[实用新型]语音增强声码器

说明书

本实用新型涉及一种语音增强声码器，属无线电通讯技术领域。

多带激励(MBE，Multi-Band Excitation)语音编码是一种中低速语音编码算法，最初由美国麻省理工学院的Daniel W.Griffin博士提出[1]，其改进型多带激励声码器IMBE(4.15Kbits/s，加纠错编码后为6.4Kbits/s)已被国际海事卫星组织(INMARSAT)定为卫星话音通信标准[2]，在此基础上清华大学电子工程系的王田博士在他的博士论文中研究了一种2.4kb/s的IMBE声码器算法[3]。

IMBE声码器算法的基本原理包括三部分：语音分析、语音编/解码和语音合成。语音分析的目的是为了准确而有效地提取语音生成模型的参数。MBE语音生成模型的参数包括基音频率或基音周期、谱包络信息、清浊音信息。谱包络信息包括基音频率各次谐波的幅度和相位信息，但2.4kb/s的IMBE声码器抛弃了相位信息不传。语音编码用于把分析所得参数进行合适的量化和编码，把语音参数编成适合于传输的比特流；语音解码过程基本上是语音编码的逆过程，它把接收到的比特流还原为语音参数。语音合成则是语音分析的逆过程，它用接收到的语音模型参数去还原原始语音，生成适合人耳听的语音信号。

IMBE声码器本身具有一定的抗噪声能力，能在高信噪比(SNR，Signal-to-Noise Ratio)下，比如说SNR大于20dB，可靠地工作，但当信噪比进一步降低时，其合成语音的失真迅速增大，当信噪比低于5dB时，几乎无法正常工作。

本实用新型的目的在于应用语音增强技术研制一种能独立实时工作的抗噪声语音增强声码器设备，使它在0dB左右的信噪比(白色高斯噪声)下仍能较好地工作。

本实用新型设计的语音增强声码器，包括：

(1)数字信号处理器；

(2)为数字信号处理器提供内存的静态存贮器和程序存贮器，与数字信号处理器相连的读端口、写端口；

(3)与信号处理器的管脚相连的数据接收和发送端、接收和发送时钟；

(4)用于模数/数模转换的模拟接口电路，与数字信号处理器相连，该电路为一芯片；

(5)用于把输入信号电平转换成模拟接口电路的信号放大和电平转换电路，该电路由实现放大功能的两个运算放大器、实现反向功能的一个运算放大器和实现电平移位的两个运算放大器组成；

(6)用于放大模拟信号功率，使其能驱动扬声器发声的功率放大电路，由运算放大器和小功率放大器组成；

(7)用于使数字信号处理器复位的复位电路，由复位开关和二个非门组成；

(8)用于将220V交流电源转换成各个电路所要求的直流电压的电源模块，由整流电路、滤波电路和稳压电路组成。

本实用新型的语音增强声码器，对于平稳白色高斯噪声情况，当信噪比较高时(≥10dB)，语音增强声码器能显著提高IMBE声码器合成语音的质量；当信噪比较低时(≥0dB)，语音增强声码器能正常工作，合成语音清晰可懂，而此时一般的IMBE声码器已无法正常工作，其合成语音夹杂有刺耳的失真信号。

附图说明：

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

图3是本实用新型的程序主流程图。

图4是语音增强程序流程图。

图5是模拟接口电路与数字信号处理器的连接示意图。

图6是模拟接口电路的模拟信号差分输入示例。

图7是信号放大和电平转换电路图。

图8是复位电路图。

下面结合附图，详细介绍本实用新型的原理和工作过程。

语音增强声码器是一种基于数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)的语音信号处理设备，通过开关选择，能对语音信号进行增强与/或压缩编码处理，并能在低信噪比下提供设备之间的全双工语音通信。本设备的原理框图如附图1所示。

其基本工作过程是这样的，由信号输入端输入的语音信号经过放大和电平转换，生成模数转换所需要的语音信号，该信号由模拟接口电路经8KHz采样、16bit量化转换成数字信号，送数字信号处理器进行语音增强和语音编码等处理。数字信号处理器先对数字化语音进行增强处理以滤除背景噪声，然后经语音分析和量化编码输出数字码流，同时数字信号处理器接收来自其他语音增强声码器的数字码流，经解码得到语音模型参数，然后用这些参数合成数字语音，数字语音再经数模转换转换为模拟语音。最后设备对模拟语音进行功率放大，输出能驱动扬声器工作的语音信号。