基于CELP的矿井无线透地通信语音压缩编码方案的研究

发布时间：2019-10-11 07:21

【摘要】：我国是矿井灾害事故的高发国，事故发生时无法及时搜救被困人员会给社会和家庭造成巨大的损失。当矿井发生自然灾害或生产事故时，避难硐室内良好的通讯系统会为应急报警与井下人员搜救提供保障。矿井现有的有线通信系统或者有线与无线相结合的通信系统依赖矿井中的电缆以及管道，发生事故时，部分电缆和管道发生断裂或断电，从而致使通信系统瘫痪，搜救人员无法及时与井下被困人员取得联系，会延误搜救工作，因此对矿井无线透地通信的研究就显得十分重要。 本文对矿井无线透地通信信道进行了分析，此通信方式的信道是以穿透复杂的大地岩层为主，但是电磁波在此信道传输的过程中衰减大，对矿井无线透地通信中的语音传输造成了很大的困难。为解决此问题，无线透地通信系统选取了甚低频电磁波。由于甚低频电磁波的选择会大幅度降低信道的带宽，使高速率的语音信号无法在信道中传输，所以，对发送的语音信号进行压缩编码、降低语音信号传输速率非常重要。 为了建立一个适合矿井抢险救灾时透地无线通信的语音压缩编码方案，文章对电磁波在矿井信道和巷道中传播时受到的影响进行了分析，同时又根据矿井应急通信中对联络语音信号质量的要求，对编码方案提出了编码速率低、合成语音质量高、抗干扰能力强的要求。根据这几点要求，，对波形编码、参数编码、混合编码的性能指标进行对比，最后在混合编码中选择码激励线性预测编码CELP（Code Excited Linear Prediction coding）作为本课题矿井透地无线通信的语音压缩编码方法。 在理解语音压缩编码的理论依据以及技术基础的前提下，本文对CELP方法中的各个模块进行原理分析、算法对比，选择使编码方法性能更好的算法，从而确定最终的编码方案，并利用MATLAB仿真软件对压缩方案进行仿真验证。仿真结果表明：在保证译码后合成语音基本不失真且能主观识别的前提下，本课题的压缩方案能够压缩的语音范围是：250～3500Hz，传输速率可低至4.53kbit/s，基本满足了矿井无线透地通信对语音压缩处理的要求。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD65;TN912.3

【参考文献】

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本文编号：2547370