AMBE-1000声码器芯片在语音通信系统中的应用

　　AMBE-1000是美国DVSI公司研制、Lucent公司生产的一款成熟的双工声码器芯片。该芯片采用AMBE语音编码算法，编码速率为2.4～9.6kb/s。AMBE(Advanced Multi-Band Excitation)算法是MBE(Multi-Band Excitation)算法的改进和扩充。MBE语音编码算法是将语音谱按基音频率分成若干个带，对各个带的信号中清音/浊音(V、UV)分别处理，最后将各个带信号叠加，形成全带合成语音。AMBE-1000声码器在低速率和较强背景噪声下具有比较好的语音质量，从而使其在车、船载移动卫星语音通信系统中得到广泛应用。Inmarat(国际海事卫星组织)已把AMBE-1000应用于其各代卫星语音通信系统中，该芯片还可应用于语音压缩与存储等系统。本文把AMBE-1000应用于语音通信系统，提出了具体实现方案，给出了其电话用户接口回路、PCM语音数字化编码回路和AMBE-1000支持威廉希尔官方网站 。

　　1 AMBE-1000简介

　　1.1 AMBE-1000的主要特点

　　(1)具有高语音质量、低速率的全双工编码器。编码速率从2.4kb/s至9.6kb/s可变，语音质量和其它声码器的比较如图1所示。欢迎转载，本文来自电子发烧友网(//www.obk20.com )

　　从图1可以看出，在4.8kb/s的编码速率下，AMBE-100有很好的语音质量;在2.4kb/s的编码速率下，该芯片产生的语音比GSM语音还好。

　　(2)有较强的抗背景噪声能力，有FEC功能，有良好的抗信道干扰能力，具体如图2所示。

　　从图2可以看出，AMBE-1000算法的抗背景噪声能力明显比较性预测CELP等其它算法的高。

　　(3)具有功耗低的优点，还具有DTMF信号的检测、识别、产生和发送以及话音激活、舒适噪音插入和回音消除等功能。

　　1.2 AMBE-1000的基本工作原理

　　AMBE-1000的AD/DA语音接口信号可以是标准的μ律或A律压扩量化的PCM信号，也可以是14或16比特线性量化的PCM信号。压缩语音数据的传输接口能够设置为主动或被动方式，且数据可按串行或并行的方式传输。AMBE-1000提供了用来设置芯片默认工作状态的一系列引脚，芯片加电时自动进入由引脚设置的默认状态。这些设置包括AD/DA转换格式、语音编码速率、FEC速率、主动/被动方式、并/串数据方式、VAD使能、回音消除使能等。这些状态可以通过硬件设置，也可以由软件通过控制字进行更改。

　　AMBE-1000的数据格式可以是帧格式也可以是非帧格式，通常使用帧格式。对于帧格式，AMBE-1000以20ms为周期全双工并行工作。在20ms之后，AMBE-1000将A/D转换器送来的数字化语音压缩，按其帧格式打包后送到编码输出缓冲器，并将解码器输入缓冲器的数据包解压还原送向D/A转换器，从而完成对数字语音的编、解码。

　　2 AMBE-1000在语音通信系统中的应用

　　基于AMBE-1000具有的优点，本文设计的系统总框图如图3所示。系统采用电话机输入语音，提供了标准的RJ11接口，接口威廉希尔官方网站 用MC3419-1L实现。语音的数字化PCM编码采用MC14LC5480实现，最后采用AMBE-1000对语音实现压缩。

　　2.1 用户回路接口威廉希尔官方网站

　　用户回路接口威廉希尔官方网站 SCIL(Subscriber Loop Interface Circuit)主要为用户电话机回路提供“BORSHT”功能，由MC3419-1L实现。

　　MC3419-1L是Motrola公司生产的用户回路接口威廉希尔官方网站 接口芯片，其基本性能有：向用户环路馈送直流电源;采用电流镜、运放及外接平衡网络完成2/4线转换;具有用户线状态的检测功能，并输出相应的电平信息。MC3419-1L威廉希尔官方网站 内采用电流镜来实现各种主要功能。电流镜最重要的特性是它可将一路输入电流分解为若干路输出电流，输入为低阻抗，输出为高阻抗，输出输入电流有严格的比例关系。MC3419-1L使用6个电流镜中的两个组成直流馈电威廉希尔官方网站 。为了提高馈电能力并降低芯片功能，需要外接TIP125/111作为输出电流的功放管;芯片的2/4线转功能也是利用运放和电流镜实现的，二线用户环路信号(平衡信号)可传送到四线发送输出端(非平衡信号)，而四线接收输入端的信号除了传送到用户环路外，还通过平衡网络，抵消返回到发送运放输入端的信号，实现接收至发送之间的隔离;芯片的用户挂机、摘机检测也是通过内部电流镜比较来实现的。

