一種採用自適應聲碼器的數字對講機的製作方法

2023-05-20 21:57:21 2

專利名稱：一種採用自適應聲碼器的數字對講機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數字對 講機，特別涉及一種採用自適應聲碼器的數字對講機。
背景技術：
數字對講機是採用數位技術進行設計的對講機。數字對講機是將語音信號數位化，以數字編碼形式傳播，也就是說，對講機傳輸頻率上的全部調製均為數字。數字對講機較模擬對講機提高了話音質量，由於數字通信技術擁有系統內錯誤校正功能，和模擬對講機相比，可以在一個範圍更廣泛的信號環境中，實現更好的語音音頻質量，其接收到的音頻噪音會更少些，聲音更清晰。一般來講，數字對講機內部包含基帶處理晶片和編解碼器(codec)晶片、聲碼器(vocoder )晶片和射頻電路。基帶處理晶片負責處理協議棧，在國際上，數字對講機公開的協議有dPMR協議和DMR協議，除此之外，基帶處理晶片還負責數字增益和直流偏置的設置。編解碼器(codec)晶片將模擬語音數位化，通過音頻串行數據總線，發送給基帶處理晶片，根據對語音構成的分析，應運而生了多種對音頻信號的壓縮編碼算法，如CELP、RELP、VSELP、MP-MLQ、LPC-1OMBE等，它們通過不同的算法，實現對音頻信號的壓縮。這些壓縮編碼算法的壓縮率、語音質量各有所長。目前，數字對講機大多採用2. 4kb/s聲碼器(Vocoder)技術。MOTOROLA、KENW00D、iCOM等公司的數字對講機中，採用美國DVSI公司的AMBE3000 2. 45kb/s聲碼器。AMBE聲碼器採用先進多帶激勵AMBE (Advanced Multi-BandExcitation)壓縮編碼算法,其基於MBE技術的低比特率、高質量語音壓縮算法，具有語音音質好和編碼波特率低等優點。2009年4月，DPMR MOU決定採用美國DVSI公司的AMBE3000 2. 45kb/s聲碼器作為DPMR語音編碼標準。在這樣的背景下，作為國內最知名的大學之一，清華大學研製、並實現了具有自主智慧財產權的SELP聲碼器。SELP聲碼器是清華大學基於線性預測技術，採用正弦激勵算法在2000年前完成的具有自主智慧財產權的聲碼器算法。目前，不同的生產廠家的設計方案各自具有不同的技術特徵，設計一種可以外掛多個Vocoder的基帶處理晶片，用這種基帶處理晶片為部件構成的數字對講機，可充分發揮各個Vocoder對編解碼的優點，這種融合方式柔性大，而基帶處理晶片可以外掛多個Vocoder的數字對講機可以實現，目前市場尚未有此類技術產品出現，文獻中也尚未有此類技術的報導，因此其發展的空間很大。
發明內容本實用新型的目的就是為根據現有技術的情況，提供一種可自適應多個外掛聲碼器的數字對講機，其基帶處理晶片外掛多個Vocoder，可在一個範圍更廣泛的信號環境中，實現更好的語音音頻質量，其接收到的音頻噪音會更少些，聲音更清晰，以其融合方式柔性大得技術特徵來適應歐洲、亞洲各種市場需求。[0009]本實用新型是通過這樣的技術方案實現的一種採用自適應聲碼器的數字對講機，其特徵在於主電路包括控制單元、數字基帶處理晶片、編解碼器晶片(codec)、聲碼器(vocoder)晶片模塊和射頻前端電路，控制單元分別與射頻前端電路、數字基帶處理晶片連接，編解碼器晶片(codec)分別與射頻 前端電路、數字基帶處理晶片連接，聲碼器(vocoder)晶片模塊與數字基帶處理晶片連接；所述聲碼器(vocoder)晶片模塊由AMBE和清華大學SELP兩種聲碼器(vocoder)晶片整合構成，每一個聲碼器(vocoder)晶片的內部均包含一個編碼器和一個解碼器； 聲碼器(vocoder )晶片模塊中，AMBE聲碼器晶片內的編碼器與SELP聲碼器晶片內的編碼器相連接，其中一個編碼器的信道接口為語音數據接收端，則另一個編碼器的信道接口為語音數據發射端，AMBE聲碼器晶片內的解碼器與SELP聲碼器晶片內的解碼器相連接；其中一個解碼器的信道接口為語音數據接收端，則另一個解碼器的信道接口為語音數據發射端。對於語音數據發射端，可以有選擇的使用相應的聲碼器晶片進行編碼；對於語音數據接收端，根據壓縮編碼的特徵，分析處理，然後內部切換聲碼器晶片，從而實現從AMBE聲碼器到清華SELP聲碼器的自動識別和切換；若聲碼器晶片A內的編碼器A為語音數據接收端，接收SkHz的語音數據採樣流，則將數據編碼並壓縮數據，以2400bps 9600bps的波特率傳送給另一個聲碼器晶片B內的編碼器B ;經編碼器B編碼後輸語音數據；若聲碼器晶片B內的解碼器B為語音數據發射端，則將語音數據解碼並壓縮數據，以2400bps 9600bps的波特率傳送給另一個聲碼器晶片內A的解碼器A ;經解碼器A解碼後輸語音數據。本實用新型的有益效果是用可以外掛多個Vocoder的基帶處理晶片，構成的數字對講機，可充分發揮各個Vocoder對編解碼的優點，在一個範圍更廣泛的信號環境中，實現更好的語音音頻質量，其接收到的音頻噪音會更少些，聲音更清晰，以其融合方式柔性大的技術特徵來適應歐洲、亞洲各種市場需求。

