專(zhuān)利名稱(chēng)：用于級(jí)聯(lián)聲編碼的檢測(cè)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)。具體而言，本發(fā)明涉及一種檢測(cè)和避免串聯(lián)聲碼器連接的新穎改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)可以采用語(yǔ)音信息編碼效率高的聲編碼系統(tǒng)。一種高效編碼的方法是采用可變數(shù)據(jù)率編碼來(lái)降低暫?；蚱渌鼰o(wú)語(yǔ)音活動(dòng)情況下傳送的數(shù)據(jù)量，從而減少該發(fā)射機(jī)對(duì)目標(biāo)接收機(jī)以外其它接收機(jī)的干擾。在接收機(jī)一端，采用聲編碼系統(tǒng)來(lái)重建語(yǔ)音信息。除了語(yǔ)音信息以外，還可以向接收機(jī)單獨(dú)發(fā)送非語(yǔ)音信息或者混合發(fā)送語(yǔ)音與非語(yǔ)音信息。
在共同待批的美國(guó)專(zhuān)利No.5,414,796中描述了適于在該環(huán)境下使用的聲碼器，該專(zhuān)利題為“可變速率聲碼器”，授權(quán)于1995年5月9日并轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。該聲碼器根據(jù)20毫秒幀期間的語(yǔ)音活動(dòng)，將語(yǔ)音信息的數(shù)據(jù)樣本轉(zhuǎn)換為四種速率不同的編碼數(shù)據(jù)，速率例如為8000比特/秒(bps)左右、4000比特/秒(bps)左右、2000比特/秒(bps)左右和1000比特/秒(bps)左右。每幀聲碼器數(shù)據(jù)用附加位格式化為9600bps、4800bps、2400bps和1200bps的數(shù)據(jù)幀。對(duì)應(yīng)9600 bps幀的最高速率數(shù)據(jù)幀被稱(chēng)為“全速”幀；4800bps的數(shù)據(jù)幀被稱(chēng)為“半速”幀；2400bps的數(shù)據(jù)幀被稱(chēng)為“四分之一速”幀；而1200bps的數(shù)據(jù)幀被稱(chēng)為“八分之一速”幀。
在共同待批的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.07/822,164中描述了聲碼器數(shù)據(jù)格式化為數(shù)據(jù)幀的其它細(xì)節(jié)，該專(zhuān)利申請(qǐng)的名稱(chēng)為“用于發(fā)送數(shù)據(jù)格式化的方法和裝置”，提交于1992年1月16日并轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。正如在美國(guó)專(zhuān)利No.5,103,459中所描述的那樣，數(shù)據(jù)幀可以被進(jìn)一步處理、擴(kuò)展譜調(diào)制和發(fā)送，該專(zhuān)利申請(qǐng)的名稱(chēng)為“CDMA蜂窩式電話(huà)系統(tǒng)中波形發(fā)生的系統(tǒng)和方法”，提交于1992年1月16日并轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。
當(dāng)耦合于未采用高效聲編碼的系統(tǒng)(例如標(biāo)準(zhǔn)的陸基系統(tǒng))時(shí)，采用上述專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)所述的高效聲碼器的系統(tǒng)提供了高質(zhì)量的使用效果。但是當(dāng)聲編碼系統(tǒng)與另一諸如級(jí)聯(lián)(背對(duì)背)聲碼器之類(lèi)的聲編碼系統(tǒng)耦合時(shí)，與單個(gè)聲碼器系統(tǒng)的情況相比，聲音質(zhì)量有所降低。本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)檢測(cè)和消除這種情況來(lái)避免級(jí)聯(lián)聲編碼的不利之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種避免級(jí)聯(lián)聲編碼操作的方法。典型的聲碼器包括編碼器和解碼器部分。編碼器部分接收以脈碼調(diào)制(PCM)格式編碼的語(yǔ)音數(shù)據(jù)并提供打包的數(shù)據(jù)。解碼器部分接收打包的數(shù)據(jù)并產(chǎn)生PCM輸出。PCM信號(hào)為代表模擬電壓值的多比特信號(hào)，該電壓值對(duì)應(yīng)于語(yǔ)音信號(hào)。打包的聲碼器數(shù)據(jù)格式是一種高效率編碼語(yǔ)音信息的方法，與采用PCM格式表示語(yǔ)音信號(hào)所需的比特?cái)?shù)相比，利用打包格式可以采用較少的數(shù)據(jù)比特來(lái)表示同一語(yǔ)音信號(hào)。
在典型的無(wú)線(xiàn)電話(huà)連接中，第一用戶(hù)的語(yǔ)音在移動(dòng)單元內(nèi)由遠(yuǎn)地聲碼器編碼以產(chǎn)生打包的聲碼器數(shù)據(jù)。打包的聲碼器數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線(xiàn)連接傳送。在基站處，本地聲碼器將打包數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為在公共交換電話(huà)網(wǎng)(PSTN)上采用的PCM格式。PSTN將PCM信號(hào)傳送至第二終端用戶(hù)。如果互聯(lián)的兩個(gè)終端用戶(hù)帶有同一類(lèi)型的聲碼器，則若避免級(jí)聯(lián)聲編碼并且使打包數(shù)據(jù)直接通過(guò)PSTN而避免轉(zhuǎn)換為PCM格式時(shí)將獲得更佳的最終語(yǔ)音輸出效果。本發(fā)明是一種檢測(cè)級(jí)聯(lián)聲碼器級(jí)聯(lián)連接并避免轉(zhuǎn)換為PCM和再轉(zhuǎn)換為打包數(shù)據(jù)的方法。
