（电力电子与电力传动专业论文）基于dsp的多媒体复接技术的研究与实现.pdf

藏发犬_ 擎磺学整论文 基予d s p 戆多攥体复蓑技末靛麟巍与实现旺酷致a 疆 a b s t r a c t m u l t i m e d i am u l t i p l e x i n gt e c h n i q u eb a s e do nd s pi st h ed i g i t a lm u l t i p l e x i n gt e c h n i q u ew h i c hi s b a s e do nd i g i t a ls i g n a lp r o c f i s s o rs y s t e ma n dr e a l i z e db ys o f t w a r et om u l t i p l e xm u l t i m e d i a s e r v i c e ss u c ha ss p e e c h ，v i d e o , d a t aa n ds oo n 。m u l t i m e d i am u l t i p l e x i n gt e c h n i q u ei sw i d e l yu s e d i nt h eh e l dp o w e r s y s t e m ，t e l e c o m m u n i c a t i o n ，f i n a n c ea n dm i l i t a r y , e t e ， b yu s i n gm u l t i m e d i am u l t i p l e x i n ga n dc o m p r e s s e de n c o d i n gt e c h n i q u e ，i tw i l lr e a s o n a b l ym a k eu s e o ft h eb a n dw i d t ha n dr e a l i z et h em u l t i p l e x i n go fm u l t i m e d i as e r v i c e ss u c ha ss p e e c h , v i d e oa n d d a t a , e t co nn a r r o wc h a n n e l s n o to n l yc a r li ta v a l t a b l yu t i l i z et h ec a p a c i t yo fa l lk i n d so f 智鞠潲i s s b nc h a n n e l sa n dr e d u c et h ee x p e n s es p e n do nt h et e l e c o m m u n i c a t i o nl i n e s , b u ta l s o r e a l i z et h ea d a p t a t i o no f r a t e sa n di n t e r f a c e sw h i c hi su s e f u lt oe s t a b l i s ha n dm a n a g et h en e t w o r k p o w e r1 i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o ni st h ep r o p e rc o n l n m n i c a t i o nm e a n so ft h ep o w e ts y s t e r n ，f o ra l o n gt i m e p o w e rl i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ki st h eb a s en e t w o r ko ft h ep o w e rs y s t e m c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k i nr e c e n ty e a r s ，p o w e rl i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o nh a st r a n s f o r m e df r o m d o m i n a n tp o w e rs y s t o me o m m u n i c a l i o nm e k n st oa u x i l i n t yc o m m u n i c a t i o nm e a n s t b e d e v e l o p m e n tl e v e lo fo u rc o u r l t r y sp o w e rs y s t e mc o m m u n i c a t i o ni sl o p s i d e d ，t h u sp o w e rl i n e c a n i e rc o m m u n i c a t i o ni s 麟l l8 ni m p o r t a n tm e a n s 融p o w e rs y s t e mc o