專(zhuān)利名稱(chēng)：在不連續(xù)發(fā)射的語(yǔ)音譯碼器中計(jì)算掛起周期的方法、語(yǔ)音編碼器和收發(fā)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于數(shù)字無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的語(yǔ)音編碼和譯碼，具體地說(shuō)是在語(yǔ)音譯碼器中如何使用不連續(xù)發(fā)射方式下用在語(yǔ)音周期之后的掛起周期。本發(fā)明具體涉及在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間使用不連續(xù)發(fā)射的通信系統(tǒng)中的語(yǔ)音譯碼器內(nèi)計(jì)算掛起(hangover)周期的方法，其中不連續(xù)發(fā)射由瞬時(shí)連續(xù)的幀周期組成，其中一些周期將包含被發(fā)射幀，一些周期將不包含發(fā)射信息；該方法包含的步驟有生成信息發(fā)射周期，它至少由一個(gè)幀組成，并包含由用戶(hù)送給所述發(fā)射機(jī)的信息，以及生成寂靜周期，它的長(zhǎng)度至少為一個(gè)幀周期，并包含除用戶(hù)提供之外的其它信息；還有一個(gè)出現(xiàn)不規(guī)則的周期，它至少包含信息發(fā)射周期和下一寂靜周期的一個(gè)幀，構(gòu)成一個(gè)掛起周期的不規(guī)則周期確定與寂靜周期有關(guān)的信息。因此本發(fā)明涉及實(shí)施該方法的一種語(yǔ)音譯碼器和收發(fā)機(jī)。
下面我們說(shuō)明如何進(jìn)行涉及無(wú)線(xiàn)電話(huà)功能的語(yǔ)音編碼和譯碼，為了更好地理解本發(fā)明，我們將解釋在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的收發(fā)機(jī)操作。舉例來(lái)說(shuō)，我們將參考

圖1描述以時(shí)分多址聯(lián)接為基礎(chǔ)的泛歐GSM系統(tǒng)的發(fā)射和接收功能模塊，該圖表示GSM系統(tǒng)移動(dòng)電話(huà)收發(fā)機(jī)的方框圖?；臼瞻l(fā)機(jī)與移動(dòng)電話(huà)收發(fā)機(jī)的不同在于它沒(méi)有麥克風(fēng)或揚(yáng)聲器，但是在其它方面它與移動(dòng)電話(huà)收發(fā)機(jī)基本相同。
發(fā)射過(guò)程的第一步是對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化1和編碼2。A/D變換器1以8MHz速率抽樣，語(yǔ)音譯碼算法認(rèn)為輸入信號(hào)是13比特線(xiàn)性PCM。來(lái)自A/D變換器的抽樣被分段成語(yǔ)音幀，每幀有160個(gè)比特，因此它的長(zhǎng)度是20ms。語(yǔ)音編碼器2對(duì)長(zhǎng)度為20ms的語(yǔ)音幀進(jìn)行處理。也就是說(shuō)在編碼開(kāi)始之前緩沖器接收20ms的語(yǔ)音。編碼操作在每幀，或其子幀(長(zhǎng)為40個(gè)比特的數(shù)據(jù)塊)上進(jìn)行。語(yǔ)音編碼器2中的編碼為每幀產(chǎn)生260個(gè)語(yǔ)音參數(shù)比特。
語(yǔ)音編碼2之后，信道編碼3按兩步進(jìn)行，因此一個(gè)語(yǔ)音參數(shù)幀內(nèi)260個(gè)總比特中最重要的50個(gè)比特首先受到分組碼3a(＝CRC，3比特)的保護(hù)，然后這些比特和次重要比特(132)進(jìn)一步受到卷積碼3b(編碼效率1/2)((50+3+132+4)×2＝378)的保護(hù)，一部分比特(78)不在保護(hù)之列。如圖1所示，分組編碼部分3a接收直接來(lái)自控制電話(huà)部分的控制單元19的信令和邏輯消息；因此，這些信息當(dāng)然沒(méi)有經(jīng)過(guò)語(yǔ)音編碼。相應(yīng)地，接收端接收的信令和邏輯消息由信道譯碼部分15送到控制單元。在分組編碼3a中，每個(gè)語(yǔ)音幀末尾加入了一個(gè)比特序列，該比特序列能在收端檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤。卷積編碼3b提高了語(yǔ)音幀的冗余度，因此對(duì)于20ms的每幀，總共需要傳輸456個(gè)比特。
這456個(gè)比特經(jīng)過(guò)交織4，交織也包括兩個(gè)步驟。首先在4a中這些比特被重排成大小相同的八個(gè)數(shù)據(jù)塊。這些數(shù)據(jù)塊在4b進(jìn)一步被分成八個(gè)連續(xù)的TDMA幀，或者說(shuō)是在無(wú)線(xiàn)信道的八個(gè)時(shí)隙中傳輸456個(gè)交織比特(每個(gè)時(shí)隙57比特)。傳輸錯(cuò)誤通常以錯(cuò)誤突發(fā)出現(xiàn)，因此交織的目的是使錯(cuò)誤均勻地分布在被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)上，這樣信道譯碼能更有效地進(jìn)行。在解交織之后，錯(cuò)誤突發(fā)被轉(zhuǎn)換成單個(gè)錯(cuò)誤比特，它可以由信道譯碼糾正。發(fā)射過(guò)程的下一步是數(shù)據(jù)加密5。加密根據(jù)一個(gè)算法進(jìn)行，該算法是GSM的最佳保留機(jī)密之一。加密防止了在模擬網(wǎng)中可能出現(xiàn)的未經(jīng)授權(quán)收聽(tīng)。
通過(guò)給加密數(shù)據(jù)加上一個(gè)訓(xùn)練序列，尾比特和一個(gè)保護(hù)周期就形成6了一個(gè)發(fā)射突發(fā)。發(fā)射突發(fā)被送到一個(gè)GMSK調(diào)制器7，后者對(duì)突發(fā)進(jìn)行調(diào)制以便發(fā)射。GMSK調(diào)制方法(高斯最小移位鍵控)是一種幅度恒定的數(shù)字調(diào)制方法，其中信息包含在相位偏移中。發(fā)射機(jī)8借助一個(gè)或多個(gè)中間頻率將調(diào)制后的突發(fā)上變換到900MHz，并通過(guò)天線(xiàn)在無(wú)線(xiàn)通道上發(fā)射。發(fā)射機(jī)8是三個(gè)射頻部RF之一。接收機(jī)9是接收端的第一個(gè)部分，相對(duì)于發(fā)射機(jī)8而言，它執(zhí)行相反的操作。第三個(gè)RF部分是一個(gè)產(chǎn)生頻率的合成器10，GSM系統(tǒng)使用跳頻，對(duì)于每個(gè)TDMA幀，發(fā)射和接收頻率是變化的。跳頻改善了連接質(zhì)量，但是對(duì)合成器10提出了嚴(yán)格要求。合成器10必須能夠在小于1毫秒的時(shí)間內(nèi)迅速地從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一頻率。
收端進(jìn)行相反的操作。在RF接收機(jī)9和解調(diào)器11之后，進(jìn)行一次檢測(cè)12，例如由檢測(cè)接收抽樣中的比特的信道均衡器進(jìn)行，換句話(huà)說(shuō)，它將盡量找出被發(fā)射的比特序列。檢測(cè)之后是解密13和去交織14，檢測(cè)后的比特經(jīng)過(guò)信道譯碼15，錯(cuò)誤檢驗(yàn)和通過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)進(jìn)行校驗(yàn)。信道譯碼15盡量糾正在一個(gè)突發(fā)傳輸中產(chǎn)生的比特錯(cuò)誤。信道譯碼15之后，260比特的語(yǔ)音參數(shù)幀將包含描述語(yǔ)音的被發(fā)射參數(shù)，語(yǔ)音譯碼器16根據(jù)它重新生成語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字抽樣。抽樣經(jīng)過(guò)D/A變換17，由揚(yáng)聲器18重放。
發(fā)射機(jī)/接收機(jī)有一個(gè)控制單元19，它是控制移動(dòng)站的中心單元，它實(shí)際上控制了1到18的所有部分，協(xié)調(diào)它們的操作并控制定時(shí)。例如，控制單元19通常包括一個(gè)微處理器。
