新型宽带语音编解码器AMR-WB的研究

第２２卷第１期计算机仿真２００５年１月文章编号：１００６—９３４８（２００５）ｏｌ一０１５０—０３

新型宽带语音编解码器ＡＭＲ—ＷＢ的研究

焦传斌，于保华，李治柱

（上海交通大学计算机系，上海２０００３０）

摘要：该文介绍了一种应用于第三代移动通讯系统的编解码器，同时也是第一个可同时用于无线和有线应用的编解码器，该编解码器的语音带宽拓展为５０Ｈｚ到７０００Ｈｚ，编码后语音的自然度很高，用在３Ｇ移动通讯系统的多媒体服务、宽带包交换网络、音频和视频会议等等。由于ＡＭＲ—ＷＢ为一个全新的宽带编解码器，其标准在２００１年３月刚刚通过，国外对其的研究也属于起步阶段，还没有真正进入实用阶段。尤其在国内，至今尚未见到相关的研究。故对其进行全面的分析和深入的研究是必要的，会对今后的研究打下良好的基础。

关键词：语音编码；共轭结构代数码激励线性预测；语音激活检测

中图分类号ｉＴＰ３９１．４２文献标识码：Ｂ

ＡＮｅｗＷｉｄｅｂａｎｄＳｐｅｅｃｈＣＯＤＥＣＡＭＲ——ＷＢ

Ｊ认０Ｃｈｕａｎ—ｂｉｎ，ＹＵＢａｏ—ｈｕａ，ＬＩＺｈｉ—ｚｈｕ

（ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ）ＡＫ＿ｑｒＲＡＣＴ：３１ａｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｗｓｐｅｅｃｈＣＯＤＥＣｗｈｉｃｈｗｉｌｌｂｅｕｓｅｄｉｎ３Ｇｍｏｂｉｌｅｅｏｍｍｔｍｉｃａｆｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｐａｃｋｅｔｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ａｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆ５０ｔｏ７０００Ｈｚｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｎａｔｕｒａｌｎｅｓｓｏｆｓｐｅｅｃｈ，８０ｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｍｕｈｉｍｅ—ｄｉａｓｅｒｖｉｃｅｓｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ｗｉｄｅｂａｎｄｔｅｌｅｐｈｏｎｙｏｖｅｒｐａｃｋｅｔｎｅｔｗｏｒｋｓ，ａｕｄｉｏａｎｄｖｉｄｅｏｔｅｌｅｃｏｎｆｅｒｅｎｅｉｎｇ．ＡｆｔｅｒａｂｒｉｅｆｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅＣＯＤＥＣ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓａｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｓ．ＢｅｃａｕｓｅｔｈｅＡＭＲ—ＷＢｉＳａｎｅｗＣＯＤＥＣ．ａｎｄｉＳｐａｓｓｅｄｉｎＭａｒｃｈ２００１，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｂｏｕｔｉｔｉｓｓｔｉｌｌｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅａｎｄｈａｓｎｏｔｇｏＲｅｎｉｎｔｏｌｌｓｅ．Ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｂｏｕｔｉｔｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｔａｋｅｎ．Ｓｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｈａｖｅａｄｅ印ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｉｓａｒｅａａｎｄｉｔｗｉｌｌｂｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｙ．

ＫＥＹＷＯＲＩ）ｓ：Ｓｐｅｅｃｈｃｏｄｅｅ；ＡＣＥＬＰ；ＶＡＤ

１ＡＭＲ—ＷＢ的出现背景

当今使用的大多数语音编解码系统是基于电话带宽的

窄带语音，这种语音带宽通常被限制在约２００Ｉ－Ｉｚ一３４００Ｈｚ，采样速率为８ｋＨｚ。传统公共交换电话网（Ｐ洲）的这种内在的带宽限制限制了通讯质量的进一步提高，致使在语音的自然度、音乐处理以及一些特殊音处理等方面还不尽人意。端到端数字网络的增长，如第二和第三代无线系统、ＩＳＤＮ、ＶＯＩＰ，允许我们使用一个更宽的语音带宽来提供远远超过ＰＳＴＮ的…ｌ，可以给人一种面对面交流感觉的通讯质量。尽管许多语音信号中，尤其是不发声的信号中，其能量要比７ＫＨＺ更高，但实际只以比７ｋＨｚ低的形式表示。在宽带语音编解码中，信号以１６ｋＨｚ的频率采样，带宽限制在５０Ｈｚ一７０００Ｈｚ，这样的语音质量接近于面对面交流感觉的通讯质量。同窄带电话语音相比，增加的从５０Ｈｚ一２００Ｈｚ的低端频率提高了自然度、表现力、舒适度。扩展的３４００Ｈｚ一７０００Ｈｚ的高频部分

收稿日期：２００３—１０—１５

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可以更好地区分摩擦音所以更易于理解。５０１－Ｉｚ一７０００Ｈｚ的带宽不仅提高了可理解性和语音自然度，而且使说话人识别变的简单。

宽带语音信号以１６ｋＨｚ采样，每个样本以１６位整数表示，原始位速率是２５６ｋｂｉｔ／ｓ。所以，语音编解码，或者说是语音压缩，对于宽带语音通讯就具有十分重要的意义。从１９９９年开始，３ＧＰＰ／ＥＴＳＩ已经开始为应用于ＧＳＭ和第三代无线ｗ—ＣＤＭＡ的宽带语音编码进行开发和标准化工作。在２０００年９月，Ｎｏｋｉａ／ＶｏｉｅｅＡｇｅｌｌＪ控Ｊ的编解码器被选为３ＧＰＰ／ＥＴＳＩ的ＡＭＲ—ｗＢ（ＡｄａｐｔｉｖｅＭｕｌｔｉ—ＲａｔｅＷｉｄｅｂａｎｄ）编解码器。此后，语音编解码器的规范被确定下来并在２００１年３月通过。ｍ．一Ｔ也分别在２００１年９月和２００２年１月选出并批准了这个编解码器，ｒＩＴＵ—Ｔ的标准是Ｇ．７２２．２。这标志着无线与有线业务首次得以采用同一编解码器，意味着３Ｇ与口固定网络之间的互通更加容易。

２ＡＭＲ—ＷＢ框架介绍

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