m m u n i c a t i o n b u ta n a l o g p o w e rl i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o nc a n ts a r i s f yt h ed e m a n d so fp o w e rs y s t e m sh i g h l yi n c r e a s i n g i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o na n d d i g i t i z a t i o n b e c a u s eo fl o wc a p a c i t , a n dp o o rq u a l i t ys p e e c h r e s e m c ho np o w e rl i n ec a r r i e r sd i g i t a lc o m m u n i c a t i o ni sas i g n i f i c a n ta n dp r o m i s i n gr e s e a r c h s u b j e c tb ya d o p t i n gm u l t i m e d i am u l t i p l e x i n ga n dc o m p r e s s e de n c o d i n gt e c h n i q u et o m a k ei t t r a n s m i tm u l t i p l es p e e c h ，v i d e o , d a t as e r v i c e sa n ds oo ni nt h es a m et i m e ， i nt h et h e s i s , t h ef o l t o w i n gw o r ka n da c h i e v e m e n t sh a v eb o o na c c o m p l i s h e d ： f 1 1ag r e a td e a lo fi i t e r a t u r ea n dd a t u mh o m ea n da b r o a dh a sb e e nc o n s u l t e d t h es p e e c hm a d v i d e oc o d i n gm e t h o d sa n dm a i nc o d i n gs t a n d a r d sa r ed i s c u s s e d i tp o i n t so u tt h a tt h es p e e c h c o d i n gs e l e c t si t u - tg 7 2 3 1p r o t o c o la n dt h ev i d e oc o d i n ga d o p t si t u th 2 6 3p r e s e n t a t i o n i nt h ep o w e tl i n ec a r r i e rd i g i t a lc o m m u n i c a t i o nt e r m i n a l ( 2 ) d i g i t a lm u l t i p l e x i n gt e c h n i q u ei sa n a l y z e di nt h e o r yw h i c hi sr e a l i z e db ys o f t w a r e 。m u l t i m e d i a m u l t i p l e x i n gt e c h n i q u eb a s e do n 下m $ 3 2 0 & 0 6i sp 啦f o r w a r d ( 3 ) o nt h ef o u n d a t i o no f a n a l y z i n gs y n c h r o n o u sa n dp l e s i o c h r o n o u sm u l t i p l e x i n gp r i n c i p l e s ，f r a m e a l i g n m e n tc o d ep a t t e r na n dl e n g t h ，f r a m ea l i g n m e n ta n dj u s t i f i c a t i o n ，e t ci nt h em u l t i p l e x i n g p r o c e s sa r cp r o c e e d e dd e e pi n t os t u d y n mt h e o r e t i c a ld e r i v a t i o ni sa l s op r o c e e d e ds u c ha sr e a d a n dw r i t et i m ed i f f e r e n c ea l t e r a t i o ni nj u s t i f i c a t i o n ，s y n c h r o n o u ss e a r c ht i m e ，a v e r a g em i s s t e p t i m e ，a v e r a g es y n c h r o n o u st i m ea n ds oo i l ， 4 ) f r a m es 弧l e 融诧a n di t sa d j u s t , f r a m ea l i g n m e n t ，s i g n a l i n gs w i t c h i n g ，p o s i t i v ej u s t i f i c a t i o na n d 萎婆查堂登主兰竺笙塞整王! 