紫外光通信系統(tǒng)中低速率語音編碼技術(shù)研究.pdf

1、以紫外光作為通信載體的紫外光語音通信系統(tǒng)，以其對噪聲極強(qiáng)抗干擾能力、保密性能好、非視距通信(Non Line of Sight，NLOS)和全天候通信等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為軍事通信領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。但是，光通信領(lǐng)域又面臨著信道資源有限和系統(tǒng)誤碼率高的問題，如何解決光通信中的問題，研究者主要從改進(jìn)調(diào)制方式和進(jìn)行信源編碼兩個(gè)方向進(jìn)行攻關(guān)，其中以信源編碼方式較為有效，研究高語音質(zhì)量和低編碼速率的編碼方式成為光通信領(lǐng)域信源編碼的重點(diǎn)。論文研究的目的是在參

2、數(shù)編碼的理論基礎(chǔ)上，對特征參數(shù)進(jìn)行提取，并在現(xiàn)場可編程邏輯陣列(Field－Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)上實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到低速率語音編碼的目的，編碼后的數(shù)據(jù)加載到輸出光波長為266 nm的紫外激光器上并調(diào)制輸出，紫外光在大氣中傳播由光電倍增管接收并轉(zhuǎn)換輸出電流信號，電流信號被信號處理電路進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換和放大處理，在FPGA開發(fā)板上對放大后的電壓信號進(jìn)行處理，完成解碼工作，最終還原語音信號，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量低速

3、率紫外光語音通信。
　　首先闡述了大氣吸收效應(yīng)和散射效應(yīng)，進(jìn)一步以瑞利散射和米氏散射為理論基礎(chǔ)，建立了紫外光通信的單散射橢球模型。另外提出了參數(shù)編碼中 LPC-10編碼算法，該算法能夠在8 kHz的音頻采集頻率下，以180個(gè)樣點(diǎn)為一幀，從而實(shí)現(xiàn)語音的編碼速率為2.4 kb/s。在對語音進(jìn)行線性預(yù)測分析時(shí)，重點(diǎn)研究了提取濾波器參數(shù)的理論推導(dǎo)，為參數(shù)編碼奠定了理論模型。在對參數(shù)編碼研究的同時(shí)，本文也給出了波形編碼中較為典型的A律語音壓

4、縮編碼的基本原理方法。
　　針對系統(tǒng)的發(fā)射光源和光電探測器工作原理進(jìn)行了簡要介紹，同時(shí)對不同類型的光源和光電探測器進(jìn)行了對比分析，最終確定發(fā)射光源選擇紫外激光，光電探測器選擇光電倍增管(Photomultiplier Tube, PMT)。使用FPGA開發(fā)板對數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，根據(jù)FPGA的設(shè)計(jì)流程和編程原則，設(shè)計(jì)了串并轉(zhuǎn)換、并串轉(zhuǎn)換、RAM調(diào)用、參數(shù)計(jì)算、編碼輸出等底層模塊，并對每個(gè)底層模塊的功能進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)序仿真和驗(yàn)證。