语音压缩及在铁路通信中的应用

发布时间：2017-06-08 02:08

  本文关键词：语音压缩及在铁路通信中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的快速发展,在通信领域里,数据、图像和视频等非语音信息在通信信息的总量中所占的比重不断增长。然而,对于现代通信系统,语音通信业务仍然是至关重要的、必不可少的。在铁路通信中,语音信息对铁路运输生产发挥着重要作用,关乎着铁路运输的安全。同时,有助于行车事故的事后分析及鉴定和规范乘务人员的标准化作业。无线列调便携台是铁路通信中的重要设备。目前铁路通信使用的GP3688便携台只能进行语音通信,无法存储语音数据,已经不能满足现在铁路通信的需要。为了提高列车运营的安全性,需要对GP3688便携台进行升级改进,加装了语音记录模块;采用语音压缩算法对语音数据进行压缩以减少语音数据的存储空间和传输所需的带宽;在语音记录仪上增加无线模块以实现对便携台中语音数据的管理功能。升级改进后的便携台定型为TWX-I。语音压缩编码是本课题的一项主要工作,通过对比权衡后,本课题选择当前中、低速率语音编码中的主流算法G.729A。G.729A在8 kbit/s码率下合成语音质量水平较高,是一种具有较高的压缩比的同时也有较好的语音质量的压缩算法。将其应用在铁路通信中的无线列调便携台中,可满足铁路通信对语音数据压缩存储的需要。由于G.729A算法的复杂度较高,在实际应用时遇到语音信号无法进行实时压缩处理的问题。本文针对语音压缩编码算法复杂的问题,通过对语音编码运算量的测试和复杂度的分析,确定算法中占用时间较多的函数,制定出了C语言层面和汇编层面相结合的优化策略。在C语言层面,利用结构优化和去除饱和运算的方法降低复杂度。在汇编语言层面,利用ARM汇编语言并结合ARM Cortex-M3的特性重写了G.729A中调用次数多、占用时间多的函数。通过优化,将语音压缩编码应用于新型TWX-I无线列调便携台语音记录仪模块上,实现了16倍实时语音压缩。经过测试序列对优化后的算法进行测试,在保证语音质量的前提下,减少了81.8%的编码时间,满足了实时语音压缩的要求。实践表明,本文的优化方法效果良好,成果已通过检测评估,新型TWX-I无线列调便携台即将投入量产。
【关键词】：无线列调便携台 语音记录 G.729A 语音压缩 优化ARM Cortex-M3
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3;U285
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 选题的背景和意义9-10
• 1.2 语音压缩的应用及研究现状10-12
• 1.3 论文的主要研究内容12-13
• 1.4 论文的结构安排13-15
• 第2章 无线列车调度通信系统15-23
• 2.1 无线列车调度通信系统组成15-16
• 2.2 无线列调便携台16-20
• 2.2.1 新型TWX-I无线列调便携台17-19
• 2.2.2 新型TWX-I无线列调便携台语音数据流19-20
• 2.3 新型TWX-I无线列调便携台的主要功能20-23
• 2.3.1 无线列调B制式呼叫通话功能20-21
• 2.3.2 录音功能21-23
• 第3章 语音压缩编码23-43
• 3.1 语音压缩编码技术概述23-30
• 3.1.1 语音压缩编码技术的发展23-24
• 3.1.2 语音压缩编码的原理24-25
• 3.1.3 语音压缩编码的分类25-27
• 3.1.4 语音压缩编码的性能指标27-30
• 3.2 语音编码技术对比选择30-32
• 3.3 G.729A编码技术32-40
• 3.3.1 G.729A概述32-34
• 3.3.2 编码器34-40
• 3.3.3 解码器40
• 3.4 G.729A在ARM上实现40-43
• 第4章 优化实现43-61
• 4.1 运算量测试及复杂度分析43-45
• 4.2 制定优化策略45-48
• 4.3 结构优化实现48-50
• 4.3.1 宏替换优化48-49
• 4.3.2 循环结构优化49-50
• 4.3.3 函数宏替换展开50
• 4.4 饱和运算处理50-52
• 4.5 汇编优化52-61
• 4.5.1 ARM Cortex-M3微架构简析52-54
• 4.5.2 汇编优化实现54-61
• 第5章 测试及分析61-71
• 5.1 主观质量61-64
• 5.1.1 1kHz正弦波测试61
• 5.1.2 实际语音测试61-64
• 5.2 客观质量64-65
• 5.3 占用空间和编码效率测试65-67
• 5.4 无线列调便携台性能测试67-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱立洁,傅永根;多带激励语音压缩算法原理与仿真[J];电力系统通信;2003年02期

