當然“濾波器脈沖m頻率是在不斷地變換，但在很短的時間（10ms～30ms）內觀察它，則發音器官是沒有變換的，因此聲碼器要做的事是將話音信號分成20ms的聲碼塊，然后分析這一時間段內所相應的濾波器的參數，并提取此時的脈沖串頻率，輸出其激勵脈沖序列。相關的話音段是十分相似的，LTP將當前段與前一段進行比較，相應的差值被低通濾波后進行一種波形編碼。故：LPC十LTP參數：3.6 kbit/s；RPE參數：9.4kbit/s；因此，話音編碼器的輸出比特速率是13kbit。
深圳市君鑒測試儀器租賃有限公司于2002年在深圳成立，04年在上海和香港成立分公司，06年在蘇州成立辦事處。主要從事世界知名品牌Agilent,R&S,Tektronix等研發，生產類測試儀器的租賃與銷售。君鑒公司的經營理念是“以精至強，由強漸大”。我們擁有一支具備豐富實踐經驗的技術團隊，可以為您在產品的研發階段提供專業的技術支持，并且為您在產品的生產階段量身定制儀器租賃方案，降低生產成本。 服務電話：800 999 3035 儀器回收：陳經理：13560795201