Лекция Тема: Кодирование речевого сигнала. План лекции: Общее описание алгоритма кодирования речевого сигнала celp

2. Структура кодера TETRA
В стандарте TETRA используется CELP-кодер со скоростью преобразования 4,8 Кбит/с. На рис. 7.2 показана упрощенная блок-схема декодера (синтезатора), используемого в CELP-кодере TETRA.

Рис. 7.2. Блок-схема декодера речевого сигнала в стандарте TETRA.

Основными узлами схемы декодера являются 2 синтезирующих фильтра с большой и малой постоянной времени и алгебраическая кодовая книга.
Фильтр с большой постоянной времени выполняет функцию долговременного предиктора (Long Term Preductor), моделирует квазипериодичность (долговременные корреляции) речевого сигнала и имеет характеристику (7.5). Он выполнен на основе адаптивной кодовой книги, содержащей сигналы возбуждения и реализующей генерацию квазипериодических колебаний голосового тракта.
Фильтр с малой постоянной времени выполняет функцию кратковременного предиктора (Short Term Preductor), моделирует кратковременные корреляции, т. е. корреляции между отсчетами речевого сигнала, и имеет характеристику (7.4) с порядком предсказывающего устройства, соответствующим M=10. В синтезаторе TETRA используется весовая функция (7.3) со значением коэффициента γ=0,85.
Алгебраическая (постоянная) кодовая книга содержит совокупность векторов возбуждения, представляющих собой последовательности с белым гауссовским распределением с нулевым средним значением и единичной дисперсией. Она служит для реализации первого этапа генерации возбуждающего сигнала. На втором этапе производится коррекция возбуждающего сигнала путем добавления к нему данных из адаптивной кодовой книги. Сформированная в итоге возбуждающая последовательность поступает на вход синтезирующего фильтра A^-1(z), где вычисляются значения выходного речевого сигнала в соответствии с выражением (7.1).
В кодере TETRA производится оценка М=10 коэффициентов линейного предсказания и анализ возможных значений параметра синтезатора (индекса k_c и коэффициента усиления g_c алгебраической кодовой книги и индекса k_p и коэффициента усиления g_p адаптивной кодовой книги), целью которого является минимизация взвешенной ошибки рассогласования между входным и синтезированным речевыми сигналами. Полученные при этом оптимальные параметры синтезатора квантуются и передаются в канал связи. Обработка сигналов в кодере и декодере производится по блокам. Длительность основного блока составляет 30 мс, что соответствует 240 отсчетам при частоте дискретизации 8 кГц. Для каждого такого блока формируется кадр передаваемой в канал связи информации объемом 137 бит, что обеспечивает скорость передачи информации 4567 бит/с. Оценка коэффициентов линейного предсказания выполняется один раз на всем блоке, а оптимизация остальных параметров синтезатора выполняется на сегментах длительностью 60 отсчетов, т. е. 4 раза на блок. Поразрядное распределение информации в передаваемом кадре приведено в табл. 2.1.
Таблица 2.1.