2 李昌立,莫福源;语音压缩及合成技术在现代科学仪器中的应用[J];现代科学仪器;1994年02期

3 邱燕霖;董梅;林琳;白国良;;基于稀疏编码的民航管制语音压缩方法[J];沈阳工业大学学报;2014年02期

4 范明钰,靳蕃;铁路行车事故分析中的语音压缩方法[J];西南交通大学学报;1997年03期

5 韩大晗;崔慧娟;唐昆;刘大力;;可编程语音压缩专用处理器设计[J];清华大学学报(自然科学版);2007年01期

6 钟卫;;多媒体语音压缩技术[J];科技创新与应用;2013年16期

7 罗武骏;陶文凤;左加阔;赵力;;自适应语音压缩感知方法[J];东南大学学报(自然科学版);2012年06期

8 徐剑,吕振中;A MBE语音压缩算法在机车语音记录仪中的应用[J];空军工程大学学报(自然科学版);2001年03期

9 梁瑞宇;邹采荣;赵力;奚吉;张学武;;语音压缩感知及其重构算法[J];东南大学学报(自然科学版);2011年01期

10 蒋国涛;;基于FPGA的语音压缩芯片的设计[J];机车电传动;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 罗珍;董金明;;G．729语音压缩算法的研究与实现[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年

2 时磊;尚秋峰;;语音压缩算法研究进展[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年

3 黄忠虎;徐光辉;张雄伟;;车载通信系统语音压缩板的研究与实现[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年

4 赵秋霞;张莉;刘雅举;郭艳霞;;基于TMS320VC5402的语音压缩[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年

5 黄光远;朱月秋;宁飞;陈频;;DIC特征参数计算简化及应用于语音压缩[A];第五届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1998年

6 徐超;王仁华;;符合ITU-T G.723．1建议的双速率语音压缩编解码技术[A];第四届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1996年

7 杨永康;;基于AMBE-2000的语音压缩[A];中国航海学会通信导航专业委员会2006年学术年会论文集[C];2006年

8 姚明;李旭雯;吴强;曹小秋;;G729A语音压缩解码算法的DSP实现[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 任续烨;奥科要把VoIP做全[N];中国计算机报;2002年

2 董方;录音系统关注公共安全[N];中国计算机报;2004年

3 彭芳;实现零风险IP电话[N];中国计算机报;2001年

4 本报记者 李燕京;IP电话旋风刮起来[N];中国消费者报;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙林慧;语音压缩感知关键技术研究[D];南京邮电大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李水坤;语音压缩及在铁路通信中的应用[D];华侨大学;2016年

2 王国文;语音密码机中的语音压缩改进算法研究[D];西安电子科技大学;2011年

3 刘强国;语音压缩编解码系统的硬件设计与实现[D];电子科技大学;2003年

4 顾X;单芯片语音密码机中的语音压缩算法的研究[D];西安电子科技大学;2007年

5 任红艳;基于最佳小波包分解的语音压缩研究[D];西北大学;2006年

6 郑洪英;一种改进ITU-T G.729语音压缩算法的方法研究[D];厦门大学;2002年

7 水新盛;综合运用听觉感知特性与小波分析的语音压缩方法研究[D];苏州大学;2006年

8 史振秋;基于AMBE-2000的低速率语音压缩编解码系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2007年

9 李亦非;基于C6000 DSP数字语音压缩技术的研究[D];华中科技大学;2004年

10 钟幼平;基于AMBE-1000的语音压缩系统的设计与实现[D];上海海事大学;2004年

  本文关键词：语音压缩及在铁路通信中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：431016