用AMBE-1000实现的语音分组技术

1 概述

随着信息技术的不断发展和完善，信息的快速传递在生产和生活中显得越来越重要。在各种信息传递方式中，语音的互通占据着重要的位置。最为大家熟知的是以PCM编码方式传送语音的普通电话业务，实时性强、语音质量高，占据着语音通话业务的主体。但近年来随着IP电话的普及和网络技术的发展，另一种语音处理技术越来越为人们所熟悉，那就是语音分组技术。语音分组是指将语音信号转化为一定长度和速率的数字化语音包，采用存储转发的方法并以包的形式进行交换和传输。它随着互联网的普及，尤其是IP电话的普及而得到越来越多应用。但由于互联网不能对传输带宽提供保证，因此，语音包在其传输过程中就会产生延迟、抖动、包丢失等影响语音质量的因素。直到近年来由于低速率编解码算法的出现和软硬件性能的提高，人们才注意到分组语音技术的商业价值，并投入开发力量。

早期分组语音技术的应用大都采用软件实现。近年来，随着大规模集成电路的飞速发展，硬件价格大幅度下降，从而出现了许多用硬件实现分组语音的产品。硬件具有对数据处理速度快，可处理大量数据的特点，所以使用硬件实现分组语音可以很好地处理延迟、抖动、回声抑制等问题，从而得到良好的音质。采用硬件实现分组语音的另一个优点是：在一个硬件电路中可以实现多种压缩标准的分组语音，能很灵活地适应不同网络环境下的多个语音终端的互通。

本文着重介绍采用一种专用的DSP芯片AMBE-1000实现语音分组的方法，并用这种方法实现了铁路站场中的信号作业电话。由此可以看出，分组语音技术在一些专门领域应用的广阔空间。

2 AMBE-1000简介

AMBE-1000是Digital Voice Systems公司的语音编解码芯片，用来实现双工的语音压缩/解压缩功能，能实现低传输速率下高质量的通话。它采用先进的AMBE压缩算法，压缩速率最低可达2.4Kb/s目前，这种算法以其能实现的低传输速率和高通话质量而在世界范围内得到了广泛应用，甚至用在下一代移动通信系统中。具体来说，AMBE-1000具有如下独特之处：

*低硬件成本和高通话质量；

*无需外围辅助设备；

*比特差错和背景噪声良好的鲁棒性；

*可变传输速率2.4Kb/s～9.6Kb/s；

*可自动插入舒适噪声；

*可选的串行和并行接口；

*自带回声抑制功能；

*DTMF信号的检测与产生；

*低功耗。

我们用这个芯片实现语音的分组化。最基本的应用可由图1表示。

在实际应用中，语音压缩数据要在信道中传输，须加入信道接口，完成对语音压缩数据的加工、打包。最常用的接口一般可用单片机来实现。AMBE-1000的设计也使它很容易和单片机交换数据。AMBE-1000和单片机之间的数据接口有串行接口和并行接口，通信方式是主动方式还是被动方式，取决于可采集数据的信号是否由AMBE自身全部给出。我们采用并行数据线接口，AMBE-1000设为被动工作方式。此时当其RX_DI端输入8kHz取样的语音数据（16位线性编码，8位A率或8位U率编码）时，在其数据线上会得到周期性的压缩语音数据（周期20ms，长度6字节，可达到2.4Kb/s的传输速率）。其控制线和数据线时序关系如图2所示。