AMR资料（2）

整体概述

 

资料（1）总结

全称Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码，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，效果还是很不错的。

 

AMR包括AMR-NB和AMR-WB，

“AMR-WB”全称为“Adaptive Multi-rate - Wideband”，即“自适应多速率宽带编码”，采样频率为16kHz，是一种同时被国际标准化组织ITU-T和3GPP采用的宽带语音编码标准，也称 为G722.2标准。AMR-WB提供语音带宽范围达到50～7000Hz，用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。

 

 

A.工学硕士学位论文 哈尔滨工程大学 楼佳
基于网络QoS的AMR语音编码算法研究

A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on Network QoS一based AMR Algorithm

1.2.2 AMR语音编码算法
    数字语音编码技术是语音数字化处理的重要组成部分，其随着网络语音
通信的迅速发展也得到了充分的关注以及发展[[s]。带宽在网络通信中是十分
宝贵的资源，语音编码技术可以压缩语音信号的传输带宽，提高网络语音通
信的网络带宽利用率[9]。语音信号存在着很多冗余，包括时间冗余、信息冗
余、听觉冗余、知识冗余和谱间冗余等。采用语音编码可以减小语音信号的
冗余度、压缩原始语音数据并重构出自然而真实的语音。
    采用变速率语音编码技术是现代网络语音通信的特点之一[[io]，近年来越
来越广泛地应用于无线通信的多址系统中。例如，在E-TDMA ( Extended-Time
Division Multiple Access)，PRMA(Packet Reservation Multiple Access)和
CDMA中都用到了变速率语音编码。
    在国际标准化工作中，语音编码技术是最为热门的领域之一["] 0 20世纪
元年代，随着CDMA移动通信系统的飞速发展，语音编码技术受到相应的
关注，变速率语音编码技术也逐渐成为人们关注的焦点!，“]。各种通信组织争
相推出了不同的变速率语音编码技术标准，其中主要包括了QCELP, EVRC,
AMR, AMR-WB和SMV五种算法标准。
    AMR语音编码器被广泛地应用于第三代移动通信系统，它可以根据自适
应算法选择当前信道最佳的语音编码速率。每一语音帧的编码速率都是由当
时的信道环境决定的。传输环境较为理想时，选择最佳的语音编码模式;传
输环境较为恶劣时，选择最健壮的编码模式，以此获得最佳语音质量n]。在
移动通信中，决定编码的自适应性的因素有:移动台和网络对信道质量的测
量，以及随语音数据一起通过空中接口传送的带内信息。
    由于传统IP网络的“尽力而为”的特点，不能为语音传输提供可靠的端
到端服务质量保证，提高语音服务质量成为现今急需解决的问题之一。采用
变速率语音编码算法可以根据网络实时状态改变编码速率，提供较佳的语音
通话质量[}'}} o AMR具有8种速率模式，如表1.1所示，分别是:12.2kbps,

 

第3章自适应AMR语音编码算法研究
    AMR语音编码器可以提供多种不同编码速率，目前己经成为移动通信领
域中广泛使用的语音压缩算法[’7}。本章首先介绍AMR编码器的基本原理，
主要包括线性预测分析和码书搜索两个主要部分。然后简略介绍了AMR解
码器的工作过程。由于IP语音通信系统中，网络负载流量是动态变化的，本
文提出基于实时网络QoS参数估计的自适应AMR语音编码算法，并进行了
仿真实验，实验结果验证了所提出算法的有效性。

 

B.西安电子科技大学 张义

TM1300平台下AMR_WB算法的研究与优化.nh

    1999年由Nokia和VoiceAje联合开发了一种称为自适应多速率的低比特宽带
声码器AMR-WB(Adaptive Multi-rate Wideband)，它作为WCDMA 3 G AMR声码器
的改进版本于2000年9月提交到3 GPP/ETSI，在2001年3月获得了3 GPP/ET SI
批准作为GSM和3G WCDMA的宽带语音编码标准。同时ITU-T也在2001年9
月和2002年1月批准了这个方案，ITU-T的标准是6.722.2 o AMR-WB以代数码激
励线性算法ACELP为基础，处理语音信号的带宽扩展为5 0-7000Hz，采样率扩展
为16kHz。其增加的50-200Hz低端频率，大大提高了恢复语音的自然度、表现力
(presence)和舒适度。扩展的3400-7000Hz的高频部分可以更好地区分摩擦音，增
加了清晰度，使说话方语音的个人特征体现得更为充分〔5]。当输入信号以16kHz
采样，16bit编码后，原始速率为256kbit/s，经过AMR-WB压缩编码后，可以根
据信道的质量不I I拥塞状况分别采用23.85, 23.05, 19.85, 18.25,15.85, 14.25,   12.65,
8.85和6.60 kbit/s九种可变速率模式。同时AlVIR-WB采用了不连续语音传输
(DTX)、舒适噪声生成和错误帧隐藏技术，大大提高了声码器的灵活性和信道抗干
扰能力。

