● 摘要
应急通信中，往往地面设施遭到破坏，需要利用卫星来传送信息，而卫星信道在受到外界的干扰时，通信资源紧张，带宽资源有限。为保证卫星通信系统的应急通信能力，极低码率语音编码是一种有效的解决方案。
混合激励线性预测编码(MELP/2.4kbps)是当前广泛应用于海事卫星通信的核心技术，采用参数编码方式实现语音信号以较低的编码速率完成语义的传输。本文在MELP/2.4kbps方案的基础上，提出了适用于卫星通信系统的极低码率1.2kbps语音编码方案，并进行了系统仿真和理论分析，主要内容包括：
（1）对MELP/2.4kbps编码方案的参数提取、处理过程进行理论研究和仿真分析，验证时域波形恢复、语谱图恢复和听觉测试性能。
（2）提出基于MELP的多帧联合量化1.2kbps编码方案，完成多帧联合量化方案在MELP/2.4/1.2kbps下的仿真验证。仿真结果表明，多帧联合量化方案能够在码率降低到1.2kbps的同时满足完成对语音信号时域波形包络的恢复，同时重构语音的可懂度和清晰度能够满足基本的通信要求。
（3）提出基于遗传算法和蚁群算法的新型码本训练LF-GA方案，其中应用了基于码本尺寸的聚类簇数目修正和基于模糊聚类的聚类中心修正，并完成与LBG、GA算法的性能仿真和对比分析。仿真结果表明，该方案可以有效提高码本训练的稳定性和码本对训练序列量化的精确性。
（4）基于LDPC码和卷积码，研究并仿真多帧联合量化1.2kbps方案在典型卫星通信信道环境下的通信性能，仿真结果表明，该方案在典型卫星通信信道环境下可以对语音信号的时域波形包络进行较好的恢复，且语音的听觉测试效果符合极低码率语音通信的要求，验证了所提方案在卫星通信系统中的可行性。