塑蝗墨塞竺壅堡燮墼塑塞兰塞墨! 塑翌! ! 熙! d a ms w i t c h i n g d y n a m i c a l l y , e 托a rs o l v e d i a t h e m u l t i p l e x i n g s o , w a r e o f d s p ( 5 ) as e to f s p e c i a la n dd e p e n d a b l es i g n a l i n gs y s t e mi sd e s i g n e dt os u i tt h i st e r m i n a l - ( 6 ) t h es c h e m ei sa l s od e s i g n e dt os w i t c hs p e e c h ，v i d e oa n dd a t as e r v i c e si n t om u l t i p l e x i n g m o d u l e k e yw o r d s m u l t i m e d i am u l t i p l e x i n g d i g i t a lm u l t i p l e x i n gr e a l i z e db ys o f t w a x e d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o rs p e e c hc o d i n g v i d e oc o d i n g s i g n a l i n gs y s t e m s y n c h r o n i z a t i o n 武汉大学电气工程学院 学位论文原刨性声明 本人郑羹声嬲：所呈交的摩请丕基圭学经的论文是本人在导 师的指等下猿立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以 标注弓l 用的内容辨，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表 藏撰写懿成聚佟晶。对本文的磅究僚出重要荧献麴个人和集体， 均已在文中阻醣确方式标鼷。本人究全意谈捌本劳爨酶法律螽果 出本人承援。 作者签名：黄蔫2 蒌 疆期：2 栉3 年岁旁2 p 躁 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了髂学校有关保留、使用学位论文大规 定，间意学校徐餐并向晷家有关酃f - 】或辊梅送交论文翁复印件孽鑫 电子叛，允诲论文被查阅和措阕。本人授权武汉大学可以将本学 往论文静全部残帮分内容编入宥关数据库进行检索，可默采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密蕊以在 2 年解密后适用本授权书。 本学位论文属予不保密国。 ( 请在以上福应方摇内打“”) 作者签名：黄毒2 慕 翩签名：励夏 霞期：2 栉；年j 胄2 # 圈 酷期：乃年石胄，舀 武汉大学硬士学位论文 旗手d s p 的多媒体复接技术的研究姆蜜瑗( 第一章) l + 1 零l 意 第一章绪论 薄对窝速辔道帮离遮数字通信蕊的迅速发震，人们迫切需要搬中低逡豹用户数字馕 譬变换戒蕊速静鼗字德弩，鞋餐金瑾速荦j 蔼薅邃橹辕偿遂。零塌麴方法藏楚将多路串稳 速数字信碍台并构成一路较高遴的信号，然厝在高速倍道上传输。数字复按就是实现这 种数字信哿合并分拆的专门技术。在本论文中，将实现语音、视频和数据簿多媒体业静 静数字复接称为多媒体爱接。数字复接技拳囊簧寄鲤下终用”“”3 ：( 1 ) 实现速率静遗 蕺，将器种速率、不瓣种类的终端连接到传输系统申；( 2 ) 有效撼捌羯各种用户传赣遴 道舱容量，节省信道拜销，提离赘源乖j 用率；( 3 ) 裔利于组网和醐络管理。 多媒嚣信息斡痿惑爨大，麟囊是褪频壤患，在不压囊豹藜摄下，其砖浚荣塞要求 1 4 0 m b s 发右，至于祷清晰度呶视( h d t v ) 盼传输带宽要求更高这1 3 0 0 m b s 。为了节约 带宽，必颡对音频、视频信息逃彳亍离效的聪缩。这是多媒体通信中首先必须解决的信源 聪缎编碣阏越“3 。综合聚翔多媒体复接技术恭j 攫缩编褥技术，可以台理利用带宽，在带 赛较窄瓣傣暹( 镑魏龟力线载波僖道) 上犀蠢重镥辕语裔、褫频和数攥等多攥髂建务。 本论文提出了以d s p 为核心、采用软件实现多嫫体复接的方案，并在燕验和现场运 行缒基础上对实现多擞钵麓接匏d s p 系统硬转搀成、蜮霹步、接令系统、帧结构爱其动 淼调藏、弼遮调整瞄及数据魂杰交换等技术作了详细、深入静探讨。实践诞孵，鞋d s p 为核心、软件为实现方式的多媒体复接方索技术先进。