    由于a}-wB的低比特率，互操作性和高语音质量，使其不仅应用于无线通
信领域，而目_可广泛应用于其他各种通信系统和平台。包括:VoIP、囚特网、PSTN
高质量音频会议、音频流、1SDN宽带电话、1SDN可视电话和电视会议等。因而
AMR-WB成为唯一同时被无线系统} 3 GPP)和固网通信(ITU)同时采用的语音
压缩算法标准「2‘〕。

 

c。贵州大学2006届硕士研究生学位论文
AMR语音编码器学科专业:微电子学与固体电子学研究方向:集成电路设计导师:傅兴华
研究生:曹利兵中国·贵州·贵阳2009年5月

    3G的三大主流技术TD-SCDMA, WCDMA和CDMA2000都采用了变速率语音编码技术。
其中，WCDMA与中国国家3G标准TD-S CDMA都是采用AMR(Adaptive Multi Rate)语音编码
技术。第三代移动通信系统中的AMR语音编码是为了让容错度随无线信道和传输环境的改
变而改变，因此人们称之为自适应。
    在现代无线通信系统中，网络容量的有限性与不断增长的用户数量之间存在的矛盾日益
突出。采用高效的语音压缩技术，可以有效地从信源上减少进入无线系统中的数据，从而达
到节约信道的目的。如果再结合有效的信道编码技术，则可以大大缓解网络容量与用户数之
间的矛盾。
 

   语音编码算法有很多种，但是大致可以分为两类:波形编码方法和分析合成方法。其中波形编码方法
又分为时域波形编码和变换域编码，而分析合成方法实际上指的是参数编码。现在实际使用的编码方法是
所谓的“混合编码”，它综合运用了波形编码方法和分析合成方法的技术优点。

1.4定速率语音编码向变速率语音编码的过渡

    传统的定速率语音编码从总体来讲，较高速率的编码算法对话音质量较易保证，但iii用网络资源较人;
较低速率的编码算法!}i用网络资源小，但对话音质量较难保证。
    话音激活检测(VAD)技术的出现和发展，使对有无话音进行判断成为可能，从而可以对背景噪声和激
活的话音部分以不同的速率进行编码，降低平均速率，也就是采用变速率语音编码的方法。人类在进行语
音通信时，大约有70%左右的空闲时间没有讲话。始终用一个速率进行语音编解码对信道资源是一个浪费。
因此能否在无话时编码速率低一点，讲话时编码速率高一点，使平均速率降低下来?这个朴素的想法是有
可能实现的，那就是采用变速率语音编码技术。白从变速率语音编码算法诞生以来，因为其不但可以根据
需要动态调整编码速率，在合成语音质量和系统容量之间取得灵活的折衷，最大限度地发挥系统的效能，
而且非常适合分组交换网络，故得到了很大的发展，逐渐成为新的研究热点。
    变速率语音压缩编码理论上仍属于CELP，但在“变”上有了新的研究，由此引入了相关的先进技术。
这些相关的技术主要包括:用来检测谱音通信时是否有话音存在的话音激活检测(VAD >  Voice Activity
Detector)技术、为突出“变”字而进行速率判决(RDA }  Rate Decision Algorithm)的白适应技术、为避免语
音帧丢失后带来负面效应的差错隐藏(ECU>  Error}Concealment Units)技术、为克服背景噪声不连续的舒适
背景噪声((CAN. Comfort Noise Aspects)生成技术等等。这些相关技术的应用使变速率语音编码之后的语音
合成效果儿乎没有降低。