在較佳實(shí)施例中，第一遠(yuǎn)地聲碼器接收模擬語(yǔ)音并生成在無(wú)線(xiàn)鏈路上發(fā)送的經(jīng)過(guò)打包的聲碼器數(shù)據(jù)。第一本地聲碼器從無(wú)線(xiàn)鏈路上接收經(jīng)過(guò)打包的聲碼器數(shù)據(jù)。第一本地聲碼器將打包的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多比特的PCM輸出。第一本地聲碼器還將檢測(cè)碼加入PCM輸出中的一個(gè)最低有效位(LSB)上。第一本地聲碼器將PCM信號(hào)傳遞至PSTN。第一本地聲碼器還經(jīng)PSTN接收PCM輸入。第一本地聲碼器始終監(jiān)視PCM輸入的最低有效位的用于指示第二本地聲碼器已連接于接收端的檢測(cè)碼。
如果第一本地聲碼器從第二本地聲碼器檢測(cè)到檢測(cè)碼，則它開(kāi)始用打包的數(shù)據(jù)和冗余校驗(yàn)來(lái)替換輸出PCM中的第二個(gè)LSB。第一本地聲碼器還開(kāi)始監(jiān)視輸入PCM中的第二個(gè)LSB。如果冗余校驗(yàn)位指示接收到了有效的打包數(shù)據(jù)，則第一本地聲碼器終止把PCM輸出轉(zhuǎn)換成打包數(shù)據(jù)并簡(jiǎn)單地將第二個(gè)LSB上的打包數(shù)據(jù)傳遞至第一遠(yuǎn)地聲碼器。如果在任何時(shí)刻冗余校驗(yàn)失效并且未檢測(cè)到檢測(cè)碼，則第一本地聲碼器返過(guò)來(lái)將輸入PCM轉(zhuǎn)換為打包的數(shù)據(jù)。在這種方式下，避免了級(jí)聯(lián)聲編碼。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明為了更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，這些附圖包括

圖1表示兩個(gè)遠(yuǎn)地系統(tǒng)之間的傳信；圖2表示兩個(gè)遠(yuǎn)地系統(tǒng)之間的連接；圖3表示典型的PCM傳信格式；圖4表示包含聲編碼包和檢測(cè)碼的示意性PCM傳信格式；圖5為表示遠(yuǎn)地編碼器和PCM轉(zhuǎn)換旁路的檢測(cè)方法的流程圖；圖6表示當(dāng)引入第三個(gè)用戶(hù)時(shí)兩個(gè)遠(yuǎn)地系統(tǒng)用戶(hù)之間的傳信；圖7表示當(dāng)引入第三個(gè)用戶(hù)時(shí)兩個(gè)遠(yuǎn)地系統(tǒng)用戶(hù)之間的連接；圖8表示另一種包含確認(rèn)模式的檢測(cè)遠(yuǎn)地編碼器和PCM轉(zhuǎn)換旁路的方法；圖9表示確認(rèn)和旁路模式的四種尾數(shù)值；以及圖10表示當(dāng)持續(xù)輸出PCM包時(shí)遠(yuǎn)地聲碼器的檢測(cè)方法并提供了改進(jìn)。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式在傳送語(yǔ)音信號(hào)的現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，模擬語(yǔ)音信號(hào)被數(shù)字化并作為數(shù)字信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上傳送。這種現(xiàn)代通信系統(tǒng)的實(shí)例包括蜂窩式電話(huà)系統(tǒng)、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)、無(wú)線(xiàn)局部環(huán)路(WLL)系統(tǒng)和諸如GLOBALSTAR之類(lèi)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，可以在兩個(gè)遠(yuǎn)地用戶(hù)之間建立連接。本發(fā)明可用于兩個(gè)遠(yuǎn)地用戶(hù)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)代通信系統(tǒng)連接起來(lái)的情形，在那里兩個(gè)遠(yuǎn)地用戶(hù)采用相似的聲碼器。
圖1示出了采用相似聲碼器的兩個(gè)遠(yuǎn)地系統(tǒng)用戶(hù)之間的傳信而圖2示出了采用相似聲碼器的兩個(gè)遠(yuǎn)地系統(tǒng)用戶(hù)之間的連接。遠(yuǎn)地單元10為接收模擬語(yǔ)音170并產(chǎn)生模擬語(yǔ)音80的移動(dòng)電話(huà)。遠(yuǎn)地單元10包括由編碼器180和解碼器90組成的遠(yuǎn)地聲碼器15。編碼器180接收模擬語(yǔ)音170，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，將數(shù)字語(yǔ)音編碼，以及打包后作為包90在無(wú)線(xiàn)鏈路20上發(fā)送。解碼器90經(jīng)無(wú)線(xiàn)鏈路20接收包100，解碼包100以生成數(shù)字化語(yǔ)音并將數(shù)字化語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音信號(hào)80。該過(guò)程可以按照上述的美國(guó)專(zhuān)利No.5,103,459、美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.07/822,164和美國(guó)專(zhuān)利No.5,414,796所揭示的內(nèi)容去實(shí)現(xiàn)。
