专利名称：一种采用自适应声码器的数字对讲机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数字对 讲机，特别涉及一种采用自适应声码器的数字对讲机。
背景技术：
数字对讲机是采用数字技术进行设计的对讲机。数字对讲机是将语音信号数字化，以数字编码形式传播，也就是说，对讲机传输频率上的全部调制均为数字。数字对讲机较模拟对讲机提高了话音质量，由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能，和模拟对讲机相比，可以在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音更清晰。一般来讲，数字对讲机内部包含基带处理芯片和编译码器(codec)芯片、声码器(vocoder )芯片和射频电路。基带处理芯片负责处理协议栈，在国际上，数字对讲机公开的协议有dPMR协议和DMR协议，除此之外，基带处理芯片还负责数字增益和直流偏置的设置。编译码器(codec)芯片将模拟语音数字化，通过音频串行数据总线，发送给基带处理芯片，根据对语音构成的分析，应运而生了多种对音频信号的压缩编码算法，如CELP、RELP、VSELP、MP-MLQ、LPC-1OMBE等，它们通过不同的算法，实现对音频信号的压缩。这些压缩编码算法的压缩率、语音质量各有所长。目前，数字对讲机大多采用2. 4kb/s声码器(Vocoder)技术。MOTOROLA、KENW00D、iCOM等公司的数字对讲机中，采用美国DVSI公司的AMBE3000 2. 45kb/s声码器。AMBE声码器采用先进多带激励AMBE (Advanced Multi-BandExcitation)压缩编码算法,其基于MBE技术的低比特率、高质量语音压缩算法，具有语音音质好和编码波特率低等优点。2009年4月，DPMR MOU决定采用美国DVSI公司的AMBE3000 2. 45kb/s声码器作为DPMR语音编码标准。在这样的背景下，作为国内最知名的大学之一，清华大学研制、并实现了具有自主知识产权的SELP声码器。SELP声码器是清华大学基于线性预测技术，采用正弦激励算法在2000年前完成的具有自主知识产权的声码器算法。目前，不同的生产厂家的设计方案各自具有不同的技术特征，设计一种可以外挂多个Vocoder的基带处理芯片，用这种基带处理芯片为部件构成的数字对讲机，可充分发挥各个Vocoder对编解码的优点，这种融合方式柔性大，而基带处理芯片可以外挂多个Vocoder的数字对讲机可以实现，目前市场尚未有此类技术产品出现，文献中也尚未有此类技术的报道，因此其发展的空间很大。
发明内容本实用新型的目的就是为根据现有技术的情况，提供一种可自适应多个外挂声码器的数字对讲机，其基带处理芯片外挂多个Vocoder，可在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音更清晰，以其融合方式柔性大得技术特征来适应欧洲、亚洲各种市场需求。[0009]本实用新型是通过这样的技术方案实现的一种采用自适应声码器的数字对讲机，其特征在于主电路包括控制单元、数字基带处理芯片、编译码器芯片(codec)、声码器(vocoder)芯片模块和射频前端电路，控制单元分别与射频前端电路、数字基带处理芯片连接，编译码器芯片(codec)分别与射频 前端电路、数字基带处理芯片连接，声码器(vocoder)芯片模块与数字基带处理芯片连接；所述声码器(vocoder)芯片模块由AMBE和清华大学SELP两种声码器(vocoder)芯片整合构成，每一个声码器(vocoder)芯片的内部均包含一个编码器和一个解码器； 声码器(vocoder )芯片模块中，AMBE声码器芯片内的编码器与SELP声码器芯片内的编码器相连接，其中一个编码器的信道接口为语音数据接收端，则另一个编码器的信道接口为语音数据发射端，AMBE声码器芯片内的解码器与SELP声码器芯片内的解码器相连接；其中一个解码器的信道接口为语音数据接收端，则另一个解码器的信道接口为语音数据发射端。对于语音数据发射端，可以有选择的使用相应的声码器芯片进行编码；对于语音数据接收端，根据压缩编码的特征，分析处理，然后内部切换声码器芯片，从而实现从AMBE声码器到清华SELP声码器的自动识别和切换；若声码器芯片A内的编码器A为语音数据接收端，接收SkHz的语音数据采样流，则将数据编码并压缩数据，以2400bps 9600bps的波特率传送给另一个声码器芯片B内的编码器B ;经编码器B编码后输语音数据；若声码器芯片B内的解码器B为语音数据发射端，则将语音数据解码并压缩数据，以2400bps 9600bps的波特率传送给另一个声码器芯片内A的解码器A ;经解码器A解码后输语音数据。本实用新型的有益效果是用可以外挂多个Vocoder的基带处理芯片，构成的数字对讲机，可充分发挥各个Vocoder对编解码的优点，在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音更清晰，以其融合方式柔性大的技术特征来适应欧洲、亚洲各种市场需求。
