语音编码技术及其对带宽的优化控制

1.GSM系统语音编码技术

由于GSM系统是一种全数字系统，语音或其他信号都要进行数字化处理，因而第一步要把语音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）。我们对PCM编码比较熟悉，它采用A律波形编码，分为以下3步：

采样：在某瞬间测量模拟信号的值，采样速率为8kHz/s。

量化：对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信号瞬间值，即为样值指配256（2⁸）个不同量化电平值中的一个。

编码：每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit/s。如果GSM系统也采用此种方式进行语音编码，那么每个语音信道是64kbit/s，8个语音信道就是512kbit/s。考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz，因此要把语音信号保持在规定的频带内，必需大大降低每个语音信道编码的比特率，这就要靠改变语音编码的方式来实现。

语音信号有多种编码方式，但最基本的是脉冲编码调制PCM。典型的脉冲编码调制电路组成如图2-12所示。

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图2-12 典型的脉冲编码调制电路组成

声码器编码速率较低（可低于5kbit/s），虽然不影响语音的可懂性，但语音的失真很大，很难分辨是谁在讲话。波形编码器语音质量较高，但要求的比特速率相应较高。因此GSM系统语音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物——混合编码器，全称为线性预测编码-长期预测编码-规则脉冲激励编码器（LPC-LTP-RPE编码器），如图2-13所示。

图2-13 GSM系统语音编码器框图

2.CDMA系统的语音编码

目前CDMA系统的语音编码主要有两种，即码激励线性预测编码（CELP）8kbit/s和13kbit/s。8kbit/s的语音编码达到GSM系统13kbit/s的语音水平甚至更好，13kbit/s的语音编码已达到有线长途语音水平。CELP采用与脉冲激励线性预测编码相同的原理，只是将脉冲位置和幅度用一个矢量码表代替。