QCELP（Qualcomm Code Excited Linear Predictive Coding-Qualcomm碼受激線性預(yù)示編碼）話音壓縮算法是TIAIS-95北美寬帶CDMA數(shù)字蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)的TIAIS-96話音蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)的TIAIS-96話音編解碼所選的聲碼器。一個話音編解碼器等于一個編碼器和解碼器對。依此標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計對于便攜系統(tǒng)設(shè)計人員來講是個問題，這是因為用通常DSP方法需要異常的功耗。

QCELP是一種向量編碼器型話音編解碼，在話音編解碼分類中被稱為CELP（碼受激線性預(yù)示）編碼話音壓縮算法。CELP編解碼采用話音編碼的合成分析方法。

編碼器的任務(wù)是確定描述話音音頻段的小的參量組，話音音頻段可以最小的位數(shù)表示。編碼器發(fā)送參量到譯碼器，譯碼器用這些參量重建音頻段。一旦重建完成，音頻段便在揚聲器系統(tǒng)播放。

話音產(chǎn)生系統(tǒng)可模擬為聲束、聲調(diào)、周期激勵器（聲卡）或剩余噪聲源。聲束用線性預(yù)示編碼模擬。聲調(diào)和剩余噪聲激勵聲束并用碼簿（codebook）編碼。

用碼簿索引選擇來自碼簿的高斯向量（見圖1）.向量也稱之為激勵信號，向量與增益值相乘并經(jīng)2個線性濾波器濾波。第1個濾波器之為長項濾波器，它重建激勵信號中語音的長項聲調(diào)周期數(shù)。第2個濾波器（短項濾波器）模擬話音的譜形。短項濾波器的輸出是合成語音。

LPC（線性預(yù)示編碼）濾波器的頻譜是語音信號的譜線包絡(luò)。所以，濾波器產(chǎn)生話音幅度。合成器產(chǎn)生向量或話音取樣N長度的子幀（在8KHz取樣率時，N為10～40）。合成器參量以幀或子幀速率更新，一般1幀是4個子幀長。

通常，碼簿索引（碼）、碼簿增益和長項預(yù)示參量以子幀速率更新。對于IS-96A WCELP-13，碼簿參量以最大到16倍幀或4倍子幀速率更新，短項濾波器系數(shù)以幀速率傳送到合成器，但通常以子幀速率線性內(nèi)插。

合成分析

CELP編解采用人聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的模型，它由聲束、聲卡、送話器嘴和語音組成。此系統(tǒng)可用一個噪聲源、一個音調(diào)合成濾波器和聲束或共振峰合成濾波器進行模擬。話音合成器或解壓縮單元的數(shù)據(jù)流激勵音調(diào)濾波器（圖2）。然后，信號由共振峰合成器或LPC濾波器處理，最后是后濾波。

合成器和分析器把話音分解為段（幀）。在8KHz取樣率時（160個取樣），幀長度是20ms話音長。對于每幀，分析器確定在多大數(shù)據(jù)率下可最佳地表示幀。速率為全，半，1/4和1/8四種。噪聲源依刺于幀速率。1/4和1/8速率用于偽隨機噪聲源，全和半速率用于碼簿。

分析器的工作是為當(dāng)前話音幀確定全成器模型參量的最佳匹配。分析器或壓縮單元用合成器的簡化型式搜尋一幀話音的最佳參量。在數(shù)據(jù)流框圖（圖2）中表示為逆向工作過程。

首先用Levinson-Durbin算法求出LPC參量（al…a10），然后求出聲調(diào)延遲（包括整數(shù)和小數(shù)延遲）和聲調(diào)增益。最后求出全速率和半速率下的碼簿索引和增益。對于1/4和1/8幀速率，是用不同方法求和偽隨機數(shù)時序的。但是偽隨機數(shù)時序的求解是計算不充分的。

用合成分析方法（有時稱之為向量量化器）求得音調(diào)和碼簿參量（見圖3）。此過程包括為音調(diào)確定或搜索算法選擇最佳延遲參量和為碼簿搜索選擇最佳索引。思想是測量與相關(guān)函數(shù)匹配的特性，相關(guān)函數(shù)與目標(biāo)話音段比較時再現(xiàn)合成信號的誤差。根據(jù)延遲或索引產(chǎn)生的最小誤差信號選擇是佳延遲或碼簿索引。

對每個延遲和碼簿索引，都必須執(zhí)行通過合成器的數(shù)據(jù)處理和信號關(guān)聯(lián)。用可編程DSP實現(xiàn)這兩種搜索會占用大部分的計算時間和功耗。QCELP算法也需要用32位運算做絕大部分相關(guān)測量。

功率消耗程序

有8個主要的內(nèi)部碼環(huán)路或程序消耗絕大部分的QCELP功率。它們是碼簿和聲調(diào)搜索，線頻譜對（LSP）計算，遞歸卷積和4個不同的濾波器。在QCELP的分析器/壓縮器側(cè)用DSP實現(xiàn)，3個內(nèi)部碼環(huán)路占總功耗的80%.其中聲調(diào)和碼簿搜索占