專利名稱：一種采用自適應(yīng)聲碼器的數(shù)字對講機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)字對 講機，特別涉及一種采用自適應(yīng)聲碼器的數(shù)字對講機。
背景技術(shù)：
數(shù)字對講機是采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的對講機。數(shù)字對講機是將語音信號數(shù)字化，以數(shù)字編碼形式傳播，也就是說，對講機傳輸頻率上的全部調(diào)制均為數(shù)字。數(shù)字對講機較模擬對講機提高了話音質(zhì)量，由于數(shù)字通信技術(shù)擁有系統(tǒng)內(nèi)錯誤校正功能，和模擬對講機相比，可以在一個范圍更廣泛的信號環(huán)境中，實現(xiàn)更好的語音音頻質(zhì)量，其接收到的音頻噪音會更少些，聲音更清晰。一般來講，數(shù)字對講機內(nèi)部包含基帶處理芯片和編譯碼器(codec)芯片、聲碼器(vocoder )芯片和射頻電路。基帶處理芯片負(fù)責(zé)處理協(xié)議棧，在國際上，數(shù)字對講機公開的協(xié)議有dPMR協(xié)議和DMR協(xié)議，除此之外，基帶處理芯片還負(fù)責(zé)數(shù)字增益和直流偏置的設(shè)置。編譯碼器(codec)芯片將模擬語音數(shù)字化，通過音頻串行數(shù)據(jù)總線，發(fā)送給基帶處理芯片，根據(jù)對語音構(gòu)成的分析，應(yīng)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(xiàn)對音頻信號的壓縮。這些壓縮編碼算法的壓縮率、語音質(zhì)量各有所長。目前，數(shù)字對講機大多采用2. 4kb/s聲碼器(Vocoder)技術(shù)。MOTOROLA、KENW00D、iCOM等公司的數(shù)字對講機中，采用美國DVSI公司的AMBE3000 2. 45kb/s聲碼器。AMBE聲碼器采用先進(jìn)多帶激勵A(yù)MBE (Advanced Multi-BandExcitation)壓縮編碼算法,其基于MBE技術(shù)的低比特率、高質(zhì)量語音壓縮算法，具有語音音質(zhì)好和編碼波特率低等優(yōu)點。2009年4月，DPMR MOU決定采用美國DVSI公司的AMBE3000 2. 45kb/s聲碼器作為DPMR語音編碼標(biāo)準(zhǔn)。在這樣的背景下，作為國內(nèi)最知名的大學(xué)之一，清華大學(xué)研制、并實現(xiàn)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SELP聲碼器。SELP聲碼器是清華大學(xué)基于線性預(yù)測技術(shù)，采用正弦激勵算法在2000年前完成的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聲碼器算法。目前，不同的生產(chǎn)廠家的設(shè)計方案各自具有不同的技術(shù)特征，設(shè)計一種可以外掛多個Vocoder的基帶處理芯片，用這種基帶處理芯片為部件構(gòu)成的數(shù)字對講機，可充分發(fā)揮各個Vocoder對編解碼的優(yōu)點，這種融合方式柔性大，而基帶處理芯片可以外掛多個Vocoder的數(shù)字對講機可以實現(xiàn)，目前市場尚未有此類技術(shù)產(chǎn)品出現(xiàn)，文獻(xiàn)中也尚未有此類技術(shù)的報道，因此其發(fā)展的空間很大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的情況，提供一種可自適應(yīng)多個外掛聲碼器的數(shù)字對講機，其基帶處理芯片外掛多個Vocoder，可在一個范圍更廣泛的信號環(huán)境中，實現(xiàn)更好的語音音頻質(zhì)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(shù)特征來適應(yīng)歐洲、亞洲各種市場需求。[0009]本實用新型是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種采用自適應(yīng)聲碼器的數(shù)字對講機，其特征在于主電路包括控制單元、數(shù)字基帶處理芯片、編譯碼器芯片(codec)、聲碼器(vocoder)芯片模塊和射頻前端電路，控制單元分別與射頻前端電路、數(shù)字基帶處理芯片連接，編譯碼器芯片(codec)分別與射頻 前端電路、數(shù)字基帶處理芯片連接，聲碼器(vocoder)芯片模塊與數(shù)字基帶處理芯片連接；所述聲碼器(vocoder)芯片模塊由AMBE和清華大學(xué)SELP兩種聲碼器(vocoder)芯片整合構(gòu)成，每一個聲碼器(vocoder)芯片的內(nèi)部均包含一個編碼器和一個解碼器； 聲碼器(vocoder )芯片模塊中，AMBE聲碼器芯片內(nèi)的編碼器與SELP聲碼器芯片內(nèi)的編碼器相連接，其中一個編碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)接收端，則另一個編碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)發(fā)射端，AMBE聲碼器芯片內(nèi)的解碼器與SELP聲碼器芯片內(nèi)的解碼器相連接；其中一個解碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)接收端，則另一個解碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)發(fā)射端。對于語音數(shù)據(jù)發(fā)射端，可以有選擇的使用相應(yīng)的聲碼器芯片進(jìn)行編碼；對于語音數(shù)據(jù)接收端，根據(jù)壓縮編碼的特征，分析處理，然后內(nèi)部切換聲碼器芯片，從而實現(xiàn)從AMBE聲碼器到清華SELP聲碼器的自動識別和切換；若聲碼器芯片A內(nèi)的編碼器A為語音數(shù)據(jù)接收端，接收SkHz的語音數(shù)據(jù)采樣流，則將數(shù)據(jù)編碼并壓縮數(shù)據(jù)，以2400bps 9600bps的波特率傳送給另一個聲碼器芯片B內(nèi)的編碼器B ;經(jīng)編碼器B編碼后輸語音數(shù)據(jù)；若聲碼器芯片B內(nèi)的解碼器B為語音數(shù)據(jù)發(fā)射端，則將語音數(shù)據(jù)解碼并壓縮數(shù)據(jù)，以2400bps 9600bps的波特率傳送給另一個聲碼器芯片內(nèi)A的解碼器A ;經(jīng)解碼器A解碼后輸語音數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果是用可以外掛多個Vocoder的基帶處理芯片，構(gòu)成的數(shù)字對講機，可充分發(fā)揮各個Vocoder對編解碼的優(yōu)點，在一個范圍更廣泛的信號環(huán)境中，實現(xiàn)更好的語音音頻質(zhì)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(shù)特征來適應(yīng)歐洲、亞洲各種市場需求。

