改善串聯聲碼器話音質量的方法與設備技術

一種處理音頻信號的設備，所述的設備包括一個輸入和一個輸出，所述的設備對施加到所述的輸入的第一格式壓縮音頻數據幀作出響應，在所述的輸出產生第二格式的壓縮音頻數據幀，第一格式的幀具有系數段和激勵段，第二格式的幀具有系數段和激勵段，所述的設備包括： ａ）連接到所述的輸入的第一處理裝置，用于接收第一格式壓縮音頻數據幀的系數段并在所述的輸出上發出第二格式壓縮音頻數據幀的系數段； ｂ）連接到所述的輸入的第二處理裝置，用于從第一格式壓縮音頻數據幀產生第二格式壓縮音頻數據幀的激勵段。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在可能是無線性質的通信環境中發送數字化話音信號的方法與設備。更具體而言，涉及一種改善音頻信號質量的方法與設備，當該信號從通信網絡的一端傳送到另一端時，該音頻信號已被用數字信號處理技術進行了壓縮或編碼。
技術介紹
近年來，為了滿足不同有線和無線通信系統的帶寬需要，遠程通信工業已經出現了各種各樣數字聲碼器急劇增加的趨勢，名字《聲碼器》就起源于這樣的事實，它的應用主要是特定于話音信號的編碼與解碼。聲碼器通常被集成在通信網絡的移動電話和基站中。它們提供數字化話音信號的語音壓縮以及反變換。典型情況下，話音信號通過許多量化技術中的一種被數字化。這些技術的例子是脈幅調制(PAM)，脈碼調制(PCM)和Δ調制。為了本描述的目的，我們把PCM認為是聲碼器的輸入格式。因此，聲碼器包括一個編碼級，它將接受數字化話音信號作為輸入并輸出已壓縮信號，可能的壓縮比是8∶1。說到反變換，聲碼器有一個解碼級，它將接受已壓縮的語音信號并輸出數字化信號，例如PCM樣本。壓縮語音的主要優點在于它將使用較少的有限可用的信道帶寬供傳輸，主要缺點是損失語音質量。最現代的低位速率聲碼器是基于線性預測模型，將語音信號分成一組線性預測系數，殘差信號和各種其它的參數。一般，可將語音從這些成分以良好的質量恢復。然而，當語音須經多級聲碼器的場合時，就要引入質量降低。在網絡多樣性及這些網絡用戶數目的快速增長使這樣一些場合的數量在不斷增長，即兩個聲碼器串聯放置服務于單一的連接點。在這樣的情況下，第一編碼器用于壓縮第一移動用戶的語音。已壓縮的語音被傳送到服務于本地移動用戶的基站，在其中被去壓縮(變換到PCM格式樣本)。得到的PCM樣本經電話網絡的數字干線到達服務于第二移動終端的基站，其中第二編碼器用于壓縮輸入信號以便傳送到第二移動終端。在第二移動終端上的語音解碼器將接收到的已壓縮語音數據去壓縮，從而合成來自第一移動終端的原來的語音信號。這樣一種情況的一個特殊的例子，可以包含從按照北美時分多址(TDMA)系統工作的無線終端呼叫到歐洲標準全球移動系統(GSM)的移動電話。在一種消除聲碼器串聯條件的嘗試中，在過去已經提出一種稱為《旁路》的方法。在這種方法背后的基本思路是提供一種包括聲碼器和旁路機構的數字信號處理器，當輸入信號的格式與聲碼器兼容時，此旁路機構投入使用。在使用中，數字信號處理器與從第一移動終端接收RF信號的第一基站有聯系，確定通過發信號并控制存在于第二基站的完全相同的數字信號處理器，第二基站與呼叫所指向的移動終端有聯系。與第一基站有聯系的數字信號處理器并不將已壓縮的語音信號變換成PCM樣本，使旁路機構投入工作并將已壓縮的語音輸出到通信網絡中。當已壓縮的語音信號到達與第二基站有聯系的數字信號處理器時，按預定路線傳送，例如將本地的聲碼器旁路。信號的去壓縮只發生在第二移動終端。“旁路”方法被描述在日期是1995年12月13日的國際申請序號PCT95CA704中。所公開的內容被引入于此作為參考。然而，這種解決辦法只對完全相同的聲碼器有效，隨著網絡的快速擴展。聲碼器的參差也快速增長。因此，旁路的解決辦法只對包含串聯聲碼的小部分連接點有用。因而，存在著一種工業上的需要，提供在包括不兼容的串聯聲碼器的連接期間能夠改善話音質量的設備。專利技術的目的與陳述本專利技術的一個目的是提供一種處理音頻信號的設備，當信號在通信網絡中的兩個聲碼器之間交換時，可以減少信號質量下降。本專利技術的另一個目的是提供一種方法，用于當信號在通信網絡中從一個聲碼器傳送到另一個聲碼器時減少音頻信號質量下降。