基于Speex技术的无线语音编/解码和传输系统设计

摘要

移动通信技术的快速发展，逐渐改变了人们的生活方式。人们对通信设备的要求逐渐趋向于操作简单、体积小巧、功能强大和携带方便。这样的需求无形中就促进了无线通信技术的快速发展。在无线通信技术的发展中，语音通信依然是最基本的也是最重要的方式。在无线语音的传输中，带宽与成本是成正比例的，而经过压缩编码的语音信号能够节约带宽，提高传输效率。因此，对语音信号进行压缩编码，在无线语音的传输中具有重要的意义。
　　Speex编/解码算法是近年来开发的一种基于码激励线性预测算法的开源软件。其主要设计目标是为了提供高质量和低比特率的语音编码，并且具有变比特率的特点，因此非常适合应用到无线语音传输系统中来。
　　本文的研究课题是设计一种无线语音传输系统，并把Speex编/解码算法应用到该系统中去。根据无线语音系统的需求，本文给出了一种设计思路及实现方案，同时根据项目的需求选择出使用的芯片：在种类众多的微控制芯片中选出STM32F103xx系列超低功耗性能优异的微控制器；选出了具有高性能、低功耗、较少的外围器件、成为当前语音处理的主流产品的音频处理芯片W681310；以及专为在433MHz ISM（工业、科研和医疗）频段工作而设计的A7102收发芯片。并根据这些芯片资料绘制出原理图与PCB图，完成了语音芯片及射频芯片的驱动程序设计。
　　然后介绍了Speex编/解码算法的优势，以及分析了CELP编/码算法的基本原理，重点分析了Speex的窄带及宽带子模式的编码原理。
　　最后，本文根据TDD双工模式的原理，设计并实现了一种基于TDD模式的无线语音传输系统，并验证了Speex编/解码算法在该系统中的可行性。

目录

基于Speex技术的无线语音编/解码 和传输系统设计

THE DESIGN OF WIRELESS VOICE CODEC AND TRANSMISSION SYSTEM BASED ON SPEEX

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 语音编解码技术简介极其现状

1.2.1 波形编码

1.2.2 参数编码

1.2.3 混合编码

1.3 系统平台简介

1.3.1 硬件平台

1.3.2 软件开发环境

1.4 论文的主要内容

第2章 硬件平台的设计

2.1 系统功能简介及器件介绍

2.1.1 系统功能简介

2.1.2 器件介绍

2.2 原理图设计

2.2.1 主控芯片部分

2.2.2 射频芯片A7102部分

2.2.3 语音芯片W681310部分

2.2.4 布线要求

2.2.5 板材要求

2.3 PCB调试说明

2.3.1 PLL环滤波器

2.3.2 VCO电感

2.3.3 Crystal晶振

2.4 驱动程序设计

2.4.1 W681310的驱动程序设计

2.4.2 A7102的驱动程序设计

2.5 本章小结

第3章 Speex编/解码算法原理

3.1 Speex特性概述

3.2 CELP算法分析

3.2.1 CELP算法原理

3.2.2 CELP编码过程

3.3 Speex编/解码算法分析

3.3.1 Speex窄带子模式编码

3.3.2 Speex宽带子模式编码

3.4 本章小结

第4章 无线语音系统的实现

4.1 时分双工原理

4.2 时分双工程序设计

4.2.1 TDD通信同步握手

4.2.2 失步后再同步策略

4.3 系统应用程序设计

4.3.1 数据包格式的定义

4.3.2 Speex编/解码API介绍

4.3.3 A律PCM和线性PCM之间的转换

4.3.4 多任务运行的安排

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