在基站30，本地聲碼器35的解碼器200從無(wú)線(xiàn)鏈路20上接收包190。解碼器200將打包的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的脈碼調(diào)制信號(hào)(PCM)210以在公共交換電話(huà)網(wǎng)(PSTN)40上發(fā)送。基站30內(nèi)本地聲碼器35的的編碼器110從PSTN 40接收PCM120并生成包100以在無(wú)線(xiàn)鏈路20上發(fā)送。
PCM數(shù)據(jù)為多比特?cái)?shù)字值，它代表了相應(yīng)模擬信號(hào)的電平值。例如最基本的PCM轉(zhuǎn)換過(guò)程包括三個(gè)步驟。第一步是以離散的時(shí)間間隔采樣連續(xù)的模擬語(yǔ)音信號(hào)。隨后對(duì)采樣值量化以產(chǎn)生數(shù)字值。
在任何一個(gè)采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換至PCM的過(guò)程將引入量化噪聲。對(duì)于通常的線(xiàn)性編碼方案，數(shù)字化碼字是模擬樣本的截?cái)喽M(jìn)制表示。這種截?cái)嗟男Ч麑?duì)于小信號(hào)最為明顯。語(yǔ)音信號(hào)具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。如果線(xiàn)性方案具有足夠的動(dòng)態(tài)范圍以容納最大的信號(hào)，則除非采用較長(zhǎng)的字長(zhǎng)，小幅信號(hào)的信噪比將變差。為了在不增加大量數(shù)字比特的前提下對(duì)小幅信號(hào)提供令人滿(mǎn)意的信噪比，采用量化樣本的線(xiàn)性編碼是達(dá)不到要求的。在用于PSTN系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)PCM格式中，采用編碼間隔長(zhǎng)度正比于輸入信號(hào)電平的方法來(lái)代替線(xiàn)性編碼。對(duì)于小幅信號(hào)編碼間隔較小而對(duì)于大幅信號(hào)編碼間隔較大。因此小幅信號(hào)用更多的編碼級(jí)數(shù)表示，因此分辨率更高。
最終的編碼方法近似于自然對(duì)數(shù)并且對(duì)于給定的信噪比和字長(zhǎng)來(lái)說(shuō)具有最寬的動(dòng)態(tài)范圍。碼字與樣本之間的非線(xiàn)性關(guān)系有效地壓縮了編碼給定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)模擬信號(hào)所需的比特?cái)?shù)。利用類(lèi)似的逆向處理的譯碼過(guò)程稱(chēng)為擴(kuò)展。因此術(shù)語(yǔ)“壓擴(kuò)”(取自于名詞壓縮和擴(kuò)展)被用來(lái)表示模擬樣本與對(duì)數(shù)PCM數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換。
圖3表示在PSTN系統(tǒng)中典型使用的PCM信號(hào)的八比特格式。最高有效位是代表樣本值符號(hào)(+/-電壓電平)的符號(hào)位。隨后的三位表示樣本值幅度的指數(shù)。最低的四位表示樣本值的實(shí)際值或者尾數(shù)值。
眾所周知，在尾數(shù)值的四位中，最低位(LSB)的部分損壞不一定對(duì)終止系統(tǒng)的聲音質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響。實(shí)際上電話(huà)公司不保證LSB在PSTN上傳送的準(zhǔn)確性并保留使用LSB作帶內(nèi)傳信之用的權(quán)利。在典型的PSTN PCM格式中，LSB完全損壞可能會(huì)導(dǎo)致最終語(yǔ)音的信噪比有6dB的損失。如果只有部分時(shí)間的LSB遭到破壞，則信噪比的變壞減小。例如如果每第十個(gè)LSB遭到破壞，則損失只有1dB左右。
圖1和圖2示出了本發(fā)明最有用的應(yīng)用場(chǎng)合。注意圖1和圖2，PSTN 40將兩個(gè)包含相似的遠(yuǎn)地聲碼器的基站連接起來(lái)。
在基站50，本地聲碼器55的解碼器130接收來(lái)自無(wú)線(xiàn)鏈路60的包140。解碼器130將包解碼為標(biāo)準(zhǔn)的PCM 120以在PSTN40上發(fā)送。本地聲碼器55的編碼器220從PSTN 40接收PCM 210并產(chǎn)生用于在無(wú)線(xiàn)鏈路60上發(fā)送的包230。
遠(yuǎn)地單元70為接收模擬語(yǔ)音160并產(chǎn)生模擬語(yǔ)音250的移動(dòng)電話(huà)。遠(yuǎn)地單元70包括由編碼器150和解碼器240構(gòu)成的遠(yuǎn)地聲碼器75。編碼器150接收模擬語(yǔ)音160，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，將數(shù)字化語(yǔ)音編碼，以及把編碼數(shù)據(jù)打包后作為包140在無(wú)線(xiàn)鏈路60上發(fā)送。解碼器240經(jīng)無(wú)線(xiàn)鏈路60接收包230，解碼包以生成數(shù)字化語(yǔ)音并將數(shù)字化語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音信號(hào)250。