1.5变速率语音编码的发展现状

    移动通信系统从第一代发展到第二代，包含了从模拟语音信道到数字语音信道的转变，用数字化方法
研究语音处理技术，使人们能更加有效地产生、传输、存储和获取语音信息，这对于促进社会的发展具有
十分重要的意义。作为语音数字化处理的一个重要分支，数字语音编码技术得到了长足发展。随着通信技
术的高速发展，频率资源变得更加宝贵，语音编码技术可以压缩语音信号的传输带宽，增加通信系统的容
量。实际上，语音信号存在着大量冗余，如信息冗余、时间冗余、谱间冗余、听觉冗余和知识冗余等，采
用各种语音编码技术的目的就是为了去除语音信号的冗余度，压缩原始语音数据，合成出可懂度和自然度
较好的语音ftzl0
    第三代移动通信系统的特点之一就是采用变速率语音编码技术。变速率编码算法的进一步研究，其算
法符合声音的特性，适配分组交换网络，在第三代移动通信系统中具有很好的发展前景。当然，变速率语
音编码的传统应用还包括语音存储、分组应用和用于数字电路倍增设备(DCME)的数字话音插空((DSI)。近
年来，它在无线通信的多址系统中应用得越来越)’一泛。例如，在E-TDMA(Extended-Time Division Multiple
Access), PRMA(Packet Reservation Multiple Access)CDMA(Code Division Multiple Access)中都用到了变速率
语音编码。
    语音编码技术在国际标准化_!几作中可称为最活跃的领域之一。20世纪90年代，CDMA移动通信系统
的飞速发展，及其对语音编码技术的进一步要求，把变速率语音编码技术推上了前台。各种通信组织相继
推出了不同的变速率语音编码技术标准。主要包括QCELP, EVRC, AMR, AMR-WB和SMV五种算法
标准ft3]。
1.6变速率语音编码的速率控制方式
    变速率语音编码通常采用速率控制，土要有二种方式:源控制、信道控制和网络控制。
    源控制变速率语音编码就是根据语音的声道(短时)特性，以一定形式动态分配比特数。典型的源控制
变速率编码器采用了话音激活技术。在一般的电话通信中，每帧信号中的信息量是不同的。当通话一方没
有说话时，信号帧就只包含背景噪声，当他说话时，也会有些帧只发清音，这就只需要用较低的速率来进
行编码，而对激活话音部分用较高的速率进行编码。
    根据信道的质量来改变每帧语音信号的编码速率，叫做信道控制。在坏的信道条件(深衰落)一F，信道
编码中的兀余比特数不足以纠正传输错误，这时应提高信道编码速率(增加冗余比特数)而减小语音编码速
率来保障通话质量;相反，在好的信道条件下，应增加语音编码速率来提高语音质量。
    变速率语音编码还用于解决蜂窝移动系统中的网络拥塞问题，即网络控制。通过改变每个用户可用的
平均比特率，网络可以在容量和通话质L中取得较好的折衷。这样的网络可以在大部分时间提供很好的ip
音质量，在高峰时段又可为大量的用户提供可以接受的通话质量。
    在前述算法中，QCELP和EVRC两种算法属于源控制变速率语音编码，而AMR和SMV两种算法则
属于源控制和信道控制相结合的变速率语音编码。
.7变速率语音编码的发展方向
    随着移动通信的飞速发展，用变速语音编码来提高频带的有效利用程度，将是未来数字蜂窝和微蜂窝
网的必然发展趋势。为了获得更加实用的变速率算法，人们将对变速率语音编码的白适应技术进行更深入
的研究，在将来的通信系统中，除了前面介绍的二种方式以外，由用户控制也是可能的，也就是说，用户
可能选择平均比特率米控制通一话的质量。这样的控制允许用户限制移动传输的功率，这会增加误码率和所
需的前向纠错的程度，因此就必须减少用作语音编码的比特数。当然，将来的通信系统也可能综合考虑儿
种控制方式的有机结合，使系统更好地发挥作用，用户更加满意，从而增强竞争力。但由T通信系统的复
杂性，这不是一个简单的问题，需要从多方面进行考虑【’3]。
    另外，语音压缩编码的依据，一方面是语音信号本身存在很大的冗余度，主要体现在:
(1)、语音信号样本间有很强的相关性，即短时谱是不平坦的。
(2),浊音语音段具有准周期特性。
(3)、声道的形状及其变化的速率是有限的。
(4)传输码值的概率分布是非均匀的。
另一方面是人耳的听觉心理特性，主要体现在:
(1)、人耳对不同频段的声音敏感程度不同，通常对低频比对高频敏感一些。
(2)、人耳对语音信号的绝对相位不敏感。
    (3)、人耳有“掩蔽”效应(Masking Effect)即一个强音能抑制一个同时存在的弱音的听觉现象。对人
耳听不到或极不敏感的声音分量可以看作是冗余。语音压缩编码本质上是设法去掉这些兀余度，从而达到
压缩比特率的目的。
    因此，有理由认为，未来变速率语音压缩技术的研究也将在所采用的基础语音编码技术上做更多的I.
作，土要体现在以’卜三个方面:
    1、对速率判决和控制的进一步改进
    通过对速率判决算法的改进提高编码的效率。把更精确的话音检测技术应用到速率判决算法中来，使
速率判断更符合语音特性，从而进一步降低编码速率或者提高合成语音质量。对CDMA通信系统本身也
可以做进一步研究，速率控制机制也可以进一步改进，更多地考虑用户的需要和信道的实际情况，使速率
控制更加灵活、有效。
    2、与新的低速率语音编码技术的结合
    近年来又出现了很多新的低速率语音编码方案。人们可以对低速率语音编码作进一步研究，并与变速
率语音编码相结合，以获得更低的平均编码速率，或者采用其中的一些技术，用来提高合成语音的质量。
    3、对CDMA通信系统特点的研究
    CDMA通信系统本身有很多不同于传统通信系统的地方，这些特性对采用的语音编码算法也会有影
响。通过对CDMA系统特性的研究，可以改进语音编码算法中的不足之处，增强鲁棒性(robustness)，使之
更适应于通信系统的需要。

