第三代移動通信系統amr計算量化平均對數幀能量的方法
2023-05-07 05:58:56
專利名稱：第三代移動通信系統amr計算量化平均對數幀能量的方法
技術領域：
本發明涉及第三代移動通信技術領域，特別涉及第三代移動通信系統中的自適應多速率(AMR，Adaptive Multi-Rate)技術領域，具體是指一種第三代移動通信系統AMR計算量化平均對數幀能量的方法。
背景技術：
現代通信正朝寬帶化、智能化、個人化以及業務綜合化的方向發展。為了滿足人們日益增長對通信的需求，有必要將有線網絡支持的寬帶業務無縫隙地擴展到無線網絡中，未來的無線通信網也應該支持話音、數據和圖像等多種媒體多種業務的綜合傳輸與交換。
ITU-T提出第三代移動通信系統的目的是為了提供第二代移動通信系統因技術局限而無法提供的寬帶移動通信業務。目前IMT2000無線傳輸技術(RTT)提案有16個之多，其中地面系統RTT提案有10個，移動衛星系統的RTT提案有6個。第三代數字蜂窩移動通信系統的兩大主要候選方案是北美的CDMA2000系統和歐洲的WCDMA(寬帶碼分多址)系統。
未來無線網絡將是基於移動和寬帶網的信息網絡，它的發展需要解決三個主要問題 (1)各種電信業務的無縫隙尋址接入； (2)移動通信的業務質量受無線信道的限制； (3)實現智能化、多媒體化和個性化的各種應用。
因此，人們對第三代移動通信的期望目標是可以實現國際漫遊、固定/移動無縫隙多媒體業務，使固定和移動通信系統融合一體。
在3GPP TS 26.092協議中，規定了平均對數幀能量enlogmean的計算方法，其中，3GPP TS 26.092主要是關於AMR中舒服噪聲(comfort noise)的產生，在沒有有效語音信號的情況下，發送方(TX)仍然要定期傳送舒服噪聲的相關參數，量化後的平均對數能量enlogmean就是其中的一個。
當VAD＝0時，表示沒有有效語音幀，此時當前幀對數能量計算如下 其中，s(n)是當前幀的輸入語音信號，N＝160。
所述的平均對數能量計算如下， 平均對數能量量化為6bit的值，也就是說量化結果是一個0～63範圍內的值。
在該方法中，需要用到對數計算，如果系統的CPU中有對數計算的命令，可以直接計算；如果沒有，則需要使用查表法計算，則必須要保存一個表格，從而會佔用內存。因此在不具備對數計算能力的情況下，採用這種查表的方式會非常佔用內存，浪費了大量的系統資源，特別是在移動通信設備上，使得本來就不太寬裕的系統資源更加緊張，並導致系統運行效率大大降低。
發明內容
本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種無需存儲任何表格就可以完成計算、處理過程簡單快捷、準確可靠、高效實用、適用範圍較為廣泛的第三代移動通信系統AMR計算量化平均對數幀能量的方法。
為了實現上述的目的，本發明的第三代移動通信系統AMR計算量化平均對數幀能量的方法如下 該第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，其主要特點是，所述的方法包括以下步驟 (1)對當前幀的輸入語音信號進行能量和累加處理操作，得到能量和值和右移累加變量； (2)對各個能量和值進行累乘處理操作，得到累乘值和更新後的右移累加變量； (3)確定所述的累乘值的有效比特位數長度信息； (4)根據所述的有效比特位數長度信息和右移累加變量計算量化平均對數幀能量值。
該第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法中的能量和累加處理操作，包括以下步驟 (11)根據以下公式計算能量和值B(n) 其中，s(n)是當前幀的輸入語音信號，N＝160； (12)判斷所述的能量和值B(n)的比特位數長度是否超過16bit； (13)如果是，則對能量和值B(n)進行右移處理； (14)統計對該能量和值B(n)的右移數目，並將該右移數目累加至右移累加變量k中。
該第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法中的累乘處理操作，包括以下步驟 (21)根據以下公式計算累乘值A(i) (22)在對前六個能量和值進行逐個累乘的過程中，逐次判斷累乘值A(i)的比特位數長度是否超過16bit； (23)如果是，則對累乘值A(i)進行右移處理； (24)統計對該累乘值A(i)的右移數目，並將該右移數目累加至右移累加變量k中。
