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A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research and Optimization of Vector Quantization in AMR-WB Coding
Candidate: Li Haixia
Supervisor: Prof. Li Wanchen
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Signal and Information Processing
Date of Submission: March , 2013
Date of Oral Examination: March, 2013
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年 月 日
哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明
本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。
本论文(□在授予学位后即可□在授予学位 12 个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。
作者(签字): 导师(签字):
日期: 年 月 日 年 月 日
摘 要
当今社会,通信技术和计算机网络都得到了迅速发展,视听需求量也越来越高,一方面,由于带宽为 300Hz~3400Hz 的窄带语音所提供的语音质量,已经不能满足使用的需求,人们开始转而研究带宽为 50Hz~7kHz 的宽带语音所提供的那种自然的、面对面的语音质量;另外一方面,由于传统意义上的语音编码,它的速率一般是确定的。如果它的编码速率较高,虽然能够获得较好的语音质量,但网络资源占用的多,而如果它的编码速率较低,虽然网络资源占用的不多,但是语音质量又得不到保证。为了解决网络资源和语音质量之间的矛盾,出现了变速率语音编码。
综合以上两个原因,将宽带语音编码和变速率语音编码相结合就成为了语音编码技术的发展趋势。AMR-WB 语音编码器作为宽带语音编码和变速率语音编码的结合体,, 被 ITU-T 和 3GPP/ETSI 同时选中作为宽带语音编码标准,在通信史上,该编码算法第一次实现了无线与有线业务的融合,在移动通信、ISDN 宽带电话、ISDN 可视电话和电视会议等领域都有广阔的应用前景,所以对 AMR-WB 语音编码器进行研究有很深远的意义。本文针对 AMR-WB 语音编码器主要进行了以下几个方面的研究工作:
(1) 首先对 AMR-WB 语音编码器编码部分算法的原理进行了系统分析,深入研究了预处理模块、LPC 分析模块、开环基音分析模块、码本搜索模块和增益量化模块,然后对 AMR-WB 语音编码器解码部分的算法进行了研究与分析,最后对 AMR-WB 语音编码器进行了 C++编码实现,利用 Visual Studio 2008 和 ITU-T 提供的语音序列 对 AMR-WB 语音编码器进行编解码实验,验证所编写代码的正确性。
(2) 虽然 AMR-WB 语音编码器具有语音质量高、平均编码速率低和自适应好等优点,但该算法的计算复杂度很高,这样就限制了其在计算资源有限的某些领域的应用。通过研究发现,LPC 分析模块、码书搜索模块在 AMR-WB 语音编码器中就占了编码时间的 60%,而矢量量化技术又是 LPC 分析模块中的一个关键环节。针对这一问题,本文在悉心总结前人研究成果的基础上,重点分析了矢量量化的码书设计、码字搜索和码字索引分配这三大核心技术,并对 AMR-WB 语音编码器中起着关键作用的矢量量化模块做了深入的研究,针对该编码器在进行矢量量化时,所存在的不足进行系统分析,并从码书设计和码字搜索上进行改进研究。
(3) AMR-WB 语音编码器中 LPC 分析模块的矢量量