电子耳蜗是目前唯一能帮助深重度耳聋患者恢复听觉的医用植入设备，它依靠电脉冲直接刺激患者的听神经产生听觉。随着仿声耳技术的发展，其言语识别率可达很高，但研究发现电子耳蜗技术仍存在不足，例如，多数植入者对声调感知较差，对音乐感知更弱，而且在背景噪音下电子耳蜗的言语识别率和感知性能会迅速下降。本文针对现有电子耳蜗语音编码方案的不足，围绕提高汉语语音声调感知及汉语音质感知问题，从听觉系统模型角度进行了研究。本文在前人研究的基础上，通过实验分析了空间编码机制和时间编码机制对汉语言声调感知识别的影响，提出了从时间编码机制出发的利用听觉外周模型产生随机神经脉冲刺激的电子耳蜗语音信号处理新方案，并对有关问题进行了较深入的探讨分析。论文采用声音模拟的方法对提出的方案进行了初步测试，证明了方案的有效性。其具体内容为：（1）为探讨空间编码和时间编码机制对汉语声调感知的影响，用现有的语音信号处理方案CIS（Continuous Interleaved Sampling）方案，及其改进方案ACE（AdvancedCombination Encoding）方案和最近提出的非均匀刺激方案——过零点刺激方案分别对汉语音进行处理，并对结果进行分析。（2）为探明语音信号可通过脉冲间隔传递，采用听觉外周模型产生随机神经脉冲刺激，并对刺激脉冲序列进行分析。（3）为提高电子耳蜗汉语感知，利用听觉外周模型产生随机神经脉冲刺激改进已有的电子耳蜗语音信号处理方案，用更加自然地方式把更多的汉语信息有效地传递给大脑。并测试了其在安静环境和噪声环境下的处理效果。综上工作，本文设计了一个符合听觉系统正常工作机制的非均匀脉冲刺激电子耳蜗处理方案，实验结果表明，经本文方案处理后的汉语音在音质和识别率上均得到了有效的提高。论文最后对电子耳蜗处理方案的未来改进提出建议和展望。