语音编码为信源编码，是将模拟信号转变为数字信号，然后在信道中传输。在无线通信，特别是在数字移动通信中，语音编码技术起着关键的作用，高质量低速率的语音编码技术与高效率数字调制技术相结合，可以为数字移动网提供高于模拟移动网的系统容量。目前，语音编码技术的研究方向有两个：降低语音编码速率和提高语音质量。
语音编码技术有波形编码、参量编码和混合编码三种类型。波形编码是指在时域上对模拟语音的电压波形按一定的速率抽样，再将幅度量化，对每个量化点用代码表示。解码是相反过程，将接收的数字序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。波形编码能提供很好的语音质量，但编码信号的速率较高，一般应用在信号带宽要求不高的通信中。脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)是常见的波形编码，其编码速率为16kb/s ~64kb/s。参量编码又称声源编码，是以发音模型作基础，从模拟语音提取各个特征参量并进行量化编码，可实现低速率语音编码，达到2kb/s~4.8kb/s。但语音质量只能达到中等以下。混合编码是将波形编码和参量编码结合起来，既有波形编码的高质量优点又有参量编码的低速率优点。其压缩比达到4kb/s~16kb/s。在移动通信和卫星通信系统中一般采用混合编码技术。混合编码克服了原有波形编码和参量编码的弱点，结合了各自的长处，力图保持波形编码的高质量和参量编码的低速率，又能获得低速率上的高质量的合成语音。如规则脉冲激励长期线性预测编码RPE-LTP、Qualcomm码激励线性预测编码QCELP等。另外，自适应差分脉冲编码调制ADPCM也已成为语音编码中常用的一种技术。
下面就几种无线通信中典型的语音压缩编码技术做一介绍。
1、“小灵通”(PAS)的语音编码
ADPCM语音压缩编码用于我国“小灵通”系统。ADPCM语音压缩编码即ITU-T的G. 721建议，是在1984年公布的。1986年作了进一步修订。它用于64kb/s的A律或μ律PCM到32kb/s ADPCM之间的转换，实现了对PCM信道的扩容（相应的设备叫数字电路倍增器DCME）。图1是32kb/s ADPCM编码器和解码器简化框图。编码器的输入信号是64kb/s A律或μ律PCM编码。首先将其转换为标准PCM编码，从中减去估计值，得到差值信号d(k)。15阶自适应量化器将d(k)量化成4位二进制值I(k)。逆量化器从这4位二进制数中产生量化的差值信号dq(k)。dq(k)和估计信号Sq(k)相加得到重构信号ST (k)。自适应预测器利用dq(k)和ST (k)生成输入信号的估计值。
图1：ADPCM简化框图
解码器包括一个与编码器反馈部分相同的结构，还有A律或μ律的转换器，以及同步编码调节器。同步编码器用于防止同步级联编码（ADPCM-PCM-ADPCM）在某些情况下产生累积失真。用试图消除下一个ADPCM编码的量化失真的方式调节PCM输出，以实现同步编码调节。
2、GSM的语音编码
RPE-LTP（Regular Pulse Excited-Long Term Predition-Linear Predictive Coding）即RPE –LTP-LPC（规则脉冲激励-长时预测-线性预测编码），是泛欧第二代数字移动GSM系统所采用的语音编码方案，纯编码速率为13kb/s，语音质量较好。
大家熟悉的PCM编码采用A律波形编码时，分为采样、量化、编码3步。用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kb/s。如果GSM系统也采用此种方式进行语音编码，那么每个语音信道是64kb/s，8个语音信道就是512kb/s。考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz。因此要把它们保持在规定的频带内，必需大大地降低每个语音信道的编码的比特率，这就要靠改变语音编码的方式来实现。
声码器（一种参量编码）编码可以是很低的速率（可以低于5kb/s），虽然不影响语音的可懂性，但语音的失真很大，很难分辨是谁在讲话。波形编码器语音质量较高，但要求的比特速率相应地较高。因此GSM系统语音编码器是采用声码器和波形编码器的混合--混合编码器，全称为线性预测编码-长期预测编码-规则脉冲激励编码器（LPC-LTP-RPE编码器），如图2所示。LPC+LTP为声码器，RPE为波形编码器，再通过复用器混合完成模拟语音信号的数字编码，每个语音信道的编码速率为13kb/s。
声码器的原理是模仿人类发音器官喉、嘴、舌的组合、将该组合看作一个滤波器，人发出的声音使声带振动就成为激励脉冲。当然“滤波器”脉冲串频率是在不断地变换，但在很短的时间（l0ms~30ms）内观察它，则发音器官是没有变换的，因此声码器要做的事是将语音信号分成20ms的段（一个音节），然后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。相继的语音段是十分相似的，LTP将当前段与前一段进行比较，相应的差值被低通滤波后进行一种波形编码。经过LPC+LTP编码的码速率为3. 6kb/s，RPE编码的码速率为9.4kb/s。因此，语音编码器的输出比特速率是13kb/s。
3、CDMA系统的语音编码
CDMA系统如同其他数字式移动电话系统，它也采用语音压缩编码技术来降低语音的速率。CDMA系统的语音编码主要有从线性预测编码技术发展而来的激励线性预测编码QCELP和增强型可变速率编码EVRC。目前13kb/s CELP语音编码已达到有线长途的音质水平，我国已正式将CELP编码列入CDMA标准中。总之CDMA系统中所使用的编码技术是对现有编码技术的有机组合和高效利用。
1）QCELP受激线性预测编码
QualComm受激线性预测编码（QualComm Code Excited Linear Predictive，QCELP），是美国Qualcomm通信公司的专利语音编码算法，也是北美第二代数字移动电话（IS-95 CDMA）的语音编码标准(IS-95）。这种算法不仅可工作于4/4.