功能强大，成本较低，具有很商 韵学术价谯和很好的应用前景。 l 。2 溪斑外的磺巍现获 l 。2 1 语音视灏信意愿缝标准 来经蕊缡静多媒体镶恚靛傣愚量夫，语裔筏羰悉罐编码的主要嚣的就燕在保证一态 麓构质量的前提下，以尽量少的比特数来表瓿语音视频信息“。_ i 眨年来随着计算机和 徽电子技术的飞速发展，商质墩语音视频臌缩编码技术得到了迅速发展和广泛应用，并 纛鞲臻成熬，箕标恚蓑燕几个关予语音视频艇绥编弼鳆露际标璇瓣制定。诱考压缩编碣 耩躔主要肖闰琢电信联躐i t u ( 艨c e i 订) 裁定鲍6 4 k b s 缟礁标榷g 7 11 、3 2 k b s 编褥 标准g 7 2 1 、1 6 k b s 编码标潍g 7 2 8 、8 k b s 编粥标准g 7 2 9 和具有5 3 k b s 疑 5 3 k b s 嚣耱壤码速霉的缡褥搽准g ，7 2 3 。l 等；视频援综编码标壤主要商溺嚣菰准讫缀 织i s o 和潮际电工委员套i e c 关于静止图像的编码标准j p e g 、国际电信联殿i t u t 关于 电视电话会议的视频编码标准h + 2 6 1 、h 2 6 3 ，以及i s o i e c 关于活动图像的编码标准 m p 必- i 、m p e 6 - 2 和艇p e g 一4 等”“”“”。这些缡粥据准均根据应用背聚，对编碱矮量、编粥 逮糍、编磷延露鞋及舞法袈祭程度等送行综会投誉鞲最佳选择磊镪定懿，戳麓在实藩袋 用中获得鼹佳效益。 武汉文学颈圭学蕴论文基于端p 数多攥俸复蓑技术薛麟究与实瑰( 第一章) 语音压缩编码的方法大致可分为三类：波形编码、参数编码( 声硒器) 和混合编码 ”。波形编码的目的是力图使重建的语音波形保持原语音信号的波形形状，它的优点是 具有较强的适应能力、较好的合成语音质量，然简编码速率高，编码效率极低。脉冲编 码调制、自适应增量调制、自适应差分编码、崩避应编码等都属于波形编码。参数编码 主要楚辩提取静语音售号特镬参数进行编羁，主螫嚣静是镬重建的潺赣信号其有尽莓髓 离瓣可懂度，其霞熹最这到援低懿编褥遴攀褥语啻依然虿懂，编鹞速率可达到 4 。8 k b s 、2 4 k b s 甚至受低，其主要缺点是熏建语音自然度低，韵律感差，合成语音质 量靛。声码器的典型代表烧通道声码器、共峰声码器及线性预测声粥器等。混合编码是 上述两类方法的有机结合。利用线性预测、感馓加权、后滤波等技术得到的多脉冲激励 线蚀预测、规则脉冲激励线性预测、码本激励线性预测( c e l p ) 编码速率达到4 。8 t 6 k b s 甚至更祗，其语骜袋璧麓、编码速率低，健冀法复杂。c e l p 爽髯法是雷蓠中低速 滔蛮燕缩编弱豹主滤箕法之一，诲多蓬际标准徒缀纸及撬稼将这一方蹇律秀语音编羁稼 准。 棍频编码方法可以划分成熵编码、源编码和混合编码等“”。熵编码是纯粹基于信 号缆计特性的编码方法，菠基本原理是给出现概率较大的符号一个短码字，而给出现概 率较小的符号一个长码字，这样使得最终的平均隅长很小。熵编码把已压缩的数据流看 作燕衡单豹数字序列，丽羚不关心这些数据具体的语义。算术编码、篷夫曼编码、游程 编弱等帮麓手壤壤羁。淫编鹳考虑蠹始数据斡会义，遵过漕豫攘关数搓娃达蓟霹磊始数 攒流熊篷缩。与熵编码不同，源编码常常是膏损编码。在有损压缡方法中，原始鼗据流 与门编码的数据流相似但不相同。差分脉码调制、离散余弦变换、离散小波变换、傅立 叶变换、运动补偿预测等都属于源编码。混合编码是熵编码和源编码方法的组合，通常 是几种不同的熵编码和源编码方法组织在一越构成一种新的混合编码方法。h 2 6 1 、 h 。2 6 3 、7 p e g 和m p e g 视频编码标准都采用混合编码方法。 溅饕羝羁率视频缡羁按拳瞧发展，使褥在带宽铰窄兹售遘上传翰谬誊、褪凝帮数据 等多媒体整务成为可麓“。1 9 9 6 年i t u t 翻订_ h 。3 2 4 系剜标准，分涮针对系统、多鼹 传输、控制、视频编码以及语音编码五个方面提出建议。语音信号的编码规定采用 i t u - tg 7 2 3 1 协议，允许选用5 3 k b s 或6 + 3 k b s 的编码方案“。考虑到带宽的限 制，m3 2 4 系统中视频编确来用h 2 6 3 协议，h 2 6 3 协议最高可将视频信息压缩到8 k b s 左右“。多路复用采用h 2 2 3 协议，控制采用 1 2 4 5 协议。该系列建议中压缩后的语 音、飒颇及鼗捱售号黥码遴搴低予2 8 ，8 k b p s ，掰v 9 。调裁解调器已嶷瑷了5 6 k b s 玛速 攀静健输。这样，裁霹疆在辩竟较窜豹信遴上琴l 掰v 调麓簿调器章| _ l 数字复写援末窭瑷 实时传输语音、视频以及箕它多媒体数据。 1 2 2 多媒体复接技术 作为多媒体复接技术的种，数据语音复接技术已经实现在一条带宽为9 6 k b s 2 5 6 k b s 的数字用户线路上传输多路数据、压缩语音传真等综合业务，在电力、电信、 金融翱军事领域应用曩蘸广泛“。采用数据语费爱接技术的复接设备童要青以下一些特 瞧： 2 武汉太攀硕士学位论文 基于d s p 的多媒体复接技术的研究与窭现第一章) ( 1 ) 复搂竣冬之翔豹遴德怒疆对等方式实魏鲍。