　　图4是MC3419-1L的一个简化应用威廉希尔官方网站 。在图4中，TIP125和TIP111都是电流馈电功放输出管;-48伏电源与用户线之间的二极管桥和电阻主要起过压过流保护作用，电容起防冲击作用;接入CC引脚的外接阻容元件主要用于抑制工频共模干扰;MC3419-1L与PCM的连接部分为平衡网络威廉希尔官方网站 。

　　2.2 PCM威廉希尔官方网站

　　语音的PCM编码是将模拟的语音信号转变为数字的语音信号。它是语音数字化的第一步，也是语音压缩的基础。

　　MC14LC5480是Motorola公司生产的μ/A律PCM芯片，它有以下特点：低功耗;低噪声的全差分模拟威廉希尔官方网站 设计;片内集成有发送带通滤波器和接收低通滤波器;具有RC预滤波器后滤波器;μ/A律可选择。

　　图5是MC14LC548的原理框图。

　　在图5中，RO+、RO-和TI+、TI-分别是PCM模拟语音信号的差分输出和输入;PI、PO+、PO-用来放大模拟信号以驱动模拟语音设备;同步控制部分主要用于控制帧同步和比特位同步，控制引脚主要用于μ/A律的选择和低功耗模式的选择。

　　图6是MC14LC5480的具体应用威廉希尔官方网站 图。

　　在图6中，8kHz、2.048MHz时钟源可用Motorola的MC74HC4060来产生。具体实现如图7所示。

　　2.3 AMBE-1000威廉希尔官方网站

　　AMBE-1000的威廉希尔官方网站 分三个部分：与PCM接口部分;芯片控制引脚设置部分;压缩数据输入、输出部分。

　　2.3.1 AMBE-1000与PCM的接口威廉希尔官方网站

　　AMBE-1000要求PCM语音数据以串行的方式输入、输出。该接口威廉希尔官方网站 的关键在于PCM语音数据的帧同步和比特位同步，具体实现威廉希尔官方网站 如图8所示。

　　其中，输入的8kHz时钟源用于比特位同步，2.048MHz时钟源用于帧同步。D触发器和反向器用于两个时钟源的同步。

　　2.3.2 芯片控制引脚设置

　　AMBE-1000的引脚设置主要包括传输接口的设置，也就是对串行与并行、主动与被动、帧与非帧的传输接口模式设置，还包括芯片特定功能的设置。

　　传输接口的串、并行设置就是选择压缩语音数据是以8比特宽并行方式输入、输出，还是以串行的方式输入、输出。芯片的主动、被动模式是指压缩语音数据输入、输出的选通脉冲信号是由AMBE-1000提供还是由外部提供。帧与非帧的模式是指输入、输出数据是由外部提供。帧与非帧的模式是指输入、输出数据是否用AMBE-1000的固定数据帧格式封装。在本系统中AMBE-1000设置为主支、串行、帧格式格式下工作。

　　AMBE-1000特定功能的设置包括AD/DA转换格式、语音编码速率、FEC速率、VAD使能、CNI使能、回音使能、DTMF处理以及低功耗模式等。引脚设置为芯片设置了加电时自动进入的默认状态。以上部分设置还可以通过AMBE-1000的软件控制字进行更改，引脚设置的威廉希尔官方网站 可以采用跳线座和跳线帽来实现，以方便硬设置的更改。

　　2.3.3 压缩语音数据的输入输出威廉希尔官方网站

　　压缩语音数据的输入输出威廉希尔官方网站 主要是指传输接口的设置威廉希尔官方网站 以及与标准串口DB-9的连接威廉希尔官方网站 。本系统传输接口的设置为主动、串行、帧格式模式，也就是CH_SEL2、CH_SEL1、CH_SEL0(98、99、2引脚)设置为0、1、0。图9为芯片与DB-9的简化连接威廉希尔官方网站 图。

　　其中，AMBE-1000中的CHS_I_CLK(串行输入时钟)CHS_O_CLK(串行输出时钟)、CHS_I_STRB(输入数据选通)、CHS_)_STRB(输出数据选通)、CHS_SYNC(串行同步)用于输入输出的时钟同步。欢迎转载，本文来自电子发烧友网(//www.obk20.com )