(重慶通信學院 400035 重慶)
摘 要：基于分包傳輸模式，利用600bps的MELPe低速語音編碼技術，結合第三代短波傳輸協議波形設計思想，設計了一種適合短波實時數字語音傳輸的突發波形，并在DSPTMS3200C5502數字處理芯片上實現。在重慶與成都之間進行了大量實驗，試驗結果表明，利用波形能夠實時、可靠、有效的傳輸語音數據，達到了短波數字語音傳輸要求的自然度和可懂度。
關鍵字：MELPe,8psk,PN,自適應均衡,交織,維特比.
HF real-time digital voice transmission waveform design and implementation
Zhang Hao Hu Zhong-yu Feng De-fu Lou Jia
（Chongqing Communication Institute，Chongqing，400035，China；）
Based on sub-transmission mode, using 600bps of MELPe low speech coding technology, combined with the third generation of short-wave transmission protocol waveform design, design a real-time digital voice transmission for short burst waveform and digital processing chip in DSPTMS3200C5502 implementation. In between Chongqing and Chengdu, a large number of experiments, test results show that the waveform in real time, reliable and effective transmission of voice data, to digital voice transmission requirements of shortwave naturalness and intelligibility.
Abstract：MELPe,8psk,PN,Adaptive Equalization,Interweave,Viterbi.
引言：
當前短波電臺語音通信主要采用模擬話，其語音質量可懂度和自然度較差，并且背景噪聲很大．一方面上邊帶調制方式無法從根本上消除無線信道引入的噪聲．另一方面模擬語音加密難，不利于保密通信的要求。針對當前短波電臺性能特點，必須采用數字語音編碼技術和數字調制解調技術從根本上解決模擬語音帶來兩個突出問題。數字語音一方面能夠從根本上消除因無線信道帶來噪聲；另一方面對數字信號易加密，提高保密性能。短波電臺只能進行在3kHz頻帶寬度上通信，在很大程度上限制了通信的容量和數據傳輸的速率。其傳輸速率很難突破2400符號/秒[1]。由于當前短波傳輸速率的限制，要在短波信道上進行數字語音傳輸，只有采用極低速率的數字語音編碼技術和可靠的數字調制解調技術，才能實現在短波信道上實時、可靠、有效的傳輸語音數字。針對短波可供使用的頻段窄，通信容量小，以及多徑、時延、深衰落、多普勒頻移等特性，設計一種既能滿足低速數字語音傳輸，又具有較高信噪比的傳輸波形具有重要的意義。
1．600bit/sMELPe低速語音編解碼原理
增強型混和激勵線性預測(MELPe)在MELP的基礎上增加了噪聲預處理算法，使其能在不同的背景噪聲的環境下得到高音質的合成語音。MELPe支持2400 bps和1200 bps兩種速，MELPe2400bps算法采用率為8000Hz，幀長22.5ms,每幀比特數為54比特，1200bps是在2400bps算法上三幀合成一個超幀，比特數為81個比特。此兩種算法已被北大西洋公約組織
選為語音編碼STANAG4591。600bps算法的聲碼器在我國已有成熟的編碼芯片，但目前還沒有統一的標準。本文中600bps聲碼器是基于MELPe算法，采用與MELPe基本相同的語音合成和分析方法，由4幀組成一個超級幀，算法時延為90ms。在600bps速率下，每一超級幀量化54bit。在標準的MELPe算法中，LSF參數、基音周期、清濁判決、增益、傅立葉級數和非周期脈沖標志6種參數被編碼傳輸。由于比特率的限制，600bps聲碼器只選擇前4種參數進行編碼量化，傅立葉級數則用典型經驗值來代替，該參數只對語音的自然度有影響，對語音的可懂度影響很少，采用600bps低速語音編碼時不進行編碼。非周期脈沖標志則通過在譯碼端得到的參數進行一定程度的恢復[2-4]。表1為600bps編碼比特分配：
表 1 編碼比特分配
|
|
LSF參數 |
基音周期 |
清濁參數 |
增益 |
同步 |
共計 |
|
比特數 |
35 |
9 |
4 |
５ |
1 |
54 |
２.短波實時數字語音傳輸的流程
2.1數字語音發送原理
當按下模擬話筒并且語音編碼器同步后，對話音進行編碼，當乒乓緩存區數據大于592個比特，將第一塊緩存區的592個比特打成一包后，向ARM傳輸此包數據，并清空此緩存區。該緩存采用乒乓存儲模式。ARM控制協議收到數據后，將數據進行處理后打成640比特的數據交給與DSP5502共用的緩存處，并下指令通知DSP對此包數據進行信道編碼，然后進行8PSK調制。當下一個緩存數據滿時，采用同樣的方式傳輸，直到所有編碼比特傳輸結束。當數據不滿592個比特時，對其作填零處理后打成包傳輸。
