پایان نامه ارشد :پياده سازی بلادرنگ کدک صحبت استاندارد G.728 بر روی پردازنده TMS320C5402

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد مخابرات سيستم

عنوان : پياده سازی بلادرنگ کدک صحبت استاندارد G.728 بر روی پردازنده TMS320C5402

بسمه تعالي

دانشگاه صنعتی خواجه نصيرالدين طوسی

پايان نامه کارشناسی ارشد مخابرات سيستم

 پياده سازی بلادرنگ کدک صحبت استاندارد G.728

بر روی پردازنده TMS320C5402

 استاد راهنما : دکتر محمد اسماعيل کلانتری

 شهريور 1381

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکيده   

کدک صحبت استاندارد G.728 ، يک کدک کم تاخير است که صحبت با کيفيت عالی را در نرخ بيت 16 kbps ارائه می دهد و برای شبکه های تلفن ماهواره ای و اينترنت و موبايل که به تاخير زياد حساس هستند ، مناسب است. در اين رساله به پياده سازی بلادرنگ اينکدر و ديکدر  G.728 بصورت دوطرفه کامل ( Full Duplex ) بر روی پردازنده TMS320C5402 می پردازيم .

روشی ترکيبی برای برنامه نويسی TMS ارائه می شود که در آن  زمان وپيچيدگی برنامه نويسی نسبت به برنامه نويسی دستی به 30%  کاهش می يابد . در اين روش پس از برنامه نويسی           و  شبيه سازی مميزثابت الگوريتم کدک به زبان C ، با استفاده از نرم افزار                                ( Code Composer Studio ) CCS ، برنامه به زبان اسمبلی ترجمه شده و بهينه سازی دستی در کل کد اسمبلی صورت می گيرد . سپس بعضی از توابع مهم برنامه از نظر MIPS ، بصورت دستی به زبان اسمبلی بازنويسی می شوند تا برنامه بصورت بلادرنگ قابل اجرا گردد . در پايان                  نتايج اين پياده سازی ارائه می شود .

 

کلمات کليدی

 کدينگ و فشرده سازی صحبت ، پياده سازی بلادرنگ ، DSP ، TMS320C5402 ، برد DSK

فهرست

مقدمه                                             4

فصل 1 : بررسی و مدل سازی سيگنال صحبت                        

1-1- معرفی سيگنال صحبت                               6

1-2- مدل سازی پيشگويی خطی                            10

1-2-1- پنجره کردن سيگنال صحبت                   11

1-2-2- پيش تاکيد سيگنال صحبت                    13

1-2-3- تخمين پارامترهای LPC                                              14

 

فصل 2 : روش ها و استانداردهای کدينگ صحبت

2-1- مقدمه                                      15

2-2- روش های کدينگ                                   19

2-2-1- کدرهای شکل موج                       21

2-2-2- کدرهای صوتی                              22       2-2-3- کدرهای مختلط                           24

الف- کدرهای مختلط حوزه فرکانس                   27

ب- کدرهای مختلط حوزه زمان                       29

 

فصل 3 : کدر کم تاخير LD-CELP                       

3-1- مقدمه                                      34

3-2- بررسی کدرکم تاخير LD-CELP                      36

3-2-1- LPC معکوس مرتبه بالا                  39

3-2-2- فيلتر وزنی شنيداری                       42

3-2-3- ساختار کتاب کد                       42

3-2-3-1- جستجوی کتاب کد                         43

3-2-4- شبه ديکدر                            45

3-2-5- پست فيلتر                            46

فصل 4 : شبيه سازی مميزثابت الگوريتم به زبان C                   

4-1- مقدمه                                       49

4-2- ويژگی های برنامه نويسی مميزثابت                         50

4-3- ساده سازی محاسبات الگوريتم                          53

4-3-1- تطبيق دهنده بهره                         54

4-3-2- محاسبه لگاريتم معکوس                          58

4-4- روندنمای برنامه                                 59

4-4-1- اينکدر                               63

4-4-2- ديکدر                                69

فصل 5 : پياده سازی الگوريتم برروی DSP          

5-1- مقدمه                                      74

5-2- مروری بر پياده سازی بلادرنگ                          75

5-3- چيپ های DSP                                76

5-3-1- DSP های مميزثابت                         77

5-3-2- مروری بر DSP های خانواده TMS320          78

5-3-2-1- معرفی سری TMS320C54x               79

5-4- توسعه برنامه بلادرنگ                             81

5-5- اجرای برنامه روی برد توسعه گر C5402 DSK                 82

5-5-1- بکارگيری ابزارهای توسعه نرم افزار                 84

5-5-2- استفاده از نرم افزارCCS                      86

5-5-3- نتايج پياده سازی                         94

5-6- نتيجه گيری و پيشنهاد                          97

ضمائم

   – ضميمه (الف) : ديسکت برنامه های شبيه سازی مميز ثابت به زبان C و

پياده سازی کدک به زبان اسمبلی                                                                                         – ضميمه (ب) : مقايسه برنامه نويسی C و اسمبلی                         98