該第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法中的計算量化平均對數幀能量值，具體為 根據所述的累乘值的有效比特位數長度信息m和右移累加變量k，通過以下公式計算得到量化平均對數幀能量值en^logmean(i) 採用了該發明的第三代移動通信系統AMR計算量化平均對數幀能量的方法，由於其通過比特移位累加計數方式，巧妙的將複雜的對數運算轉換為簡單的加減乘除基本運算，從而無需要求CPU具備對數處理指令，而且也不需要在內存中存儲相應的對數計算表格，就能夠準確高效的完成相應的計算處理，從而處理過程簡單快捷，計算方法穩定可靠，高效實用，能夠適合於各種類型的移動通信終端的硬體平臺，從而適用範圍較為廣泛，給人們的工作和生活帶來了很大的便利，為第三代移動通信技術的進一步發展和大規模普及應用奠定了堅實的基礎。
具體實施例方式 為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。
首先對發明的計算方法的數學原理進行解釋 其中，假設 則對數能量為 平均對數能量為 其中，在計算B(0)×B(1)×B(2)×…×B(7)時，需要避免溢出。如果MPU是32-bit的系統，那麼B(n)是一個不能超過16位的值，才能在做乘法時不溢出。協議中定義s(n)是13-bit的數值，那麼B(n)就有可能超過16位，需要進行判斷移位。
例如，s(n)＝0x456，那麼B(n)＝0x12CCE4，是一個21-bit的值，需要右移5位，確保B(n)為16bit的值。
假設在計算完A(i)＝B(0)×B(1)×B(2)×…×B(7)後，總的右移位數為k， 現在，已經知道A(i)和k的值，為了得到enlogmean，需要確定A(i)的最高bit的位置m。
比如，A(i)＝0x8C38，那麼最高bit位置是m＝15。
假設en^logmean是平均對數能量enlogmean量化後的值，量化值是一個6bit的值(包括4bit整數部分和2bit小數部分)。那麼， 所以， 其中log2 1608＝58.57542，近似為59。
從上面的分析中，可以看到，不需要保存任何表格，也不需要進行對數運算，就可以得到量化後的平均對數能量。
從而，從以上推導可以看出，該第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，包括以下步驟 (1)對當前幀的輸入語音信號進行能量和累加處理操作，得到能量和值和右移累加變量，包括以下步驟 (a)根據以下公式計算能量和值B(n) 其中，s(n)是當前幀的輸入語音信號，N＝160； (b)判斷所述的能量和值B(n)的比特位數長度是否超過16bit； (c)如果是，則對能量和值B(n)進行右移處理； (d)統計對該能量和值B(n)的右移數目，並將該右移數目累加至右移累加變量k中； (2)對各個能量和值進行累乘處理操作，得到累乘值和更新後的右移累加變量，包括以下步驟 (a)根據以下公式計算累乘值A(i) (b)在對前六個能量和值進行逐個累乘的過程中，逐次判斷累乘值A(i)的比特位數長度是否超過16bit； (c)如果是，則對累乘值A(i)進行右移處理； (d)統計對該累乘值A(i)的右移數目，並將該右移數目累加至右移累加變量k中； (3)確定所述的累乘值的有效比特位數長度信息； (4)根據所述的有效比特位數長度信息和右移累加變量計算量化平均對數幀能量值，具體為 根據所述的累乘值的有效比特位數長度信息m和右移累加變量k，通過以下公式計算 得到量化平均對數幀能量值en^logmean(i) 在實際使用當中，本發明的實現的具體步驟如下 步驟一——計算 s(n)是一個13-bit的值，N＝160，由於B(n)要進行乘法運算，對於32位系統，要確保B(n)是一個16bit的值，如果超過16bit，進行右移處理，同時統計右移的bit數目，累加保存到變量k中。
步驟二——計算A(i)＝B(0)×B(1)×B(2)×…×B(7) 在進行乘法運算時，需要確保A(i)不溢出，比如，如果B(0)×B(1)超過16bit，右移，同時累加右移的bit數目到k中。最後一次乘法不需要右移處理，這樣，A(i)就是一個不超過32bit的值。
步驟三——確定A(i)的最高位的位置m 比如，A(i)＝0x8C38，那麼最高bit位置是m＝15 步驟四——計算量化平均對數能量值en^logmean(i) 其中，m、k通過前面步驟得到。
舉例驗證如下 為了方便計算，假設s(n)在n＝0～159範圍內取值相同，s(n)＝0x456。