圖I、采用自適應(yīng)聲碼器的數(shù)字對講機主電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2、聲碼器芯片模塊內(nèi)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、基帶芯片發(fā)射框圖；圖6、基帶芯片接收框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實用新型如圖I至圖6所示,所述聲碼器(vocoder)芯片模塊由AMBE和清華大學(xué)SELP兩種聲碼器(vocoder)芯片整合構(gòu)成,本實用新型是一種采用自適應(yīng)聲碼器(vocoder)算法的數(shù)字對講機。[0026]聲碼器(vocoder)內(nèi)部包含獨立的編碼器和解碼器。編碼器接收SkHz的語音數(shù)據(jù)采樣流(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(shù)據(jù)流。反之，解碼器接收一個信道數(shù)據(jù)流并合成一個語音數(shù)據(jù)流，如圖I所示。信道接口用于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(tài)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(zhí)行更復(fù)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芯片的設(shè)備。在多數(shù)的語音傳輸系統(tǒng)中，實際編碼比特流以一定格式從信道中摘錄出來，并和系統(tǒng)信息合在一起構(gòu)成系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)流，通過傳輸信道發(fā)送；在接收端被摘錄出來，并通過解碼器構(gòu)成vocoder所需格式的數(shù)據(jù)流。語音信號是具有短時(20ms)平穩(wěn)性的非平穩(wěn)信號。由此，采用分幀處理的方法，在I幀(160個樣點)時間內(nèi)提取語音模型參數(shù)。如圖2所示，采用線性預(yù)測技術(shù)，編碼端提取參數(shù)有 I)表示語音譜包絡(luò)的10階預(yù)測系數(shù)(LSF)；2)預(yù)測冗余(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(yīng)DMR、DPMR等國際標(biāo)準(zhǔn)子幀的長度，SELP聲碼器幀長為20ms (160采樣/幀)。在編碼器中，對每幀輸入的160個語音樣點進(jìn)行處理I)首先，準(zhǔn)確分析、估算如上所述的語音模型參數(shù)；2)然后，按照要求的編碼速率，對參數(shù)進(jìn)行能實現(xiàn)高效率壓縮的量化，編碼；3)最后，編碼碼流復(fù)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(jìn)行分幀處理；2)然后解碼，反量化，重建語音參數(shù)；3)最后，用重建的激勵信號激勵線性預(yù)測合成濾波器，得到合成語音。我們內(nèi)置了兩種Vocoder,實現(xiàn)vocoder的自動識別。具體方法是，對于發(fā)射端，如圖4所示，可以有選擇的使用相應(yīng)的vocoder進(jìn)行編碼。對于接收端，如圖5所示，根據(jù)壓縮編碼的特征，分析處理，然后內(nèi)部切換Vocoder，從而實現(xiàn)從AMBE聲碼器到清華聲碼器的自動識別和切換。根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實現(xiàn)本實用新型的方案。
權(quán)利要求1.一種采用自適應(yīng)聲碼器的數(shù)字對講機，其特征在于主電路包括控制單元、數(shù)字基帶處理芯片、編譯碼器芯片、聲碼器芯片模塊和射頻前端電路，控制單元分別與射頻前端電路、數(shù)字基帶處理芯片連接，編譯碼器芯片分別與射頻前端電路、數(shù)字基帶處理芯片連接，聲碼器芯片模塊與數(shù)字基帶處理芯片連接；所述聲碼器芯片模塊由AMBE和清華大學(xué)SELP兩種聲碼器芯片整合構(gòu)成，每一個聲碼器芯片的內(nèi)部均包含一個編碼器和一個解碼器；聲碼器芯片模塊中，AMBE聲碼器芯片內(nèi)的編碼器與SELP聲碼器芯片內(nèi)的編碼器相連接，其中一個編碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)接收端，則另一個編碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)發(fā)射端；AMBE聲碼器芯片內(nèi)的解碼器與SELP聲碼器芯片內(nèi)的解碼器相連接；其中一個解碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)接收端，則另一個解碼器的信道接口為語音數(shù)據(jù)發(fā)射端。
專利摘要本實用新型涉及一種采用自適應(yīng)聲碼器的數(shù)字對講機，主電路包括控制單元、數(shù)字基帶處理芯片、編譯碼器芯片、聲碼器芯片模塊和射頻前端電路，控制單元分別與射頻前端電路、數(shù)字基帶處理芯片連接，編譯碼器芯片分別與射頻前端電路、數(shù)字基帶處理芯片連接，聲碼器芯片模塊與數(shù)字基帶處理芯片連接；聲碼器芯片模塊由AMBE和清華大學(xué)SELP兩種聲碼器芯片整合構(gòu)成，采用聲碼器芯片模塊的數(shù)字對講機可充分發(fā)揮各個聲碼器對編解碼的優(yōu)點，在一個范圍更廣泛的信號環(huán)境中，實現(xiàn)更好的語音音頻質(zhì)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(shù)特征來適應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)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