2）CELP码激励线性预测编码
CELP码激励线性预测编码（Code Excited Linear Prediction，CELP）是近10年来最成功的语音编码算法。CELP语音编码算法用线性预测提取声道参数，用一个包含许多典型的激励矢量的码本作为激励参数，每次编码时都在这个码本中搜索一个最佳的激励矢量，这个激励矢量的编码值就是这个序列的码本中的序号。CELP已经被许多语音编码标准所采用，美国联邦标准FS1016就是采用CELP的编码方法，主要用于高质量的窄带语音保密通信。CELP是一个简化的LPC算法，以其低比特率著称（4800kb/s~9600kb/s），具有很清晰的语音品质和很高的背景噪声免疫性。
CELP是一种在中低速率上广泛使用的语音压缩编码方案。它综合使用了线性预测、矢量量化、感觉加权、A-B-S（综合分析法）等技术，在4kb/s~16kb/s的速率上，使电话宽带语音编码得到很高的编码质量。编码器的基本原理框图如图3所示。与LPC模型类似，CELP模型中也有激励信号和声道滤波器，但它的激励信号不再是LPC模型中的二元激励信号。在目前常用的CELP模型中，激励信号来自两个方面：长时基音预测器（又称自适应码本）和随机码本。自适应码本被用来描述语音信号的周期性（基音信息）。固定的随机码本则被用来逼近语音信号经过短时和长时预测后的线性预测余量信号。从自适应码本和随机码本中搜索出的最佳激励矢量乘以各自的最佳增益后相加，便可得到激励E(n)。它一方面被用来更新自适应码本，另一方面则被输入到合成滤波器H(z)以得到合成语音Š(n)。Š (n)与原始语音S(n)的误差通过感觉加权滤波器W(z)后可得到感觉加权误差信号e(n)。使e(n)均方误差为最小的激励矢量就是最佳激励矢量。
图3：CELP编码原理框图
CELP的解码过程已经包含在编码过程中。在解码时，根据编码传输过来的信息从自适应码本和随机码本中找出最佳码矢量，分别乘以各自的最佳增益并相加，可以得到激励信号E(n)，将E(n)输入到合成滤波器H(z)，便可得到合成语音Š (n)。可以看出，搜索最佳激励矢量是通过综合出重建语音信号进行的。这种通过综合来分析语音编码参数的优化方法称为综合分析法，即A-B-S方法。采用这种方法明显提高了合成语音的质量，但也使编码运算量增加不少。固定码本采用不同的结构形式，就构成了不同类型的CELP。例如采用代数码本、多脉冲码本、矢量和码本的CELP分别称为ACELP、MP-CELP和VSELP编码。
对CELP来说关键是码本，如果码本编得好，就可以在低码率下获得较好的语音质量。随着DSP技术的发展，这些成果得到了广泛应用。如1989年通过的码速率为13. 6kb/s，采用规则脉冲激励长时预测算法的语音编码标准，在误码率为10-3的GSM用信道中传输，语音质量不降低；而码速率为5. 6kb/s的VSELP编码则足以使现有的GSM扩容1倍。ITU于1995年下半年通过了具有长话音质的8kb/s编码标准，它采用共扼结构代数(CSA-CELP)算法，将用于第三代移动通信系统；具有多种码率的IS-96则是美国Qualcomm公司为CDMA研制的又一种CELP编码。总的来说，语音压缩倍率越高，数码率越低，编码算法也越复杂，在实时压缩的条件下就不可能用逻辑电路实现，也不会用体积大、速度慢、成本高的微机实现，此时DSP是一种合适的选择。
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