图I、采用自适应声码器的数字对讲机主电路结构框图；图2、声码器芯片模块内部组成图；图3、SELP编码器原理框图；图4、SELP解码器原理框图；图5、基带芯片发射框图；图6、基带芯片接收框图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型如图I至图6所示,所述声码器(vocoder)芯片模块由AMBE和清华大学SELP两种声码器(vocoder)芯片整合构成,本实用新型是一种采用自适应声码器(vocoder)算法的数字对讲机。[0026]声码器(vocoder)内部包含独立的编码器和解码器。编码器接收SkHz的语音数据采样流(16位线性的，8位A律或8位U律)和输出一个期望的波特率的信道数据流。反之，解码器接收一个信道数据流并合成一个语音数据流，如图I所示。信道接口用于描述从编码器输出的压缩比特流和输入到解码器的压缩比特流。该接口也可输出状态信息，例如可以检测是否有双音多频(DTMF)的语音信号输入。此外，该接口对编/解码器执行更复杂的控制操作(通常在初始化时)。这些控制功能包括语音和纠错码速度的选择、A/D-D/A芯片的设备。在多数的语音传输系统中，实际编码比特流以一定格式从信道中摘录出来，并和系统信息合在一起构成系统传送数据流，通过传输信道发送；在接收端被摘录出来，并通过解码器构成vocoder所需格式的数据流。语音信号是具有短时(20ms)平稳性的非平稳信号。由此，采用分帧处理的方法，在I帧(160个样点)时间内提取语音模型参数。如图2所示，采用线性预测技术，编码端提取参数有 I)表示语音谱包络的10阶预测系数(LSF)；2)预测冗余(Excitation)；3)声带振动频率的基音周期(Pitch)；4)声带是否振动的子带清/浊(U/V)音；5)能量(Gain)；顺应DMR、DPMR等国际标准子帧的长度，SELP声码器帧长为20ms (160采样/帧)。在编码器中，对每帧输入的160个语音样点进行处理I)首先，准确分析、估算如上所述的语音模型参数；2)然后，按照要求的编码速率，对参数进行能实现高效率压缩的量化，编码；3)最后，编码码流复接，输出bit流。图3是SELP声码器解码端的原理框图。在解码端I)首先将码流进行分帧处理；2)然后解码，反量化，重建语音参数；3)最后，用重建的激励信号激励线性预测合成滤波器，得到合成语音。我们内置了两种Vocoder,实现vocoder的自动识别。具体方法是，对于发射端，如图4所示，可以有选择的使用相应的vocoder进行编码。对于接收端，如图5所示，根据压缩编码的特征，分析处理，然后内部切换Vocoder，从而实现从AMBE声码器到清华声码器的自动识别和切换。根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
权利要求1.一种采用自适应声码器的数字对讲机，其特征在于主电路包括控制单元、数字基带处理芯片、编译码器芯片、声码器芯片模块和射频前端电路，控制单元分别与射频前端电路、数字基带处理芯片连接，编译码器芯片分别与射频前端电路、数字基带处理芯片连接，声码器芯片模块与数字基带处理芯片连接；所述声码器芯片模块由AMBE和清华大学SELP两种声码器芯片整合构成，每一个声码器芯片的内部均包含一个编码器和一个解码器；声码器芯片模块中，AMBE声码器芯片内的编码器与SELP声码器芯片内的编码器相连接，其中一个编码器的信道接口为语音数据接收端，则另一个编码器的信道接口为语音数据发射端；AMBE声码器芯片内的解码器与SELP声码器芯片内的解码器相连接；其中一个解码器的信道接口为语音数据接收端，则另一个解码器的信道接口为语音数据发射端。
专利摘要本实用新型涉及一种采用自适应声码器的数字对讲机，主电路包括控制单元、数字基带处理芯片、编译码器芯片、声码器芯片模块和射频前端电路，控制单元分别与射频前端电路、数字基带处理芯片连接，编译码器芯片分别与射频前端电路、数字基带处理芯片连接，声码器芯片模块与数字基带处理芯片连接；声码器芯片模块由AMBE和清华大学SELP两种声码器芯片整合构成，采用声码器芯片模块的数字对讲机可充分发挥各个声码器对编解码的优点，在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音更清晰，以其融合方式柔性大的技术特征来适应欧洲、亚洲各种市场需求。
文档编号H04Q5/24GK202503628SQ20122010625
公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者刘武超, 康保亮, 张财元, 张键, 李辉辉, 王伟, 黄振华 申请人:天津七一二通信广播有限公司