在無線通信系統中用於語音編碼的方法和裝置的製作方法

2023-04-25 01:13:36 2

專利名稱：在無線通信系統中用於語音編碼的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在無線和有線通信系統中的語音編碼。特別地，本發明涉及可 變語音編碼速率，其中所皿率進行改變以便優化對無線接口中的傳輸容量的鵬。
背景技術：
對在分組交換通信系統中提供實時語音或話音應用的關注很大並且日益增 加。與電路交換技術相比，主要努力之一是更有效地使用由分組^^技術所提 供的可用傳輸容量。在多個既提供數據傳輸又提供話音傳輸的現有通信系統(例如GSM和UMTS)中，話音主要由電路交換技術來處理，而數據由分組交換 技術來處理。對於話音應用也使用分組交換技術的另一優點在於，能夠對所有 類型的信息傳輸使用相同的技術，並且從而得到全集成系統。所述關注的主要 方面涉及在網際網路上的語音傳輸，其常常被稱作基於IP的話音(VoIP)或因特 網電話。所述關注既包含傳統的固定網際網路，又包含無線解決方案，例如基於 GSM或UMTS 。在下文中，VoIP被用來舉例說明分組交換語音傳輸，並且該術 語應當被解釋為包括JOT分組交換技術的所有類型的語音傳輸。在一系列開放標準中規定了基於IP的話音，其中包括H323、 SIP (^i舒刀 始協議)、以及RTP (實時傳輸協議)，它們可用於控制使用IP所傳輸的話音呼 叫。RTP標準已經由正TF (國際工程任務組)制定並且可以在RFC3550中習 得。在VoIP通信會i舌中，在發送端處，對輸入話音信號進行採樣、量化，並且 將其數位化成預定大小(例如20ms)的塊(chunk),其被稱作語音幀。然後通 過{頓語音編解碼器來解碼該信號。形成了 VoIP分組，其包^i舌音參數、RTP 報頭、UDP (用戶數據報協議)報頭和IP報頭。RTP報頭包括序號和時間戳。 接收端從UDP段中提取RTP分組，然後從RTP分組提取話音參數。解碼器重 建了語音，所述語音被呈現給在接收端的用戶。如前所述，VoIP業務的目的之一是育^適應於鏈路或系統的傳輸能力。減小比特率的一種方式是利用可^I率編碼。這被用在GSM中並被稱作DTX(非 連續傳輸)，其中如果用戶是靜默的，就可以^ffi較低的比特率，從而甚至忽略 一些背景噪聲幀。然而，即使比特率為低，傳輸的語音參數無論任何也必須以 某種額外開銷被打包成IP/UDP/RTP分組。這種開銷可以通過{柳報頭壓縮技術 (例如ROHC (魯棒的報頭壓縮))被進一步M^到3或4個字節。IP棧的較低 層(例如數據鏈路層和物理層)弓胞附加的打包開銷。綜上，雖然利用可變速 率編碼可以大大減小平均源比特率，但是所產生的參數將仍然需要以額外的打 包開銷進行傳輸，其中所述開銷與要傳輸的淨荷的大小無關。因此，VoIP應用 中的VR編解碼器(可魏率編解碼器)常常遇到這樣的問題，即它們可以提 供的源比特率減少不會轉變為相應的總傳輸速率的節省。在本領域中認識到了 這種情況，並且已經報導了解決所述問題的一些方法。IS-95/3GPP2編解碼器TIMS-96和TIMS-733包含被稱作空白和突發的特 徵，該特徵被應用以使得，在給定外部網絡控制的情況下可以跳過給定幀的編 碼以便為控制信令幀提供空間。編碼器存儲器被設置為已知狀態，當解碼器檢 測到空白幀時，解碼器存儲器也被設置為相同的已知狀態。Sannek等人的參考文獻[l]公開了一種標記幀的方法，所述幀有可能通過使 用ECU (差錯隱藏單元)的差錯隱藏來覆蓋。可以被ECU覆蓋的幀被指定較 低優先級，從而如果在網絡中發生擁塞，另卩麼所述較低優先級的分組首先被丟 棄。