正如在此實施并廣泛描述的那樣，本專利技術提供一種處理音頻信號的設備，所述的設備包括一個輸入與一個輸出，所述的設備對施加到所述的輸入的第一格式的一幀已壓縮音頻數據作出響應，在所述的輸出產生一幀第二格式的已壓縮的音頻數據，第一格式的幀有一個系數段和一個激勵段，第二格式的幀有一個系數段和一個激勵段，所述的設備包括a)連接到所述的輸入的第一處理裝置，用于接收第一格式的已壓縮音頻數據幀的系數段并在所述的輸出發出第二格式的已壓縮音頻數據幀的系數段；b)連接到所述的輸入的第二處理裝置，用于從第一格式的已壓縮音頻數據幀產生第二格式的已壓縮音頻數據幀的激勵段。在本專利技術的一種最佳實施方案中，提供一對變碼器，實現已壓縮音頻信號從一種格式變換到不同的格式。每個變碼器有一個偽解碼器，將輸入已壓縮音頻信號變換到一種公共的格式。然后在電話公司網絡上，傳送到第二變碼器。在遠程的變碼器上的偽編碼器處理此公共格式信號并將變換為具有與送到第一變碼器的原來已壓縮音頻信號不同格式的已壓縮音頻信號，為了實現全雙工操作，每個變碼器有一個偽解碼器。產生公共格式信號，和有一個偽編碼器，將公共格式信號變換為已壓縮音頻信號。當電話網絡有各種各樣不相同的聲碼器時，本系統特別有利。為了使語音信號能夠從一種聲碼器交換到另一種聲碼器，不考慮是否它們是相同還是不相同，它必須經歷將由本地聲碼器發出的已壓縮音頻信號變換為遠方的偽編碼器可以處理的公共格式，此公共格式可被規定為一種中間形式的已壓縮音頻信號，指望將本地聲碼器的偽解碼器發送的重要參數信息直接傳送到遠方聲碼器的偽編碼器，這樣的參數信息包括系數段和描述被發送的語音信號的激勵段的參數。公共格式形式的一種重要要素是當它被網絡中的聲碼器之一編碼時保留音頻信號的基本幀結構，此網絡在一個給定的呼叫期間可互相連接。具體而言，公共格式幀包括一個系數段和一個激勵段，將在以下解釋，然而，指出這一點是重要的，作為一種公共格式結構，并不試圖使音頻信號成為PCM樣本或者等效的形式。這是不希望的，因為已壓縮的信號變換為PCM，然后把PCM樣本變換為壓縮的形式引起信號質量方面很大的降低，應該盡可能地避免。本專利技術已經發現，通過設計一種公共格式配置，在聲碼器編碼時保留音頻信號的基本結構，這些質量下降被大大減少。在本技術說明中，術語“系數段”是認為任何唯一規定一個濾波函數的系數集，此函數模擬人的發聲系統。也可看作是任何類型的信息格式，系數可間接地從此格式抽出。在通常的聲碼器中，幾種不同類型的系數是已知的，其中，包括反射系數，反射系數的反正弦，線譜對，對數區比例。這些不同類型的系數通常通過數字變換相聯系，并具有使它們適合不同應用的不同性質。因此，術語“系數段”打算包含這些類型系數中任何一種。“激勵段”可被認為是這樣一種信息，為了提供音頻信號的完整表象需要與系數段聯合的信息。也可認為是任何類型的信息格式，激勵可從此格式間接抽出。當合成信號以便獲得非壓縮形式的信號，如PCM樣本形式的信號時，激勵段補充系數段，其中，這樣的激勵段可以包括描述語言信號周期性的參數信息，作為由偽解碼器計算的激勵信號，語言幀控制信號，保證在與遠方聲碼器有聯系的偽編碼器中同步的編幀，音頻周期，音調滯后、增益與相對增益。系數段與激勵段在通過電話公司網絡發送信號中可用各種方法表示。一種可能性是這樣發送信息，換句話說，是代表要通信的參數值的位序列，另一種可能性是發送索引目錄，并不由它們自己傳送公共格式信號的參數，只是簡單地在數據庫或編碼手冊中組成表列值，允許偽編碼器查尋此數據庫，并根據接收到的各種索引抽出適當的信息以便組成公共格式信號。表達詞“第一格式”，“第二格式”本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1．一種處理音頻信號的設備，所述的設備包括一個輸入和一個輸出，所述的設備對施加到所述的輸入的第一格式壓縮音頻數據幀作出響應，在所述的輸出產生第二格式的壓縮音頻數據幀，第一格式的幀具有系數段和激勵段，第二格式的幀具有系數段和激勵段，所述的設備包括a)連接到所述的輸入的第一處理裝置，用于接收第一格式壓縮音頻數據幀的系數段并在所述的輸出上反出第二格式壓縮音頻數據幀的系數段；b)連接到所述的輸入的第二處理裝置，用于從第一格式壓縮音頻數據幀產生第二格式壓縮音頻數據幀的激勵段。