 

d。基于TM 1300实现AM R一WB语音压缩算法优化 张义’，J(1. 68016部队甘肃张掖731000  姚中华’
2. }安电子科技大学西安710071)张义的另外一篇发表期刊“北京电子利技学院学报”

引言
    .,.I前在一代(2G)和二代移动通信系统OG)}I}采用的声码器均为带宽限制在200一  340011的窄带声码器。随着尤线通信
系统逐步由基本话音服务向多媒体及高速数据服务的发展，研究新的适合尤线系统的多速率、低码率、‘觅带必0一  700011力声
码器变得尤为迫切。1999年V ok is和V oiceA ge公司联合开发了种称为自适应多速率(A M R -W T3 , A daptive M u lti-R ate
W ideband)的宽带声码器，并十2000年9月将方案提交到3GPPfiTS丁。2001年3月，这个方案获得通过并被确定为G SM和
3G W-CDMA的宽带语音编码标准。1TU -T在2001年9月被批准，并在2002年1月定为6.722.2标准叭
    AMR-W T3采用16k11采样速率，采样带宽为50刀00011 z，原始语音速率为256kbps}      #}对十II前J}线系统的窄带声码
器,}II:GSM增强个速声1i器Q?nhenced PuI}R ate, 1?PR ).CDM A模式可选声1i器冬elective M ode V ocoder, SM V ).3G W C D M A
b适应多速率语音编码器AM R .CDM A2000增强型可变速率编码1?VRC (TS-127)及R码激励线性预测声码器QCl?LP (8K,
73K),AMR-W T3增加了50-20011 z低端频率，提高了恢复语音的自然度、表现力如二二。ce)和舒适度，扩展的3400-700011的
高频部分可以更好地区分摩擦音，增加了清晰度，使说话方语音的个人特征体现得更为充分[rn们为适合尤线系统的声1马
器,AMR-W 13包含了语音端点检测}VAD}_源速率控制}BOR}_舒适噪声生成、去帧从帧错误隐藏等模块，并且能够根据尤
线信逝质量和拥塞情况，灵活地采用6.60, 8.85, 7 2.55, 7 x.25, 7 5.85, 7 9.85, 23.05, 23.85K h诚等}L种编码输出速率模式，其，}，
7 2.55kbi砖及以上速率模式能够提供高质量宽带语音质量。
    A M R -4V T3的低比特率，互操们性和高语音质量，使其不仅应用十尤线通信领域，而且可广泛应用十吝种通信系统和平
台，包括V o1P、因特网、PSTV高质量音频会议、音频流、TSD V宽带电话,TSDV可视电话和电视会议等。因而A M R -4V T3成为
唯被尤线系统(3G PP)和固网通信(TTU )同时采用的语音扭缩算法标准叭
还有一部分放到word文档上面了。