在Lara-Barron的參考文獻[2]中也嘗試了類似方法，但是其用於駄式DPCM (差分脈衝編碼調製)編解碼器，其中與正常優先級幀相比，差分編碼被用於較 低優先級幀。在IS-96和IS-733[3]中的空白和突發的特徵由外部控制，這意歸它可弓跑 鄉M可聽見的人工產物。在參考文獻[l]中Sannek的方法的問題在於，編碼器不知道幀已經被丟棄這 一事實。逸就導致編碼器和解碼器之間的狀態失配。因此，為了不降低所再現 的語音的質量太多，必須保守地在網絡中^OT幀丟棄。在參考文獻[2]中Lara-Bairon的方法的問題在於，沒有節省帶寬，並且僅僅 少量減小分組速率。發明內容顯然需要這樣一種改進的方法和裝置，其使得在傳輸速率的靈活性方面有 可能充分利用基於IP的話音的可能性。本發明的目的是提供一種克服了現有技術的缺點的方法和裝置。Sil過權 禾腰求1中所限定義的方法、權利要求14中所限定的編碼模i姊實現。在根據本發明的方法中，使用基於幀的合成分析語音編解碼器對語音信號 進行編碼。該編碼由編碼器狀態來表徵。執行編碼的第一通信設備與至少第二 通信設備一起處於語音通信會話中，或者處於建立語音通信會話的過程中。該 第二通信設備使用基於幀的合成分析語音編解碼器來解碼接收到的語音數據，所述解碼由解碼^t態，徵。解碼皿解碼時進一步^ffl ECU算法來隱藏丟 失的語音幀，然後在使用中的ECU算法影響解碼f^R態。在根據本發明的方法 中，在編碼器中引A^語音幀的，丟棄以及在編碼時使用了ECU算法，並且 如果語音幀被故意丟棄，貝U該ECU算法被安排成影響編碼劉犬態。4腿地，編 碼器的ECU算法的特性(behaviour)與解碼器的ECU算法的特性類似。 根據本發明的方法的一個 實施例包括以下步驟 -將與語音幀相關聯的語音信號或者語音信號的表示和與至少一個先前語 音幀相關聯的語音信號或新吾音信號的表示進行比較， -基於比較的結果來確定語音幀是否應該被丟棄， -如果語音幀被丟棄，則根據ECU算法的結果來更新編碼fl^態。 根據本發明的用於提供基於幀的合成分析語音編碼的編碼模塊包括以下部件 編碼器，其適於基於其編碼 態 輸入語音信號執行基於幀的合成分 抓吾音編碼，-判定模±央，其適於將語音幀與先前語音幀進行比較，以確定該語音幀是否 可以被故意地丟棄，以及-ECU模±央，其與編碼器和判定模i央相關，並且適於計算影響編碼 態 的至少一個參數，以及如果判定模塊已經確定丟棄語音幀就把該參數提供給編 碼器。由於根據本發明的方法和裝置，所以有可能通過在發i^l信設備處丟棄選 擇的語音幀來降低傳輸速率，而不會弓l起在接收通信設備處解碼時的無法接受 的可聽到的AX產物。本發明的一個優點在於，可以使語音幀丟棄速率取決於外部控制參數，例 如通信會話的質量測量、通信系統的業務負載，比如在發生擁塞的情況下。類 似地，可以提供經濟或者預算模式，其允許高於高質量模式的丟棄速率。另一個優點在於，根據本發明的方法可以被用於各種各樣的音頻和視頻傳 輸，其中包括流媒體。在從屬權利要求中限定了本發明的實施例。根據下面在結合附圖和權利要 求書考慮時對本發明的詳細描述，本發明的其他目的、優點和新穎的特徵將變 得顯而易見。


現在將參考附圖詳細描述本發明，其中 圖1示意性示出在發送和接收通信設備之間的語音通信； 圖2示出典型語音信號中的固定和非固定周期的圖； 圖3是根據本發明的方法的流程圖；圖4示意性示出在傳送ECU參數的通信建立時所傳送的消息的例子；圖5a和b示意性示出在閉環(a)和開環(b)裝置中的判定過程； 圖6示意性示出利用了根據本發明一個實施例的方法的傳送的話音數據分 組的結構；圖7示意性示出根據本發明的發《信設備。
具體實施方式