在理想情況下，無(wú)線(xiàn)鏈路60上的包140與無(wú)線(xiàn)鏈路20上的包100相同。但是在實(shí)際情況下，圖1的級(jí)聯(lián)聲碼器布局和包140到PCM120的轉(zhuǎn)換以及PCM120到包100的逆轉(zhuǎn)換過(guò)程將不會(huì)產(chǎn)生理想的結(jié)果。實(shí)際上，與單個(gè)聲碼器的情形相比，每個(gè)遠(yuǎn)地單元10和70的語(yǔ)音質(zhì)量顯著降低。本發(fā)明尋求的是避免質(zhì)量降低的方法。
圖5示出了由本地聲碼器35或55執(zhí)行的過(guò)程。當(dāng)初始化呼叫時(shí)，聲碼器35開(kāi)始接收PCM 120并提供包100以及接收包190和提供PCM 120。除了包190至PCM 120的轉(zhuǎn)換以外，解碼器200在PCM數(shù)據(jù)格式的尾數(shù)值部分的LSB上替代或在較佳實(shí)施例中交錯(cuò)放置檢測(cè)碼。由于PSTN最有可能把LSB用于傳信，所以不管是否與帶內(nèi)PSTN傳信相結(jié)合或者不止一個(gè)有效位被替代，檢測(cè)方案必須有效工作。
抑制因加入檢測(cè)碼而降低信噪比的簡(jiǎn)單方法是采用只破壞第n個(gè)LSB的檢測(cè)碼。但是破壞每第n個(gè)LSB的周期性編碼可能與帶內(nèi)PSTN傳信產(chǎn)生拍頻并且因此無(wú)法在接收聲碼器處檢測(cè)到。在LSB上實(shí)現(xiàn)檢測(cè)碼的較佳方法是采用偽隨機(jī)模式的檢測(cè)碼，它平均地破壞每第n個(gè)LSB。在偽隨機(jī)模式中，檢測(cè)碼的脈沖為止隨時(shí)間而變化。偽隨機(jī)碼的檢測(cè)過(guò)程允許某些誤差，因此帶內(nèi)PSTN傳信干擾將不會(huì)妨礙對(duì)該碼的檢測(cè)。
圖5的塊300代表所謂包非激活模式的初始狀態(tài)。解碼器200產(chǎn)生PCM和檢測(cè)碼。編碼器110尋找由塊302指示的輸入檢測(cè)碼。如果編碼器110檢測(cè)到檢測(cè)碼，則它指令解碼器200用打包數(shù)據(jù)替換PCM 120尾數(shù)值的另一個(gè)LSB。解碼器200繼續(xù)產(chǎn)生PCM 210但PCM如圖4所示被截?cái)唷?br> 圖4示出了當(dāng)包在第一實(shí)施例中傳送時(shí)PCM輸出的四個(gè)尾數(shù)值位。符號(hào)位和指數(shù)數(shù)字(圖4中未畫(huà)出)繼續(xù)攜帶PCM編碼信息。同樣尾數(shù)值的MSB 290和第二最高有效位292繼續(xù)攜帶PCM編碼信息。第三最高有效位294被聲編碼包數(shù)據(jù)和一些冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)代替。在本領(lǐng)域內(nèi)有各種冗余校驗(yàn)方法可以用來(lái)提供編碼校驗(yàn)功能。LSB 298可以始終攜帶檢測(cè)碼。除了攜帶或不攜帶檢測(cè)碼以外，LSB 298也可以用來(lái)攜帶一部分聲碼器數(shù)據(jù)或冗余校驗(yàn)位。
如上所述，打包的聲碼器數(shù)據(jù)是效率高得多的語(yǔ)音信息編碼方法，與定義PCM格式下同樣的語(yǔ)音信號(hào)所需的比特?cái)?shù)相比，采用打包格式表示語(yǔ)音信號(hào)所需的比特?cái)?shù)較少。因此在某些情況下，八比特PCM編碼中的一個(gè)比特可以在無(wú)線(xiàn)鏈路上以發(fā)送速率串行攜帶聲碼器包和冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)。注意到如果采用可變速率的聲碼器，則當(dāng)數(shù)據(jù)速率小于全速率時(shí)只需覆蓋PCM編碼的子集。
塊304代表解碼器200在PCM 210內(nèi)傳送包190的所謂包激活模式狀態(tài)。編碼器110監(jiān)視冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)，它指示了PCM 120內(nèi)的包140如圖5中的塊306所示正在被接收。如果冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)是有利的，則編碼器110將包括在PCM 120中的包140作為包100直接傳送，如塊308所指示，并且實(shí)質(zhì)上忽略了其余的PCM輸入。如果冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)失效，則編碼器110監(jiān)視檢測(cè)碼，即塊310。如果檢測(cè)碼仍然表示本地聲碼器55存在，則編碼器110開(kāi)始將輸入的PCM數(shù)據(jù)編碼為包，即塊312，但是繼續(xù)輸出包和冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù)，即塊304。如果未檢測(cè)到檢測(cè)碼，則編碼器110開(kāi)始再次將輸入的PCM數(shù)據(jù)編碼為包，即塊314，并停止輸出包和冗余檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，即塊300。解碼器200繼續(xù)生成檢測(cè)碼但不再將包190添加至PCM210。同樣解碼器110終止直接傳送包140并開(kāi)始編碼PCM 120輸入包100。
