一种降低量化噪声的方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种降低量化噪声的方法及装置，将原始数字信号分帧后，在连续的两帧信号，即当前帧和下一帧内找到幅值最大的数字信号采样点，并计算得到使最大幅值不溢出的最大的目标数字增益，将当前帧内本身能量及相邻能量最小的目标采样点作为增益切换点，依据增益切换位置和增益切换步数，在增益切换点将原数字增益逐步切换到目标数字增益，并对应地调整模拟增益。由于本申请选取了能量最小的多个目标采样点作为增益切换点，因此，相比现有技术而言，本申请对增益切换点的选取进行了更有效的优化，从而使得增益切换点附近的能量最小，切换噪声降低到最小，进而将量化噪声降低，提高了信号的听觉质量。

【技术实现步骤摘要】
一种降低量化噪声的方法及装置
本专利技术涉及量化噪声
，更具体的说，涉及一种降低量化噪声的方法及装置。
技术介绍
DAC(Digitaltoanalogconverter，数字模拟转换器)是一种将数字信号转换成模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备。DAC在对数字信号转换过程中，会引入一定的量化噪声，使得最终得到的重建模拟信号存在一定的信噪比，参见图1，现有技术公开的一种DAC引入量化噪声的流程示意图，原始数字信号经过DAC后变换成模拟信号，这时量化噪声i被加进来，经过PA(PowerAmplifier，功率放大器)后，得到重建模拟信号，这时重建模拟信号相对于原始数字信号已包含一定的量化噪声。由于量化噪声的量级相对稳定，如果输入的原始数字信号较小，则最终得到的重建模拟信号便会有稳定且较高的量化噪声本底，也就是说具有较低的信噪比，从而降低信号回放的听觉质量。量化噪声对信号的影响尤其体现在作为使用主流的Sigma-Delta型DAC。目前，为提高小信号的信噪比，常用的方法为增益控制法。参见图2，现有技术公开的一种提高信噪比的流程示意图，将原始数字信号的数字增益D提升至信号满刻度得到缩放数字信号，缩放数字信号经过DAC后变换成模拟信号，这时量化噪声i被加进来，然后利用PA将模拟增益A调回，这样便降低了重建模拟信号的量化噪声本底，提高了小信号的信噪比。但是，由于在实践中无法做到同步调整数字增益D和模拟增益A，因此，数字增益D和模拟增益A切换的异步，将导致信号在增益切换点不连续，即存在切换误差，若增益切换点附近能量较大，将出现非常扰人的切换噪声，从而影响信号的听觉质量。因此，如何提供一种降低量化噪声的方法及装置来提高信号的听觉质量是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种降低量化噪声的方法及装置，以实现对切换噪声的降低，提高信号的听觉质量。一种降低量化噪声的方法，包括：将原始数字信号分帧；求取所述原始数字信号的当前帧和下一帧内最大幅值xMax2对应的数字信号采样点；求取使所述最大幅值xMax2不溢出的最大的目标数字增益Gd(n)，所述目标数字增益Gd(n)同时满足不等式xMax2Gd(n)<xf和等式Lstep＝|Gd(n-1)-Gd(n)|/Gstep，其中，xf为数字信号满刻度值，Lstep为总切换步数且为非负整数，Gd(n-1)为前一帧的原数字增益，Gstep为数字增益调整步长，所述目标数字增益Gd(n)、所述原数字增益Gd(n-1)和所述数字增益调整步长Gstep均为分贝值，n为当前帧序号；将所述当前帧内满足预设条件的多个目标采样点作为增益切换点，所述预设条件为本身能量及相邻能量均小于所述当前帧内其它采样点的能量；依据增益切换位置Gpoint和增益切换步数Gstep，在所述增益切换点将所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)，并对应地调整模拟增益。优选的，所述将所述当前帧内满足预设条件的多个目标采样点作为增益切换点包括：以所述原数字增益Gd(n-1)能否让所述当前帧和所述下一帧的所述最大幅值xMax2溢出为判定条件，确定所述当前帧内的候选增益切换点；对每个所述候选增益切换点建立评估权重向量S：S＝[S(1),S(2),……S(ps)]，其中，评估权重S(p)＝ws{w1|x(nN+p-1)|γ+w2|x(nN+p)|γ+w3|x(nN+p+1)|γ}，p为采样点序号，p＝1，2，3，……ps，ws为缩放系数且为正实数，[w1，w2，w3]为加权向量且均为非负实数，满足w1+w2+w3＝1，γ是能量计算系数且为非负实数，n为帧序号，N为帧长，x(t)为原始数字信号，t为时间索引；从所述候选增益切换点中筛选出满足预设条件的pf个候选增益切换点作为增益切换点，所述预设条件为增益切换开销小于所述候选增益切换点中未被筛选的各候选增益切换点的增益切换开销，所述增益切换开销为各候选增益切换点的评估权重与增益切换步数的乘积。优选的，所述以所述原数字增益Gd(n-1)能否让所述当前帧和所述下一帧的所述最大幅值xMax2溢出为判定条件，确定所述当前帧内的候选增益切换点的过程包括：判断所述当前帧的最大幅值xMax(n)与所述原数字增益Gd(n-1)的乘积是否不小于所述数字信号满刻度值xf；若所述最大幅值xMax(n)与所述原数字增益Gd(n-1)的乘积不小于所述数字信号满刻度值xf，则判定所述原数字增益Gd(n-1)能让所述最大幅值xMax2溢出；从原始数字信号第1个采样点x(Nn+1)开始检索，检索至第N个采样点x(Nn+N)；当检索出现第一个符合不等式|x(Nn+pO)|×Gd(n-1)≥xf的采样点时，将该采样点前面的所有采样点均作为所述增益切换点，所述候选增益切换点的个数ps＝pO-1；若所述最大幅值xMax(n)与所述原数字增益Gd(n-1)的乘积小于所述数字信号满刻度值xf，则判定所述原数字增益Gd(n-1)不能让所述最大幅值xMax2溢出；将该帧中所有采样点均作为所述候选增益切换点，所述候选增益切换点的个数ps＝N。优选的，所述依据增益切换位置Gpoint和增益切换步数Gstep，在所述增益切换点将所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)，并对应地调整模拟增益的过程包括：依据所述增益切换位置Gpoint和所述增益切换步数Gstep，在所述增益切换点对所述当前帧的数字信号从所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)；当对所述当前帧的数字信号应用增益切换完毕后，将整帧信号发送至数字模拟转换器DAC的输出缓冲；利用所述增益切换位置Gpoint和所述增益切换步数Gstep，在延迟预设时间段后对应的调整模拟增益。一种降低量化噪声的装置，包括：分帧单元，用于将原始数字信号分帧；第一求取单元，用于求取所述原始数字信号的当前帧和下一帧内最大幅值xMax2对应的数字信号采样点；第二求取单元，用于求取使所述最大幅值xMax2不溢出的最大的目标数字增益Gd(n)，所述目标数字增益Gd(n)同时满足不等式xMax2Gd(n)<xf和等式Lstep＝|Gd(n-1)-Gd(n)|/Gstep，其中，xf为数字信号满刻度值，Lstep为总切换步数且为非负整数，Gd(n-1)为前一帧的原数字增益，Gstep为数字增益调整步长，所述目标数字增益Gd(n)、所述原数字增益Gd(n-1)和所述数字增益调整步长Gstep均为分贝值，n为当前帧序号；增益切换点获取单元，用于将所述当前帧内满足预设条件的多个目标采样点作为增益切换点，所述预设条件为本身能量及相邻能量均小于所述当前帧内其它采样点的能量；切换调整单元，用于依据增益切换位置Gpoint和增益切换步数Gstep，在所述增益切换点将所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)，并对应地调整模拟增益。优选的，所述增益切换点获取单元包括：候选增益切换点获取子单元，用于以所述原数字增益Gd(n-1)能否让所述当前帧和所述下一帧的所述最大幅值xMax2溢出为判定条件，确定所述当前帧内的候选增益切换点；评估权重向量建立子单元，用于对每个所述候本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低量化噪声的方法，其特征在于，包括：将原始数字信号分帧；求取所述原始数字信号的当前帧和下一帧内最大幅值xMax2对应的数字信号采样点；求取使所述最大幅值xMax2不溢出的最大的目标数字增益Gd(n)，所述目标数字增益Gd(n)同时满足不等式xMax2Gd(n)<xf和等式Lstep＝|Gd(n‑1)‑Gd(n)|/Gstep，其中，xf为数字信号满刻度值，Lstep为总切换步数且为非负整数，Gd(n‑1)为前一帧的原数字增益，Gstep为数字增益调整步长，所述目标数字增益Gd(n)、所述原数字增益Gd(n‑1)和所述数字增益调整步长Gstep均为分贝值，n为当前帧序号；将所述当前帧内满足预设条件的多个目标采样点作为增益切换点，所述预设条件为本身能量及相邻能量均小于所述当前帧内其它采样点的能量；依据增益切换位置Gpoint和增益切换步数Gstep，在所述增益切换点将所述原数字增益Gd(n‑1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)，并对应地调整模拟增益。

【技术特征摘要】
1.一种降低量化噪声的方法，其特征在于，包括：将原始数字信号分帧；求取所述原始数字信号的当前帧和下一帧内最大幅值xMax2对应的数字信号采样点；求取使所述最大幅值xMax2不溢出的最大的目标数字增益Gd(n)，所述目标数字增益Gd(n)同时满足不等式xMax2Gd(n)&lt;xf和等式Lstep＝|Gd(n-1)-Gd(n)|/Gstep，其中，xf为数字信号满刻度值，Lstep为总切换步数且为非负整数，Gd(n-1)为前一帧的原数字增益，Gstep为增益切换步数，所述目标数字增益Gd(n)、所述原数字增益Gd(n-1)和所述增益切换步数Gstep均为分贝值，n为当前帧序号；将所述当前帧内满足预设条件的多个目标采样点作为增益切换点，所述预设条件为本身能量及相邻能量均小于所述当前帧内其它采样点的能量；依据增益切换位置Gpoint和增益切换步数Gstep，在所述增益切换点将所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)，并对应地调整模拟增益。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述当前帧内满足预设条件的多个目标采样点作为增益切换点包括：以所述原数字增益Gd(n-1)能否让所述当前帧和所述下一帧的所述最大幅值xMax2溢出为判定条件，确定所述当前帧内的候选增益切换点；对每个所述候选增益切换点建立评估权重向量S：S＝[S(1),S(2),……S(ps)]，其中，评估权重S(p)＝ws{w1|x(nN+p-1)|γ+w2|x(nN+p)|γ+w3|x(nN+p+1)|γ}，p为采样点序号，p＝1，2，3，……ps，ws为缩放系数且为正实数，[w1，w2，w3]为加权向量且均为非负实数，满足w1+w2+w3＝1，γ是能量计算系数且为非负实数，n为帧序号，N为帧长，x(t)为原始数字信号，t为时间索引；从所述候选增益切换点中筛选出满足预设条件的pf个候选增益切换点作为增益切换点，所述预设条件为增益切换开销小于所述候选增益切换点中未被筛选的各候选增益切换点的增益切换开销，所述增益切换开销为各候选增益切换点的评估权重与增益切换步数的乘积。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以所述原数字增益Gd(n-1)能否让所述当前帧和所述下一帧的所述最大幅值xMax2溢出为判定条件，确定所述当前帧内的候选增益切换点的过程包括：判断所述当前帧的最大幅值xMax(n)与所述原数字增益Gd(n-1)的乘积是否不小于所述数字信号满刻度值xf；若所述最大幅值xMax(n)与所述原数字增益Gd(n-1)的乘积不小于所述数字信号满刻度值xf，则判定所述原数字增益Gd(n-1)能让所述最大幅值xMax2溢出；从原始数字信号第1个采样点x(Nn+1)开始检索，检索至第N个采样点x(Nn+N)；当检索出现第一个符合不等式|x(Nn+pO)|×Gd(n-1)≥xf的采样点时，将该采样点前面的所有采样点均作为所述增益切换点，所述候选增益切换点的个数ps＝pO-1；若所述最大幅值xMax(n)与所述原数字增益Gd(n-1)的乘积小于所述数字信号满刻度值xf，则判定所述原数字增益Gd(n-1)不能让所述最大幅值xMax2溢出；将该帧中所有采样点均作为所述候选增益切换点，所述候选增益切换点的个数ps＝N。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据增益切换位置Gpoint和增益切换步数Gstep，在所述增益切换点将所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)，并对应地调整模拟增益的过程包括：依据所述增益切换位置Gpoint和所述增益切换步数Gstep，在所述增益切换点对所述当前帧的数字信号从所述原数字增益Gd(n-1)逐步切换到所述目标数字增益Gd(n)；当对所述当前帧的数字信号应用增益切换完毕后，将整帧信号发送至数字模拟转换器DAC的输出缓冲；利用所述增益切换位置Gpoint和所述增益切换步数Gstep，在延迟预设时间段后对应的调整模拟增益。5.一种降低量化噪声的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晟，蒋斌，林福辉，张洵，徐晶明，袁野，雍雅琴，纪伟，
申请(专利权)人：展讯通信上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31