紫外光通信系統(tǒng)中低速率語音編碼技術研究.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)點逐漸成為軍事通信領域的研究焦點。但是，光通信領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，研究者主要從改進調(diào)制方式和進行信源編碼兩個方向進行攻關，其中以信源編碼方式較為有效，研究高語音質量和低編碼速率的編碼方式成為光通信領域信源編碼的重點。論文研究的目的是在參

2、數(shù)編碼的理論基礎上，對特征參數(shù)進行提取，并在現(xiàn)場可編程邏輯陣列(Field－Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)上實現(xiàn)，從而達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換輸出電流信號，電流信號被信號處理電路進行電流電壓轉換和放大處理，在FPGA開發(fā)板上對放大后的電壓信號進行處理，完成解碼工作，最終還原語音信號，從而實現(xiàn)高質量低速

3、率紫外光語音通信。
　　首先闡述了大氣吸收效應和散射效應，進一步以瑞利散射和米氏散射為理論基礎，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個樣點為一幀，從而實現(xiàn)語音的編碼速率為2.4 kb/s。在對語音進行線性預測分析時，重點研究了提取濾波器參數(shù)的理論推導，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，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行了簡要介紹，同時對不同類型的光源和光電探測器進行了對比分析，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)流進行處理，根據(jù)FPGA的設計流程和編程原則，設計了串并轉換、并串轉換、RAM調(diào)用、參數(shù)計算、編碼輸出等底層模塊，并對每個底層模塊的功能進行相應的時序仿真和驗證。