Abstract
Vocoders used in digital mobile phone adopt new improved algorithm to achieve better communication quality. Therefore the communication problem occurs between mobile phones using different vocoder algorithms. In this paper, the efficient implementation of 8kbps and 13kbps QCELP into one DSP chip to solve this problem is presented. We also describe the optimization method at each level, that is, algorithm-level, equation-level, and coding-level, to reduce the complexity for the QCELP vocoder algorithm implementation. The complexity in the codebook search-loop that is the main part for the QCELP algorithm complexity can be reduced about 50% by using these optimizations. The QCELP implementation with our DSP requires only 25 MIPS of computation for the 8kbps and 33 MIPS for the 13kbps ones. The DSP for our real-time implementation is a 16-bit fixed-point one specifically designed for vocoder applications and has a simple architecture compared to general-purpose ones in order to reduce the power consumption.
디지털 이동통신 단말기에서 사용되는 보코더는 통화 품질을 높이기 위하여 새로운 알고리즘들을 채택함에 따라 서로 다른 알고리즘을 사용하는 단말기간의 통신이 문제가 된다. 본 논문에서는 8kbps QCELP 및 13kbps QCELP 보코더 알고리즘을 하나의 DSP 칩에 효율적으로 구현함으로써 이러한 단말기 사이의 통신 문제를 해결하였다. 또한 QCELP 보코더 알고리즘을 실시간 구현하는데 있어 계산량 감소를 위한 단계별 최적화 방법에 대하여 기술하였다. 알고리즘 레벨, 수식 레벨, 코딩 레벨 등의 단계별 최적화 과정을 통하여 계산량이 가장 큰 부분인 코드북 검색 루프에서 약 50% 정도의 계산량을 감소하여 8kbps QCELP는 25 MIPS, 13kbps QCELP는 33 MIPS에 각각 구현하였다. 실시간 구현에 사용한 DSP는 자체 설계한 16 비트 고정소수점 DSP로써 보코더 알고리즘의 구현에 적합하도록 설계되었고, 저전력을 실현하기 위하여 범용의 DSP에 비해 매우 간단한 구조를 가지고 있다.