مراجع                                         103

  – مقدمه

امروزه در عصر ارتباطات و گسترش روزافزون استفاده از شبكه هاي تلفن ،موبايل و اينترنت در جهان ومحدوديت پهناي باند در شبكه هاي مخابراتي ، كدينگ و فشرده سازي صحبت امري اجتناب ناپذير است . در چند دهه اخير روشهاي كدينگ مختلفي پديدآمده اند ولي بهترين و پركاربردترين آنها كدك هاي آناليزباسنتز هستند كه توسط Atal & Remedeدر سال 1982 معرفي شدند [2] . اخيرا مناسبترين الگوريتم براي كدينگ صحبت با كيفيت خوب در نرخ بيت هاي پائين و زير 16 kbps ، روش پيشگويي خطي باتحريك كد (CELP) مي باشد كه در سال 1985 توسط Schroeder & Atal معرفي شد [8] و تا كنون چندين استاندارد مهم كدينگ صحبت بر اساس CELP تعريف شده اند .

در سال 1988 CCITT برنامه اي براي استانداردسازي يك كدك 16 kbps با تاخيراندك و      كيفيت بالا در برابر خطاهاي كانال آغاز نمود و براي آن كاربردهاي زيادي همچون شبكه PSTN ،ISDN ،تلفن تصويري و غيره در نظر گرفت . اين كدك در سال 1992 توسط Chen et al.    تحت عنوان LD-CELP معرفي شد[6] و بصورت استاندارد G.728 در آمد[9] و در سال 1994 مشخصات مميز ثابت اين كدك توسط ITU ارائه شد[10] . با توجه به كيفيت بالاي اين كدك كه در آن صحبت سنتزشده از صحبت اوليه تقريبا غيرقابل تشخيص است  و كاربردهاي آن در شبكه هاي تلفن و اينترنت و ماهواره اي در اين گزارش به پياده سازي اين كدك مي پردازيم .

در فصل اول به معرفي وآناليز سيگنال صحبت پرداخته مي شود و در فصل دوم روش ها و استانداردهاي كدينگ بيان مي شوند . در فصل سوم كدك LD-CELP را بيشتر بررسي مي كنيم و در فصل چهارم شبيه سازي مميز ثابت الگوريتم به زبان C را بيان مي نمائيم. ودر پايان در فصل 5 به نحوه پياده سازي بلادرنگ كدكG.728 بر روي پردازنده TMS320C5402 مي پردازيم.

فصل 1

بررسي و مدل سازي سيگنال صحبت

1-1 –معرفي سيگنال صحبت

صحبت در اثر دميدن هوا از ريه ها به سمت حنجره و فضاي دهان توليد مي‏شود. در طول اين مسير در انتهاي حنجره، تارهاي صوتي[1] قرار دارند. فضاي دهان را از بعد از تارهاي صوتي ، لوله صوتي[2]  مي‏نا مند كه در يك مرد متوسط حدود cm 17 طول دارد . در توليد برخي اصوات تارهاي صوتي كاملاً باز هستند و مانعي بر سر راه عبور هوا ايجاد نمي‏كنند كه اين اصوات را اصطلاحاً اصوات بي واك [3]  مي‏نامند. در دسته ديگر اصوات ، تارهاي صوتي مانع خروج طبيعي هوا از حنجره مي‏گردند كه اين باعث به ارتعاش درآمدن تارها شده و هوا به طور غير يكنواخت و تقريباً پالس شكل وارد فضاي دهان مي‏شود. اين دسته از اصوات را اصطلاحاً باواك[4]  مي‏گويند.

فركانس ارتعاش تارهاي صوتي در اصوات باواك را فركانس Pitch و دوره تناوب ارتعاش تارهاي صوتي را پريود Pitch مي‏نامند. هنگام انتشار امواج هوا در لوله صوتي، طيف فركانس اين امواج توسط لوله صوتي شكل مي‏گيرد و بسته به شكل لوله ، پديده تشديد در فركانس هاي خاصي رخ مي‏دهد كه به اين فركانس هاي تشديد فرمنت[5]  مي‏گويند.