在圖1中示出在其中可以禾U用本發明的典型場景。兩個通信設備正忙於一 個通信會話。發送設備105具，入語音信號115，對該語音信號115進行採樣、 量化，並將其數位化成預定大小(例如20ms)的±央，其被稱作語音幀116。通 過編碼和進一步打包以月WA^用的傳銜辦議，形成了話音M分組117，並將其 傳送到接收設備110。在該會話期間，發傲接收的角色典型地處於切換中，並 且這兩個設備都具有既能接收又能發送話音數據分組的裝置。接收和發送設備 105、 110分別具有編碼模塊120和解碼模塊140，以便處理語音信號和重建語 音信號。編碼模塊120和解碼模塊140包括分別充當編碼器125和解碼器145 的相應語音編解碼器。解碼模±央140包括用來隱藏丟失的話音數據分組的ECU算法。正如在背景技術一節所舉例說明的一樣，合適的語音編解碼器和ECU算 法在本領域中是已知的。編碼模塊120包括幀速率控制器130，其確定和控制語 音幀是否可以被故意地丟棄，這在以下將進一步討論。通信設備105、 110例如可以是行動電話、固定有線電話、專用IP電話或 者能夠維持數據通信^l供與用戶之間的音頻輸入和輸出的任何其他設備，例 如PC、膝上型計t^幾禾口PDA。在至少其中一個通信設備是適用於電路交換語音 通信的常規電話盼瞎況下，語音編碼和信號處理的功能駐留在通信網絡內，而 不是在通信設備(電話)本身之中。因此應該理解，信號處理裝置和語音編解 碼器在物理上可以被放置在系統中的別處，並且包括這種情況的術語應該被解 釋為由通信設備所使用的功能。本發明在這樣的場景中特別令人關注，即在通信設備105、 IIO之間的通信 的至少一部分是無線的，因為在容量受限的無線系統中，對控制所傳輸的數據 量的需要是最明顯的。因此，作為一個非限制的例子，將假定這兩個通信設備 是移動終端以及無線移動通信系統的一部分提供分組交換數據通信(例如GSM 或UMTS)來描述本發明。本發明特別適用於合成分析類型的編碼器/解碼器。在常見的CELP編解碼 器(例如AMR)中，編碼器125包括用於合成分析的內置解碼器。在本方法中， 確保編碼器125和解碼器145在自適應碼本上具有相同的內容，並且LSF的值、 固定碼本和增益也是相同的。自適應碼本(ACB)內容、LSF、固定碼本和增 益值的這種集合此後被稱作編碼器和解碼^t態。如果發生了語音幀的丟失(即如果解碼語音時對應於幀的編碼器參數丟 失)，那麼根據現有技術的方法的編碼器不知道這一點，這主要是由於傳輸延遲。 在解碼器中，艦J柳ECU (差錯隱藏單元)的差錯隱藏來覆蓋所述丟失的幀， 所述ECU努力使得分組丟失儘可能平滑。由ECU算法生成ECU輸出，該ECU 算法在本領域中是已知的並將在下文進1亍舉例說明。丟失的分組常常被很好地 覆蓋並且常常未被注意，然而，在分組丟失之後會發生主要質量的陶氐。由於ECU沒有精確的編碼，數會賴科馬器(它們畢竟被丟失了)，所以所 述ECU主要fflii推斷音調(pitch)滯後、LSF和增益H^執行某種"猜測"。 ECU的特性在語音解碼器中被規定，其常常作為推薦的實施方式。丟失的分組的影響在於，由於缺少正確參數，編碼器和解碼器中的狀態不再匹配，這個問題對於ACB最明顯。失配將導1^錯傳播，其可能在分組丟失之後擀賣縱5-6幀，並且可能弓胞明顯可聽到的效果。對於通用CELP線性預測編解碼器，實際的ECU算法可以被視為用於根據 以下五個核心壓縮參數棘每付幀提供語音合成的工具1. 合成濾波器係數。 ，2. 自適應碼本(ACB)滯後值。3. 自適應碼本增益值。4. 創新(innovation)(例如具有特定零交XiI率或零創茅射言號的隨機創新)。5. 創新增益(用於創新矢量的比例因子)。