GSM系統(tǒng)以時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)為基礎(chǔ)，為它保留了兩個(gè)25MHz的頻段在移動(dòng)單元，890～915MHz用于發(fā)射，935～960MHz用于接收。這些頻段被分成間隔為200KHz的124個(gè)頻道。根據(jù)TDMA原理，每個(gè)頻道分成8個(gè)時(shí)隙。對(duì)每個(gè)移動(dòng)電話(huà)給定一個(gè)時(shí)隙用于發(fā)射和接收，這樣每個(gè)頻道可以同時(shí)傳送八個(gè)呼叫。無(wú)線(xiàn)通道上的通信以所述時(shí)隙中的突發(fā)進(jìn)行，每個(gè)突發(fā)在它自己的時(shí)隙中發(fā)射。在GSM系統(tǒng)中，271kbit/s的傳輸速率得到一個(gè)突發(fā)周期為577μs，其長(zhǎng)度是156.25比特，因而帶有八個(gè)時(shí)隙的一個(gè)TDMA幀長(zhǎng)度為4.615ms。圖2表示的傳輸和接收對(duì)應(yīng)一個(gè)在由八個(gè)時(shí)隙組成的每個(gè)TDMA幀中使用時(shí)隙R×2接收、時(shí)隙T×2發(fā)射的移動(dòng)電話(huà)。因此移動(dòng)電話(huà)在長(zhǎng)度為4.615ms的每個(gè)TDMA幀內(nèi)，可以在0.577ms周期中發(fā)射。
在數(shù)字蜂窩無(wú)線(xiàn)電話(huà)系統(tǒng)，例如GSM系統(tǒng)(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))中，一般使用一種被稱(chēng)作不連續(xù)發(fā)射(DTX)的方式在用戶(hù)沒(méi)有說(shuō)話(huà)，也就是電話(huà)沒(méi)有信息發(fā)射時(shí)的大部分時(shí)間內(nèi)關(guān)閉無(wú)線(xiàn)電話(huà)發(fā)射機(jī)。它的目的是降低無(wú)線(xiàn)電話(huà)的平均功耗和改善對(duì)無(wú)線(xiàn)頻率的使用，因?yàn)閭鬏斨邪澎o的信號(hào)會(huì)對(duì)其它同時(shí)存在的無(wú)線(xiàn)連接產(chǎn)生不必要的干擾。為了闡明本發(fā)明背景，下面我們將對(duì)在語(yǔ)音編碼和譯碼中使用不連續(xù)傳輸?shù)脑屑夹g(shù)方法進(jìn)行比較詳細(xì)的描述。GSM系統(tǒng)及其標(biāo)識(shí)、縮寫(xiě)和標(biāo)準(zhǔn)是用于說(shuō)明本發(fā)明背景和應(yīng)用的例子，但是本發(fā)明決不僅限于GSM系統(tǒng)。
圖3表示包含一個(gè)語(yǔ)音編碼裝置或語(yǔ)音編碼器102的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)接收機(jī)的方框圖。在它的輸入端口100接收的數(shù)字化語(yǔ)音信號(hào)101以被稱(chēng)作語(yǔ)音幀的周期在語(yǔ)音編碼器102中處理。一個(gè)語(yǔ)音幀的長(zhǎng)度通常是10到30ms(在GSM中是20ms)，用于把語(yǔ)音信號(hào)101轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的抽樣頻率通常是8kHz。語(yǔ)音編碼器102生成的語(yǔ)音幀包括一個(gè)參數(shù)集103，它通過(guò)有關(guān)端口111被送到對(duì)應(yīng)數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)端設(shè)備的無(wú)線(xiàn)部分。在本文中，認(rèn)為發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分從信道編碼器輸入開(kāi)始，也就是說(shuō)語(yǔ)音編碼器的端口11直接與發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分連接。
圖3的語(yǔ)音編碼器包括一個(gè)間接控制不連續(xù)發(fā)射功能的話(huà)音活動(dòng)檢測(cè)(VAD)模塊。它檢測(cè)要被發(fā)射的信息，例如語(yǔ)音是否存在，也就是說(shuō)，它檢測(cè)什么時(shí)候處理涉及噪聲和語(yǔ)音以及什么時(shí)候只需處理噪聲。它持續(xù)工作，從而檢查用戶(hù)是否在對(duì)他的電話(huà)講話(huà)。話(huà)音活動(dòng)檢測(cè)器104的功能基于語(yǔ)音編碼器的內(nèi)部變量105，它產(chǎn)生的輸出信號(hào)106最好是1比特，該比特被稱(chēng)為VAD標(biāo)志。VAD標(biāo)志的值為1就對(duì)應(yīng)處理與用戶(hù)談話(huà)有關(guān)的情形，值為0對(duì)應(yīng)用戶(hù)寂靜，語(yǔ)音編碼器中的處理只與噪聲有關(guān)的情形。VAD標(biāo)志的一個(gè)特定值總是對(duì)應(yīng)由語(yǔ)音編碼器102生成的一個(gè)特定幀。在GSM標(biāo)準(zhǔn)GSM06.32和GSM06.42以及專(zhuān)利文獻(xiàn)WO89/08910中詳細(xì)描述了典型話(huà)音活動(dòng)檢測(cè)模塊104的功能。
根據(jù)人們熟知的功能原理，語(yǔ)音編碼器102通過(guò)端口111連續(xù)向發(fā)射機(jī)裝置的無(wú)線(xiàn)部分發(fā)射幀。每幀包含一個(gè)特定比特，這個(gè)所謂的SP標(biāo)志107說(shuō)明對(duì)應(yīng)的幀包含語(yǔ)音參數(shù)(SP標(biāo)志為1)或該幀是一個(gè)所謂的寂靜描述符或SID幀(SP標(biāo)志為0)。下面描述的某些參數(shù)在SID幀中傳送給接收機(jī)，或者在這個(gè)幀中沒(méi)有發(fā)射信息(這代表不連續(xù)發(fā)射中沒(méi)有實(shí)際發(fā)射時(shí)的寂靜周期)。在發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分，幀的處理及其在到接收機(jī)的無(wú)線(xiàn)接口上的傳輸取決于SP標(biāo)志的值，以及基于TDMA復(fù)幀結(jié)構(gòu)的SID幀發(fā)射安排。為了實(shí)現(xiàn)不連續(xù)發(fā)射，語(yǔ)音編碼器有一個(gè)不連續(xù)發(fā)射方式控制單元112，它控制語(yǔ)音編碼器102(尤其是設(shè)置所述SP標(biāo)志107的值)以及下面所述SID存儲(chǔ)器110的功能。控制單元或模塊112最好用軟件實(shí)現(xiàn)，根據(jù)GSM標(biāo)準(zhǔn)它是人們所熟知的。在GSM標(biāo)準(zhǔn)GSM06.31和GSM06.41中描述了用于GSM系統(tǒng)的不連續(xù)發(fā)射方式控制單元112和SID存儲(chǔ)器110的典型實(shí)施例。
不連續(xù)發(fā)射方式存在一個(gè)由于傳輸中的背景噪聲導(dǎo)致的基本問(wèn)題。根據(jù)上面給出的定義，不連續(xù)性意味著當(dāng)所述VAD模塊104檢測(cè)到用戶(hù)沒(méi)有說(shuō)話(huà)并告知控制模塊112這一情形時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口向接收用戶(hù)提供語(yǔ)音幀被中斷了。當(dāng)發(fā)射中斷時(shí)，語(yǔ)音背景中聽(tīng)到的背景噪聲也中斷了。接收用戶(hù)就會(huì)感覺(jué)到發(fā)射中斷，因?yàn)槁?tīng)筒中聽(tīng)到的噪聲消失。在不連續(xù)發(fā)射中，發(fā)射中斷可能極其迅速，而且時(shí)間不規(guī)則，因此接收用戶(hù)會(huì)感受到音量迅速變化的干擾。特別是當(dāng)發(fā)射用戶(hù)處于一個(gè)嘈雜的環(huán)境，例如一輛小汽車(chē)中的時(shí)候，接收用戶(hù)可能很難聽(tīng)懂發(fā)射用戶(hù)的語(yǔ)音。通常用來(lái)解決上述問(wèn)題的一個(gè)方法是發(fā)射中斷期間在接收方產(chǎn)生合成噪聲，它類(lèi)似于背景噪聲，被稱(chēng)作舒適噪聲。發(fā)射方的舒適噪聲參數(shù)計(jì)算模塊108計(jì)算產(chǎn)生舒適噪聲所需的參數(shù)，這些參數(shù)在緊接語(yǔ)音周期之后和發(fā)射中斷之前的寂靜描述符或SID幀中送往接收機(jī)，并在此這后以很長(zhǎng)的間隔但有規(guī)則地送往接收機(jī)(取決于以TDMA復(fù)幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的SID幀發(fā)射安排)。在發(fā)射中斷期間仍以很長(zhǎng)的間隔發(fā)射SID幀將提供應(yīng)付背景噪聲變化的手段，它們?yōu)榻邮諜C(jī)的噪聲發(fā)生器適應(yīng)這些變化提供了可能。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果接收機(jī)從來(lái)自發(fā)射機(jī)的SID幀中收到的參數(shù)足夠準(zhǔn)確地描述了發(fā)射方背景噪聲電平和聲譜包絡(luò)，在接收機(jī)中將能產(chǎn)生高質(zhì)量的舒適噪聲為接收用戶(hù)所聽(tīng)。這些背景噪聲特性通常會(huì)隨時(shí)間略有變化，因此為了得到一個(gè)有代表性的抽樣，舒適噪聲計(jì)算處理必須在幾個(gè)語(yǔ)音幀周期內(nèi)對(duì)背景噪聲電平和頻譜包絡(luò)形狀進(jìn)行平均。GSM標(biāo)準(zhǔn)GSM06.31和GSM06.41定義了連續(xù)發(fā)射中全速率和半速率語(yǔ)音編碼器的功能，在提到的第一種情況中平均周期是4個(gè)語(yǔ)音幀，在第二種情況中平均周期是8個(gè)語(yǔ)音幀，其中一個(gè)語(yǔ)音幀長(zhǎng)度是20ms。