圖I、採用自適應聲碼器的數字對講機主電路結構框圖；圖2、聲碼器晶片模塊內部組成圖；圖3、SELP編碼器原理框圖；圖4、SELP解碼器原理框圖；圖5、基帶晶片發射框圖；圖6、基帶晶片接收框圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細描述本實用新型如圖I至圖6所示,所述聲碼器(vocoder)晶片模塊由AMBE和清華大學SELP兩種聲碼器(vocoder)晶片整合構成,本實用新型是一種採用自適應聲碼器(vocoder)算法的數字對講機。[0026]聲碼器(vocoder)內部包含獨立的編碼器和解碼器。編碼器接收SkHz的語音數據採樣流(16位線性的，8位A律或8位U律)和輸出一個期望的波特率的信道數據流。反之，解碼器接收一個信道數據流併合成一個語音數據流，如圖I所示。信道接口用於描述從編碼器輸出的壓縮比特流和輸入到解碼器的壓縮比特流。該接口也可輸出狀態信息，例如可以檢測是否有雙音多頻(DTMF)的語音信號輸入。此外，該接口對編/解碼器執行更複雜的控制操作(通常在初始化時)。這些控制功能包括語音和糾錯碼速度的選擇、A/D-D/A晶片的設備。在多數的語音傳輸系統中，實際編碼比特流以一定格式從信道中摘錄出來，並和系統信息合在一起構成系統傳送數據流，通過傳輸信道發送；在接收端被摘錄出來，並通過解碼器構成vocoder所需格式的數據流。語音信號是具有短時(20ms)平穩性的非平穩信號。由此，採用分幀處理的方法，在I幀(160個樣點)時間內提取語音模型參數。如圖2所示，採用線性預測技術，編碼端提取參數有 I)表示語音譜包絡的10階預測係數(LSF)；2)預測冗餘(Excitation)；3)聲帶振動頻率的基音周期(Pitch)；4)聲帶是否振動的子帶清/濁(U/V)音；5)能量(Gain)；順應DMR、DPMR等國際標準子幀的長度，SELP聲碼器幀長為20ms (160採樣/幀)。在編碼器中，對每幀輸入的160個語音樣點進行處理I)首先，準確分析、估算如上所述的語音模型參數；2)然後，按照要求的編碼速率，對參數進行能實現高效率壓縮的量化，編碼；3)最後，編碼碼流復接，輸出bit流。圖3是SELP聲碼器解碼端的原理框圖。在解碼端I)首先將碼流進行分幀處理；2)然後解碼，反量化，重建語音參數；3)最後，用重建的激勵信號激勵線性預測合成濾波器，得到合成語音。我們內置了兩種Vocoder,實現vocoder的自動識別。具體方法是，對於發射端，如圖4所示，可以有選擇的使用相應的vocoder進行編碼。對於接收端，如圖5所示，根據壓縮編碼的特徵，分析處理，然後內部切換Vocoder，從而實現從AMBE聲碼器到清華聲碼器的自動識別和切換。根據上述說明，結合本領域技術可實現本實用新型的方案。
權利要求1.一種採用自適應聲碼器的數字對講機，其特徵在於主電路包括控制單元、數字基帶處理晶片、編解碼器晶片、聲碼器晶片模塊和射頻前端電路，控制單元分別與射頻前端電路、數字基帶處理晶片連接，編解碼器晶片分別與射頻前端電路、數字基帶處理晶片連接，聲碼器晶片模塊與數字基帶處理晶片連接；所述聲碼器晶片模塊由AMBE和清華大學SELP兩種聲碼器晶片整合構成，每一個聲碼器晶片的內部均包含一個編碼器和一個解碼器；聲碼器晶片模塊中，AMBE聲碼器晶片內的編碼器與SELP聲碼器晶片內的編碼器相連接，其中一個編碼器的信道接口為語音數據接收端，則另一個編碼器的信道接口為語音數據發射端；AMBE聲碼器晶片內的解碼器與SELP聲碼器晶片內的解碼器相連接；其中一個解碼器的信道接口為語音數據接收端，則另一個解碼器的信道接口為語音數據發射端。
專利摘要本實用新型涉及一種採用自適應聲碼器的數字對講機，主電路包括控制單元、數字基帶處理晶片、編解碼器晶片、聲碼器晶片模塊和射頻前端電路，控制單元分別與射頻前端電路、數字基帶處理晶片連接，編解碼器晶片分別與射頻前端電路、數字基帶處理晶片連接，聲碼器晶片模塊與數字基帶處理晶片連接；聲碼器晶片模塊由AMBE和清華大學SELP兩種聲碼器晶片整合構成，採用聲碼器晶片模塊的數字對講機可充分發揮各個聲碼器對編解碼的優點，在一個範圍更廣泛的信號環境中，實現更好的語音音頻質量，其接收到的音頻噪音會更少些，聲音更清晰，以其融合方式柔性大的技術特徵來適應歐洲、亞洲各種市場需求。
文檔編號H04Q5/24GK202503628SQ20122010625
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者劉武超, 康保亮, 張財元, 張鍵, 李輝輝, 王偉, 黃振華 申請人:天津七一二通信廣播有限公司