使用本發明所設計的方法計算如下 B(n)＝0xBC00E80 需要右移12bit確保B(n)為16bit的值，那麼，B(0)～B(7)一共移位12×8位，k＝96，B(n)＝0xBC00 B(0)×B(1)＝0x8A100000，右移16位，k＝112，B(0)×B(1)＝0x8A10 B(2)×B(3)＝0x8A100000，右移16位，k＝128，B(2)×B(3)＝0x8A10 B(4)×B(5)＝0x8A100000，右移16位，k＝144，B(4)×B(5)＝0x8A10 B(6)×B(7)＝0x8A100000，右移16位，k＝160，B(6)×B(7)＝0x8A10 B(0)×B(1)×B(2)×B(3)＝0x4A754100，右移15位，k＝175， B(0)×B(1)×B(2)×B(3)＝0x94EA B(4)×B(5)×B(6)×B(7)＝0x4A754100，右移15位，k＝190， B(4)×B(5)×B(6)×B(7)＝0x94EA B(0)×B(1)×B(2)×B(3)×B(4)×B(5)×B(6)×B(7)＝0x569F65E4 最高位在30，那麼m＝30 使用對數方法直接計算如下 由此可見，兩種方法計算結果完全一致。
採用了上述的第三代移動通信系統AMR計算量化平均對數幀能量的方法，由於其通過比特移位累加計數方式，巧妙的將複雜的對數運算轉換為簡單的加減乘除基本運算，從而無需要求CPU具備對數處理指令，而且也不需要在內存中存儲相應的對數計算表格，就能夠準確高效的完成相應的計算處理，從而處理過程簡單快捷，計算方法穩定可靠，高效實用，能夠適合於各種類型的移動通信終端的硬體平臺，從而適用範圍較為廣泛，給人們的工作和生活帶來了很大的便利，為第三代移動通信技術的進一步發展和大規模普及應用奠定了堅實的基礎。
在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發明的精神和範圍。因此，說明書和附圖
應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求
1、一種第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，其特徵在於，所述的方法包括以下步驟
(1)對當前幀的輸入語音信號進行能量和累加處理操作，得到能量和值和右移累加變量；
(2)對各個能量和值進行累乘處理操作，得到累乘值和更新後的右移累加變量；
(3)確定所述的累乘值的有效比特位數長度信息；
(4)根據所述的有效比特位數長度信息和右移累加變量計算量化平均對數幀能量值。
2、根據權利要求1所述的第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，其特徵在於，所述的能量和累加處理操作，包括以下步驟
(11)根據以下公式計算能量和值B(n)
其中，s(n)是當前幀的輸入語音信號，N＝160；
(12)判斷所述的能量和值B(n)的比特位數長度是否超過16bit；
(13)如果是，則對能量和值B(n)進行右移處理；
(14)統計對該能量和值B(n)的右移數目，並將該右移數目累加至右移累加變量k中。
3、根據權利要求2所述的第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，其特徵在於，所述的累乘處理操作，包括以下步驟
(21)根據以下公式計算累乘值A(i)
(22)在對前六個能量和值進行逐個累乘的過程中，逐次判斷累乘值A(i)的比特位數長度是否超過16bit；
(23)如果是，則對累乘值A(i)進行右移處理；
(24)統計對該累乘值A(i)的右移數目，並將該右移數目累加至右移累加變量k中。
4、根據權利要求3所述的第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，其特徵在於，所述的計算量化平均對數幀能量值，具體為
根據所述的累乘值的有效比特位數長度信息m和右移累加變量k，通過以下公式計算得到量化平均對數幀能量值en^logmean(i)
全文摘要
本發明涉及一種第三代移動通信系統的自適應多速率中實現量化平均對數幀能量計算的方法，包括對當前幀的輸入語音信號進行能量和累加處理操作得到能量和值和右移累加變量、對各個能量和值進行累乘處理操作得到累乘值和更新後的右移累加變量、確定累乘值的有效比特位數長度信息、根據有效比特位數長度信息和右移累加變量計算量化平均對數幀能量值。採用該種第三代移動通信系統AMR計算量化平均對數幀能量的方法，不需要在內存中存儲相應的對數計算表格，處理過程簡單快捷，計算方法穩定可靠，高效實用，適合於各種類型的移動通信終端，適用範圍較為廣泛，給人們的工作和生活帶來了便利，為第三代移動通信技術的發展和普及應用奠定了堅實的基礎。
文檔編號G10L19/00GK101527140SQ20081003426
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月5日 優先權日2008年3月5日
發明者曹海霞 申請人:上海摩波彼克半導體有限公司