از آنجا كه شكل لوله صوتي براي توليد اصوات مختلف، متفاوت است پس فرمنت ها براي اصوات گوناگون با هم فرق مي‏كنند. با توجه به اينكه صحبت يك فرآيند متغيير با زمان است پس پارامترهاي تعريف شده فوق اعم از فرمنت ها و پريود Pitch در طول زمان تغيير مي‏كنند به علاوه مد صحبت به طور نامنظمي از باواك به بي واك و بالعكس تغيير مي‏كند. لوله صوتي ، همبستگي هاي زمان-كوتاه  ، در حدود 1 ms ، درون سيگنال صحبت را در بر مي‏گيرد. و بخش مهمي از كار كدكننده هاي صوتي مدل كردن لوله صوتي به صورت يك فيلتر زمان-كوتاه مي‏باشد. همان طور كه شكل لوله صوتي نسبتاً آهسته تغيير مي‏كند، تابع انتقال اين فيلتر مدل كننده هم نياز به تجديد[6] ، معمولاً در هر 20ms يکبارخواهد داشت.

در شكل (1-1 الف) يك قطعه صحبت باواك كه با فركانس 8KHz نمونه برداري شده است  ديده مي‏شود. اصوات باواك داراي تناوب زمان بلند به خاطر پريود Pitch هستند كه نوعاً   بين 2ms تا 20ms مي‏باشد. در اينجا پريود Pitch در حدود 8ms يا 64 نمونه است. چگالي طيف توان اين قطعه از صحبت در شكل (1-1 ب) ديده مي‏شود[3].

اصوات بي واك نتيجه تحريك نويز مانند لوله صوتي هستند و تناوب زمان- بلند اندكي را در بر دارند ، همانگونه كه در شكل هاي (1-1 ج) و (1-1 د) ديده مي‏شود ولي همبستگي زمان كوتاه به خاطر لوله صوتي در آنها هنوز وجود دارد.

بطوركلي سيگنال صحبت  داراي افزونگي[7] زيادي است  كه ناشي از عوامل ذيل هستند:

ـ وابستگي هاي زمان-كوتاه  : اين وابستگي ها عمدتاً به كندي تغييرات صحبت با زمان و ساختار

 

شكل (1-1) :  مقايسه اصوات باواك و بي واك. (الف)و(ب) : باواك ، (ج)و(د) : بي واك

نسبتاً منظم فرمنت ها مربوط مي‏شوند.

ـ وابستگي هاي زمان- بلند : كه عمدتاً از طبيعت نيمه متناوب اصوات با واك و تغييرات آرام پريود Pitch ناشي مي‏شوند.

ـ‌تابع چگالي احتمال صحبت : عليرغم پيچيدگي آماري صحبت مي‏توان آن را با توابع چگالي احتمال شناخته شده تقريب زد. شكل لوله صوتي و مد تحريك آن به صورت نسبتاً آرام تغيير مي‏كند و بنابراين صحبت را مي‏توان به صورت شبه ايستان در دوره هاي كوتاه زماني            (حدود 20ms) در نظر گرفت و با يك  فرآيند تصادفي ارگاديك در يك قطعه زماني كوچك   مدل نمود و طيف مشخصي براي آن در اين قطعه زماني بدست آورد.

علاوه بر افزونگي هاي فوق عامل مهم ديگری كه كاهش نرخ داده سيگنال صحبت را ممكن          مي سازد، طبيعت غير حساس گوش انسان نسبت به بسياري از ويژگيهاي اين سيگنال مي‏باشد.

-2- مدل سازي  پيشگويي خطي
روش كدينگ پيشگويي خطي (LPC[1])  مبتني بر مدل توليد صحبت در كد كننده هاي صوتي مي‏باشد كه در اينجا در شكل (1-2) نشان داده شده است. براي استفاده از مدل لازم است كه معلوم شود سيگنال با واك است يا بي‏واك و اگر با واك است پريود Pitch مجاسبه گردد. تفاوت اصلي بين LPC و ساير كدكننده هاي صوتي  در مدل كردن لوله صوتي است. در تحليل LPC ، لوله صوتي به صورت يك فيلتر ديجيتال تمام قطب در نظر گرفته مي‏شود.[4,1].

شكل (1-2): مدل توليد صحبت در LPC

با شركت دادن بهره G در اين فيلتر داريم:

كه در آن p مرتبه فيلتر است. اگر S(n) خروجي فيلتر مدل صحبت  و e(n) تحريك ورودي باشد، معادله فوق را در حوزه زمان به صورت زير مي‏توان نوشت:

به عبارت ديگر هر نمونه صحبت به صورت تركيب خطي از نمونه هاي قبلي قابل بيان است و اين دليل نام گذاري كدينگ پيشگويي خطي (LPC) مي‏باشد.

تعداد صفحه :101

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید