用于可缩放低复杂度编码/解码的方法和装置制造方法及图纸

在通信系统中用于量化接收到的激励信号的量化方法中，执行以下步骤：重排S301接收到的激励信号的元素，以提供重排的激励信号；利用可变比特率算法对重排的激励信号进行编码S302，以提供编码的激励信号；以及如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则重新分配S303编码的激励信号的码字，以提供量化的激励信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可缩放低复杂度编码/解码的方法和装置
所提议的技术总体涉及编码/解码，以及具体地涉及固定比特率编解码器中对信号的改进编码和解码。
技术介绍
通常，语音/音频编解码器利用不同的压缩方案对音频信号的低频和高频分量进行处理。大部分可用比特预算被LB(低频带)编码器所消耗(由于人的听觉系统在这些频率处的较高灵敏度)。除此之外，大部分可用计算复杂度也被LB编解码器所消耗，例如，合成-分解ACELP(代数码激励线性预测)。这导致对HB(高频带)编解码器可用的复杂度的严格要求。由于上述约束，通常通过参数BWE(带宽扩展)算法来重构信号的HB部分。该解决方案处理比特预算受到约束和复杂度受限的问题，但其完全缺乏可缩放性，这意味着质量快速饱和，且不能跟上比特率提高。可变比特率方案(例如熵编码方案)呈现出用于以较低平均比特率对源进行编码的高效方式。然而，很多应用依赖于编码信号的固定比特率，例如，移动通信信道。在熵编码完成之前，对于一段给定输入信号，所消耗的比特的数目是未知的。一个通常的解决方案是运行熵编码器的若干次迭代，直到已经到达固定比特预算内的良好压缩率。因此，存在对这样的方法和装置的需求：其使得可对音频信号的高频带部分进行低复杂度和可缩放编码，且使得可以在固定比特率的框架内利用可变比特率量化方案。运行熵编码器的多次迭代的解决方案是计算上复杂的解决方案，其在具有有限处理功率的设备上的实时通信的情况下可能是不适合的。
技术实现思路
所提议的技术的总体目的是音频信号的改进编码和解码。实施例的第一方案涉及用于在通信系统中量化接收到的激励信号的方法。该方法包括以下步骤：重排激励信号的元素，以提供重排的激励信号；对重排的激励信号进行编码；以及如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则重新分配编码的激励信号的码字，以提供量化的激励信号。实施例的第二方案涉及用于在通信系统中重构激励信号的方法。该方法包括以下步骤：对接收到的量化的激励信号进行熵解码；以及对熵解码的激励信号进行SQ解码，以提供重构的激励信号。实施例的第三方案涉及通信系统中的编码方法。该方法包括以下步骤：提取音频信号的频谱包络的表示，以及至少基于所述表示和所述音频信号来提供和量化激励信号，所述量化是根据之前所述的量化器方法执行的。此外，该方法包括以下步骤：至少基于激励信号、所提供的表示以及音频信号来提供和量化音频信号的增益；以及最后向解码器单元发送至少针对量化的增益和量化的激励信号的量化索引。实施例的第四方案涉及通信系统中的解码方法。该方法包括以下步骤：基于接收到的针对激励信号的量化索引来生成音频信号的重构的激励信号。针对激励信号的量化索引是根据上述量化器方法提供的。此外，该方法包括以下步骤：至少基于所生成的重构信号和接收到的音频信号的频谱包络的量化表示，生成音频信号的频谱包络的重构表示并对其进行频谱成形，以提供合成的音频信号。最后，该方法包括以下步骤：基于接收到的针对增益的量化索引，对合成的音频信号进行放大，以提供解码的音频信号。实施例的第五方案涉及用于在通信系统中量化接收到的激励信号的量化器单元。量化器单元包括：重排单元，被配置为重排激励信号的元素，以提供重排的激励信号；编码单元，被配置为对重排的激励信号进行编码，以提供编码的激励信号；以及重新分配单元，被配置为重新分配编码的激励信号的码字。实施例的第六方案涉及用于在通信系统中重构激励信号的解量化器单元。解量化器单元包括：熵解码单元，被配置为对接收到的量化的激励信号进行熵解码；以及SQ解码单元，被配置为对熵解码的激励信号进行SQ解码。此外，解量化器单元包括：反重排单元，被配置为对重构的激励信号的元素进行反重排。实施例的第七方案涉及编码器单元。编码器单元包括上述的量化器单元，以及还包括：提取单元，被配置为提取音频信号的频谱包络的表示；量化器单元被配置为至少基于所述表示和所述音频信号来提供和量化激励信号。此外，编码器包括：增益单元，被配置为至少基于激励信号、所提供的表示以及音频信号来提供和量化增益；以及发送单元，被配置为向解码器单元发送至少针对量化的增益和量化的激励信号的量化索引。实施例的第八方案涉及解码器单元。解码器单元包括：解量化器单元，用于基于接收到的针对音频信号的激励信号的量化索引来生成重构的激励信号；以及合成器单元，被配置为至少基于所生成的重构的激励信号和接收到的频谱包络的量化表示来生成音频信号的频谱包络的重构表示并对其进行频谱成形，以提供合成的音频信号。最后，解码器单元包括缩放单元，被配置为基于接收到针对增益的量化索引来放大合成的音频信号，以提供解码的音频信号。所提议的技术还涉及包括至少一个这种量化器单元、解量化器单元、编码器单元或解码器单元的用户设备和/或基站终端。所提议技术的优点是对高频带音频信号进行可缩放的低复杂度编码。附图说明通过结合附图来参考以下的描述，可以最好地理解所提议的技术的实施例及其进一步的目的和优势，在附图中：图1是时域中的音频编码的实施例的流程图；图2是频域中的音频编码的另一实施例的流程图；图3是量化器中方法的实施例的流程图；图4是量化器中方法的另一实施例的流程图；图5是解量化器中方法的实施例的流程图；图6是编码器中方法的实施例的流程图；图7是解码器中方法的实施例的流程图；图8是编码器中基于时域的方法的实施例的流程图；图9是解码器中基于时域的方法的实施例的流程图；图10是编码器中基于频域的方法的实施例的流程图；图11是解码器中基于频域的方法的实施例的流程图；图12是示出量化器单元、解量化器单元、编码器和解码器的示例实施例的框图；图13是示出量化器单元的示例实施例的框图；图14是示出与图13的量化器一起使用的解量化器单元的示例实施例的框图；图15是示出量化器单元和解量化器单元的示例实施例的框图；图16是示出编码器单元的示例实施例的框图；图17是示出与图16的编码器一起使用的解码器单元的示例实施例的框图；图18是示出用于在时域使用的编码器单元的示例实施例的框图；图19是示出与图18的编码器一起使用的解码器单元的示例实施例的框图；图20是示出频域中的编码器单元的示例实施例的框图；图21是示出与图19的编码器一起使用的解码器单元的示例实施例的框图。缩写ACELP：代数码激励线性预测AR：自回归BWE：带宽扩展DFT：离散傅里叶变换HB：高频带LB：低频带MDCT：修正离散余弦变换PCM：脉冲编码调制SQ：标量量化器VQ：矢量量化器具体实施方式所提议的技术属于音频编码领域，然而也可以应用于其他类型的信号。其描述了要在固定速率音频编解码器中使用的可变比特率编码方案的低复杂度适配的技术。其还描述了用于在固定比特率编解码器内利用可变比特率编码方案来编码和解码音频信号的HB(高频带)部分的方法和装置的实施例。虽然实施例主要涉及高频带音频信号的编码和解码，其同样可用于任何信号(例如音频或图像)以及应用固定比特率的任何频率范围。在整个说明书中，可交换使用术语激励、激励信号、残差矢量和残差。实施例提供了用于固定比特率编解码器中的可变比特率编码的轻量且可缩放的结构，并且特别适用于(但不限于)HB音频编码和频域编码方案。实施例的一个关键方面包括联合设计的有损和无损压缩模块，该有损和无损压缩模块与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在通信系统中量化接收到的激励信号的量化方法，包括以下步骤：重排(S301)所述接收到的激励信号的元素，以提供重排的激励信号；利用可变比特率算法对重排的激励信号进行编码(S302)，以提供编码的激励信号；如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则重新分配(S303)所述编码的激励信号的码字，以提供量化的激励信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.14 US 61/659,6051.一种用于在通信系统中量化接收到的激励信号的量化方法，所述激励信号具有元素的原始顺序，所述方法包括以下步骤：重排(S301)所述接收到的激励信号的元素，以提供重排的激励信号；利用具有取决于幅度概率的可变码字长度的编解码器，利用可变比特率算法对重排的激励信号进行编码(S302)，以提供编码的激励信号，其中所述编解码器使得向较高幅度概率分配较短码字；如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则重新分配(S303)所述编码的激励信号的码字，以提供量化的激励信号。2.根据权利要求1所述的量化方法，其中，所述编码步骤(S302)还包括标量量化SQ编码(S302’)。