ADPCM突破蓝牙编码困境

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  蓝牙耳机如今正面临着提高语音信号质量、降低功耗等压力,用户开始要求其语音信号的质量要与固定电话相当,这就需要在技术层面上解决传输质量的难题。
  在蓝牙无线链路上传输的数据有两种基本形式:异步数据和同步语音。异步意味着信息不需要以连续数据流的方式传输,只要所有数据能够达到目的地,但这不适用于语音服务,用户不能容忍他们的通话内容在不同的时间抵达对方,或者通话内容被拆解。流畅而实时的音频流对于语音连接非常重要。
  语音信道采用连续可变斜率增量调制(CVSD)语音编码方案,并且SCO(同步语音信道)规定数据包不得重传。蓝牙技术中选用CVSD CODEC,是因为它在处理丢失或损坏的语音样本时非常可靠。背景噪音越高,干扰水平就越高,而CVSD编码语音却可以接受误码率达4%的语音。
  蓝牙技术规范v1.2版寻求解决SCO连接的一些局限性:SCO的上下行码率为固定的64kbps,并且不允许数据包重传。蓝牙v1.2推出扩展型SCO传输,允许损坏数据包的重传,这样可以提高SCO的传输质量。尽管如此,蓝牙语音数据包仍然通过默认的CVSD编码系统进行编码。这就给语音流量处理方式的改善留下了余地。
  举例来说,在第六代蓝牙技术中,CSR解决了CVSD作为语音流量编码方法的局限,引入了射频(特别是扫描技术)的各项改进内容,提高了灵敏度和传输功率。对手机制造商而言还有另外一个好处,即这些无线电改进项目极大地节省了功耗。
  在蓝牙上增加基于PCM的编码技术,就能够降低语音和音频流量所需的数据速率,并提高潜在容量,或极大地降低蓝牙系统所需的功耗。蓝牙芯片市场的领导者CSR公司在其BlueCore6产品系列中实现了这一点,该系列产品于2007年9月上市。
  CSR开发的新技术——AuriStream,通过eSCO连接采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)CODEC来实现更高的音频质量,与通过标准SCO连接的CVSD编码信号相比,功耗可节省40%。随着蓝牙耳机应用的持续增长,更长的通话时间对于长途旅行的商务用户或电话会议显得至关重要。
  ADPCM是一种众所周知并已被广泛接受的CODEC技术,它是CVSD的理想补充。后者能够处理误码,因此克服了蓝牙没有重传功能,只能依赖于SCO数据包来传输语音的不足。但是,eSCO能够探测误码并对数据包进行重传,所以没有必要再依赖CVSD了。
  与CVSD不同,ADPCM的取样速度慢,并能够发现样本之间的不同。ADPCM以32kbps的较低速率传输固定电话质量的信号,因此蓝牙传输器和接收器只需大约一半的运行时间。该方法与所有其他蓝牙系统采用的CVSD编码技术相比,能够为蓝牙系统节省40%的功耗。
  在评估音频质量水平方面,5分为满分的平均意见得分(MOS)是一种普遍接受的ITU-T音频质量衡量标准。64kbps的CVSD编码语音信号(不允许重试)的MOS得分为2.46;32kbps码率的ADPCM CODEC(允许2次重试)的MOS得分为4.14。确切地说,如果采用ADPCM,可使蓝牙连接的语音通话达到固定电话的通话质量。 (张琰珺)
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