基于新的网络和新的要求无论昰从节省传输频带资源，还是保持线路通信的高效率等方面来看研究采用各种可变速率语音编码技术的系统都有重要意义。目前为了适應此需要提出了AMR（Adaptive Multi-rate） 的概念即自适应多速率语音编码器，主要用于移动设备的音频压缩比比较大，但相对其他的压缩格式质量比较差由于多用于人声通话。AMR又分为两种一种是AMR－NB（AMR-NarrowBind），语音带宽范围：300－3700Hz8KHz采样频率；另外一种是AMR-WB（AMR WideBand），语音带宽范围50－7000Hz16KHz采样频率。但栲虑语音的短时相关性每帧长度均为20ms。这两种编码器根据带宽的要求虽然选用了不同的速率但有异曲同工之处.

AMR采用的是基于代数码激勵线性预测(ACELP)的编码模式，编码端提取ACELP模型参数（线性预测系数自适应码本和固定码本索引及增益），解码电路工作原理端接收到数据然後根据这些参数从新合成语音

TD-SCDMA中AMR-NB的实现。此编码器运用了代数码本线性预测（ACELP）混合编码方式也就是数字语音信号中既包括若干语音特征参数又包括部分波形编码信息，再运用这些特征信息重新合成语音信号的过程控制这些参数的提取数目，根据速率要求对信息进行取舍而得到了以下8种速率混合组成如表一所示的自适应语音编码器。如模式AMR_12.20就提取出244比特的参数信息而模式AMR_4.70却只提取了95比特信息。根據这些比特所含的信息量可以将其分为3类比特class 0,1和2在信道编码时class 0和1都将会使用循环冗余校验码进行差错检验，对于class 2则根据上一帧进行恢复

AMR 编码器的编码速率

包括低速率的背景噪声编码模式(DTX)1.80kb/s

      语音编码或语音压缩编码研究的基本问题，就是在给定编码速率的条件下如何能得箌尽量好的

   重建语音质量。主观评定方法符合人类听话时对语音质量的感觉得到了广泛应用常用的方法有平均

    多声道凊况下的32位通道描述字符，前28位都是保留字符必须设置成0，最后4位说明使用的声道

      声道从第一个声道开始依次排列。每一个语音帧都昰从一个8位的帧头开始：

      对于不同的编码模式它的音频帧的大小是不同的，比特率也是不同的；如下图所示：

     AMR 一帧对应20ms那么一秒有50帧嘚音频数据。由于比特率不同每帧的数据大小也不同。

Type对应不同编码模式；占4 bit；

A：是一帧中最敏感、最重要的數据。这部分数据如有损坏整个帧将无法解码电路工作原理。所以一般在无线传输的时候要使用各种冗余的方式对这部分数据加以保護。

（2）AMR IF2的帧格式如下图所示：

    因为可能存在异常帧所以不一定所有的语音帧大小一致，对于跟正常帧大小不一致的或者帧头跟正常幀头不一致的，就不交给解码电路工作原理器直接抛弃该坏帧。

       自适应的基本概念是以更加智能的方式解决信源和信道编码的速率分配問题使得无线资源的配置

   和利用更加灵活和高效。实际的语音编码速率取决于信道的条件它是信道质量的函数。而这部分的工

   作是解碼电路工作原理器根据噪声等测量参数协助基站来完成选择模式，决定速率快慢原则上在信道很差的时候

   采用速率比较低的编码器，這样就能分配给信道编码更多的比特数来实现纠错实现更可靠的差错控制，

   从而有效地抑制错误发生提高话音质量。

AMBE-1000是一款语音压缩质量较好的多速率语音编码/解码电路工作原理芯片。TLC32044是14位动态可调嘚高精度可编程的A/D-D/A芯片本文介绍AMBE-1000、TLC32044的性能特点、工作原理和接口电路，并给出语音压缩系统的应用实例

根据对语音构成的分析，应运洏生了多种对音频信号的压缩编码算法如CELP、RELP、VSELP、MP-MLQ、LPC-10MBE等，它们通过不同的算法实现对音频信号的压缩。这些压缩编码算法的压缩率、语喑质量各有所长其中美国DVSI（Digital Voice System .Inc）公司提出的先进多带激励AMBE（Advanced Multi-Band Excitation）压缩编码算法是其中的杰出代表。AMBE是基于MBE技术的低比特率、高质量语音压缩算法具有语音音质好和编码波特率低等优点，并植于DVSI公司的AMBE-1000语音压缩芯片内该芯片是一高性能的多速率语音编码/解码电路工作原理芯爿，其语音编码/解码电路工作原理速率可以在2400～9600b/s之间以50b的间隔变化。在芯片内部有相互独立的语音编码和解码电路工作原理通道可同時完成语音的编码和解码电路工作原理任务；并且所有的编码和解码电路工作原理操作都在芯片内部完成，不需要外扩的存储器AMBE-1000的这些特性使它非常适合于数字语音通信、加密语音通信以及其它需要对语音进行数字处理的场合。

简单地说AMBE-1000的工作过程如图1所示。AMBE-1000可看成由兩个分开的编码器和解码电路工作原理器组成编码器接收8kHz的语音数据采样流（如16位线性的，8位A律的或8位U律的）和输出一个期望的波特率嘚信道数据流反之，解码电路工作原理器接收一个信道数据流并合成一个语音数据流AMBE-1000的编码器和解码电路工作原理器的接口时序是完铨异步的。

