一種基于非等重保護(hù)的速率自適應(yīng)聲碼通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于語(yǔ)音通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于非等重保護(hù)的速率自適應(yīng)聲碼通信 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信時(shí)的信道編碼都是在一定失真度下的參數(shù)編碼，所以信源編 碼的輸出不再是等概率分布，其中仍然有剩余冗余，而且在信源譯碼時(shí)語(yǔ)音編碼后的不同 比特對(duì)誤碼的敏感度也不相同。其中，重要比特對(duì)誤碼比較相對(duì)敏感，一旦發(fā)生誤碼會(huì)大大 降低合成語(yǔ)音的質(zhì)量，而不重要的比特對(duì)誤碼相對(duì)不敏感，一旦發(fā)生誤碼對(duì)合成語(yǔ)音的質(zhì) 量影響較小。所以目前常用的等重編碼對(duì)所有比特都進(jìn)行相同的信道編碼，容易在誤碼率 較高的情況下嚴(yán)重影響合成語(yǔ)音的質(zhì)量。
[0003] 目前，對(duì)聲碼話的傳輸主要采用調(diào)制解調(diào)器，在固定的傳輸速率下來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是固 定速率的聲碼話傳輸技術(shù)并不能很好地適應(yīng)實(shí)際的信道情況。當(dāng)信道條件惡化時(shí)，傳輸波 形負(fù)載信息的能力降低，誤碼率就會(huì)增加，需要對(duì)大量傳輸出錯(cuò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行重傳，降低了語(yǔ) 音通信的通信效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于非等重保護(hù)的速率自 適應(yīng)聲碼通信方法。該方法針對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low-Dens ity Pari ty-Check，LDPC碼）， 通過(guò)實(shí)時(shí)判斷通信雙方的信道質(zhì)量，能夠自適應(yīng)地更換單倍、雙倍和四倍三種傳輸速率，能 夠在滿足可懂度前提下，最大程度提高語(yǔ)音的自然度；同時(shí)，本發(fā)明方法針對(duì)上述三種傳輸 速率，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的非等重信道編碼，該方案對(duì)重要的比特進(jìn)行較強(qiáng)的信道編碼保護(hù)，對(duì)不 重要的比特進(jìn)行較弱的信道編碼保護(hù)或者不進(jìn)行信道編碼保護(hù)，能夠明顯改善語(yǔ)音編碼的 抗誤碼性能，并提高合成語(yǔ)音的質(zhì)量。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006] -種基于非等重保護(hù)的速率自適應(yīng)聲碼通信方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，設(shè)定聲碼通信的信道編碼采用LDPC碼;然后，針對(duì)單倍、雙倍和四倍三種傳 輸速率，在聲碼器時(shí)延為固定時(shí)延的條件下，設(shè)計(jì)每種傳輸速率下的非等重信道編碼；
[0008] 步驟2,設(shè)定發(fā)送信號(hào)的結(jié)構(gòu):發(fā)送信號(hào)由四個(gè)不同功能的序列組成，分別為傳輸 層控制/自動(dòng)增益控制（Transmit Level Control/Automatic Gain Control，TLC/AGC)序 列、同步報(bào)頭(Pr eamb 1 e，PRE)序列、wa 1 sh序列以及數(shù)據(jù)(DATA)序列；
[0009] 步驟3,首先，通過(guò)發(fā)送方的話筒下傳第1段語(yǔ)音信號(hào)，并設(shè)定第1段語(yǔ)音信號(hào)的傳 輸速率為單倍傳輸速率;然后，選擇以單倍傳輸速率為編碼速率的聲碼器對(duì)第1段語(yǔ)音信號(hào) 進(jìn)行編碼，得到第1聲碼數(shù)據(jù)塊，發(fā)送方將第1聲碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行封裝，得到封裝后的第1聲碼 數(shù)據(jù)塊;接著，根據(jù)單倍傳輸速率下的非等重信道編碼對(duì)封裝后的第1聲碼數(shù)據(jù)塊依次進(jìn)行 數(shù)據(jù)排列、LDPC編碼和交織，得到第1待發(fā)送編碼數(shù)據(jù);最后，將第1待發(fā)送編碼數(shù)據(jù)按照發(fā) 送信號(hào)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)制，以單倍傳輸速率發(fā)送至接收方；
