基于FPGA的低速率语音声码器的研究与实现

• 作 者: 时永鹏
• 机 构: 西安电子科技大学
• 出 处: 西安电子科技大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: MELP FPGA 语音编解码 DSP Builder

数字语音通信是当前信息产业中发展最快、普及面最广的业务。语音信号压缩编码是数字语音信号处理的一个方面,它和通信领域联系最为密切。在现有的语音编码中,美国联邦标准混合激励线性预测(MELP-Mixed Excited Linear Prediction )算法在2.4kb/s的码率下取得了较好的语音质量,具有广阔的应用前景。FPGA作为一种快速、高效的硬件平台在数字信号处理和通信领域具有着独特的优势。现代大容量、高速度的FPGA一般都内嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模块。用FPGA来实现数字信号处理可以很好地解决并行性和速度问题,而且其灵活的可配置特性,使得FPGA构成的DSP系统非常易于修改、测试及硬件升级。本论文阐述了一种基于FPGA的混合激励线性预测声码器的研究与设计。首先介绍了语音编码研究的发展状况以及低速率语音编码研究的意义,接着在对MELP算法进行深入分析的基础上,提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及实现过程,最后本文把重点放在MELP声码器的编解码器设计上,利用DSP Builder、Quartus II分别设计了其中的滤波器、分帧加窗处理、线性预测分析等关键模块。在Simulink环境下运用SignalCompiler对编解码系统进行功能仿真,为了便于仿真,系统中没有设计的模块在Simulink中用数学模型代替,仿真结果表明,合成语音信号与原始信号很好的拟合,系统编解码后语音质量基本良好。