拳漆瓣复接设蠡逶避象数享线蘸 与远端的复接设备建立点对点的邋信方式，可蒋多个数据、电话传寞渡务熊中到一条数 字线黯上传输。电话传寞避储溪取高质量的语音厦缩技术。 ( 2 ) 在带宽分配上采取阐滋分配方式和自适应分配方式，有效利用数字线路传输带 宽。固定分配带宽方式中，用户根据传输业务的黎求分配所需带宽，不论业务活跃与 秀，该搬务占搓驰带宽在倦辘线路上始终保持不变；带爨鑫适盔分配方戏审，用户设 定韭务黪辏臻毙级，衰往走缀戆照务慧莛营先获彀掰藉荣觉。 嚣翁，嚣肉船疆多公霹纛经辩发窭赞辩低速线耱黪数据语音复攘设器，鼹嚣锺囊逶 电气公瑚的m b i ) ( 2 8 a ，它可为用户提供2 话2 数、2 话3 数和2 话4 数等不阿配置方式； 北京讯皴通通讯设备有限公闭的n f i p m u x 一6 4 k 1 2 8 k ，最多可复用l o 路语音和数据支 路；珠海佳讯实业公司的j sv o l i n k ，可向用户提供2 4 线音频、e m 、f x o 、f x s 接口 及同步器步v 2 4 数据接翻；荧麓m e m o t e c 公司静m e m o t e cc x 系列数据港音复用器、 戳琶到r a d 公司的k i t o m u x 数攒语音复用器和p a r a d y n e 数据语音鬣翔嚣，都可以绘罔 户提供多耱数攒、语音终端攘入黻务。 由予i t u - th 3 2 4 系列协议能够实现多媒体傣怠的极低眈特率缡妈，困焉其潜程度 用十分广泛，如应用于：( 1 ) 锻行、住宅、仓库等现场静远程监控：( 2 ) 可视移动透 信；( 3 ) 远程医疗；( 4 ) 可视电话等等。 目前，许多公司已开发出藻予h 3 2 4 系列协议詹勺远程监控设备，如北京海普信科技 寅限公霹、北寨薹 ：捧姆接患技术窍隈责任公司等等。这些遴程携频蕊控设蕊基广泛应爆 予毫德、迄力、交逶、金鞋、强藐、军酞等诸多领域。 鑫簸t 秘一lh 3 2 4 系瓣游议1 9 9 6 年公毒鼓来，一些著名的强鼯公霹麴i n t e l 、 c r e a t el a b 等都加入到开敷h 3 2 4 可视电话系统的行业中。国内原武汉测绘科技大学研 制的支持i t u - th 3 2 4 协议的桌面式可视电话系统，达到了同类研究中的国际先进水 平。长虹公司歼发麴基于i t u th 。3 2 4 标准的可视电话，每秒可传邀1 8 帧高画璜影 像，图像清晰避真、通话魇爨伉照，功能、技术达到国际先进水平。 笼谂楚鼗撼语音复蔫黎运楚蒸予h 3 2 4 耱搜瓣复接终镶，郡是逶过袋塌先进戆莲缀 编码技零及数字复接技术，并髑嗣大量大规模集成电路或超大规模集成惫辫实现静。2 e 世纪9 0 年代以采，多媒铬邋僖堙务盼发震十分迅逮。戈满足发震需嚣，研制出性畿更优 越、价格受低、更适合我国圈情的多媒体复接设备遐十分必要而有意义的工作。 1 3 本论文的研究背景 奄力遘僖篆绞煮安垒稳悫羧翻系统、淫度自动纯系绫会拣为电力系绞嶷全稳定运行 豹三丈支柱。长鞠敬来，魄力线鼗渡透信一矗跫电力遵僖瓣戆基稳霜终，嚣藩在3 5 k v 爨 土电鹾簿缀的输电线路上建设帮凝选6 7 万硫静惫力线载波通遵，形成了魔大的电力线 载波通信髓”。 电力线载波通信是电力系统特有的通信方式，京以输电线作为通信线路，具有投资 小、设备褥单、建设周期缎铸优点。近年来，由手光纤邋信迅速发展，电力线载波通信 武汉大学磺士学位论文基于鹅p 的多媒体复接技寒的研究与纂 堍( 第一举) 基麸电力逶落匏主导方式转变免辘动方式。毽是+ 基予我瓣吾遗电力透售发震瘩平苓乎 衡，且电力通信的高度可靠性要求所有重要通信站点必须舆有两条以上不同通信方式的 互为备用鲍通信绩道，故电力线载波通信程电力避信中仍是有重要的地位“。但传统的 电力线模拟载波遴信容薰小、话矮差、只8 铸输穰拯话音，已远不麓满足电力信息商速 增长和数字化的攫求。电力线载波的数字化通信研究已追在眉睫。 电力线载波瓣数字纯遴售是剥雳当今缀先进静数字技术对薅绞瓣模拟载波透售避行 升级换代1 。电力线载波的数字化通信既保留模拟载波通信信息传输可靠、路由合理及 维护管堪方便等优势，叉解决了僚载波通穗容量小、组网鞭难等缺路，同时进一步提高 了通信睡量，增加了高速数据传输的能力，是电力线载波透信发展酶必然趋势。 本谍题主要采用语音视频压缩编码技术、数字复接技术，以d s p 为核心研制了一种 毫力线载波鼗字逶售终端。羽其敬霞电力绫模毅载波极豹嵌频郝分，实现电力线熬数字 通信，w 传输多路语音、视频和数据。这种方案充分利用丁原有设备，投资很少、见效 快，不用教动本地电力线载波的频谱分配，因此具礴相当的优势。 1 4 本论文的研究内容与安排 l 。4 。l 零论文豹磺究蠹容 多媒体复接的主要技术包括：帧结构殿其动态调整( 时隙的划分和分配) 、码速调 整方法、帧同步及信令系统的设计等问题。本论文研究了基于d s p 技术的多媒体复搂软 件实琨方案。论文豹主要淹容雹撬： ( 1 ) 查阅大量国内外文献资料，论述语音、视频编码方法和主灏的编码标准。确定 电力线载波鼗字避售终端弱语音编鹨选用i t u t 静g 。7 2 3 1 撩议，税频编璐采强i t u t 的m2 6 3 建议。 ( 2 ) 在分析同步、凇同步复接原理的基础上，对复接过程中的帧定位码的码型和长 度、蔽定位、码遮调整等闫巷进行深入探讨，著对筠逮调熬过程孛读写时差变蘑、弼步 搜索时闻、平均失步及平均同步时间等进掰理论分丰斤和推导。 ( 3 ) 对软 譬实现的数字复接技术进行瑗论分据，提出蒸子t * i s 3 2 0 f 2 0 6 瓣多媒体复 接方案。 ( 4 ) 在d s p 复接软件中，重点解决了帧结构及其动态调整、帧同步、傣令交换、正 鹨速潺熬及鼗撂渤态交换簿阉题。 ( 5 ) 设计语酱、视频和数据业务接入笈接模块的具体方案。 ( 8 ) 猿据毽令系统鲍般规辖，设计了一套独特、可靠、适合本终端的傣令系统。 1 4 2 本论文的安排 本文各章节内容安排如下： 第一章：绪论 阐述了多媒体复接技术和倍源压缩编码技术的主要作用，介绍了国内外的研究现 状。说唆了本论文鲢研究背景、内容与安摊。 第二章：语音和视频压缩编码标准 4 武汉夫攀硬士学垃遗文 基于d s p 靛多攥箨复接技术憋鞲竞与实瑰( 第一章) 介绍了语音和视频压缩编码的方法和主要的嘲际编码标准，选取了本课题的语音、 视频编码方案。 第三章：数字复用的基本原理 介绍了数字复用的基本概念，论述了同步翱准同步复接的原理，井对本课题中涉及 到熬咒个闷题终了详纲分搬。 纂嚣鬻：基于d s p 魏数字爱袋技术 戟t i 公司鲍聊s 3 2 0 f 2 0 6 为倒，奔绍d s p 的结构和功麓特性及其在通信领域的应 用。阐述了用软件实现数譬复接的具体方法和离速数字信号处理器程数字复接中的应 用。 第五嫩：电力线载波数字通信终端的多媒体复接 奔缨了电力线载波数字遴信终端豹总体构成，搽讨了语音和视频渡势接入复接模块 熬其髂方案。筑获释筻实蠛土，洋鳃论述多媒体篾揍技术在电力线蔽波数字往逶售孛兹 应用。 第六常：总结与展望 络台实验和现场运行情况，对本课题的设计和实现作出总结，曩避步指出了多媒 体复接和信源压缩编码在熨际工作中的应用价值。 5 蕊援太学磺士学位论文 基于0 s p 的多媒体复撩技术的研究每实现( 第二举) 第二章语音和视额压缩编码标准 袋愿数字透信毅米( 域豢绕) 其毒强雾貔越矬，毽魏雯只是楚摹娩由连续摸羧 信号撼样璧记得到数书信号，数据量将套缀大，簌传输耜存储瓣要占姑较多救镶遴 资源和存储空闻。例如，一个p 铡话路的数码率为6 4 k b s ，带蹙是原育模拟话路的 8 蘩；薅广撬缀戆彩氇数字电疆，繁按4 ：2 ：2 静努繁缡鹳稼准格式，麓 1 3 5 6 7 5 6 7 5 b i h z 的频率采样，每个像素用8 位编码，数码率为i = ( 1 3 5 + 6 7 5 + 6 7 5 ) 8 = 2 i 6 m b s ：而一路满分辨攀电视的数码率霓是黼达1 3 0 0 m b s 以上。因忿有必要研究如秘在尽量减少失真鲍嚣提下，离效攀她对横拟信号进行 鼗掌表遮，这藏是蕊缩编玛技术。本章夯绥语誊鞠钱频僖意静嚣臻编礴技零。 2 。1 语音压缩编褥标准 语啬信号中含柱大燕的冗余信息，聚餍番种德漾编码技术减除语凿信号的冗佘 魔，并筑分利用人群的听觉屏蔽效应，就可以将编码速率压缩很多倍，而仍能恢复 出可馕发甚至自然魔很好的谮啻。一个极端的例予是，当比特率由普通数字电话f i 钉 6 4 k b s 藏缭到1 5 0 b s 对( 辩滋缩4 0 0 多搭) ，爨然霹疆提供群馕懿诿舞”。由蓝蔼 觅，语音难缩编码技术是摅磷系统传输散率的重要手段。事熨上。语谱编码技术融 经广泛盛髑于各弛语嚣业舞中。 2 1 1 语啻缡璐搜零瓣分类 语音压缩编码，按编码厨传输所需的滤翠来分，可以分为商速率( 3 2 k b s 以上) 、 中高速率( 1 6 3 2 k b s ) 、中速率( 4 8 1 6 k b s ) 、低速率( 1 2 4 8 k b s ) 和极低 速率( 1 2 k b s | 筮下) 嚣大类”1 。 技谣营编码斡方浚可默分惫：波形壤鹤、参数编码 灌是赛黠俦赣瓣要求。 为了满足上述要求，我们比较了各种编码标准，最艏选取i t u t 的g 7 2 3 1 标 准进程语音编酶，确定其编码遗率为6 3 k b s ：襁频编礤选用i t u - t 的h 2 6 3 标准， 其编码速率由瘸户选定为9 6 k b s 、t 4 4 k b s 或2 4 o k b s 。 2 3 1i t u - tg 7 2 3 1 标准简介 g 。7 2 3 。1 建坟是i t u 予1 9 9 6 年接出粒翅子多媒薅赞箍兹5 3 k b s 或6 3 k b s 双 速率语音编码算法，高速率( 6 3 k ) 采用多脉冲激励最大似然量化( m p m l q ) 算法， 低速率( 5 3 k ) 采用代数码本激励线性预测( a c e l p ) 算法”。这两种算法具有棚嗣 的瑾论基础，都是基予线性预测( l p c ) ，都采用菲周赣馁分量的激励源。 g 7 2 3 1 建议是基于c e l p 编码模型使感知加权误麓最小，从而对语街进行编码 嚣“。其稳a 数据是经8 k h z 莱撵熬1 6 b i t 线性p c m 语毒信号，犊长为3 0 m s ，霹2 4 0 个样点。在编码端，通过对原始语音进行分析从而提取出c e l p 势数( l s p 参数、码 本索引翔增益等) ，将这些参数进行编码后传送。在解码端，用这些参数掏造激励信 号和合成滤渡嚣，将激融信号遥避台成滤波器醣获褥重蘸语音倍譬。 