[0010]步驟4,接收方進(jìn)行同步檢測(cè)，并對(duì)同步檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)后的第1 聲碼數(shù)據(jù)塊;再對(duì)第1聲碼數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的walsh序列進(jìn)行解算，得到第1聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速 率，以及信道的初始估值;然后，接收方根據(jù)第1聲碼數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的同步報(bào)頭和信道的初始 估值對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算得到發(fā)送第1聲碼數(shù)據(jù)塊時(shí)信道的信噪比；最后，接收方將解調(diào) 后的第1聲碼數(shù)據(jù)塊依次進(jìn)行均衡、解交織和LDPC譯碼，再將該LDPC譯碼經(jīng)過(guò)聲碼器譯碼 后，得到第1段語(yǔ)音信號(hào)，并將第1段語(yǔ)音信號(hào)上傳給接收方的話筒；
[0011]如果接收方需要向發(fā)送方回話，則接收方根據(jù)發(fā)送第1聲碼數(shù)據(jù)塊時(shí)信道的信噪 比確定第2聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率，接收方將第2聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率反饋至發(fā)送方;設(shè) 定碼數(shù)據(jù)塊的塊數(shù)j為2，轉(zhuǎn)到步驟5;
[0012] 如果接收方不需要向發(fā)送方回話，則聲碼通信過(guò)程結(jié)束；
[0013] 步驟5,首先，通過(guò)發(fā)送方的話筒下傳第j段語(yǔ)音信號(hào);然后，選擇以第j聲碼數(shù)據(jù)塊 的傳輸速率為編碼速率的聲碼器對(duì)第j段語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼，得到第j聲碼數(shù)據(jù)塊，發(fā)送方 將第j聲碼數(shù)據(jù)塊按照設(shè)定的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，得到封裝后的第j聲碼數(shù)據(jù)塊;接著，根據(jù)第 j聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率下的非等重信道編碼，對(duì)封裝后的第j聲碼數(shù)據(jù)塊依次進(jìn)行數(shù)據(jù)排 列、LDPC編碼和交織，得到第j待發(fā)送編碼數(shù)據(jù);最后，將第j待發(fā)送編碼數(shù)據(jù)按照發(fā)送信號(hào) 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)制，以第j聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率發(fā)送至接收方；
[0014] 步驟6,接收方進(jìn)行同步檢測(cè)，并對(duì)同步檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)后的第j 聲碼數(shù)據(jù)塊;再對(duì)第j聲碼數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的walsh序列進(jìn)行解算，得到第j聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速 率，以及信道的第j-Ι估值;然后，接收方根據(jù)第j聲碼數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的同步報(bào)頭和信道的第j_ 1估值對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算得到發(fā)送第j聲碼數(shù)據(jù)塊時(shí)信道的信噪比；最后，接收方將解調(diào) 后的第j聲碼數(shù)據(jù)塊依次進(jìn)行均衡、解交織和LDPC譯碼，再將該LDPC譯碼經(jīng)過(guò)聲碼器譯碼 后，得到第j段語(yǔ)音信號(hào)，并將第j段語(yǔ)音信號(hào)上傳給接收方的話筒；
