本發明專利技術公開了一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換裝置及其轉換方法，所述的裝置包括擴展單元和訓練單元，所述的擴展單元包括窄帶碼流分離單元、窄帶碼流解析單元、窄帶能量計算單元、碼書映射單元、函數映射單元、高頻時域包絡及頻域包絡編碼單元、高頻能量編碼單元、碼流合成單元以及高頻能量解碼單元。所述的方法包括以下步驟：窄帶碼流解析；碼書映射；窄帶能量計算；函數映射；編碼和碼流合成。本發明專利技術第一次實現了將G.729編碼得到的窄帶碼流擴展成可以作為G.729.1解碼器輸入的寬帶碼流，可以直接將現有電話通信網絡傳來的窄帶碼流直接通過G.729.1解碼輸出得到寬帶語音，實現了寬帶終端對窄帶終端的兼容。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種通信技術，特別是。
技術介紹
語言是人們互相交流的主要載體，語音是語言的聲學表現，故語音通信一直是通信技術研究的重要組成部分。早期通信網絡從無到有的建設過程中，由于技術、成本、系統復雜度等諸多原因，所支持的語音帶寬大多設計成剛好能滿足基本的通信要求。例如公用電話網(PSTN)有效頻率范圍僅是0.3 3. 4KHz。GSM數字蜂窩電話有效帶寬不超過4KHz。 普通調幅廣播有效帶寬不超過5KHz。在提高通信質量的研究過程中人們發現，較窄的帶寬已成為語音品質提升的一個主要瓶頸。盡管有一些寬帶音頻編碼標準可以直接利用，但從盡可能降低編碼速率、減少音質損失等方面考慮，主要針對語音的寬帶(0. 05 7KHz)語音編碼研究仍然是熱點。從國際電信聯盟ITU、第三代合作伙伴計劃3GPP等標準化組織近年來不斷推出新的寬帶語音編碼標準上，就不難看到這一點。但這些寬帶語音編碼標準對碼流格式、編碼速率等改變很大，沒有考慮對既有通信網絡及協議的兼容，因此支持這些編碼標準的終端設備在現有通信網絡條件下，無法獲得期望的寬帶性能。換句話說，只有在發送終端、接收終端和通信網絡均支持寬帶語音傳輸標準的情況下，才能獲得寬帶的語音品質。 通信網絡的升級是一個復雜、漫長、漸進的過程，如何盡早在現有網絡傳輸條件下獲得寬帶語音的品質就成為一個亟待解決的現實問題。人工語音帶寬擴展方式無疑是此問題的一個有效的解決辦法。所謂的人工語音帶寬擴展是僅僅利用窄帶語音的信息來重建寬帶語音的過程。隨著處理器速度的提高和寬帶語音編碼技術的進步，從1980年代末和1990年代初期開始人們開始研究帶寬擴展方法。下面結合幾篇中國專利，對現有技術中的帶寬擴展技術進行簡要介紹。現有技術中提出了多個應用于帶寬擴展技術及改進現有技術的方案1、在申請于2002年10月30日、公開于2005年3月2日、公開號為CN1589469A 的專利中提出一種基于頻譜折疊和噪聲整形技術的帶寬擴展方案。該方案先對窄帶音頻信號的至少一部分進行頻譜折疊產生頻譜折疊后的音頻信號，在對頻譜折疊后的音頻信號至少一部分進行噪聲整形產生整形后的噪聲信號，最后通過合并器將整形后的噪聲信號和頻譜折疊后的音頻信號合并為寬帶信號。本方案的特征在于通過將整形后的噪聲信號與頻譜折疊后的信號合并可以屏蔽由頻譜折疊引入的金屬聲音。2、在申請于2006年9月8日、公開于2008年3月12日、公開號為CN101140759A的專利中，申請人提出了一種音頻或語音信號的帶寬擴展方案。該方案先求模擬語音或音頻信號中的高頻信號分量的頻譜包絡，再在頻域空間將頻譜包絡與高頻信號分量對應的低頻信號分量進行合成，得到重建的高頻信號分量，將頻域的高頻信號變換到時域空間的高頻信號。3、在申請于2009年7月31日、公開于2011年3月23日、公開號為CN1601990253A的專利中，申請人公開了一種帶寬擴展方法及其裝置。在該方案中先將一段時域信號通過預處理分為高頻部分和低頻部分，并變換到頻域，計算得到帶寬擴展所需參數，進而實現帶寬擴展。上述方案都需要將傳輸的窄帶碼流完全解碼后再進行帶寬擴展，且后兩項技術還涉及到了時頻變換，所以這些方案的計算量和系統時延都比較大，使處理成本上升、音質下降，甚至在媒體網關等密集處理系統完全無法應用。
技術實現思路