2．一種根據權利要求1的設備，其中所述的第一處理裝置發出第二格式壓縮音頻數據幀的系數段，沒有任何實質性的利用第一格式壓縮音頻數據的數據幀中的激勵段。3．一種根據權利要求2的設備，其中所述的第一處理裝置包括一個量化器。4．一種根據權利要求1的設備，其中所述的第二處理裝置包括一個量化器。5．一種根據權利要求1的設備，其中所述的第二處理裝置算出第二格式壓縮音頻數據的數據幀的激勵段，沒有任何實質性的利用第一格式壓縮音頻數據的數據幀的系數段。6．一種根據權利要求1的設備，其中所述的第二處理裝置包括一個濾波器。7．一種根據權利要求6的設備，其中所述的濾波器包括一個第一輸入，用于接收重新組成的音頻信號和一個第二輸入，用于接收第二格式壓縮音頻數據的數據幀的系數段。8．一種根據權利要求1的設備，其中第一格式是IS54。9．一種根據權利要求1的設備，其中第二格式是IS641。10．一種用于發送壓縮音頻信息數據幀的設備，所述的設備包括a)第一變碼器，包括一個第一輸入和一個第一輸出，所述的第一變碼器對施加到所述的輸入的第一格式壓縮音頻數據幀作出響應，在所述的輸出產生第二格式壓縮音頻數據幀，第一格式幀具有系數段和激勵段，第二格式幀具有系數段和激勵段；b)第二變碼器，包括一個第二輸入和一個第二輸出，所述的第二輸入被連接到所述的第一輸出，接收第二格式的壓縮音頻數據幀，所述的第二變碼器對施加到所述的第二輸入的第二格式壓縮音頻數據幀作出響應，在所述的第二輸出產生第三格式壓縮音頻數據幀，第三格式幀具有系數段和激勵段。11．一種根據權利要求10的設備，其中所述的第一變碼器包括a)連接到所述的第一輸入的第一處理裝置，用于接收第一格式的壓縮音頻數據幀的系數段并在所述的第一輸出上發出第二格式壓縮音頻數據幀的系數段；b)連接到所述的第一輸入的第二處理裝置，用于從第一格式壓縮音頻數據的數據幀產生第二格式壓縮音頻數據的數據幀的激勵段。12．一種根據權利要求11的設備，其中所述的第一處理裝置發出第二格式壓縮音頻數據幀的系數段，沒有任何實質性的利用第一格式壓縮音頻數據的數據幀中的激勵段。13．一種根據權利要求12的設備，其中所述的第一處理裝置包括一個量化器。14．一種根據權利要求12的設備，其中所述的第二處理裝置包括一個量化器。15．一種根據權利要求12的設備，其中所述的第二處理裝置計算第二格式壓縮音頻數據的數據幀的激勵段，沒有任何實質性的利用第一格式壓縮音頻數據的數據幀的系數段。16．一種根據權利要求12的設備，其中所述的第二處理裝置包括一個濾波器。17．一種根據權利要求16的設備，其中所述的濾波器包括一個第一輸入，用于接收重新組成的音頻信號，和一個第二輸入，用于接收第二格式壓縮音頻數據的數據幀的系數段。18．一種根據權利要求10的設備，其中所述的第二變碼器包括a)連接到所述的第二輸入的第三處理裝置，用于接收第二格式壓縮音頻數據幀的系數段，和在所述的第二輸出上發出第三格式壓縮音頻數據幀的系數段；b)連接到所述的第二輸入的第四處理裝置，用于從第二格式壓縮音頻數據的數據幀產生第三格式壓縮音頻數據的數據幀的激勵段。19．一種根據權利要求18的設備，其中所述的第三處理裝置發出第二格式壓縮音頻數據幀的系數段，沒有任何實質性的利用第二格式壓縮音頻數據的數據幀中的激勵段。20．一種根據權利要求19的設備，其中所述的第三處理裝置包括一個量化器。21．一種根據權利要求19的設備，其中所述的第四處理裝置包括一個量化器。22．一種根據權利要求18的設備，其中所述的第四處理裝置計算第三格式壓縮音頻數據的數據幀的激勵段，沒有任何實質性的利用第二格式壓縮音頻數據的數據幀的系數段。23．一種根據權利要求18的設備，其中所述的第四處理裝置包括一個濾波器。24．一種根據權利要求23的設備，其中所述的濾波器包括一個輸入，用于接收重新組成的音頻信號，和一個輸入，用于接收第三格式壓縮音頻數據的數據幀的系數段。25．一種用于處理代表數字化與壓縮形式的音頻信息的數據幀的方法，數據幀包括一個系數段...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·默梅爾斯泰恩，R·拉比普爾，P·科維爾達勒，W·納瓦羅，
申請(專利權)人：北方電訊網絡有限公司，
類型：發明
國別省市：