[0015] 如果接收方需要向發(fā)送方回話，則接收方根據(jù)發(fā)送第j聲碼數(shù)據(jù)塊時(shí)信道的信噪 比確定第j+Ι聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率，接收方將第j聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率反饋至發(fā)送方； 令聲碼數(shù)據(jù)塊的塊數(shù)j增加1，返回步驟5;
[0016] 如果接收方不需要向發(fā)送方回話，則聲碼通信過(guò)程結(jié)束。
[0017] 本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：
[0018] (1)步驟1中，所述單倍、雙倍和四倍三種傳輸速率分別為600bps、1200bps和 2400bps，所述固定時(shí)延為300ms。
[0019] (2)步驟2中，所述walsh序列攜帶的載荷為4bit，其中，前2bit表示傳輸速率，后 2bit表示信道的估值；
[0020] 所述數(shù)據(jù)序列表示聲碼數(shù)據(jù)塊，每塊聲碼數(shù)據(jù)塊包含n+1個(gè)數(shù)據(jù)包，依次為數(shù)據(jù)包 EDataPKTO到數(shù)據(jù)包EDataPKTn，其中，數(shù)據(jù)包EDataPKTi由3幀數(shù)據(jù)封裝而成，每幀數(shù)據(jù)均包 括未知數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)，未知數(shù)據(jù)為要傳送的聲碼數(shù)據(jù)，已知數(shù)據(jù)為訓(xùn)練序列，i取〇至n，n 是自然數(shù)。
[0021] (3)步驟3中，將第1聲碼數(shù)據(jù)塊按照設(shè)定的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，得到封裝后的第1聲 碼數(shù)據(jù)塊，其中，所述設(shè)定的幀結(jié)構(gòu)為：
[0022] 對(duì)單倍傳輸速率，經(jīng)過(guò)非等重編碼后輸出576比特，經(jīng)過(guò)格雷編碼形成576個(gè)BPSK 符號(hào)，拆分成3幀進(jìn)行發(fā)送，每幀192個(gè)BPSK符號(hào)，其后插入的訓(xùn)練序列是48個(gè)BPSK符號(hào)，為 已知序列，則600bps傳輸速率的一個(gè)數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為720個(gè)BPSK符號(hào)；
[0023] 對(duì)于雙倍傳輸速率，經(jīng)過(guò)非等重編碼后輸出1152比特，經(jīng)過(guò)格雷編碼形成576個(gè) QPSK符號(hào)，拆分成3幀進(jìn)行發(fā)送，每幀192個(gè)QPSK符號(hào)，其后插入的訓(xùn)練序列是48個(gè)QPSK符 號(hào)，為已知序列，則1200bps傳輸速率的一個(gè)數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為720個(gè)QPSK符號(hào)；
[0024] 對(duì)于四倍傳輸速率，經(jīng)過(guò)非等重編碼后輸出1152比特，經(jīng)過(guò)格雷編碼形成576個(gè) QPSK符號(hào)，拆分成3幀進(jìn)行發(fā)送，每幀192個(gè)QPSK符號(hào)，其后插入的訓(xùn)練序列是48個(gè)QPSK符 號(hào)，為已知序列，則1200bps傳輸速率的一個(gè)數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為720個(gè)QPSK符號(hào)。
[0025] (4)步驟4中，根據(jù)發(fā)送第1聲碼數(shù)據(jù)塊時(shí)信道的信噪比確定第2聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸 速率，其具體過(guò)程為：
[0026] 所述單倍、雙倍和四倍三種傳輸速率分別為600bps、1200bps和2400bps，已知 600bps、1200bps和2400bps傳輸速率的最佳信噪比范圍分別為：當(dāng)SNR<2dB時(shí)，信道能夠保 證600bps可靠傳輸；當(dāng)2dB < SNR<6dB時(shí)，信道能夠保證1200bps可靠傳輸；當(dāng)SNR 2 6dB時(shí)， 信道能夠保證2400bps可靠傳輸;將發(fā)送第1聲碼數(shù)據(jù)塊時(shí)信道的信噪比所對(duì)應(yīng)的傳輸速率 確定為第2聲碼數(shù)據(jù)塊的傳輸速率。
[0027] (5)步驟4中，所述將解調(diào)后的第1聲碼數(shù)據(jù)塊依次進(jìn)行均衡、解交織和LDPC譯碼， 其具體過(guò)程為：
[0028] (bl)設(shè)置i表示迭代次數(shù)，令初始值i = l;
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