這五個壓縮參數通常由在解碼器中的ECU算法基於解碼器狀態 行本地 估計，以便提供合成隱藏丟失的幀。ECU算法典型地包括1. 重新使用從先fPl)貞稍微修改的合成濾波器係數。2. 重新4OT來自先前子幀的自適應碼本滯後值。3. 從先前幾^ 幀計算ACB的平均增益值，稍微減小該增益值以提供用 於子幀的新ACB增益。4. 隨機化創新信號。5. 如果ACB的平均增益值高於例如0.7，則創新增益為零，否則使用稍微 減小的先前子幀創新增益的值。如圖2的圖所示，在比語音幀(20ms)的典型採樣周期長的時間尺度上， 連續的語音幀常常非常類似。在該示例性圖中，周期A和B表示固定情況，而 周期C表示非固定或者開始的情況。在這個例子中，如果在周期A中語音幀已 經由編碼器125進行了編碼，那麼如果有丟失發生，則在相同周期的連續語音 幀可能會適當地由解碼器中的ECU算法進行精確的處理，因為在由這些幀表示 的時間周期期間的語音信號特性基本上是固定的。這些幀可以被稱為是固定有 聲的。這同樣適用於在周期B內的連續語音幀。在周期C內的幀需要被接收， 因為周期C包含語音信號的顯著不同的特性的開始。同樣，沒有包含語音信號 的語音幀、固定的無聲幀(未示出)對於假定解碼器能夠進行取代是合理的。 給定有效ECU算法的性能，故意丟棄類似的或無聲的連續語音幀有可能發生， 並且依靠解碼器中的ECU算法來重建語音而沒有煩惱的質量損失，因此節省了 傳輸容量。然而，如上所述，這種故意的幀丟棄將在後續語音幀中引起傳播的差錯。根據本發明，通過在發皿信設備105中的編碼器125 語音幀的受控 丟棄，帶來了節省帶寬的可能性。以這樣的方式來控制所述丟棄，艮嘬小化對 在接收通信設備110中進糹，軒馬之後的語音質量的影響，這是通過確保在編碼 器125和解碼器145之間的狀態失配被消除或者至少顯著地減少來實現的。Mil將幀被故意丟棄的信息通知給發m信設備105中的編碼器125，並且 令編碼器125運行與在接收通信設備110中的解碼器145中運行的具有類似特 性的ECU算法，差錯傳播問題得到避免。這將導致編碼器125的狀態與解碼器 145的狀態相同。在對下一幀編碼時，在自適應碼本中的搜索將基於在解碼器中 存在的相同內容。因此將不會發生差錯傳播。在編碼器端的自適應碼本中的內 容受到ECU算法的輸出的影響，但這不是關鍵的，因為用於下一幀的碼本搜索 是在最佳匹配的基礎上進行的，以便ilil固定碼本搜索來另外得到改進。編碼 器125的ECU算^tti^地與解碼器ECU算法相同，而且產生的輸出稍微偏離 於解碼器ECU算法的輸出的編碼器ECU算法可以增強編碼-解碼過程。在圖3的流程圖中示出根據本發明的方法，並且該方法包括在通信建立時 典艦取的初始步驟，即305:確保編碼器模±央125和解碼t^莫士央145 j頓相同或相似的ECU算法， 並且如果適用的話，使用相同的配置參數。在操作期間，即在己編碼語音幀從發 信設備105至lj接收通信設備110 的傳送期間，該方法包括以下步驟310:將與語音幀相關聯的語音信號或新吾音信號的表示和與至少一個先前 語音幀相關聯的語音信號或者語音信號的表，糹於比較。315:基於比較的結果和當前對降低傳輸率的需要，確定語音幀是否應該被丟棄。320:如果語音幀不應該被丟棄，則編碼正常進行，並且相應的話音數據分組被傳送到接收通信設備110。該方法返回到步驟310。325:如果確定語音幀的故意丟棄，則通知編碼器125移除該語音幀。 330:根據編碼器模±央125的ECU算法的結果來更新編碼:Wt態。該方法返回到步驟310。對每一個語音幀典型地重複步驟310-330。取決於表示本發明不同實施例的不同實施方式，通知ECU算法(320)和 確定更新編碼fl^t態(325)的步驟可以與比較步驟310相結合地執行。在這種 情況下，由ECU算法所建議的編碼器狀態的更新只有在其被確定丟棄語音幀的 情況下才完成。確保相同ECU算法既用於發送設備又用於接收設備的步驟，即步驟305， 可以4頓ECU算法的專有的(調整的)實驗式來確保幀丟棄策略將按照i找lJ 進行。期望的ECU預測功能可以在通信會話/媒^^建立時被發信通知。例如， 在SIP呼叫建立期間，附加的SDP參數可以被用來確保在^h會話中將使用正 確的ECU算法(ecu-alg)。圖4中示出在通信粒期間將要交換的SDP消息的 例子405，其中ECU條目410為ECU算法和/或其參數。在該例子中"26.073v500" 指向在固定點C碼實施的特定ECU版本。確定語音幀是否可以以可接受的質量損失被丟棄的過程，即步驟310和 315，可以以多種不同的方式來執行。根據本發明，可以使得確定語音幀是否能被丟棄的過程通過外部因素來控 制或者影響，所述外部因素即不從對語音信號自身的分析中產生的因素。可以 M51令確定步驟315也基於外部控制參數來引入外部控制。外部控制參數包括 但不限於通信鏈路上的質量測量(例如SNR)、通信系統中的業務負載、以艦 於特定通信射舌的傳輸速率要求。在該方法的一個實施例中，只有當存在降低傳輸率的需要時才激活故意的 語音幀丟棄機制，例如由於檢測到通信系統中的擁塞。語音幀丟棄可以以更精 巧的方式由外部條件控制。例如，系統中的一定負載需要一定的語音幀丟棄速 率。可選擇地或者另外，幀丟棄機制的激活作為預算或經濟的操作模式由通信 系統控制。語音幀丟棄的另一應用是在可變速率編解碼器中，其中丟棄幀的選 項於是被視為附加的編碼模式。丟棄幀的判定可以以閉環或開環的方式或者以二者相結合的方式 行。在圖5a中示意性示出的閉環裝置中，把輸入信號提供給編碼器125，該編 碼器125產生輸出參數以及在正常編碼操作中本地編碼器的合成。ECU算法505 也被提供了輸入語音信號，其產生可替換的編碼器合成，該編碼器合成在比較 器510中與本地編碼器合/Mt行比較。這些過禾就應於圖3的流程圖中的步驟 310。判定算法515確定差iK否在閾值之下，即在編碼器處可以以非常小的可聽到的降級來丟棄幀，其對應於步驟315。可以調整閾值，以使給定百分比的活動語音幀被丟棄。在判定算法中可以考慮外部控制，例如SNR測量，從而例如 影響閾值。在圖5b示意性示出的開環裝置中，把輸入信號提供給判定算法或者幀分類 器530，該判定算法或者幀分類器確定語音幀是否可以先於參與的編碼器120(沒 有丟棄)或者ECU算法(已經丟棄)而被丟棄，其對應於步驟310-315。在初 始固定幀之後的固定有聲和固定無聲幀很可能以很小的降級被丟棄，因為它們 可以利用ECU合成被很好地覆蓋。開始或過渡幀不應被丟棄，因為它們未被 ECU很好地處理。而且第一固定幀應當伏j^不被丟棄，因為它們^^供用於解 碼器ECU推斷的基礎。類似於在閉環裝置中，幀分類器530可以被安排鵬慮 外部因素，例如質量測量。一個示例解決方案是可以以各種方式組合開環和閉環裝置。例如，如果發現幀是固定有聲的， 則根據上述來做出開環判定，執行根據上述的閉環測試，如果發現幀是別的東 西，則使用開環判定。從上面的描述可以看出，假定可以在編碼器中運行與在解碼器中實施的相 同的ECU，貝陏可能以所感覺的質量的適度下降來丟棄己經在編碼器端的幀。 由於對於丟棄的幀不需要傳送比特，所以降低的平均比特率的增益是立即的。 如果例如假定VAF為50%並且活動語音幀的20%可以利用該方法被丟棄，則平 均比特率下降高到10%。這可以被視作向現有編碼標準添加額外的零比特斜莫 式。如果向接收通信設備的解碼器提供額外輔助信息，貝何以進一步增強編碼/ 解碼的性能。改進ECU解碼的一種方式是延遲編碼至少一幀。這樣的輔助信息 可能是例如音調滯後和音調增益。在這種情況下，ECU被應用到所有的參數， 除了那些作為額外輔助信息被發送的參數。合成將被延遲，並且輔助信息參數 被用於合成丟棄的幀。圖6所示的是這樣一個場景，其中多個語音幀