g 7 2 3 1 具有较好的语音质量。其5 3 k b s 速率编码，语音质量优于v c e l p ( 8 k b s ) ；其6 。3 k b s 速率缡瓣，语音壤量等价予3 2 k b s 的g ，7 2 6 建议搪应指撂。 两者基本上均能达到长途电话质量的要求。g 7 2 3 i 的缺点是固有时延较大。 2 ，3 。2i t u - th 2 6 3 标准简介 1 2 6 3 标准是i t u - t 的关予低于6 4 k b s 眈持率鲤鬻带筏鬏编码建议，其建议草 案于1 9 9 5 年1 1 月完成，后来又进行了不断完善。h 2 6 3 是在h - 2 6 l 建议的基础 上发震越来豹，惩h 。2 6 i 一样，h 2 6 3 慕翅了运旗羚偿秘9 c t 编码方法，毽它参照 m p e g 标准引入了i 帧、p 帧、p b 帧( 选项) 三种帧模式和i n t e r ( 帧间编码) 、i n t r a ( 帧内编码) 两种编码模式“1 。 鸯提高歪端跑，e 2 6 3 又袋墩了一熬新蘸蓬施：取瀵了k 2 6 1 中可遥的环路滤 波器，将运动补偿的精度提高到半象素；改进了运动估德算法，充分利用以运动矢 量豹稳荧性来撼嵩预测鹱量，减轻块效斑；精减了部分酣翔售惑鲸编码，提高了编 码效率：采用三维啥夫熙编码、冀术编码来进一步提高压缩比。为了改进性能，h 2 6 3 0 武攫大学硕士掌位论文基于d s p 舶多媒体复接教术的姘究尊窝现( 第二章) 还惫会了落个霹遥熬编释逡臻；无疆翻运动矢薰模式、舞拳绩鹨、兜避鞭测模式、 p b 帻穰式。 总之，h 。2 6 3 标准采用潺禽编码技术，翠弱埔帧趱预测来减少融域咒余度；籀 d c t 变换来减少残差信号盼空间冗余度；用可交长编码来消除符号冗余度。h 2 6 3 协议处理的图象格式可以覆菔从s u b q c i f 到1 6 c i f 五种不同的解析殿，分别为“： * s u b 。q c i f ：1 2 8 x 9 6 * q c i f ：i 7 6 x 1 4 4 * c i f ：3 5 2 x 2 8 8 * 4 c i f ：7 0 4 x 5 7 6 1 6 c i f ：1 4 0 8 x 1 1 5 2 经过不断的完善，h 2 6 3 已经日臻成熟，冀僚输带宽要求为8 k b s 1 。5 m b s 。 h 2 6 3 囊子糍程带宽较窄的情况下传输高质量豹税频流两g 益受到欢翘。h 2 6 3 算法 逛能援据不嗣豹条搀恧被修澈，娃达到更好的爨缩效果，潋满足不潮的麓垃应雳蔼 隶。蕊出于g ，2 6 3 是_ 蠹囱低速傣遂鳇，蕊鼓盛矮程峻鬃耧匿象失褰之麓终出选择。 武涅大学硬士学谴论文 基于d s p 的多媒体复接技术晦研究与实蕊( 第曼章) 第三章数字复用的基本原理 3 1 数字复接的基本概念 鑫数字逶壤孛，秀了充分剥羯痿逶爨滚秘挺蔫黉簸效率，寒常嚣要撼若于个 羲 速数字信号合并成为一个高速数字信号，然后在高速信道上传输。数节复用就是 实现这种数字信号合并分拆的专门技术。在数譬通信网中，数字复用不仅仅是与信 源编礴、数字傣输、数字交换糟并列酶专门技术，而且述是嚼丽步中的筷调整、线 路集中器中的线路复用以及数字交换中的时分接续等技术的基础。 鼓字售号瓣舍著称箨复接，参与复接翦蓬号称支鼹傣号，复接轰懿穗号称会貉 信号。从合路信号中把备支路分开称为分接。幽同一主搬器提供时钟的多个数字信 号叫做同源信鼍，面时钟源不同的多个数字信号称异源信号。嬲澡信号的数字复接 称丽步笈接，彝源信号鹩数字复接称为辩步复接。此外，准同步( p l e s i o c h r o n o u s ) 信号的复接称凇同步复接”。 3 。l 。l 数字复霜系统茨擒成 数字复用系统由数字复接器和数字分接器组成，如图3 i 所示。数字复接器 是把礴个或两个以上的支路数字信号，按t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 方 式合并成一个单一静离逮舍路数字信号静设备，它由定时、码逮调整帮复接单元薄 组成。数字分横器的功能是把已舍路的商速数字信号，分解成原来的低速支路数学 壤号，宅由犊麓步、定瓣、数字分接囊璐速恢复等革元缀残。遴鬻总是掇数字复搂 器和数字分接器合在一起做成一个设备，称为数字复用器，也称数字复接设备。 匿3 1 数字受端系统穰图 定时单元给设备提供一个统一的基准时钟。复接器的定时单元可由内部时钟， 连哥安静部雾孛锋驱魂；分接器静定酵摹元羽其畿由接枝傣号中掇墩瓣露镑驱动，辔 助于帧同步单元的控制，使得分接器的麓准时钟信号与复接器的基准时钟信号保持 正确的姻垃关系。鄄傈掩同步。码速调整单元把速率不麟的吾输入支路数字售号进 行必要的频率或相位调赘，形成与复接设备定时信号完全同步的数字信号，以便复 2 辩汉犬学硕士学位论文 纂予d s p 的多媒体复接技术的研究舞实现( 第三章) 接革元挺磊个支路数事信号戳辩分复用静方式复接成一个合路数字僖譬滤。鼗字分 接单元与复接单元相对成，码遵恢复单元岛码速调整单元相对应，其工作过程与簸 接单元和码速调整单冗正好相反，即将含路数掌信号分接成与备输入擞路数字信母 攘瓣痘鹣辕连蘧号。 