與圖5所示實(shí)施例不同的是，只有當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)率小于全速時(shí)才將檢測(cè)碼加入PCM信號(hào)。例如，如果采用上述美國(guó)專(zhuān)利No.5,414,796所述的可變速率聲碼器，則第八個(gè)速率數(shù)據(jù)表示用戶(hù)未發(fā)話(huà)并且聲編碼的包只攜帶背景噪聲。因此在傳送第八速率數(shù)字期間檢測(cè)碼加入PCM引起的最終信號(hào)質(zhì)量變差將使背景噪聲水平增加而不會(huì)影響實(shí)際語(yǔ)音帶包。本發(fā)明的異步性質(zhì)減少了檢測(cè)碼的傳送。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)無(wú)需其它的改變。檢測(cè)碼傳送的減少可以延遲系統(tǒng)進(jìn)入包激活模式但是這種延遲典型的是50毫秒量級(jí)。
塊304的包激活模式的優(yōu)點(diǎn)是包100對(duì)包140的直接對(duì)應(yīng)提供了比標(biāo)準(zhǔn)級(jí)聯(lián)聲編碼系統(tǒng)高得多的音質(zhì)。該方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)本地聲碼器都自發(fā)地異步進(jìn)入包激活模式。無(wú)需在聲碼器切換至包激活模式或者返回包非激活模式時(shí)精確地進(jìn)行協(xié)調(diào)。值得注意的是PCM信號(hào)兩個(gè)尾數(shù)值數(shù)據(jù)比特的替換使PCM信號(hào)解碼后的音頻信號(hào)質(zhì)量下降，但是不會(huì)刪除信號(hào)并且易于理解最終的解碼模擬語(yǔ)音信號(hào)。
圖4和圖5所示本發(fā)明的第一實(shí)施例可以修改成圖8和圖9所示的中間的、確認(rèn)模式。確認(rèn)模式使得在切換至旁路模式過(guò)程中從PCM到包的過(guò)渡在兩個(gè)聲碼器之間更同步并且在PCM操作上增加了更少的信噪比。
圖8示出了由本地聲碼器35或55執(zhí)行的替換過(guò)程。當(dāng)初始化呼叫時(shí)，聲碼器35開(kāi)始接收PCM 120和提供包100并且接收包190和提供PCM 210。除了包190到PCM 210的轉(zhuǎn)換以外，解碼器200在PCM數(shù)據(jù)格式的尾數(shù)值部分LSB上插入了偽隨機(jī)檢測(cè)碼，PCM數(shù)據(jù)格式如圖9的包非激活欄所示平均每n個(gè)LSB替換一個(gè)。在圖8和圖9的較佳實(shí)施例中，n足夠得大使得最終語(yǔ)音的質(zhì)量變差小于1dB從而導(dǎo)致n大于等于8。符號(hào)位和指數(shù)位(圖9中未畫(huà)出)繼續(xù)載帶PCM編碼信息。
圖8的塊400代表初始化包非激活模式狀態(tài)。解碼器200產(chǎn)生PCM和檢測(cè)碼。編碼器110尋找塊402指示的輸入檢測(cè)碼。檢測(cè)1/n檢測(cè)碼的過(guò)程能夠允許一些誤碼并仍能指示檢測(cè)碼的存在。如果編碼器110檢測(cè)到檢測(cè)碼，則本地聲碼器35進(jìn)入確認(rèn)模式，即塊404。
在確認(rèn)模式狀態(tài)中，解碼器200繼續(xù)產(chǎn)生PCM 210但是由于確認(rèn)序列在較佳實(shí)施例中插入到兩個(gè)較高階的位，所以如圖9確認(rèn)欄所示PCM數(shù)據(jù)被摻雜。確認(rèn)模式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較高階的PCM位并不用于PSTN帶內(nèi)傳信并且在進(jìn)入旁路模式前能使兩個(gè)聲碼器的兼容性更為可靠地實(shí)現(xiàn)。確認(rèn)序列無(wú)需采用較高階數(shù)字的每位，并且在較佳實(shí)施例中只采用每個(gè)n2位中的一個(gè)。確認(rèn)序列可以是簡(jiǎn)單模式或者偽隨機(jī)序列。確認(rèn)碼可以包含聲碼器操作模式類(lèi)型的信息。確認(rèn)序列可以包含實(shí)際語(yǔ)音信息的樣本，該樣本可以用來(lái)確證兩個(gè)聲碼器在切換至旁路模式之前的確是兼容的。采用每個(gè)1/n2位的確認(rèn)序列的優(yōu)點(diǎn)是n2可以足夠得大使得確認(rèn)模式中信噪比的變差在較佳實(shí)施例中為13dB量級(jí)，因此錯(cuò)誤進(jìn)入確認(rèn)模式與錯(cuò)誤進(jìn)入旁路模式相比對(duì)系統(tǒng)性能的影響較小。
確認(rèn)模式可以用來(lái)使兩個(gè)聲碼器同步進(jìn)入旁路模式。在圖8和圖9的替換實(shí)施例中，尾數(shù)值兩個(gè)高階數(shù)字被用來(lái)載帶旁路模式中的包和冗余校驗(yàn)。使用兩個(gè)高階數(shù)字可使信噪比落在18dB量級(jí)。18dB信噪比性能的變差對(duì)最終的語(yǔ)音質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。因此盡量減少只有一個(gè)聲碼器處于旁路模式的時(shí)間是有利的。確認(rèn)模式可以用來(lái)使得同步進(jìn)入旁路模式從而使得獨(dú)立和自發(fā)的聲碼器狀態(tài)改變幾乎同時(shí)發(fā)生。確認(rèn)模式也使得進(jìn)入旁路模式的錯(cuò)誤最少。