被編 碼，並且分組被產生。幀丟棄確定算法判定幀2應被丟棄，該幀或者被ECU算 法完全處理，或者是額外輔助信息的計算以便提高ECU性能。分組l中包括了 涉及丟棄的幀2的額外輔助信息。在上述例子中，幀6也有類似的情況，因此 分組4將包括涉及幀6的額外輔助信息。可選擇地，輔助信息可以被標記在下一個分組上，並將需要接收端來控制附加的延遲。在這種情況下，給定上述例子的丟棄的幀2和6，分組2將包括用 於幀3的參數以及涉及幀2的額外輔助信息，而分組5將包括幀7的參數和涉 及幀6的額外輔助信息。由目標質量設置所控制的自適應接收機消除抖動緩衝 器，在存在擦除(幀差錯)時將在某種程度上自動增加其緩衝深度。額外輔助信息的例子包括但不限於ACB滯後參數，其可以作為在範圍[16 到143]值中的7比特整數值被發送，以用於改進在下一幀中的ECU合成。可選 擇地或者另外，用於ECU幀的ACB增益參數可以作為3比特標量被發送，該 標量被量化為具有值
的增益索弓l。 ACB增益可以作為用於整個幀的一個值或者用於每個子幀的一個值被發送。為了實現由於本發明而可能帶來的好結果，編碼器和解碼 :態應該盡可 能相同。為了可靠的結果，當應用幀丟棄時，導致丟棄的幀的固定碼本的解碼 必須以與在編碼器中相同的方式進行。在大多數瞎況下，創新碼本索引被隨機 化。在根據本發明的方法中，隨機值被確定性值所取代，該確定性值是已知的 或者是可導出的，其都在發送和接收通信設備處。 一種替換方案是把從先前幀 接收的比特用作確定性源，例如先前幀LSP量化器的LSB、或者先前幀增益量 化器的LSB可以被用作用於隨機化碼本創新的種子比特。在圖7中示意性示出在發i^I信設備中的根據本發明的裝置，其適合於實 現上述的實施例。根據本發明的模塊和方框將被看作通^言設備的功能部分，並 且不一定單獨作為物理對象。模塊和方框tt^地至少部分地作為軟fH戈碼， 來實施，以便適於實現根據本發明的方法。術語"包括"主要是t體輯結構， 並且術語"連接"在這裡應該被解釋為在功能部分之間的鏈路，而不一定是物 理連接。然而，取決於所選擇的實施方式，可以將某些模塊作為在接收或發送 設備中物理上不同的對象來實現。通信設備705包括通信裝置710，例如無線通信裝置，其提供用於執行傳送 數據分組到接收設備的必要功能。通信裝置710適於所討論的通信技術並為本 領域技術人員所公知。通信設備705具有編碼器模塊720並被連接到通信^g 710。編碼器模塊720適於接收語音信號，並向通信裝置710提供在 分組中 傳送的語音參數。根據本發明，通信設備705進一步具有編碼器725 (例如CELP 編解碼器)、判定模塊735和ECU模塊740。判定模塊735、 ECU模塊740和可能的進一步的信號處理裝置構成了幀控制器730，其適於根據上述的標準來確 定語音幀是否可以被丟棄，以及利用由ECU模塊740所確定的參數來更新編碼 :Wt態。imi也，判定模塊735適於接收外部控制信息，例如所需的丟棄速率 的級別。已經參考話音應用描述了根據本發明的方法和裝置。正如本領域技術人員 所認識到的，本方法和^S適用於其他類似類型的傳輸，其中對輸入信號進鬥亍 採樣並將其分成各個幀。這包括但不限於各種類型的音頻和視頻傳輸，其中包括所謂的流媒體。輸入的音頻或視頻信號以與語音信號相同的方式被分析，以 便發現其中信號相對固定的擴展的時間周期，對於其而言，相應的幀可以被忽 略而沒有顯著的質量損失。