3.根据权利要求2所述的量化方法，还包括：在所述码字重新分配的步骤(S303)之后，对编码的激励信号进行反重排的步骤(S304)。4.一种通信系统中用于量化接收到的激励信号的量化器单元(300)，所述激励信号具有元素的原始顺序，所述量化器单元包括：重排单元(301)，被配置为重排所述接收到的激励信号的元素，以提供重排的激励信号；编码单元(302)，被配置为利用具有取决于幅度概率的可变码字长度的编解码器，利用可变比特率算法对重排的激励信号进行编码，以提供编码的激励信号，其中所述编解码器使得向较高幅度概率分配较短码字；重新分配单元(303)，被配置为：如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则重新分配所述编码的激励信号的码字。5.根据权利要求4所述的量化器单元(300)，其中，所述编码单元(302)还包括：被配置为对重排的激励信号进行标量量化SQ编码的单元(302’)，以及被配置为对SQ编码后的重排的激励信号进行熵编码的单元(302”)。6.根据权利要求5所述的量化器单元，还包括：反重排单元(304)，被配置为在码字重新分配之后对所述编码的激励信号的元素进行反重排。7.一种用于在通信系统中重构激励信号的解量化方法，包括以下步骤：对接收到的量化的激励信号进行熵解码(S401)，所述量化的激励信号是利用具有取决于幅度概率的可变码字长度的编解码器、利用可变比特率算法来编码以提供编码的激励信号，其中所述编解码器使得向较高幅度概率分配较短码字，其中如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则将所述编码的激励信号的码字从较长码字重新分配至较短码字；对熵解码的激励信号进行SQ解码(S402)，以提供所述重构的激励信号；以及对所述重构的激励信号的元素进行反重排(S403)。8.根据权利要求7所述的方法，其中，如果之前在量化器单元中已经对所述重构的激励信号的元素进行了重排，则执行所述反重排步骤(S403)。9.一种通信系统中用于重构激励信号的解量化单元(400)，包括：解码器单元(401)，被配置为对接收到的量化的激励信号进行熵解码，所述量化的激励信号是利用具有取决于幅度概率的可变码字长度的编解码器、利用可变比特率算法来编码以提供编码的激励信号，其中所述编解码器使得向较高幅度概率分配较短码字，其中如果所使用的比特的数目超过预定的固定比特率要求，则将所述编码的激励信号的码字从较长码字重新分配至较短码字；SQ解码单元(402)，被配置为对熵解码的激励信号进行SQ解码，以提供重构的激励信号；反重排单元(403)，被配置为对所述重构的激励信号的元素进行反重排。10.根据权利要求9所述的单元，其中，所述反重排单元(403)被配置为：如果之前在编码器中已经对所述重构的激励信号的元素进行了重排，则对所述重构的激励信号的元素进行反重排。11.一种通信系统中的编码方法，包括以下步骤：提取(S1)音频信号的频谱包络的表示；至少基于所述表示和所述音频信号来提供和量化(S2)激励信号，所述量化是根据权利要求1-3中任一项执行的；至少基于所述激励信号、所述提供的表示以及所述音频信号来提供和量化(S3)所述音频信号的增益；向解码器单元发送(S4)至少针对所述量化的增益和所述量化的激励信号的量化索引。12.根据权利要求11所述的编码方法，其中，所述编码在时域中进行，以及所述提取步骤(S1)包括：提取和量化音频信号的自回归系数的集合，其中，所述自回归系数的集合包括所述音频信号的频谱包络的所述表示；所述激励信号提供和量化步骤(S2)包括：至少基于所述量化的自回归系数和所述音频信号来提供和量化激励信号；所述增益提供和量化步骤(S3)包括：至少基于激励信号、量化的自回归系数和音频信号来提供和量化增益；所述发送步骤(S4)包括：向解码器单元发送针对所述自回归系数、所述激励信号和所述增益的量化索引。13.根据权利要求11所述的编码方法，其中，所述编码在频域中进行，以及所述提取步骤(S1)包括：提取音频信号的频带增益的集合，其中，所述频带增益包括所述音频信号的频谱包络的所述表示；所述激励信号提供和量化步骤(S2)包括：至少基于所述提取的频带增益和所述音频信号来提供和量化激励信号；所述增益提供和量化步骤(S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃洛佳·格兰恰诺夫，艾力克·诺维尔，西德格尔·思维里森，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE