处理丢失帧的语音通信系统及方法技术方案

一种语音通信系统包括：　　　　编码器，处理语音帧并对于每一语音帧确定音调滞后参数；　　　　发送器，与该编码器耦合，发送用于每一语音帧的音调滞后参数；　　　　接收器，从该发送器逐帧接收所述音调滞后参数；　　　　控制逻辑，与该接收器耦合，用于部分基于音调滞后参数重新合成该语音信号；　　　　丢失帧检测器，检测有一帧是否未被该接收器收到；　　　　帧恢复逻辑，当丢失帧检测器检测到丢失帧时，使用多个先前收到的帧的音调滞后参数外推该丢失帧的音调滞后参数。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
参考引用在此整体结合以下美国专利申请以资参考并使其构成本申请的一部分1998年9月18日提交的，序列号为09/156,650的美国专利申请“Speech Encoder Using Gain Normalization That Combines Open AndClosed Loop Gain”，Conexant文档号为98RSS399；1999年9月22日提交的，序列号为60/155,321的美国临时申请，“4kbits/s Speech Coding”，Conexant文档号为99RSS485；以及2000年5月19日提交的，序列号为09/574,396的美国专利申请，“ANew Speech Gain Quantization Strategy”，Conexant文档号为99RSS312。
技术介绍
本专利技术一般涉及话音通信系统中语音的编码和解密，更具体地说，涉及处理错误帧或丢失帧的方法和设备。为了对基本的语音建模，对语音信号按时间采样并按帧存储作为待被数字化处理的离散波形。然而，为了更有效地使用语音的通信带宽，在发送之前，特别是当语音要在有限带宽约束下传输时要对语音进行编码。对于不同的语音编码问题已经提出多种算法。例如，可对语音信号执行合成分析的编码方法。在编码语音时，语音编码算法试图以需要最小带宽的方式表示语音信号的特征。例如，语音编码算法设法除去语音信号中的冗余性。第一步是除去短期相关性。一种信号编码技术是线性预测编码(LPC)。在使用LPC方法时，将任意特定时间的语音信号值模型化为先前值的线性函数。通过使用LPC方法，能够降低短期相关性，并可通过估计并应用某些预测参数表示该信号来确定有效的语音信号表示。作为语音信号中短期相关性包络的LPC频谱，例如可由LSF(线谱频率)表示。在除去语音信号中的短期相关性之后，保留有LPC残余信号。这种残余信号包含需要被模型化的周期性信息。除去语音中的冗余性的第二步是对周期性信息建模。可使用音调预测对周期性信息建模。语音的某些部分具有周期性，而其它部分则没有。例如，声音“aah”有周期性信息，而声音“shhh”则没有周期性信息。在使用LPC技术时，传统的源编码器作用于语音信号，以便提取待被编码的建模和参数信息，用于通过通信信道与传统的源解码器通信。把建模和参数信息编码为较小信息量的一种方法是使用量化。参数的量化涉及在表或码本中选择最接近的项表示该参数。这样，例如如果码本包含0，0.1，0.2，0.3等，则可由0.1表示参数0.125。量化包括标量量化和矢量量化。在标量量化中，在表或码本中按上述选择最接近参数的项。与此相对照，矢量量化组合两个或多个参数，并在表或码本中选择最接近被组合的参数的项。例如矢量量化可以在码本中选择最接近参数之间的差的项。用于一次矢量量化两个参数的码本常被称为二维码本。一个n-维码本一次量化n个参数。量化的参数可被打包为若干数据包，从编码器发送至解码器。换言之，一旦被编码，表示输入语音信号的参数就被发送至收发器。这样，例如可将LSF量化，并且将对应于码本中的索引转换为若干位，然后从编码器发送至解码器。根据该实施例，每一个包可表示该语音信号的一个帧的一部分，一个语音帧，或不止一个语音帧。在收发器处，解码器接收被编码的信息。因为解码器被配置为知道语音信号被编码的方式，故解码器可对编码的信息解码，以便重构用于回放人耳感觉如同原来语音的声音信号。然而，至少有一个数据包在传输期间丢失可能是不可避免的，从而解码器并没有收到由编码器发送的所有信息。例如，当语音从一蜂窝式电话向另一蜂窝式电话传输时，在接收不良或有噪声时数据可能丢失。因而，向解码器发送编码的建模和参数信息需要一种方法，该方法使得解码器能够校正或调整丢失的数据包。虽然现有技术描述了某些用于调整丢失的数据包的方法，例如通过外推试图猜测丢失的包中是些什么信息，但这些方法受到限制，以至需要改进的方法。除了LSF信息之外，向解码器发送的其它参数也可能丢失。例如在CELP(码激励线性预测)语音编码中，有两种类型的增益也要被量化并向解码器发送。第一种类型的增益是音调增益GP，也称为自适应码本增益。自适应码本增益有时(包括这里)以下标“a”而不是下标“p”标记。