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目前,数字语音技术已被广泛应用于众多通信领域,但是利用声波进行水声数字语音通信却是近期起步研究的新技术,这主要是由水声信道噪声高、通信带宽窄、载波频率低、传输时延大、多径效应随时间—空间—频率变化等特点所决定的。随着国家安全的需要和海洋经济的发展,水声数字语音通信技术的研究越来越受到人们的重视。本论文以实现水声数字语音通信为目的,对数字语音压缩编码技术进行了深入的研究。 由于水介质的吸收使得水声信道可利用的工作频率较低,信道带宽较窄,因此通信速率较低。根据这一特点,要在水声信道中实现数字语音通信,就必须对语音信息进行大幅度压缩,降低传输所需要的比特率。因此,本文主要对低速率的语音压缩编码算法进行了深入研究。码激励线性预测技术(CELP)综合了波形编码和参数编码的优点,在较低的编码速率上可以获得较高质量的合成语音。根据水声通信的特点,本文参照国际重要的CELP算法FS-1016标准,提出了一种基于快速自适应码书搜索方法的语音编解码算法,研究结果表明该算法具有良好的抗噪声和抗误码能力,可以满足水声信道复杂、通信频带窄的要求。 论文研究的主要内容及取得的成果如下: 1.在深入研究码激励线性预测编码算法理论的基础上,提出了基于FS-1016标准实现数字语音信号编解码的技术方案,并开发了数字语音信号的编解码仿真系统。通过对大量语音样本的统计分析,结果表明:本文提出的数字语音编解码技术方案可行,且由此实现的编解码系统性能稳定,合成语音具有较高的清晰度和自然度。 2.对以上提出的语音编解码方案及由此实现的编解码系统抗误码性能进行了深入研究,结果表明:由该方案所实现的数字语音编解码系统具有良好的抗误码能力,在误码率小于2.5%时,均可实现清晰的语音通信。 3.针对传统FS-1016标准语音编码算法复杂度高的特点,提出了一种基于快速自适应码书搜索方法的语音编解码算法。该算法改进了传统的分析—合成模型中合成模块,使得自适应码书搜索时不再需要进行卷积运算。研究结果表明:快速自适应码书搜索算法与传统自适应码书搜索算法相比,不仅较好地保持了原来的语音质量,而且运算量下降了40%左右,大大降低了编解码系统的复杂度。 4.利用已建立的水声通信系统和湖试试验数据,对基于快速自适应码书搜索方法的语音编解码算法在实际水声信道的通信条件下的性能进行了试验研究,