塊404代表解碼器200在PCM 210內(nèi)傳送1/n2確認(rèn)模式的狀態(tài)。編碼器110監(jiān)視圖8的塊406所示的PCM 120內(nèi)類(lèi)似的確認(rèn)模式。如果檢測(cè)到確認(rèn)模式，則系統(tǒng)進(jìn)入旁路模式狀態(tài)，如塊408所示。如果確認(rèn)模式未檢測(cè)到，則解碼器停止確認(rèn)模式，即塊412，并重新進(jìn)行進(jìn)入包非激活模式狀態(tài)，即塊400。
塊408代表旁路模式，在該模式下解碼器傳送PCM 210內(nèi)包190而編碼器110把包含在PCM 120內(nèi)的包140作為包100直接傳送。如圖8中的塊410所示，編碼器110監(jiān)視接收到的數(shù)據(jù)質(zhì)量。如果質(zhì)量較好，則系統(tǒng)仍處于旁路模式，如塊408和410所示。質(zhì)量檢驗(yàn)可能會(huì)由于冗余校驗(yàn)的失敗、丟失鏈路、高的誤碼率或者較差的質(zhì)量而失效。如果發(fā)生這樣的失效，聲碼器退出旁路模式并重新進(jìn)入包非激活模式，如塊410、418和400所示。
如圖5和8所示本發(fā)明的自發(fā)和異步性質(zhì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是如果破壞包傳送能力的情況發(fā)生，則將穩(wěn)定地退出包激活模式。因此本地聲碼器無(wú)需通知連接已經(jīng)改變。它們可以檢測(cè)變化并自發(fā)返回包非激活模式。
圖6和圖7描述了前面建立的包激活模式遭到破壞而使系統(tǒng)返回包非激活模式的情形。如果由一方向初始呼叫進(jìn)行會(huì)議呼叫，則第三方可以加入如圖1和圖2所示的已有連接中。在這種情況下，第三方陸基線(xiàn)路單元280被加入連接。第三方單元280不包括聲碼器并且產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的PCM 260并接收來(lái)自PSTN 40的PCM270。PCM 270是通過(guò)加法器46產(chǎn)生PCM 120和PCM 210之和。編碼器100接收通過(guò)加法器42產(chǎn)生的PCM 260與PCM 120之和。同樣編碼器220接收通過(guò)加法器44產(chǎn)生的PCM 210和PCM 260之和。當(dāng)兩個(gè)對(duì)數(shù)編碼的PCM信號(hào)相加時(shí)，每個(gè)PCM信號(hào)首先必須轉(zhuǎn)換為線(xiàn)性量化的數(shù)字值。線(xiàn)性的數(shù)字值可以直接相加并再次對(duì)數(shù)編碼為和數(shù)。該過(guò)程刪除了包和檢驗(yàn)碼。即使當(dāng)?shù)谌骄哂信c基站30和50相似的聲碼器，包和檢驗(yàn)碼仍然將被刪除。
如果包激活模式(圖5的塊304)或者旁路模式(圖9的塊408)開(kāi)始使冗余檢驗(yàn)失效。接下來(lái)編碼器尋找不存在的檢驗(yàn)碼而聲碼器進(jìn)入包非激活模式(圖5的塊300和圖9的塊400)。雖然該過(guò)程要占用一定的時(shí)間，但是第三方280仍然可以在該過(guò)程進(jìn)行當(dāng)中參與交談。對(duì)于每個(gè)聲碼器異步退出包激活模式的情形，典型的需要50毫秒的時(shí)間。尾數(shù)值的符號(hào)位、大小位和高位沒(méi)有受到影響從而使第三方單元280接收到的是變差的信號(hào)直到每個(gè)本地聲碼器35和55都進(jìn)入包非激活模式。同樣，當(dāng)本地聲碼器35和55獨(dú)立而自發(fā)地檢測(cè)到第三方單元280對(duì)系統(tǒng)的影響時(shí)它們可以用有效的PCM信號(hào)并開(kāi)始再次編碼PCM包。本地聲碼器35和55即使在第三方單元處于連接狀態(tài)時(shí)仍繼續(xù)傳送檢驗(yàn)碼。如果第三方單元280在圖5和圖9的過(guò)程中斷開(kāi)，則聲碼器35和55在此開(kāi)始傳送包。
級(jí)聯(lián)聲碼器產(chǎn)生的音頻信號(hào)質(zhì)量變差的其中一個(gè)主要原因是現(xiàn)代聲碼器在語(yǔ)音解碼過(guò)程的輸出中采用了后濾波器。后濾波器屏蔽了在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換和數(shù)字編碼過(guò)程中引入的一些量化噪聲。但是后濾波器在改善編碼語(yǔ)音質(zhì)量時(shí)，與原始的語(yǔ)音相比，在重建語(yǔ)音時(shí)也引入了一定的頻譜分量失真。對(duì)重建語(yǔ)音編碼過(guò)程的不斷重復(fù)導(dǎo)致了這種頻譜失真引起的質(zhì)量變差。后濾波器在聲碼器中的應(yīng)用已于上述U.S.專(zhuān)利No.5,414,796中描述。
一種防止因采用后濾波器而使質(zhì)量變差的方法是當(dāng)兩個(gè)聲碼器級(jí)聯(lián)時(shí)修改聲碼器的濾波特性。例如參見(jiàn)圖1，假定解碼器具有導(dǎo)致類(lèi)似效應(yīng)的后濾波器或其它濾波器。當(dāng)利用本發(fā)明的方法檢測(cè)到級(jí)聯(lián)聲碼器情況時(shí)，可以采取幾個(gè)動(dòng)作。解碼器200內(nèi)的濾波器可以完全失效或者旁路從而去除濾波器的效應(yīng)。解碼器200內(nèi)的濾波器也可以修改成濾波器對(duì)頻率的響應(yīng)更平緩。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以將反濾波器加入編碼器220以補(bǔ)償后濾波器的效應(yīng)。
