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G.729性能特點(diǎn)

        G.729  是8khit/s的LPAS聲碼器，線性預(yù)測采用前饋型前向自適應(yīng)技術(shù)，并使用予視提高合成模型的精度。預(yù)測器系數(shù)根據(jù)當(dāng)前   幀和部分下一幀話音數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，因此算法時(shí)延相對 G. 728 較長。其幀長取為!Oms, 由2個(gè)子幀組成，予視5ms, 加上處理時(shí)間和傳輸時(shí)間，設(shè)計(jì)的單向系統(tǒng)時(shí)延為35ms。由于采用的是前饋型自適應(yīng)技術(shù)，因此除了傳送激勵(lì)信號（包括波形和增益）外，還需傳送預(yù)測器系數(shù)。為『降低比特率，線性預(yù)測系數(shù)、激勵(lì)信號波形、激勵(lì)增益都采  用矢星屈化，并利用了多級量化和分割量化技術(shù)。激勵(lì)信號碼本則   采用高效的共輒結(jié)構(gòu)代數(shù)碼本，因此G.729編碼稱為CS-ACELP。

        ITU-T制訂G.729標(biāo)準(zhǔn)的主要應(yīng)用目標(biāo)是第一代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，因?yàn)槿彰老到y(tǒng)均為8kbit/s左右，GSM系統(tǒng)為13khit/s。同時(shí)還想在已有的64、32、16khit/s標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上增加一個(gè)8kbit/s比特率編碼，以構(gòu)成4個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)系列。由于要應(yīng)用于移動(dòng)系統(tǒng)，因此復(fù)雜度比G.728低，為中等復(fù)雜度算法，但是所需RAM容量比G.728多一半，原因是幀長時(shí)間加大了。

        為f進(jìn)一步降低復(fù)雜度，G.729標(biāo)準(zhǔn)又制訂了一個(gè)附件A,稱之為G.729A,它的復(fù)雜度較G.729降低一半，主要原因是激勵(lì)碼本的搜索進(jìn)一步簡化，同時(shí)后置濾波器也有簡化。其代價(jià)是在某些操作  條件下性能稍有下降。G.729A的設(shè)計(jì)應(yīng)用是話音數(shù)據(jù)同傳數(shù)字系統(tǒng)(DSVD---Digital Simultaneous Voice Data團(tuán)），由于內(nèi)含的V.34Modem已有較大時(shí)延，因此要求話音編碼的復(fù)雜度不能太高。

        G.729A與G.729比特流兼容，即DSVD編碼器分析所得的信號可由G.729解碼器重建，反之亦然。G.729A標(biāo)準(zhǔn)在IP網(wǎng)絡(luò)電話中得到了廣泛應(yīng)用。另外，最近的G.729附件還包含了靜音抑制處理。

　　話音質(zhì)量是一個(gè)比較復(fù)雜的性能，也難以用精確的標(biāo)準(zhǔn)來衡量。表4.1從與G.726比較的角度給出了G.729的話音質(zhì)量指標(biāo)。

G.729編碼器

        G.729編碼器如圖4.9所示。模擬話音信號經(jīng)話帶濾波器后，按8kHz頻率抽樣并轉(zhuǎn)換成16bit線性PCM信號，這就是圖中編碼器的輸人話音信號。該信號首先經(jīng)預(yù)處理器，完成 2 個(gè)功能。一是信號定標(biāo)，就是將信號幅度減半，以減小DSP定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)上溢概率。二是高通濾波，阻止不希望的低頻分磯，采用2階極／零點(diǎn)濾波器，截止頻率為l40Hz。

        根據(jù)預(yù)處理后的輸入信號進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到線性預(yù)測系數(shù)，即線性預(yù)測編碼(LPC)信息，利用該系數(shù)即可構(gòu)造合成濾波器。激勵(lì)信號經(jīng)合成濾波器后生成重構(gòu)信號，與輸入信號相減后得殘差   信號。該殘差信號經(jīng)誤差加權(quán)濾波器處理，根據(jù)聽覺感受改變頻譜，  反饋回控制回路，根據(jù)使加權(quán)殘差均方差最小的原則確定激勵(lì)信號   及其增益。誤差加權(quán)濾波器也是根據(jù)預(yù)測分析所得的LPC 信息構(gòu)造的。

　　基音分析模塊通過自相關(guān)分析推得基音周期，據(jù)此信息搜索自 適應(yīng)碼本，確定最佳自適應(yīng)碼本矢量。然后再搜索固定碼本，根據(jù)最小化加權(quán)均方差(MSE)的準(zhǔn)則確定最佳固定碼本矢量。最后再確定二個(gè)碼本矢量的增益。

　　上述過程確定的線性預(yù)測編碼信息（線譜頻率）、自適應(yīng)碼本矢量、固定碼本矢量和矢量增益構(gòu)成完整的G.729聲碼器編碼參數(shù)。所有這些參數(shù)均以碼本索引的形式發(fā)往接收端。

下面簡要說明主要模塊的功能原理。

1.線性預(yù)測分析和量化

　　短時(shí)相關(guān)分析采用IO 階線性預(yù)測(LP)濾波器。LP分析每幀(lOms)進(jìn)行1次，采用不對稱窗口，計(jì)算窗口內(nèi)話音信號自相關(guān)系數(shù)，然后用杜賓遞推算法求得LP 系數(shù)。該系數(shù)再變換為線譜對(LSP)頻域參數(shù)，供量化和子幀內(nèi)插，內(nèi)插求得的LSP參數(shù)再轉(zhuǎn)換為LP濾波器系數(shù)，用以建立每個(gè)子幀的合成濾波器和誤差加權(quán)濾波器，分析采用5ms予視，因此要用到當(dāng)前幀80 個(gè)抽樣信號和下一幀40個(gè)抽樣信號。

        分析求得LP系數(shù)后，根據(jù)式(4.11)和(4.12)式轉(zhuǎn)換成線譜對，式中取N=10。如前述，P(z)和Q(z)的根都在單位圓上，讓其實(shí)部和虛部分別為：