為解決現有技術存在的上述問題，本專利技術要設計一種既可以提高窄帶語音通信質量又可以降低算法運算量和系統時延的窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換裝置及轉換方法。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換裝置，包括擴展單元和訓練單元，所述的訓練單元為擴展單元提供擴展工作所需的映射關系，只在擴展單元工作前“離線”地運行一次。所述的擴展單元包括窄帶碼流分離單元、窄帶碼流解析單元、窄帶能量計算單元、 碼書映射單元、函數映射單元、高頻時域包絡及頻域包絡編碼單元、高頻能量編碼單元、碼流合成單元以及高頻能量解碼單元，所述的窄帶碼流分離單元的輸入端輸入G. 729窄帶碼流，輸出端與窄帶碼流解析單元的輸入端相連。所述的窄帶碼流解析單元的輸入端與窄帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端分別與碼書映射單元和窄帶能量計算單元連接。所述的碼書映射單元的輸入端與窄帶碼流解析單元的輸出端相連并接收訓練單元提供的映射碼書，其輸出端與高頻時域包絡及頻域包絡編碼的輸入端相連。所述的窄帶能量計算單元經函數映射單元和高頻能量編碼單元與碼流合成單元連接。所述的函數映射單元的輸入端與窄帶能量計算單元的輸出端相連并接受訓練單元提供的映射函數。所述的高頻時域包絡及頻域包絡編碼單元的一端與碼書映射單元連接、其另一端與碼流合成單元連接。所述的高頻能量編碼單元的輸入端與函數映射單元的輸出端相連，輸出端分別與碼流合成單元以及高頻能量解碼單元的輸入端相連。所述的高頻能量解碼單元的輸出端與高頻時域包絡及頻域包絡編碼單元相連。所述的碼流合成單元的輸出端輸出G. 729. 1寬帶碼流。所述的窄帶碼流解析單元包括LSP重建單元、反射系數重建單元、殘差能量重建單元，所述的LSP重建單元的輸入端與窄帶碼流分離單元的輸出端相連、輸出端與碼書映射單元輸入端和反射系數重建單元的輸入端相連。所述的反射系數重建單元的輸出端與窄帶能量計算單元的輸入端相連，所述的殘差能量重建單元的輸入端與窄帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端與窄帶能量計算單元的輸入端相連。所述的LSP為線譜對Line spectrum paris 的簡禾爾；所述的LSP重建單元包括LSP量化系數重建單元、LSP量化系數重置單元、當前幀 LSP量化系數重建單元和當前幀LSP量化系數濾波單元，所述的LSP量化系數重建單元的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端與LSP量化系數重置單元的輸入端相連。所述的LSP量化系數重置單元的輸入端與LSP量化系數重建單元的輸出端相連、其輸出端與當前幀LSP量化系數重建單元的輸入端相連。所述的當前幀LSP量化系數重建單元的輸出端與當前幀LSP量化系數濾波單元的輸入端相連。所述的當前幀LSP量化系數濾波單元的輸出端與碼書映射單元的輸入端和反射系數重建單元的輸入端相連。所述的反射系數重建單元包括LSP轉換成線性預測系數單元、線性預測系數到反射系數轉換單元。LSP轉換成線性預測系數單元的輸入端與LSP重建單元的輸出端相連，輸出端與線性預測系數到反射系數轉換單元的輸入端相連。線性預測系數到反射系數轉換單元的輸入端與LSP轉換成線性預測系數單元的輸出端相連，輸出端與窄帶能量計算單元相連。所述的殘差能量計算單元包括固定碼書增益解析單元、自適應碼書增益解析單元、殘差能量計算單元。固定碼書增益解析單元和自適應碼書增益解析單元的輸入端都與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端都與殘差能量計算單元的輸入端相連。所述的殘差能量計算單元的輸出端與窄帶能量計算單元的輸入端相連。所述的高頻時域包絡及頻域包絡編碼單元包括時域包絡去直流分量單元、時域包絡2分裂單元、頻域包絡去直流分量單元、頻域包絡3分裂單元、時域包絡編碼單元以及頻域包絡編碼單元。所述的時域包絡去直流分量單元和頻域包絡去直流分量單元的輸入端都與碼書映射單元相連、同時又都與高頻能量解碼單元相連，其輸出端分別與時域本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳喆，殷福亮，李文月，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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