圖10示出了包括使聲碼器內(nèi)濾波器失效的聲碼器檢測(cè)的實(shí)施例。圖10的實(shí)施例基于圖8所示的操作。圖10中的標(biāo)號(hào)與圖8中相應(yīng)的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)。值得注意的是圖10與圖8之間的差別在于對(duì)如塊408所示的旁路模式用如塊420所示的修改的濾波器模式狀態(tài)作替換。
在修改的濾波器模式狀態(tài)中，系統(tǒng)持續(xù)傳遞的是PCM編碼輸出而非包。參見(jiàn)圖9，在修改的濾波器模式中，四個(gè)尾數(shù)值具有與包非激活模式相同的構(gòu)造。其差別在于至少有一個(gè)聲碼器中的濾波特性發(fā)生了變化。
參見(jiàn)圖10，從塊404開(kāi)始，塊404代表了解碼器200傳送PCM 210內(nèi)1/n2確認(rèn)編碼的狀態(tài)，這與圖8所示的相同。如圖10中塊406所示，編碼器110監(jiān)視PCM 120中類(lèi)似的確認(rèn)模式。如果檢測(cè)到確認(rèn)模式，則如塊420所示，系統(tǒng)進(jìn)入修改的濾波器模式狀態(tài)。如果沒(méi)有檢測(cè)確認(rèn)模式，則解碼器中斷確認(rèn)模式的傳送，即塊412，并重新進(jìn)入包非激活模式狀態(tài)，即塊400。
塊420代表修改的濾波器模式，其中例如解碼器200修改了它的后濾波器并傳送最終的PCM數(shù)據(jù)和PCM 210內(nèi)的檢驗(yàn)碼。如圖10中的塊410所示，編碼器110監(jiān)視接收到的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。如果質(zhì)量較好，則系統(tǒng)如塊420和410所示仍處于修改的濾波模式中。檢驗(yàn)碼失效、鏈路丟失、高誤碼率或低質(zhì)量可能會(huì)引起質(zhì)量檢驗(yàn)失敗。如果發(fā)生這種情況，如塊410、418和400所示，聲碼器35退出修改的濾波器模式并重新進(jìn)入包非激活模式。
圖10的實(shí)施例具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是包非激活模式中的PCM編碼數(shù)據(jù)與修改濾波器模式中的PCM編碼數(shù)據(jù)之間的差異遠(yuǎn)小于包非激活模式中的PCM編碼數(shù)據(jù)與旁路模式中的PCM編碼數(shù)據(jù)之間的差異。因此如果狀態(tài)進(jìn)入錯(cuò)誤或者在狀態(tài)之間切換期間修改的濾波器模式狀態(tài)對(duì)音頻效果的影響小得多。
還需要指出的是即使是兩個(gè)不同類(lèi)型的聲碼器連接也可以采用修改的濾波器模式。即使在兩個(gè)級(jí)聯(lián)聲碼器中用來(lái)編碼語(yǔ)音信號(hào)的方法不同，每個(gè)級(jí)聯(lián)聲碼器也可以包含有譜失真的后濾波器或其它濾波器。在任何情況下，通過(guò)消除濾波器效果可以改善音質(zhì)。在這種情況下，聲碼器發(fā)送的其中一個(gè)編碼可以指示在與其它聲碼器級(jí)聯(lián)時(shí)是否修改濾波器的效果。
修改的濾波器狀態(tài)可以很容易地與本發(fā)明其它實(shí)施例結(jié)合起來(lái)。例如修改的濾波器狀態(tài)可以代替圖5的塊312。修改的濾波器狀態(tài)還可以用作其它狀態(tài)之間的過(guò)渡狀態(tài)，例如包非激活狀態(tài)與確認(rèn)狀態(tài)之間或者確認(rèn)狀態(tài)與旁路狀態(tài)之間。
對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很容易對(duì)本作出無(wú)數(shù)種修改。例如尾數(shù)值的簡(jiǎn)單安排可以用來(lái)容納檢驗(yàn)碼和數(shù)據(jù)包。
較佳實(shí)施例的上述描述足以使本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)用本發(fā)明。對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，無(wú)需創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可對(duì)本發(fā)明作出各種修改。所以本發(fā)明的范圍和精神由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)濾波器修正以減少通信鏈路失真的方法，其特征在于包括以下步驟利用第一響應(yīng)濾波第一數(shù)據(jù)信號(hào)；監(jiān)視所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)以判斷所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)是否包含檢測(cè)碼；以及如果所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)包含檢測(cè)碼則利用修正的響應(yīng)濾波所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)為脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)為多比特信號(hào)并且所述輸入檢驗(yàn)碼插入于所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)每n個(gè)最低有效位中的其中一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