[发明专利]一种低码率的水下语音通信方法

说明书

技术领域

本发明属于一种语音通信方法。特别涉及一种低码率的水下语音通信方法。

背景技术

随着宽带网络技术、无线宽带技术和语音压缩技术的发展，语音信号的传输速率已达到一定水准。但由于水下信道自身的特点，很多无线电信道中的高效率处理方法很难适用，难以做到高速率的传输。而水下语音通信多用于指挥船与水下载人潜器(载体)和潜水员之间的语音通信，这种通信方式不关心语音的个人口音而更关注语音的清晰度。

目前水下语音通信技术研究得还不多，一般都是按照无线网络通信的方式进行编码压缩，经调制、传输、解调的。有关用语音识别与合成技术进行水下通信的研究极少，目前只搜索到一篇，见参考文献“语音识别与合成技术在水下语音传输中的应用”，2003年通信理论与信号处理年会论文集，2008年3月.P434～439，程恩等。其思路是将语音信号转换成文本信号，利用现成的ViaVoice识别软件与语音合成软件，实现水下语音通信的。选用的ViaVoice软件只能用于通用计算机，发送的是文字代码，而语音合成方法及使用的语音合成软件文中未见说明，且必须用到计算机，通过剪贴板读出文字，不适合与水下微小型载体和潜水员进行无缆语音通信。

发明内容

本发明的目的是为了克服水下语音通信传码率过大，提供一种低码率的水下语音通信方法。该方法利用在接收端的语音库，根据传送的汉语拼音代码或汉字发音代码来合成语音信号，使语音通信的编码率大幅度降低，每个字只需11～13位二进制编码即可。

本发明的原理框图主要是由发送端和接收端两部分组成。两者通过水声信道电信号连接。其中发送端由语音信号采集系统、语音信号识别编码系统、编码与调制器、发送电路构成，它们依次电信号连接。接收端由接收及预处理电路、解调与解码器、语音合成器、语音输出电路组成，它们依次电信号连接。

本发明实现语音通信的方法是：发送端通过语音识别系统将语音信号转换成汉语拼音或汉字发音对应的二进制代码或ASCII码，进行信道编码与调制后发送出去，接收端先进行解调与解码，再根据解出的拼音代码或汉字发音代码，调用语音库中相对应的拼音或汉字的发音信息，并利用语音合成算法将发音合成为语音信号输出。

本发明的具体方法是：发送端的语音信号采集系统采集语音信号，采集的语音信号经语音识别编码系统识别编码后，转换成与语音的拼音或汉字发音相对应的二进制代码或ASCII码，该代码通过编码与调制器变为调制信号，再经发送电路发射到水中；发射的编码信号经水声信道传输到达接收端；经信号接收及预处理电路传送给解调与解码器，解调与解码器将接收到的编码信号进行解调，得到拼音或汉字发音的二进制代码或ASCII码，传送给语音合成器，语音合成器利用语音库加上语音算法将代码对应的发音信息合成为语音信号；合成的语音信号最后经语音输出电路输出。本发明发送端的语音信号采集系统和语音信号识别编码系统可以不用，而直接通过键盘输入汉语拼音或汉字或直接调用事先存入的二进制代码文件，这样可以避免目前非特定人的语音识别率不高的问题；本发明接收端语音库中的韵母按5个声调分别存储，或不加声调直接存储，声调由发送端传送；本发明的语音库是按G.729标准编码的，库中元素或是拼音码，或是汉字发音码，或是特殊应用所需要的专用词汇和语句的编码。

综上所述，本发明利用在接收端的语音库，根据传送的拼音代码或汉字发音代码来合成语音信号，使语音通信的编码率大幅度降低，每个字只需用11～13位二进制数编码即可，加上信道编码，系统的传码率远小于现有水下通信方法的传码率，解决了水下语音通信的信道容量不足的问题，且具有高的保密性。

本发明特别适用于要求传码率不能太高而又必须用语音进行通信的小型水下设备中。

附图说明

图1一种低码率的水下语音通信方法实施的原理框图

具体实施方式

本发明的具体实施方法是：发送端1的语音信号采集系统3可以是通用的语音采集系统，或是自制电路；语音信号识别编码系统4采用数字信号处理电路及其软件，或是计算机及其识别编码软件，语音识别方法采用隐马尔可夫算法和动态时间规整算法；编码与调制器5采用m序列编码技术实现信道编码，或采用目前无线电数字通信用的其它编码技术进行编码；发送电路6为水声发射电路；接收端2的接收及预处理电路8为水声接收电路；解调与解码器9通过算法实现信号的解调与解码功能；语音合成器10采用数字信号处理电路实现，其合成方法采用混合编码合成技术，或采用其它合成技术；语音库是按G.729标准编码的，库中元素是拼音码或是汉字发音码，或是为特殊应用而建的专用词汇、语句的编码。

本发明利用在接收端的语音库，根据发送端传送的拼音代码或汉字发音代码来合成语音信号，使语音通信的编码率大幅度降低，而且具有高的保密性。此外，本发明具有码率低、体积小、重量轻、实时性好、方便灵活等特点，可以用于嵌入式系统，特别适合于水下微小型载体和潜水员进行无缆语音通信。