儘管結合當前認為的最為實際和優選的實施例描述了本發明，但是應當理 解，本發明不限於所公開的實施例，相反，本發明打算覆蓋在所附權利要求書 內的各種修改和等同的裝置。參考文獻1. H. Sanneck, N. Le， M. Haardt and W. Mohr "Selective Packet Prioritization for Wireless VoIP", in Fourth International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communication, Aalborg， Denmark, September 20012. LARA-BARRON; LOCKHART: "Missing packet recovery of low-bit-rate coded speech using a novel packet-based embedded coder' PROC. OF THE EUROPEAN SIGNAL PROCESSING CONFERENCE, SIGNAL PROCESSING THEORIES AND APPLICATIONS vol. 2， no. 5， 18 September 1990 - 21 September 1990， BARCELONA, pages 1115-11181.3. TIA/EIA/IS-733 High Rate Speech Service Option 17 for Wideband Spread Spectrum Communication Systems (Q-CELP)
權利要求
1、一種使用基於幀的合成分析語音編解碼器對語音信號進行編碼的方法，所述編碼由編碼器狀態來表徵，其中執行所述編碼的第一通信設備與至少第二通信設備處於語音通信會話中、或者處於建立語音通信會話的過程中，所述第二通信設備使用基於幀的合成分析語音編解碼器來解碼接收到的語音數據，所述解碼由解碼器狀態來表徵，其中在所述解碼中ECU算法被用來隱藏在所述解碼中丟失的語音幀，以及所述ECU算法影響所述解碼器狀態，其特徵在於，在所述編碼中語音幀可以被故意地丟棄；以及ECU算法被用在所述編碼中，並且如果語音幀被故意地丟棄，則ECU算法被安排成影響所述編碼器狀態。
2、 根據權利要求1所述的編碼方法，其中，編碼器的ECU算法的特性與 解碼器的ECU算法的特性類似。
3、 根據權利要求2所述的編碼方法，包括在通信粒時要採取的初始步驟， 用於確保(305)編碼器的ECU算法與解碼器的ECU算法相同，這M過把包 括ECU算法的標識和/或配置參數的標識的消息從所述第一通信設備(105)傳 送到所述第二通信設備(110)來實現的。
4、 根據權禾腰求3所述的編碼方法，進一步包括以下步驟--將與語音幀相關聯的語音信號或者語音信號的表示和與至少一個先前語 音幀相關聯的語音信號或^i吾音信號的表示進行比較(310);-基於所述比較的結果來確定所述語音幀是否應該被丟棄(315);-如果語音幀被丟棄，則根據ECU算法的結果來更新所述編碼器狀態 (335)。
5、 根據權禾腰求4所述的編碼方法，其中，ECU算法被用在通過比較ECU 算法的合成與編碼器的合成的所述比較步驟(310)中。
6、 根據權利要求4所述的編碼方法，其中，如果在所述比較步驟(310) 中確定語音幀可以被丟棄，則m^活ECU算法。
7、 根據權利要求4"6中任何一項所述的編碼方法，其中，在確定語音幀是 否可以被丟棄的步驟中，所述確定進一步基於外部控制參數。