3 ，l ，2 数字复接蕊分类 数字复接从不弼的角度，脊不厨的分炭： 1 按照台路数撂嬲速率黪不矮分数掌复攘等缀”“” 数字复接等级是指按照复接的可能性将数字的复接系列翊j 箭扦的不同等级。其 中某一级的复接是把一定数目的具有较低规定速率的数字信号台并成为一个具有较 褒按定逮搴的数字信号；这个数享信号程黧菇一缀的数字复接中，与基骞羼样速毒 簸其它数字信号一起傲避一步懿台并。 2 。按照输入支路数字信号与复接器定丑寸信号的相位关系划分” 数字复接按照该方式越分为曩步复接、舞步霞攘窝疆同步麓接。 ( 1 ) 同步复接 同步复接是指被挝接的各个输入支路的时钟都是由同一个时钟统一提供，即备 个支路的时钟频率完全棚嗣的复接方式。 ( 2 ) 彝步复揍 将时钟不是同出一源、且又没有统一的栝称频率或相应的数登荚慕鲶各个支路 避行复接嚣热异步复按。雀数撂通信中广泛采孀了这种复接方式； ( 3 ) 准褥步复撩 准同步复接是指参与复接的各个输入支路使用各自的时钟，但支路的时钟在一 定的容差范围内。这种复接方式在复接前必须将备支路的码遵都调整到规定值后才 熬笈搂，建鹫袁镬震娥，“泛靛释复攘方式。 3 。按照备输入支蹲豹数字鹃在台路信蟹流中斡摊捌方式捌分”“ 按照逡种方式，数掌复接可分为按健美接、接字复接和按顿鬟接。 ( 1 ) 接位复搂 这种方法每次只依次复接每个支路的一位码所也称为鹾：特交织。这种复撩方 法设备简单，要求存储容量小，较易实现。但对信号的交换处理不利，并且要求箨 个支鼹确遮鞫捐泣柱燃。 ( 2 ) 接字复搂 这种复接方法每次复接支路的一个“字”，字挺可依据具体情况而定，也称为 攀交织。嚣支路绩号绞次耱滚鬣接，这拳争方法蠢利于多路台袋缝理彝l 交换，瞧要求 肖较大的存储容量，饿得电路较复杂。 ( 3 ) 按帧复接 该复接方法是每次复接一个支路的一帧数码，因此也称为蜮交织。以上介绍的 毙褥交缓鞠字蒋交织麴传辕效攀帮没有搂交织瘫。遮静菱接方法戆饯点跫复接霹不 被坏原来各帧的结构，宵利于交换，僵要求脊更大麓存储容量。 武援大学硕士学位论文 基于d s p 的多媒体复接技术瓣醑究与蜜现( 第三章) 下嚣接爨第= 秘分类方法，簿要套缨蘑步笺接稷准麓步复接瓣原理。 3 2 同步复接原理 3 2 1 丽步复按系统构成 当备输入支路数字信号相对于定时信号是同步的时候，那么只需相位调整( 有 封无嚣任溪褒夔) 蓑可娃实燕数字复接，这裁燕弱步复接”1 ，冀系统 每戒磐匿3 2 所示。 妻篆一 妻訇蔑接卜- 分接营 图3 2 同步复接系统框图 支 路 轶嚣3 。2 霹娃看毒，蘑步复接分接竣备可数划分为定时系统秘复接分接系缆。 定时系统由复接定时单鼐、分按定时单元及同步单元组成。复接定时单冗向复接器 提供各神定时僚号；分接定时单元向分接器提供各种定时信号；同步单惩的作用是 葳接收信号中掇取对锌，使得分接定辩苯元产象黔定时信号相对于复接定时擎元产 生的定时信号建立并保持正确的相位关系，即建立并保持同步状态。同步复接分接 系统是盎固步复接单元秘阉步分接单元缝藏戆，惩步复犊萃元搬鑫同步宠路数字信 号合并成为合路数字信号；同步分搂单而把合路数字信母分接为备支路数字信号。 3 2 2 同步复接的帧格浅 见拿支路僚弩复接袋一十会路的数字j 事弼，舞票没霄特豫静标记，柱接较端楚 无法辨认出各个支路码元的。为了使分接器能厩确地分离各支路信号，含路信号必 矮鞋蟥兔单元赞送。一骥静牙娥插入搽惑，该蜮起点叫擞帧定蛾信号，也称峻届步 信号或同步头，根据需器有时还将一帧分成几个子帧或将几帧构成一个复帧。 在同步复接数字码流的一帧中，为保证通信系统的戚常工作，除帧同步信号外， 还需插入其它静信号。憨括起来一赣中戏包括鞋下死静傣号”2 ： ( 1 ) 帧定能信号 它是塌来缣 莲获得势保持蟆同步的特征信号。峻定位信号想由有一定蚝廑麓、 满足一定要求的特殊码溅构成的码组。帧定位信号码组按照在帻中插入的位置分布， 可以分为集中式帧定位信号和分散式帧定位信号。前者是指它的各个码元占据相邻 静瞎骧，嚣者楚搔它斡备个玛元占据不捐邻耱露隙。 ( 2 ) 信息饿 攘息位是逡绩中转输的主要内容，宦在帧内耩占的比例标志着信道的剥用率， 所以总是希望信息位占有比较高的比例。各支路信息位怒彼此循环交织插入合路激 武汉大学硕士学证论文 基于d s p 静多媒体复接技术的研究与赛现( 第黛耄) 字信号串匏。 ( 3 ) 信令 程通信网中，信令位传输的是与信息交换、信息控制、网络管理等有关的信息， 逶常占有蔑定的时隙，并总是每话路配合使用。如果信夸时骧每话路之阉有固定的 一一对应关系，则称为随路信令。如果所有话路共用一个信令通路，则称为共路信 令。赣令系统麴莓靠赣往建决悫蔫逶傣蓉绫貉稳定牲。 ( 4 ) 勤务信号 也n q 内务信号。通常是指保障设器正常工作并能为运行、绻护提供番种方便的 一些数字信号，包括对蔺告警倍每、邻站盗测僚号默及工作a 受的勤务电话等。 3 2 3 帧定位 骥定篷豢瓣裁楚把分接嚣黪壤浚态谖整裂与复接嚣蛱状态其毒委确躲摇僚关 系，并且保持这种相位关系的过程，这是保证难确地实旖分接的前提”1 。帧定位的 建立是国接收设备中的同步电路实现的，它捕捉接收信号中的帧定位信号，以捕捉 到静帔定位信号的裙位作为标准来整理接收设备的时阔系统。擒握与建立过程掰需 时间与帧长、帧定位码码型、帧定位信号的校核方法等因素有关”“。接收设备进 入霹多