第二类增益是固定码本增益GC。语音编码算法具有包括自适应码本增益和固定码本增益的量化参数。其他参数可包括例如代表话音语音(voiced speech)周期性的音调滞后。如果语音编码器对语音信号分类，也可以向解码器发送关于语音信号分类的信息。对于将语音分类并以不同模式操作的改进的语音编码器/解码器，参见2000年5月19日提交的美国专利申请09/574,396，“A New Speech Gain Quantization Strategy，”Conexant文档号为99RSS312，该文献先前已被引用在此作为参考。因为这些和其它参数信息是通过不完善的传输装置向解码器发送，这些参数的某些会丢失或永远不会被解码器收到。对于每一语音帧传输一个信息包的语音通信系统，一个包的丢失就造成一帧信息的丢失。为了重构或估计丢失的信息，现有技术系统根据参数的丢失已尝试了不同的方法。某些方法简单地使用实际上由解码器收到的来自先前帧的参数。这些现有技术方法有其不足之处，不够精确并有问题。这样就需要一种改进的方法来校正或调整丢失的信息，使得再生一个尽可能接近原来的语音信号的语音信号。为了节省带宽，某些现有技术语音通信系统不从编码器向解码器传输固定码本激励。这些系统具有本地高斯时间序列产生器，所述时间序列产生器使用初始固定种子值(seed)产生随机激励值，然后每当系统遇到包含静音或背景噪声的帧时就更新该种子值。这样，对于每一个噪声帧，种子值都发生改变。因为编码器和解码器具有按相同的顺序使用相同的种子值的相同的高斯时间序列产生器，因而它们对噪声帧产生相同的随机激励值。然而，如果一个噪声帧丢失而没有被解码器收到，则编码器和解码器对相同的噪声帧使用不同的种子值，从而失去它们的同步性。这样，就需要一种语音通信系统，它不向解码器发送固定码本激励值，但是当传输期间帧丢失时，能够维持编码器与解码器之间的同步。
技术实现思路
在使用改进的方法处理从编码器向解码器传输期间丢失信息的语音通信系统和方法中，可发现本专利技术各个单独的方面。特别地，该改进的语音通信系统能够对一丢失的数据包中丢失的信息产生更精确的估计。例如，该改进的语音通信系统能够更精确处理丢失的信息，诸如LSF，音调滞后(或自适应码本激励)，固定码本激励和/或增益信息。在不向解码器发送固定码本激励值的语音通信系统的一个实施例中，即使先前的噪声帧在传输期间丢失，该改进的编码器/解码器也能够对给定的噪声帧产生相同的随机激励值。本专利技术第一个单独的方面是一种语音通信系统，该系统以受控的自适应方式通过把LSF之间的最小间隔设置为一增加的值，然后对后续的帧降低该值来处理丢失的LSF信息。本专利技术第二个单独的方面是一种语音通信系统，该系统通过从多个先前收到的帧的音调滞后外推而估计丢失的音调滞后。本专利技术第三个单独的方面是一种语音通信系统，该系统接收后续收到的帧的音调滞后，并使用先前收到的帧的音调滞后与后续收到的帧的音调滞后之间的曲线拟合，微调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种语音通信系统包括编码器，处理语音帧并对于每一语音帧确定音调滞后参数；发送器，与该编码器耦合，发送用于每一语音帧的音调滞后参数；接收器，从该发送器逐帧接收所述音调滞后参数；控制逻辑，与该接收器耦合，用于部分基于音调滞后参数重新合成该语音信号；丢失帧检测器，检测有一帧是否未被该接收器收到；帧恢复逻辑，当丢失帧检测器检测到丢失帧时，使用多个先前收到的帧的音调滞后参数外推该丢失帧的音调滞后参数。2.根据权利要求1的语音通信系统，其中所述帧恢复逻辑使用该丢失帧之后收到的帧的音调滞后参数设置该丢失帧的音调滞后参数。3.根据权利要求1的语音通信系统，其中所述丢失帧检测器和/或帧误差逻辑是控制逻辑的一部分。4.根据权利要求1的语音通信系统，其中当接收器收到丢失帧之后的帧中的音调滞后参数时，帧恢复逻辑使用该丢失帧之后的该帧的音调滞后参数，调整先前设置的用于该丢失帧的音调滞后参数。5.根据权利要求4的语音通信系统，还包括自适应码本缓存器，该缓存器包含用于一第一帧的总激励，该总激励包含量化的自适应码本激励成分，其中缓存的总激励被提取作为所述第一帧之后的帧的自适应码本激励，且帧恢复逻辑使用该丢失帧之后的该帧的音调滞后参数来调整该量化的自适应码本激励。6.根据权利要求2的语音通信系统，其中帧恢复逻辑从该丢失帧之后收到的帧的音调滞后参数外推该丢失帧的音调滞后参数。7.根据权利要求1的语音通信系统，其中在帧恢复逻辑设置用于该丢失帧的丢失参数之后，解码器从丢失帧重新合成语音...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·拜尼亚斯恩，E·施罗默特，HY·苏，
申请(专利权)人：康奈克森特系统公司，
类型：发明
国别省市：