8、 根據權利要求7所述的編碼方法，其中，所述外部控制參數包括當前對 通信會話的傳輸速率的需要。
9、 根據權利要求7所述的編碼方法，其中，所述外部控制參數包括對在所述第一和第^1信設備之間的傳輸狀況的質量測量。
10、 根據權利要求8所述的編碼方法，其中，所述外部控制參數包括在由 所述第一和第二通信設備所1頓的通信系統中的擁塞附旨示。
11、 根據權利要求4-10中任何一項所述的編碼方法，其中，在所述確定步 驟中，如果與先前語音幀的差值低於閾值，則丟棄語音幀，並且所述外部控制 參f^響所述閾值。
12、 根據權利要求4-10中任何一項所述的編碼方法，其中，所述ECU算法提供影響所述編碼 態的下列編解碼器參數中的至少一個合成濾波器係數、自適應碼本(ACB)滯後值、自適應碼本增益值、創新或創新增益。
13、 根據禾又利要求12所述的編碼方法，其中，由所述ECU算法或編碼算 法所提供的至少一個所述編解碼器參數，作為在至少一個話音數據分組中的輔 助信息被傳送到所述第二通信設備的解碼器。
14、 一種用於提供基於幀的合成分析語音編碼的編碼模塊(120)，其特在於■編碼器(125)，其適於基於其編碼^t態5W輸入語音信號執行基於幀的 合成分析語音編碼，-判定模塊(735)，其適於將語音幀與先前語音幀進行比較，以便確定所述 語音幀是否可以被故意地丟棄，以及-ECU模土央(740)，其與所述編碼器(125)和所述判定模塊(735)相關， 並且適於計算影響所述編碼器狀態的至少一個參數，以及如果所述判定模塊 (735)己經確定要丟棄語音幀，就把該參數提供給所述編碼器(125)。
15、 根據權利要求14所述的編碼方法，其中，所述判定模塊(735)適於 接收外部控制參數，所述外部控制參數被用於確定語音幀是否可以被故意地丟 棄。
16、 根據權利要求15所述的編碼模塊(120)，其中，所述外部控制參數指 示對通信^i刮勺傳輸速率的需要。
17、 根據權利要求15所述的編碼模塊(120)，其中，所述外部控制參數包括Xt涉及通信會話的傳輸能力的質量測量。
18、 根據權利要求15所述的編碼模塊(120)，其中，所述外部控制參數包括通信系統中的擁塞的指示。
19、 根據權利要求15所述的編碼模土央(120)，其中，所述判定模土央(735) 適於在與先前語音幀的差倒氐於閾值的情況下丟棄語音幀，以及其中所述外部 控制參數影響所述閾值。
20、 根據權利要求14-19中任何一項所述的編碼模塊(120)，其中，所述 ECU模±央(740)把影響所述編碼器狀態的下列編解碼器參數中的至少一個提供 給所述編碼器(125):合成濾波器係數、自適應碼本(ACB)滯後值、自適應 碼本增益值、創新或創新增益。
21、 一種通信設備(110)，其特徵在於根據豐又利要求14-20中任何一項所述 的編碼模塊。
22、 一種行動電話，其特徵在於根據權利要求14-20中任何一項所述的編碼 模塊。
全文摘要
本發明涉及在無線和有線通信系統中的語音編碼。本發明提供一種通過在發送通信設備(105)中的編碼器(125)處對語音幀的受控丟棄來節省帶寬的方法。以這樣的方式來控制所述丟棄，即最小化對在接收通信設備(110)中進行解碼之後的語音質量的影響，這是通過確保在編碼器(125)和解碼器(145)之間的狀態失配被消除或者至少顯著地減少來實現的。這是通過令編碼器(125)運行具有與在接收通信設備(110)的解碼器(145)中運行的ECU算法類似的特性的ECU算法來實現的。
文檔編號G10L19/24GK101336450SQ200680052405
公開日2008年12月31日 申請日期2006年2月6日 優先權日2006年2月6日
發明者I·詹森, J·斯維德伯格 申請人:艾利森電話股份有限公司