语音通信中波形域抗丢包技术研究

发布时间：2019-08-26 12:10

【摘要】：虽然各类通信系统已经发展了很多年,但是语音通信作为基础传统通信方式,依然面临诸多问题,这些问题迄今仍未得到有效解决。丢包现象作为影响语音通信质量的主要因素之一,因此,研究语音抗丢包技术非常重要。本文研究了语音波形域抗丢包技术,对多种丢包隐藏算法进行了改进方案的设计,从而更加有效地提升了语音通信质量。通过C/Matlab语言编程实现了G.711iplc改进程序、单边/双边波形复制改进程序、模板匹配改进程序和时域修正改进程序。其中,部分程序测试结果超过了ITU-T G.711iplc官方标准程序性能,得到了一些令人满意的结果。本文主要工作可归纳为以下几点。第一,设计了语音抗丢包整体方案,着重于波形域抗丢包整体方案研究。第二,研究了波形替代丢包隐藏算法,对单边/双边波形复制、模板匹配丢包隐藏算法进行了深入研究。针对单边/双边波形复制丢包隐藏程序的改进策略包括:对连续丢帧引入每帧20%线性衰减,避免严重的回声效应;对帧边界进行三角窗叠加平滑过渡。针对模板匹配丢包隐藏程序的改进策略包括:对连续丢帧引入每帧20%线性衰减、对帧边界采用三角窗叠加平滑过渡、归一化处理原始互相关函数、在模板匹配之后引入短时过零率检测以精确匹配模板位置。第三,研究了基音波形复制丢包隐藏算法,深入分析了G.711iplc算法,进行了模块化改进,包括:简化程序流程、修改关键参数、修改连续丢帧处理方式、修改基音缓存更新方式、AMDF替换互相关函数提取基音周期、在原始互相关函数提取基音周期之后引入短时过零率检测以细化基音周期的提取。第四,研究了时域修正丢包隐藏算法,设计了多种基于波形相似叠加算法和实时迭代频谱逆置算法的丢包隐藏程序方案,通过拉伸语音波形来隐藏丢包区域。此外,对RTISI丢包隐藏程序进行了改进,包括:调整修正窗系数、在相位估计处引入正态分布随机数以调节相位,降低共鸣回声效应。最后,通过大量实验数据评估比较了各类典型丢包隐藏改进方案抗丢包性能。测试结果表明,在1%~8%低丢包率区间内和10%~50%高丢包率区间内,当丢单帧情况经常发生时,采用G.711iplc改进方案丢包隐藏效果更好;在1%~8%低丢包率区间内,当连续丢帧情况经常发生时,采用双边波形复制线性衰减改进方案丢包隐藏效果更好;在10%~50%高丢包率区间内,当连续丢帧情况经常发生时,采用时域修正改进方案和双边波形复制线性衰减改进方案丢包隐藏效果更好。此外,模板匹配改进方案在各丢包率下的丢包隐藏性能较为均衡。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN912.3

【相似文献】