D-AMPS系统的语音编码标準

原理

图1给出了D-AMPS系统7950bit/s的全速率VSELP语音编码器原理方框图。编码器用了3个激励源，最上面的是长期滤器状态，第二、第三是两个VSELP激励码本。

20ms的语音帧被分成四个5ms的子帧，对于每个子帧，语音编码器必须确定和编码上述解码器所需的参数：长期预测器L、两个码字I和H、增益β、γ1和γ2。在编码器中，输入语音必须通过感觉加权滤波器的滤波。而其合成滤波器，在每一子帧后，合成激励源的ex(n)要修正长期预测器的状态。接收端的解码器也有相应的合成滤波器。但是编码器的合成包括噪声加权参数，因此称为加权合成滤波器，用以匹配加权输入语音。在所有的子帧参数已被确定和量化后，长期滤波器状态和加权合成滤波器状态必须被更改，为处理下一子帧作準备。短期滤波器与传统的LPC合成滤波器相同，这里採用的是10阶全极点滤波器。LPC係数每20ms帧编码一次，并在每5ms子帧中通过内插法修正。3个激励矢量顺序地挑选，每一步的码本搜寻都是为了使误差最小。

参数及计算

下面是VSELP语音编解码器的基本参数：抽样速率(帧速率) 8kHz帧长度NF 160样点(20ms)子帧长度N 40样点(5ms)短期预测器即LPC的阶数NP 10长期预测器抽头数 l码字1的位数即基矢量数M1 7码字2的基矢量数M2 7语音编码器的基本比特率是7950bit/s。每语音帧(20ms)含159bit。代表短期预测器参数的10个反射係数，即LPC係数是各自被量化的。反映20ms期间输入语音平均信号功率的能量值为R(0)。每一帧计算和编码一次。三个激励增益被矢量量化到每子帧8bit(GSP0)码。159个bit的分配如下：短期滤波器参数α 38bit/帧帧能量R(0) 5bit/帧滞后L 28bit/帧(7bit/子帧)码字I、H 56bit/帧(7+7bit/子帧)增益β、γ1和γ2 32bit/帧(8bit/子帧)VSELP编码器使用两个激励码本，各含2M码矢量，这些码矢量都由两组M个基矢量构成，其中M=7。定义VK，m(n)为第K码本的第m个基矢量；UK，i(n)为第K个码本中第i个码矢量。则：

式中：K=1指第1码本；K=2指第2码本；并且0≤i≤2M－1，0≤n≤N－1。码本中每个码矢量都是M个基矢量的线性组合。线性组合是由参数θ定义。 定义如下： =+1表示i码字的m位为1 =－1表示i码字的m位为0对码字i的全部比特位取反，则相应码矢量就是码字i的负矢量。每个码矢量的负矢量也在码本中，这对码矢量称为互补码矢量。每个码本有7个基矢量，含128个码矢量，每个基矢量有40个抽样样本。