為了保留足夠的時(shí)間以便發(fā)射機(jī)確定第一個(gè)SID幀，定義了所謂掛起周期的概念，該幀包含在語(yǔ)音周期200結(jié)束之后和發(fā)射中斷之前產(chǎn)生舒適噪聲需要的參數(shù)。掛起周期指的是當(dāng)VAD模塊104已檢測(cè)到語(yǔ)音結(jié)束(VDD標(biāo)志106值為0)，但仍在發(fā)射語(yǔ)音幀(SP標(biāo)志107值為1)時(shí)的時(shí)間。這種情況如圖4所示，其中VAD標(biāo)志106的值當(dāng)語(yǔ)音結(jié)束時(shí)立刻復(fù)位到零，但是SP標(biāo)志的值只有在掛起周期T之后才復(fù)位到零。在掛起周期中，可以確保被處理信號(hào)只包括噪聲，因?yàn)閂AD模塊已檢測(cè)到用戶(hù)不在說(shuō)話(huà)。因此在周期T內(nèi)處理的、包含在語(yǔ)音幀201到207中的信息可以用來(lái)確定產(chǎn)生舒適噪聲所需的參數(shù)。
掛起周期T的長(zhǎng)度取決于噪聲測(cè)量的平均時(shí)間。它不必須足夠長(zhǎng)以便完成平均過(guò)程，并能向接收方發(fā)送用于產(chǎn)生舒適噪聲的正確參數(shù)。當(dāng)使用全速度語(yǔ)音編碼時(shí)，掛起周期長(zhǎng)度等于平均時(shí)間或4幀(語(yǔ)音幀)，舒適噪聲參數(shù)具體根據(jù)這些幀計(jì)算。在半速率GSM編碼器中，掛起周期長(zhǎng)度是7幀(語(yǔ)音幀)，因?yàn)閷儆谄骄芷诘牡诎藥?語(yǔ)音幀)在處理第一個(gè)SID幀(圖4中的208)期間從語(yǔ)音編碼器得到。圖4考慮的是后一種情況，也就是說(shuō)它表示使用半速率GSM語(yǔ)音編碼器時(shí)掛起周期T和平均時(shí)間之間的關(guān)系。與第一個(gè)SID幀208有關(guān)的平均周期由線(xiàn)段211表示，與第二個(gè)SID幀有關(guān)的平均周期由線(xiàn)段212表示。
當(dāng)掛起周期結(jié)束，語(yǔ)音編碼器產(chǎn)生SID幀之后，舒適噪聲參數(shù)計(jì)算模塊108中的一種算法繼續(xù)估計(jì)背景噪聲特性。當(dāng)SP標(biāo)志107值為零時(shí)，語(yǔ)音編碼器在每個(gè)這種幀期間向發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分111傳送一個(gè)SID幀。如上所述，所有SID幀都不被送往接收機(jī)，以便獲得通過(guò)在不安排發(fā)射幀時(shí)關(guān)閉發(fā)射機(jī)的不連續(xù)發(fā)射方式的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)部分在語(yǔ)音周期之后和發(fā)射中斷之前安排發(fā)射第一個(gè)SID幀，之后根據(jù)TDMA復(fù)幀結(jié)構(gòu)以很長(zhǎng)間隔但是有規(guī)則地發(fā)射SID幀。控制模塊112通過(guò)把標(biāo)志109置為1向模塊108提供一個(gè)平均周期結(jié)束的信息。通常這個(gè)標(biāo)志的值為0，但是當(dāng)更新后的SID幀被送往發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分111時(shí)，該值被置為1。當(dāng)標(biāo)志109的值為1，即平均周期結(jié)束時(shí)，舒適噪聲參數(shù)計(jì)算算法就進(jìn)行平均并把更新后的SID幀送到無(wú)線(xiàn)部分，以待進(jìn)一步在發(fā)射支路(到圖1中的信道編碼器3)上傳送。如果在某個(gè)特定幀期間完成了一次新的平均周期，語(yǔ)音編碼器就計(jì)算一個(gè)新的SID幀，把它送到無(wú)線(xiàn)部分111并且將所得SID參數(shù)寫(xiě)入SID存儲(chǔ)器模塊110中存儲(chǔ)。如果平均周期沒(méi)有完成，SP標(biāo)志107的值為零(正如在一個(gè)很短的語(yǔ)音周期之后)，最新計(jì)算出來(lái)并存儲(chǔ)在SID存儲(chǔ)器模塊中的SID參數(shù)就被讀出并送到無(wú)線(xiàn)部分111。如果語(yǔ)音周期非常短，也就是說(shuō)如果一個(gè)周期少于從最后一個(gè)SID幀產(chǎn)生和送到無(wú)線(xiàn)部分所經(jīng)歷的24幀長(zhǎng)時(shí)間，在下一個(gè)幀期間，最后的SID幀被重新從SID存儲(chǔ)器110中取出并送到無(wú)線(xiàn)部分，直到產(chǎn)生一個(gè)新的SID幀，即經(jīng)過(guò)一個(gè)平均周期。這一功能的目的是在極短的背景噪聲峰值偶然被當(dāng)作語(yǔ)音的情況下減少不必要的發(fā)射動(dòng)作，因?yàn)樵趯?duì)應(yīng)的短語(yǔ)音周期之后沒(méi)有掛起周期用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的SID幀。
因此每當(dāng)SP標(biāo)志107值為零時(shí)，發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分111從語(yǔ)音編碼器獲取一個(gè)SID幀。無(wú)線(xiàn)部分總是在語(yǔ)音周期之后向接收機(jī)發(fā)射第一SID幀。然后發(fā)射中斷，無(wú)線(xiàn)部分以很低的速率連續(xù)向接收機(jī)發(fā)射間隔規(guī)則的更新SID幀(GSM系統(tǒng)中在全速率編碼方式下以24幀的間隔)。準(zhǔn)確的更新時(shí)刻與移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的TDMA復(fù)用同步。語(yǔ)音編碼器不知道它送給無(wú)線(xiàn)部分111的哪些SID幀將被發(fā)射給接收機(jī)。
圖5表示沒(méi)有掛起周期的最長(zhǎng)可能周期。根據(jù)該圖，它包括兩個(gè)獨(dú)立的語(yǔ)音周期301和302，在它們之間的周期中使用了一個(gè)老的SID幀SIDk。圖中周期301、302和303的組合長(zhǎng)度是22周期(幀)，之后還有一個(gè)長(zhǎng)度為7幀的周期，在該周期中使用老的SID幀SIDk。一個(gè)特定比特或標(biāo)志(圖3中的113)用于通知SID存儲(chǔ)器110它應(yīng)該存儲(chǔ)一個(gè)新的更新SID幀或應(yīng)該讀出存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的上次更新的SID幀并送往無(wú)線(xiàn)部分。每次當(dāng)SP標(biāo)志107的值為零時(shí)，SID存儲(chǔ)器根據(jù)標(biāo)志113的值決定存儲(chǔ)或讀取。
當(dāng)使用一個(gè)半速率GSM語(yǔ)音編碼器時(shí)，我們也需要一個(gè)標(biāo)志114，它向舒適噪聲參數(shù)計(jì)算算法指示第一個(gè)SID幀。該標(biāo)志的值通常為0，但是在發(fā)射跟隨一個(gè)語(yǔ)音周期的第一個(gè)SID幀的時(shí)候，無(wú)論這個(gè)語(yǔ)音周期之后是否使用了一個(gè)掛起周期，在一個(gè)幀期間該標(biāo)志的值都被置為1。
圖6以方框圖的形式表示一個(gè)位于采用不連續(xù)發(fā)射方式系統(tǒng)的接收機(jī)內(nèi)的語(yǔ)音譯碼器(圖1中的模塊16)。它通過(guò)輸入端口400從接收機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分(也就是從位于接收支路中語(yǔ)音譯碼器16之前的模塊，在圖1中是從信道譯碼器15)逐幀接收參數(shù)401，因而參數(shù)在語(yǔ)音譯碼器中經(jīng)過(guò)處理以合成語(yǔ)音信號(hào)并通過(guò)端口404送往D/A變換器以傳到用戶(hù)耳中。
處理不連續(xù)發(fā)射的接收部分還要從無(wú)線(xiàn)部分接收與每一幀有關(guān)、在功能上對(duì)應(yīng)發(fā)射方SP標(biāo)志的SP標(biāo)志比特405。當(dāng)接收幀是一個(gè)語(yǔ)音幀，也就是當(dāng)它包含語(yǔ)音信息的時(shí)候，SP標(biāo)志的值為1，當(dāng)接收幀是一個(gè)SID幀，或當(dāng)發(fā)射中斷的時(shí)候，它的值為0。處理不連續(xù)發(fā)射的接收部分還要從無(wú)線(xiàn)部分400接收標(biāo)志比特406，它的值告訴語(yǔ)音譯碼器的舒適噪聲產(chǎn)生模塊407，來(lái)自發(fā)射機(jī)無(wú)線(xiàn)部分111的一個(gè)新SID幀(正如描述語(yǔ)音編碼器時(shí)提到的，很少發(fā)射這種幀)已經(jīng)到達(dá)接收機(jī)。根據(jù)這個(gè)信息，舒適噪聲產(chǎn)生模塊407通過(guò)內(nèi)插，逐幀地開(kāi)始從當(dāng)前所用舒適噪聲參數(shù)值向新的，最近收到的參數(shù)值變化，標(biāo)志比特106的值通常是0，但是當(dāng)SP標(biāo)志的值為0，并且無(wú)線(xiàn)部分收到一個(gè)新SID幀的時(shí)候，在一個(gè)幀的周期內(nèi)它的值將為1。
當(dāng)接收機(jī)中的SP標(biāo)志405的值為0，即接收機(jī)檢測(cè)出沒(méi)有收到任何語(yǔ)音幀的時(shí)候，語(yǔ)音譯碼器的舒適噪聲產(chǎn)生模塊407就根據(jù)從接收方背景噪聲中測(cè)得，并由SID幀傳送的信息產(chǎn)生舒適噪聲。
接收機(jī)中的不連續(xù)發(fā)射控制模塊408以SP標(biāo)志405作為輸入，并輸出一個(gè)標(biāo)志比特409，它的值通常為0，但是當(dāng)語(yǔ)音譯碼器收到語(yǔ)音周期之后的第一個(gè)SID幀時(shí)，在一個(gè)幀期間它的值被置為1。在GSM系統(tǒng)半速率語(yǔ)音譯碼器中需要標(biāo)志比特409，以向舒適噪聲產(chǎn)生算法指示什么時(shí)候必須對(duì)所謂的GS參數(shù)進(jìn)行平均。下面我們進(jìn)一步討論這些參數(shù)的意義。
在不連續(xù)發(fā)射方式和GSM系統(tǒng)全速度語(yǔ)音編碼器的情況下，計(jì)算以及向發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分傳送一個(gè)新的更新SID幀總是意味著在一個(gè)平均周期內(nèi)對(duì)表示背景噪聲(電平和譜包絡(luò))的參數(shù)進(jìn)行平均，并根據(jù)正常語(yǔ)音編碼量化階段所用的同一標(biāo)量量化方法進(jìn)行量化。因此，當(dāng)接收機(jī)使用全速率語(yǔ)音譯碼器時(shí)，包含在SID幀中的參數(shù)根據(jù)正常語(yǔ)音譯碼解量化階段所用的同一解量化方法進(jìn)行解量化。GSM標(biāo)準(zhǔn)GSM06.12和GSM06.10中更詳細(xì)地描述了這些過(guò)程。
在不連續(xù)發(fā)射方式和GSM系統(tǒng)半速率語(yǔ)音編碼器的情況下，當(dāng)需要計(jì)算一個(gè)新的更新SID幀的時(shí)候，總是在一個(gè)平均周期內(nèi)對(duì)表示背景噪聲譜包絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行平均。根據(jù)正常語(yǔ)音編碼量化階段用于量化對(duì)應(yīng)參數(shù)的同一矢量量化方法對(duì)它們進(jìn)行量化。在接收機(jī)中，根據(jù)正常語(yǔ)音譯碼解量化階段所用的同一方法對(duì)SID幀中包含的表示背景噪聲譜包絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行解量化。GSM標(biāo)準(zhǔn)GSM06.22和GSM06.20中更詳細(xì)地描述了這些過(guò)程。
在GSM系統(tǒng)半速率語(yǔ)音編碼器的情況下，對(duì)表示背景噪聲電平的參數(shù)的處理不同。與正常語(yǔ)音編碼有關(guān)的處理噪聲電平的量化方法建立在分別量化和發(fā)射的參數(shù)組合的基礎(chǔ)上。在語(yǔ)音譯碼器中處理的一個(gè)SID幀可以只發(fā)射表示噪聲電平的一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)是能量值R0。這主要是因?yàn)镾ID幀中的某些比特必須留給SID碼字。GSM標(biāo)準(zhǔn)06.22和06.20中更詳細(xì)地描述了這些過(guò)程。
與每幀有關(guān)的能量值RD在一個(gè)平均周期內(nèi)進(jìn)行平均，并根據(jù)正常語(yǔ)音編碼中用于處理沒(méi)有平均的RD參數(shù)的同一方法進(jìn)行量化。
因此在SID幀中不可能傳輸所謂的GS參數(shù)，這些參數(shù)描述能量變化，除RD參數(shù)之外，需要它們描述發(fā)射方的背景噪聲電平。不過(guò)，它們?cè)诎l(fā)射機(jī)和接收機(jī)中都可以根據(jù)同樣的方法在本地計(jì)算。這以發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的存儲(chǔ)器中都存儲(chǔ)有最新的七幀量化GS參數(shù)這一事實(shí)為基礎(chǔ)。當(dāng)發(fā)射第一個(gè)SID幀的時(shí)候，兩個(gè)裝置都計(jì)算所存GS參數(shù)的平均值，使得兩種平均GS參數(shù)將具有相同的值，因?yàn)榱炕疓S參數(shù)在語(yǔ)音周期內(nèi)的語(yǔ)音幀中傳輸。通信錯(cuò)誤當(dāng)然會(huì)改變這些值。GS參數(shù)計(jì)算對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的，在GSM標(biāo)準(zhǔn)06.20“歐洲數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)；半速率語(yǔ)音第2部分半速率譯碼”中給出了一種典型計(jì)算方法。
通過(guò)平均得到的GS參數(shù)在整個(gè)舒適噪聲周期中使用，直到接收機(jī)在一個(gè)語(yǔ)音周期之后接收到下一個(gè)SID幀為止。它們?nèi)〈鷮?shí)際GS參數(shù)用于在編碼和譯碼階段計(jì)算噪聲電平，不過(guò)，實(shí)際GS參數(shù)在下一語(yǔ)音周期的語(yǔ)音幀中傳輸，以進(jìn)行一次新的平均。
上述原有技術(shù)方法有一些缺點(diǎn)。接收機(jī)中語(yǔ)音譯碼器的控制單元408不知道一個(gè)語(yǔ)音周期是否跟隨有一個(gè)掛起周期。當(dāng)使用GSM系統(tǒng)半速率語(yǔ)音編碼的時(shí)候，在時(shí)間很短以至于沒(méi)有任何掛起周期跟隨的那些語(yǔ)音周期中也要存儲(chǔ)GS參數(shù)。這些短周期可能只包含短而極強(qiáng)的背景噪聲峰值，這使得發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中存儲(chǔ)和平均的GS參數(shù)描述的噪聲電平要比發(fā)射方存在的實(shí)際平均噪聲電平高得多。
下面我們簡(jiǎn)單討論一下以所謂的預(yù)測(cè)方法為基礎(chǔ)的量化，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這是一種熟知的信號(hào)處理技術(shù)，例如在文獻(xiàn)111Allen Gersho和Robert M.Gray，“矢量量化和信號(hào)壓縮”中有詳細(xì)描述。在許多現(xiàn)代語(yǔ)音編碼方法中，使用預(yù)測(cè)方法對(duì)與語(yǔ)音編碼有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行量化。這意味著量化模塊提前對(duì)被量化目標(biāo)的值進(jìn)行盡可能準(zhǔn)確的估計(jì)。在這類(lèi)方法中通常只向接收機(jī)傳輸預(yù)測(cè)值和測(cè)量值之差或之比。接收機(jī)包括一個(gè)根據(jù)相同原理工作的預(yù)測(cè)器，這樣通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)值和發(fā)送的差值信號(hào)進(jìn)行相加或相乘就能得到實(shí)際值。
在預(yù)測(cè)量化中，預(yù)測(cè)方法通常是自適應(yīng)的，也就是說(shuō)量化結(jié)果用于更新預(yù)測(cè)方法。編碼器和譯碼器所用預(yù)測(cè)方法由量化得到的同一個(gè)參數(shù)值進(jìn)行更新，因此它們將始終以相同的方式工作。
預(yù)測(cè)量化方法的自適應(yīng)特性將使得它們很難用在與舒適噪聲的生成有關(guān)，并在SID幀中發(fā)送的參數(shù)量化中。因?yàn)檎Z(yǔ)音周期之間發(fā)射是中斷的，不可能在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的預(yù)測(cè)方法之間保持同步，因而不能保持語(yǔ)音編碼器和譯碼器同步。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，根據(jù)它接收裝置將檢測(cè)到掛起周期何時(shí)跟隨在一個(gè)語(yǔ)音周期之后。本發(fā)明的目的還是要提供一種方法，根據(jù)它在使用不連續(xù)發(fā)射方式的通信系統(tǒng)的掛起周期中，可以保持發(fā)射機(jī)語(yǔ)音編碼器和接收機(jī)語(yǔ)音譯碼器之間的同步。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的在接收機(jī)中，更確切地說(shuō)是在語(yǔ)音譯碼器中檢測(cè)所述信息發(fā)射周期和信息發(fā)射周期之后沒(méi)有發(fā)射的周期之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型的掛起周期。檢測(cè)結(jié)果最好通過(guò)以新的方式定義代表某些發(fā)射幀的某些特性的標(biāo)志比特的用途來(lái)指示。這樣指示就不需要新的信號(hào)線(xiàn)或通道，而是使用現(xiàn)有信號(hào)信和通道指示是否存在掛起周期。
本發(fā)明方法的特征在于在接收機(jī)內(nèi)計(jì)算到某一特定時(shí)刻的幀周期數(shù)，檢測(cè)所述寂靜周期的起始點(diǎn)，根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和寂靜周期的起始點(diǎn)判斷在所述信息發(fā)射周期及其后的寂靜周期之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型的掛起周期。
本發(fā)明語(yǔ)音譯碼器和收發(fā)機(jī)的特征在于它包括計(jì)算到某一特定時(shí)刻的幀周期數(shù)的裝置，檢測(cè)所述寂靜周期起始點(diǎn)的裝置，根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和寂靜周期的起始點(diǎn)判斷在所述信息發(fā)射周期及其后的寂靜周期之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型的掛起周期的裝置。
為了通知舒適噪聲產(chǎn)生算法存在一個(gè)掛起周期，正如上所述對(duì)原有技術(shù)作了改進(jìn)的本發(fā)明方法中包括接收機(jī)不連續(xù)接收的控制單元以及與掛起周期結(jié)束有關(guān)的標(biāo)志定義。下面將參考附圖描述本發(fā)明，其中
圖1表示一個(gè)GSM系統(tǒng)收發(fā)機(jī)的方框圖2表示時(shí)分多址聯(lián)接原理；
圖3以方框圖表示了一個(gè)語(yǔ)音編碼器；
圖4表示使用標(biāo)志比特定義掛起周期和平均周期的一種已知過(guò)程；
圖5表示與掛起周期使用有關(guān)的一種已知過(guò)程；
圖6以方框圖表示了一個(gè)語(yǔ)音譯碼器；
圖7以方框圖表示本發(fā)明的處理過(guò)程；
圖8表示本發(fā)明一個(gè)語(yǔ)音譯碼器的控制單元方框圖。
下面將參考圖3到7描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在其它方面語(yǔ)音譯碼器與圖6所示的原有技術(shù)相同，但是它的控制單元408用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能?？刂茊卧?08可以參考圖8。在一個(gè)接收機(jī)的語(yǔ)音譯碼器中，控制單元408(圖6)仍以SP標(biāo)志405作為輸入信息，但是根據(jù)本發(fā)明的定義，標(biāo)志409被置為1意味著掛起周期結(jié)束，也就是說(shuō)它在掛起周期結(jié)束后的一個(gè)幀期間(具體地說(shuō)是在緊接掛起周期之后的SID幀內(nèi))被置為1。在不連續(xù)發(fā)射方式下如圖1所示的發(fā)射機(jī)的控制單元112中，本發(fā)明方法中的標(biāo)志114相應(yīng)地指示掛起周期(而不是原有技術(shù)中的第一個(gè)SID幀)結(jié)束，也就是說(shuō)它也將在一個(gè)幀期間(具體地說(shuō)是在緊接掛起周期之后的SID幀內(nèi))被置為1。
圖7以方框圖表示在本發(fā)明方法中，接收機(jī)的不連續(xù)發(fā)射方式控制單元408的功能，該控制單元下面還將參考圖8進(jìn)行描述。參考代號(hào)500代表步驟<WF_SP>(等待SP標(biāo)志)，其中檢查每個(gè)接收幀中作為輸入數(shù)據(jù)的SP標(biāo)志(圖4中的405)。算法總是返回步驟500等待下一幀的SP標(biāo)志。方框圖中的菱形模塊代表判決步驟，從它伸出的兩條可替換路徑用字母Y(是)和N(否)表示。
計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411計(jì)算從發(fā)射機(jī)的語(yǔ)音編碼器發(fā)射最后一次更新的SID幀的時(shí)刻并總是到下一更新的SID幀，或直到平均周期的最后一個(gè)幀周期的幀周期數(shù)。每次一個(gè)新幀的SP標(biāo)志405輸入接收機(jī)不連續(xù)接收的控制單元，模塊501中的計(jì)數(shù)值就缺省加1。在步驟502判決邏輯410根據(jù)當(dāng)前幀中包含的SP標(biāo)志405的值(n表示被檢查幀的連續(xù)編號(hào))對(duì)掛起周期進(jìn)行一次判斷。如果SP標(biāo)志的值為1，那么掛起周期還沒(méi)有結(jié)束，HGOVR標(biāo)志409就由判決邏輯410在步驟503復(fù)位到零，指示屬于平均周期的剩余幀數(shù)目的計(jì)數(shù)器<Aver_period>412在步驟504被置為7。
如果當(dāng)前幀中SP標(biāo)志的值為0，掛起周期就可能已經(jīng)結(jié)束。檢查到這一事實(shí)之后，根據(jù)被檢查幀的前一幀的SP標(biāo)志進(jìn)行下一判決，該標(biāo)志是從帶有一個(gè)幀周期延遲的延遲模塊413輸出得到的，判決由判決邏輯410在步驟505進(jìn)行。如果前一SP標(biāo)志為1，掛起周期就可能已經(jīng)結(jié)束。
然后在步驟506根據(jù)計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411的值進(jìn)行一次判決。如果計(jì)數(shù)器411的值大于30，那么掛起周期結(jié)束，因?yàn)樵谡Z(yǔ)音周期(見(jiàn)圖3)計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411的值大于23(為了真正使用掛起周期)，并有一個(gè)7幀的掛起周期，也就是說(shuō)計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411的值至少為31(見(jiàn)圖4和圖5)。根據(jù)以上描述，在步驟507，HGOVR標(biāo)志在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)被置為1，在步驟508和509，計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411和<Aver_period>412被復(fù)位到0，這是因?yàn)橐呀?jīng)重新計(jì)算一個(gè)新SID幀，并且平均周期結(jié)束。
如果當(dāng)模塊506進(jìn)行判決的時(shí)候，計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411的值小于或等于30，掛起周期就還沒(méi)有結(jié)束。然后HGOVR標(biāo)志409在步驟510復(fù)位到值0，計(jì)數(shù)器<Aver_period>412的值在步驟511減1，因?yàn)楫?dāng)前幀屬于受發(fā)射機(jī)不連續(xù)發(fā)射方式控制模塊控制的平均周期。如果在與平均周期對(duì)應(yīng)的SP標(biāo)志值為0的幀數(shù)通過(guò)之前任何后續(xù)幀重新包含值為1的SP標(biāo)志405，求平均的過(guò)程可能過(guò)早地中斷。
如果在步驟505發(fā)現(xiàn)前一幀的SP標(biāo)志405也是0，那么被檢查幀意味著掛起周期沒(méi)有結(jié)束，因此HGOVR標(biāo)志409在步驟512被復(fù)位到0。
在步驟513根據(jù)計(jì)數(shù)器<Aver_period>412進(jìn)行下一次判決。如果它的值不是0，平均周期就沒(méi)有結(jié)束，因此計(jì)數(shù)器412的值在步驟514減1，因?yàn)楸粰z查幀屬于受發(fā)射機(jī)不連續(xù)發(fā)射方式控制模塊控制的平均周期。同樣，這時(shí)如果在與平均周期對(duì)應(yīng)的SP標(biāo)志值為0的幀數(shù)通過(guò)之前任何后續(xù)幀重新包含值為1的SP標(biāo)志405，求平均的過(guò)程可能過(guò)早地中斷。
如果在步驟513發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器<Aver_period>412的值為0，平均周期結(jié)束，因而發(fā)射機(jī)的無(wú)線(xiàn)部分111得到一個(gè)新的SID幀，根據(jù)計(jì)數(shù)器的定義，計(jì)數(shù)器<Nelapsed>411的值在步驟515可以復(fù)位到0。
借助本發(fā)明，接收機(jī)語(yǔ)音譯碼器的控制單元408將知道是否有掛起周期跟隨語(yǔ)音周期。該信息可以和某些量化和解量化方法組合使用，它提供了在發(fā)射和接收方對(duì)SID幀的量化進(jìn)行同步的可能。根據(jù)本發(fā)明對(duì)掛起周期的同步，可以在產(chǎn)生舒適噪聲所需參數(shù)的量化中使用預(yù)測(cè)量化方法，因?yàn)閽炱鹬芷谥写鎯?chǔ)在語(yǔ)音編碼器和譯碼器內(nèi)的被量化參數(shù)包含的值非常準(zhǔn)確地描述了發(fā)射方的背景噪聲。當(dāng)平均周期結(jié)束時(shí)，可以對(duì)所存參數(shù)值進(jìn)行平均，我們從而得到用于量化和解量化算法的預(yù)測(cè)值。根據(jù)本發(fā)明獲得的語(yǔ)音編碼器和譯碼器之間的同步也可用在諸如語(yǔ)音編碼器和譯碼器中偽隨機(jī)噪聲發(fā)生器初始值的同步設(shè)置上。
根據(jù)本發(fā)明對(duì)不連續(xù)發(fā)射方式的改進(jìn)并不局限于某種特定類(lèi)型的語(yǔ)音編碼器。本發(fā)明編碼器和譯碼器的同步對(duì)于使用預(yù)測(cè)方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行量化和編碼的語(yǔ)音編碼器特別有用。下面我們將討論在本發(fā)明語(yǔ)音編碼器和譯碼器中參數(shù)的計(jì)算。
作為一個(gè)范例，我們討論以碼激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的CELP(碼激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè))型的已知通用編解碼結(jié)構(gòu)。CELP型語(yǔ)音編碼器和譯碼器的操作以所謂的碼本，或碼本中存儲(chǔ)的激勵(lì)矢量為基礎(chǔ)。這些激勵(lì)矢量通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)期和一個(gè)短期合成濾波器濾波，得到的合成信號(hào)與原始語(yǔ)音信號(hào)比較。在激勵(lì)矢量中，選擇使相對(duì)于原始語(yǔ)音信號(hào)的錯(cuò)誤最小的矢量。送到CELP型譯碼器的參數(shù)通常是碼矢量的激勵(lì)(或某個(gè)激勵(lì)矢量的序號(hào))及其增量g，短期預(yù)測(cè)LPC的濾波參數(shù)和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)LPC的濾波參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明在系統(tǒng)內(nèi)舒適噪聲的產(chǎn)生中，發(fā)送有關(guān)編碼參數(shù)的信息，例如關(guān)于LPC參數(shù)a0…aM(LPC，線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼)和增益g的信息。在LPC參數(shù)的編碼中，我們可以使用諸如文獻(xiàn)121F.Itakura“語(yǔ)音信號(hào)線(xiàn)性預(yù)測(cè)系數(shù)的線(xiàn)譜表示”，J.Acoust.soc.Amer.，第57卷附1期，第35頁(yè)，1975年一文中給出的方法。根據(jù)本發(fā)明，由語(yǔ)音編碼器計(jì)算的平均舒適噪聲參數(shù)是fmean和gcmean。這些參數(shù)經(jīng)過(guò)量化，得到的量化參數(shù)
(預(yù)測(cè)誤差)和
(增益校正系數(shù))在SID幀中實(shí)際發(fā)射到接收機(jī)，在接收機(jī)中語(yǔ)音譯碼器將根據(jù)這些收到的參數(shù)
和
產(chǎn)生舒適噪聲參數(shù)，從而解量化舒適噪聲參數(shù)，例如
和
描述了發(fā)射方的背景噪聲。因此產(chǎn)生合成噪聲。舒適噪聲參數(shù)fmean和gcmean的編碼要使用參數(shù)
和
，借助本發(fā)明，也就是在已知掛起周期出現(xiàn)的時(shí)候，后兩個(gè)參數(shù)可以在語(yǔ)音譯碼器中定義。
語(yǔ)音編碼器構(gòu)成譜參數(shù)(LSP參數(shù))的矢量表示fT＝[f1f2…fM]，最好是一個(gè)所謂的LSF矢量表示(線(xiàn)譜頻率)。對(duì)于某個(gè)語(yǔ)音幀，還可以計(jì)算幾個(gè)參數(shù)矢量。預(yù)測(cè)編碼能夠用于對(duì)參數(shù)的編碼。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，在掛起周期中經(jīng)過(guò)平均的參數(shù)
用作預(yù)測(cè)值，在計(jì)算預(yù)測(cè)誤差的時(shí)候使用矢量
，當(dāng)我們根據(jù)本發(fā)明知道掛起周期存在時(shí)，這種計(jì)算是可能的。由于本發(fā)明，參數(shù)矢量
的值在編碼器和譯碼器中可以按照同樣的方法計(jì)算，因?yàn)樵趻炱鹬芷谥校幋a器和譯碼器可以得到相同的參數(shù)。不過(guò)，在此我們必須注意最近的掛起周期中得到的矢量
和
還可用于對(duì)最近掛起周期之外(之后)的舒適噪聲參數(shù)的量化。
由語(yǔ)音編碼器產(chǎn)生并在通信系統(tǒng)中傳送的預(yù)測(cè)誤差e是要量化的參數(shù)，它根據(jù)下述方法得到并發(fā)送 其中fmean(i)是平均LSP參數(shù)矢量，
是量化后的參考LSF參數(shù)矢量，
i是幀序號(hào)，
e(i)是在第i幀計(jì)算的預(yù)測(cè)余項(xiàng)。
參考LSF參數(shù)矢量
的計(jì)算以量化參數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)在掛起周期內(nèi)(或7幀上)對(duì)參數(shù)求平均，根據(jù)下式進(jìn)行其中
是在掛起周期內(nèi)(n＝1到7)一幀的第m個(gè)量化后的LSF參數(shù)矢量；
n是掛起周期幀序號(hào)(n＝1到7)；
m是一幀內(nèi)LSF參數(shù)序號(hào)(1或2)；
i是幀序號(hào)。
因此，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明知道掛起周期的出現(xiàn)時(shí)，可以計(jì)算參考參數(shù)矢量
。平均LSF參數(shù)矢量fmean，也就是舒適噪聲譜包絡(luò)參數(shù)在平均周期內(nèi)根據(jù)式(3)計(jì)算其中f(m)(i-n)是在平均周期內(nèi)(n＝0到7)一幀的第m個(gè)LSF參數(shù)矢量；
n是平均周期幀序號(hào)(n＝0到7)；
m是一幀內(nèi)的LSF參數(shù)序號(hào)(1或2)；
i是幀序號(hào)。
在增益值的編碼中，我們相應(yīng)地使用參數(shù)gcmean和
，其中后者或參考增益系數(shù)
在我們知道掛起周期的出現(xiàn)時(shí)可以按如下方式定義
其中i是幀序號(hào)；
j是子幀序號(hào)；
n是掛起周期幀序號(hào)(n＝1到7)；
是在掛起周期第i幀第j子幀中量化后的固定碼本增益系數(shù)。
增益系數(shù)gcmean(i)，即舒適噪聲電平參數(shù)根據(jù)下式平均其中i是幀序號(hào)；
j是子幀序號(hào)；
gc(i)(j)是第i幀(n＝0)的增益；
gc(i-n)(j)是平均周期幀中的一幀，n＝0到7的第j子幀中的固定碼本增益系數(shù)；n是平均周期幀序號(hào)(n＝0到7)。
按照與譜參數(shù)矢量編碼相同的方法，我們還可以將本發(fā)明的解決方法用在增益值的編碼中，由于對(duì)掛起周期的觀察，也就是在我們知道掛起周期出現(xiàn)及其長(zhǎng)度的時(shí)候，可以在編碼器和譯碼器中計(jì)算同一參數(shù)值
。在我們的例子中，要量化的參數(shù)是所謂的增益校正系數(shù)r，它實(shí)際在通信系統(tǒng)中發(fā)送，語(yǔ)音譯碼器根據(jù)它可以產(chǎn)生舒適噪聲參數(shù)
因此它首先產(chǎn)生固定碼本的參考增益系數(shù)
(當(dāng)我們知道掛起周期的出現(xiàn)時(shí)可以在語(yǔ)音譯碼器中產(chǎn)生參考增益系數(shù))。增益校正系數(shù)r在語(yǔ)音譯碼器中可以按以下方式產(chǎn)生其中g(shù)cmean(i)是固定碼本的平均增益系數(shù)；
是固定碼本的參考增益系數(shù)，它以固定碼本量化后的增益系數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)在由7個(gè)幀組成的掛起周期內(nèi)對(duì)參數(shù)值求平均，根據(jù)上面給出的式(4)計(jì)算。
在接收機(jī)的語(yǔ)音譯碼器中，當(dāng)收到量化后的參數(shù)
(預(yù)測(cè)誤差)和
(增益校正系數(shù))，而且語(yǔ)音譯碼器根據(jù)本發(fā)明知道掛起周期的出現(xiàn)并根據(jù)掛起周期計(jì)算出
和
的時(shí)候，參數(shù)
和
的計(jì)算根據(jù)式(1)和(6)反向進(jìn)行。
當(dāng)掛起周期根據(jù)本發(fā)明同步的時(shí)候，我們可以避免與原有技術(shù)對(duì)GS參數(shù)求平均有關(guān)的缺點(diǎn)，具體地說(shuō)我們可以避免平均后的參數(shù)包含代表短噪聲峰值的信息而不是典型背景噪聲的數(shù)值這一現(xiàn)象。本發(fā)明要求接收設(shè)備必須在它的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)最后一段語(yǔ)音幀的內(nèi)容，在GSM系統(tǒng)中是最后七個(gè)語(yǔ)音幀，因?yàn)楸景l(fā)明算法只有在掛起周期結(jié)束時(shí)才能檢測(cè)它的存在，因此始終必須存儲(chǔ)包含在最后一段語(yǔ)音幀中的背景噪聲信息，以供可能進(jìn)行的求平均過(guò)程使用。
當(dāng)一種預(yù)測(cè)量化方法與本發(fā)明結(jié)合使用時(shí)，屬于產(chǎn)生舒適噪聲的參數(shù)量化最好使用在正常語(yǔ)音編碼中預(yù)測(cè)量化方法使用的同一量化表。當(dāng)發(fā)射中斷的時(shí)候，預(yù)測(cè)就應(yīng)該具有非自適應(yīng)功能。預(yù)測(cè)方法應(yīng)該使用與代表發(fā)射端當(dāng)前背景噪聲的值盡可能接近的值，使得背景噪聲圍繞平均電平變化時(shí)量化部分能夠描述參數(shù)值的變化。當(dāng)然在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)裝置中得到的預(yù)測(cè)值必須相同，以便預(yù)測(cè)方法能夠正確工作。
獲得最佳預(yù)測(cè)值以用于對(duì)所發(fā)SID幀中舒適噪聲值最化的一種方法在掛起周期內(nèi)存儲(chǔ)量化后的參數(shù)值并在掛起周期結(jié)束時(shí)計(jì)算所存量化值的平均值。這些平均預(yù)測(cè)值一直保持到下一個(gè)掛起周期出現(xiàn)。這一過(guò)程很適合本發(fā)明方法，也就是當(dāng)語(yǔ)音譯碼器知道語(yǔ)音周期之后是否跟有一個(gè)掛起周期的時(shí)候。
本發(fā)明適用于所有使用具有掛起周期的不連續(xù)發(fā)射方式的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，特別是移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)DCS1900和GSM。上面給出的詳圖，例如以幀表示的掛起周期和平均周期長(zhǎng)度，對(duì)于本發(fā)明并不是必要的，但是它們用于說(shuō)明本發(fā)明的適用性。本發(fā)明的語(yǔ)音譯碼可以用在移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的移動(dòng)電話(huà)或基站中，也就是說(shuō)一般用在一個(gè)收發(fā)機(jī)中，而不論它是移動(dòng)電話(huà)還是基站。本發(fā)明最好用在收發(fā)機(jī)的接收支路上。
權(quán)利要求
1.在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間使用不連續(xù)發(fā)射的通信系統(tǒng)的語(yǔ)音譯碼器(16)中計(jì)算掛起周期的一種方法，不連續(xù)發(fā)射由瞬時(shí)連續(xù)的幀周期組成，其中一些周期將包含發(fā)射幀，一些周期將不包含發(fā)射信息，這些周期組成—信息發(fā)射周期(200；301；302)，它由至少一個(gè)幀組成，并包含由用戶(hù)送給所述發(fā)射機(jī)的信息，—寂靜周期(208，209；303)，它的長(zhǎng)度為至少一個(gè)幀周期，并包含除用戶(hù)提供之外的其它信息，—還有一個(gè)出現(xiàn)不規(guī)則的周期(T)，它包含信息發(fā)射周期(200)和下一寂靜周期(208，209)之間的至少一個(gè)幀，不規(guī)則周期構(gòu)成確定與寂靜周期有關(guān)的一個(gè)掛起周期；本方法的特征在于—在接收機(jī)內(nèi)計(jì)算(411)到某一特定時(shí)刻的幀周期數(shù)；—檢測(cè)所述寂靜周期(208，209；303)的起始點(diǎn)；—根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和寂靜周期(208，209；303)的起始點(diǎn)判斷在所述信息發(fā)射周期(200；301；302)及其后的寂靜周期(208，209；303)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型的掛起周期(T)。
2.與權(quán)利要求1對(duì)應(yīng)的方法，其特征在于所述不連續(xù)發(fā)射包括—一個(gè)平均周期(211，212)，它的長(zhǎng)度是預(yù)定的幀周期數(shù)，其中至少最后一個(gè)幀周期是屬于寂靜周期(208，209；303)的幀周期；這樣，在所述發(fā)射中—語(yǔ)音譯碼器得到每個(gè)幀周期的一個(gè)信息信號(hào)(107，405)，如果幀周期屬于一個(gè)信息發(fā)射周期(200；301；302)或一個(gè)掛起周期(T)，該信號(hào)具有第一種值，如果幀周期屬于一個(gè)寂靜周期(208，209；303)，該信號(hào)具有第二種值；在這種方法中—在接收機(jī)內(nèi)計(jì)算(411)到平均周期(211，212)最后一個(gè)幀周期(0)為止的幀周期數(shù)；—檢測(cè)所述信息信號(hào)(405)從所述第一種值變化為所述第二種值的時(shí)刻；—根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和所述檢測(cè)判斷在所述信息發(fā)射周期(200；301；302)及其后的寂靜周期(208，209；303)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型的掛起周期(T)。
3.在不連續(xù)發(fā)射中對(duì)所接收語(yǔ)音幀譯碼的語(yǔ)音譯碼器包括—為了對(duì)接收語(yǔ)音幀譯碼以便重放而進(jìn)行語(yǔ)音譯碼的裝置(402)；—產(chǎn)生合成噪聲用于所述重放的舒適噪聲產(chǎn)生裝置(407)；—控制語(yǔ)音譯碼的語(yǔ)音譯碼控制裝置(408)；所述不連續(xù)發(fā)射由瞬時(shí)連續(xù)的幀周期組成，其中一些周期將包含被發(fā)射幀，一些周期將不包含發(fā)射信息，這些周期組成—信息發(fā)射周期(200；301；302)，它由至少一個(gè)幀組成，并包含由用戶(hù)送給所述發(fā)射機(jī)的信息，—寂靜周期(208，209；303)，它的長(zhǎng)度為至少一個(gè)幀周期，并包含除用戶(hù)提供之外的其它信息；還有一個(gè)出現(xiàn)不規(guī)則的周期(T)，它包含信息發(fā)射周期(200)和下一寂靜周期(208，209)之間的至少一個(gè)幀，不規(guī)則周期構(gòu)成一個(gè)掛起周期以確定與寂靜周期有關(guān)的信息；本譯碼器的特征在于它包括—計(jì)算到某一預(yù)定時(shí)刻的幀周期數(shù)的裝置(411)；—檢測(cè)所述寂靜周期(208，209；303)起始點(diǎn)的裝置(410)；—根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和寂靜周期(208，209；303)起始點(diǎn)判斷在所述信息發(fā)射周期(200；301；302)及其后的寂靜周期(208，209；303)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型掛起周期(T)的裝置(410)。
4.與權(quán)利要求3對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音譯碼器，其特征在于所述不連續(xù)發(fā)射包括—一個(gè)平均周期(211，212)，它的長(zhǎng)度是預(yù)定的幀周期數(shù)，其中至少最后一個(gè)幀周期是屬于寂靜周期(208，209；303)的幀周期；這樣，在所述發(fā)射中—語(yǔ)音譯碼器得到每個(gè)幀周期的一個(gè)信息信號(hào)(107，405)，如果幀周期屬于一個(gè)信息發(fā)射周期(200；301；302)或一個(gè)掛起周期(T)，該信號(hào)具有第一種值，如果幀周期屬于一個(gè)寂靜周期(208，209；303)，該信號(hào)具有第二種值；—所述計(jì)數(shù)裝置(411)包括在接收機(jī)內(nèi)計(jì)算到平均周期(211，212)最后一個(gè)幀周期(0)的幀周期數(shù)的裝置；—所述檢測(cè)裝置(410)包括檢測(cè)所述信息信號(hào)(405)從所述第一種值變化為所述第二種值這一時(shí)刻的裝置；—所述判決裝置(410)包括根據(jù)所述計(jì)數(shù)裝置(411)計(jì)算的所述幀周期數(shù)和所述檢測(cè)裝置(410)進(jìn)行的所述檢測(cè)判斷在所述信息發(fā)射周期(200；301；302)及其后的寂靜周期(208，209；303)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型掛起周期(T)的裝置。
5.用于使用不連續(xù)發(fā)射的移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的一種收發(fā)機(jī)，這種收發(fā)機(jī)包括一條發(fā)射消息的發(fā)射機(jī)支路和一條接收消息的接收機(jī)支路，接收機(jī)支路有一個(gè)語(yǔ)音譯碼器，它包括—為了對(duì)接收語(yǔ)音幀譯碼以便重放而進(jìn)行語(yǔ)音譯碼的裝置(402)；—產(chǎn)生合成噪聲用于所述重放的舒適噪聲產(chǎn)生裝置(407)；—控制語(yǔ)音譯碼的語(yǔ)音譯碼控制裝置(408)；所述不連續(xù)發(fā)射由瞬時(shí)連續(xù)的幀周期組成，其中一些周期將包含被發(fā)射幀，一些周期將不包含發(fā)射信息，這些周期組成—信息發(fā)射周期(200；301；302)，它由至少一個(gè)幀組成，并包含由用戶(hù)送給所述發(fā)射機(jī)的信息，—寂靜周期(208，209；303)，它的長(zhǎng)度為至少一個(gè)幀周期，并包含除用戶(hù)提供之外的其它信息；還有一個(gè)出現(xiàn)不規(guī)則的周期(T)，它包含信息發(fā)射周期(200)和下—寂靜周期(208，209)之間的至少一個(gè)幀，不規(guī)則周期構(gòu)成一個(gè)掛起周期以確定與寂靜周期有關(guān)的信息；本收發(fā)機(jī)的特征在于它包括—計(jì)算到某一預(yù)定時(shí)刻的幀周期數(shù)的裝置(411)；—檢測(cè)所述寂靜周期(208，209；303)起始點(diǎn)的裝置(410)；—根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和寂靜周期(208，209；303)起始點(diǎn)判斷在所述信息發(fā)射周期(200；301；302)及其后的寂靜周期(208，209；303)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型掛起周期(T)的裝置(410)。
6.與權(quán)利要求5對(duì)應(yīng)的收發(fā)機(jī)，其特征在于所述不連續(xù)發(fā)射包括—一個(gè)平均周期(211，212)，它的長(zhǎng)度是預(yù)定的幀周期數(shù)，其中至少最后一個(gè)幀周期是屬于寂靜周期(208，209；303)的幀周期；這樣，在所述發(fā)射中—語(yǔ)音譯碼器得到每個(gè)幀周期的一個(gè)信息信號(hào)(107，405)，如果幀周期屬于一個(gè)信息發(fā)射周期(200；301；302)或一個(gè)掛起周期(T)，該信號(hào)具有第一種值，如果幀周期屬于一個(gè)寂靜周期(208，209，303)，該信號(hào)具有第二種值；—所述計(jì)數(shù)裝置(411)包括在接收機(jī)內(nèi)計(jì)算到平均周期(211，212)最后一個(gè)幀周期(0)為止的幀周期數(shù)的裝置；—所述檢測(cè)裝置(410)包括檢測(cè)所述信息信號(hào)(405)從所述第一種值變化為所述第二種值這一時(shí)刻的裝置；—所述判決裝置(410)包括根據(jù)所述計(jì)數(shù)裝置(411)計(jì)算的所述幀周期數(shù)和所述檢測(cè)裝置(410)進(jìn)行的所述檢測(cè)判斷在所述信息發(fā)射周期(200；301；302)及其后的寂靜周期(208，209；303)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型掛起周期(T)的裝置。
7.與權(quán)利要求5對(duì)應(yīng)的收發(fā)機(jī)，其特征在于它是一個(gè)移動(dòng)電話(huà)。
8.與權(quán)利要求5對(duì)應(yīng)的收發(fā)機(jī)，其特征在于它是基站。
全文摘要
本發(fā)明涉及在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間使用不連續(xù)發(fā)射的通信系統(tǒng)中用于發(fā)射機(jī)的語(yǔ)音編碼器和接收機(jī)的語(yǔ)音譯碼器互同步的一種方法。不連續(xù)發(fā)射由瞬時(shí)連續(xù)的幀周期組成,其中一些周期將包含被發(fā)射幀,一些周期將不包含發(fā)射信息;因此,該方法包含的步驟有:生成信息發(fā)射周期(200),它至少由一個(gè)幀組成,并包含由用戶(hù)送給所述發(fā)射機(jī)的信息,以及生成寂靜周期(208,209),它的長(zhǎng)度至少為一個(gè)幀周期,并包含除用戶(hù)提供之外的其它信息。不連續(xù)發(fā)射還包括一個(gè)出現(xiàn)不規(guī)則的周期(T),它包含信息發(fā)射周期(200)和下一寂靜周期(208,209)之間的至少一個(gè)幀。構(gòu)成一個(gè)掛起周期的不規(guī)則周期確定與寂靜周期有關(guān)的信息。本發(fā)明方法中,在接收機(jī)內(nèi)計(jì)算到某一特定時(shí)刻的幀周期數(shù);檢測(cè)所述寂靜周期(208,209)的起始點(diǎn);根據(jù)所述幀周期計(jì)數(shù)值和寂靜周期(208,209)的起始點(diǎn)判斷在所述信息發(fā)射周期(200)及其后的寂靜周期(208)之間是否存在一個(gè)所述類(lèi)型的掛起周期。
文檔編號(hào)G10L19/00GK1189911SQ9619517
公開(kāi)日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1996年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月30日
發(fā)明者P·卡帕仁 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話(huà)有限公司