述修正響應(yīng)與所述第一響應(yīng)相比具有更為平緩的頻率響應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)可變速率信號(hào)進(jìn)行編碼以生成所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)，其中所述可變速率信號(hào)包括一系列幀，每幀不是全速率就是較低速率；以及如果所述可變速率信號(hào)的當(dāng)前幀處于所述較低速率時(shí)將所述檢測(cè)碼插入所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括利用第三響應(yīng)濾波所述可變速率信號(hào)的步驟，其中所述第二響應(yīng)是所述第三響應(yīng)的逆向。
7.一種減少通信鏈路失真的方法，其特征在于包括以下步驟濾波第一數(shù)據(jù)信號(hào)；監(jiān)視所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)以判斷所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)是否包含檢測(cè)碼；以及如果所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)包含檢測(cè)碼則停止濾波所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
8.一種通過(guò)濾波器修正以減少通信鏈路失真的系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟利用第一響應(yīng)濾波第一數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置；監(jiān)視所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)以判斷所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)是否包含檢測(cè)碼的裝置；以及如果所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)包含檢測(cè)碼則利用第二響應(yīng)濾波所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)為脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號(hào)。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)為多比特信號(hào)并且所述輸入檢驗(yàn)碼插入于所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)每n個(gè)最低有效位中的其中一個(gè)。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括對(duì)可變速率信號(hào)進(jìn)行編碼以生成所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，其中所述可變速率信號(hào)包括一系列幀，每幀不是全速率就是較低速率；以及如果所述可變速率信號(hào)的當(dāng)前幀處于所述較低速率時(shí)將所述檢測(cè)碼插入所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括利用第三響應(yīng)濾波所述可變速率信號(hào)的裝置，其中所述第二響應(yīng)是所述第三響應(yīng)的逆向。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述修正響應(yīng)與所述第一響應(yīng)相比具有更為平緩的頻率響應(yīng)。
全文摘要
一種在脈碼調(diào)制(PCM)系統(tǒng)中提供有效聲編碼數(shù)據(jù)的方法，所述PCM系統(tǒng)由至少一個(gè)第一聲碼器和PCM通信鏈路組成，其特征在于包括以下步驟在所述第一聲碼器處將來(lái)自第一遠(yuǎn)地源的高效聲碼器數(shù)據(jù)編碼為第一PCM編碼信號(hào)以在所述PCM通信鏈路上發(fā)送，其中編碼步驟包括在第一方式下的濾波步驟；將發(fā)送的檢驗(yàn)碼放入所述第一PCM編碼信號(hào)中；在所述第一聲碼器處經(jīng)所述PCM通信鏈路接收第二PCM編碼信號(hào)；在所述第一聲碼器處編碼所述第二PCM編碼信號(hào)以產(chǎn)生高效的聲碼器數(shù)據(jù)供發(fā)送至所述第一遠(yuǎn)地源，其中編碼步驟包括在第二方式下的濾波步驟；在所述第一聲碼器處監(jiān)視所述第二PCM編碼信號(hào)以辨明所述第二PCM辨明信號(hào)是否包含接收到的檢驗(yàn)碼；以及如果所述第二PCM辨明信號(hào)包含所述接收的檢驗(yàn)碼則修改所述第一和第二濾波方式。
文檔編號(hào)G10L11/02GK1529307SQ20041000680
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期1996年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月25日
發(fā)明者小L·A·維福, S·K·萊姆, P·E·雅可布斯, W·R·伽得納, A·P·得雅克, G·C·瑟爾, 伽得納, 小L A 維福, 得雅克, 瑟爾, 萊姆, 雅可布斯 申請(qǐng)人:高通股份有限公司