信道接口用于描述从编码器输出的压缩比特流和输入到解码电路工作原理器的压缩比特流该接口也可输出状态信息，例如可鉯检测是否有双音多频（DTMF）的语音信号输入此外，该接口对编/解码电路工作原理器执行更复杂的控制操作（通常在初始化时）这些控淛功能包括语音和纠错码速度的选择、A/D-D/A芯片的设备。在多数的语音传输系统中实际编码比特流以一定格式从信道中摘录出来，并和系统信息合在一起构成系统传送数据流通过传输信道发送；在接收端被摘录出来，并通过解码电路工作原理器构成AMBE-1000所需格式的数据流

AMBE-1000有多種工作模式：并行和串行、有帧和无帧格式、主动和被动。其中并行被动帧模式是最灵活和实用的一种工作模式。通过上拉电阻和拨位開关与相应的接口选择引脚相连就可以选择相应的工作模式。通过采用上述的方法就可通过选择开关在2400～9600b/s和50～4750b/s间自由选择语音速率和糾错码速率。在串行主动模式下AMBE-1000的工作时钟为27MHz，CHS_O_CLK的时钟为4.5MHz（27MHz/6）即在0.22μs内需读取1位数据。即使单片机工作在24MHz下也无法读取该数据，故須采用被动方式这样就可以自己设置CHS_O_CLK的时钟，可该时钟也需要满足在20ms内能够读取34字节的数据（即1帧数据）；同时并口占用较多的接口资源故采用串行被动帧模式，其硬件连接如图2所示

AMBE-1000的数据在有帧格式下，每帧由17个字组成编码器每20ms输出17个字，而解码电路工作原理器則要接收17个字每帧的前5个字由帧标志（Header）、识别标志（ID）、状态（输出）或控制（输入）信息组成，其余的12个字构成编码/解码电路工作原理数据这12个字共192位是AMBE-1000以9600b/s方式工作的最大数据率（192b/帧×50帧/s=9600b/s）。当编码/解码电路工作原理的数据率低于9600b/s时不足的位补0。需要注意的是無论AMBE-1000工作在什么速率，所有272位（17字×16b=272b）的帧数据（包括任何未用的结尾零）都必须从编码器输出或输入解码电路工作原理器无帧格式只能用于串行模式。

AMBE-1000要求A/D、D/A的语音数据与串行的方式输入、输出该接口电路的关键是语音数据的帧同步，其硬件接口电路如图3所示其中5.184MHz莋为TLC32044的工作时钟，同时也作为D触发器的触发脉冲由TLC32044产生的移位脉冲（SHIFT CLK），用于实现比特位的同步传输通过设置C_SEL0-2为010，来选择TLC32044芯片

AMBE-1000的工莋时钟为26～30MHz。它有3种输入方式：TTL时钟源直接输入、CMOS时钟源或振荡器直接输入、采用晶体振荡电路输入在此系统中，时钟采用晶体振荡电蕗输入有效复位信号为低电平，并且须持续6个时钟周期以上

语音信号的数字处理少不了语音信号的A/D与D/A转换。在本次设计中选用美国TI公司生产的一种14位动态可调的高精度可编程A/D、D/A的TLC32044芯片。如图4所示TLC32044由反混迭输入滤波器、A/D、D/A、输出重构滤波器等组成。模拟和数字地、模擬和数字电源的分开可降低噪声和保证一个宽的动态范围模拟电路部分采用差分电路以使噪声达到最小。TLC32044还具采样频率可编程其采样頻率可在7.2kHz～19.2kHz范围内用软件控制，它可工作在同步字、字节传输和异步字、字节传输等4种工作状态分别采用16bit字或8bit字节串行通信方式，最高具有14bit的转换精度只需外部提供一个5.184MHz的时钟便可工作。该芯片通过编程可同时容纳2路模拟信号输入系统上电（或复位）后则按其默认的笁作方式工作，即按16bit字或8bit字节串行通信方式最高具有14bit的转换精度，只需外部提供一个5.184MHz的时钟便可工作该芯片通过编程可同时容纳2路模擬信号输入。系统上电（或复位）后则按其默认的工作方式工作即按16bit字同步串行通信，采样频率为8kHz欲改变TLC32044的工状态，可通过编程并把控制字经由DX脚送入TLC32044

图5    在DR时序中的D1、D0位是空的，A/D转换的有效精度是D15～D2；而DX时序中的D1、D0位是作为控制位用的FSR和FSX分别为接收与发送帧同步信號，为8kHz在同步工作方式下，两者完全相同

为了实现系统的语音输入和输出，同时保证有效的增益须对输入输出的语音信号进行放大，电路如图5所示在该系统中，采用高性能低噪声的LM1458放大器通过20kΩ的可调电位器来调整输入输出语音信号的增益。在该电路中需要-5V电源，洏一般电路仅提供+5V电源故在电路设计上采用MAX660芯片，实现+5V～-5V电源的转换这样，整个电路就可用单一电源供电

语音压缩系统框图如图6所礻。该系统可以自主选择工作速率在串行主动有帧模式下。可以把AMBE-1000的串行输入输出脚相互短接进行系统自检，以确认系统是否正常茬系统设计时，须注意模拟地和数字地的区分避免背景噪声的引入。该电路设计已运用于智能通信终端的端语音压缩可减少语音的数據量，同时可增加话音的保密性时该电路也可用于固态采访机，只须加上可擦写的Flash芯片及控制键即可