噪声抑制系统和方法以及网络噪声抑制器技术方案

网络噪声抑制器包括用来对ＣＥＬＰ已编码比特流进行部分解码的装置（１１３）；根据已解码参数确定噪声抑制滤波器Ｈ（ｚ）的装置（１１６）；利用这个滤波器确定修改后的ＬＰ和增益参数的装置（１１８，１２０）；以及在已编码比特流中以修改过的参数替换相应的参数的装置（１２２）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于通话系统的噪声抑制，特别是基于网络的噪声抑制。
技术介绍
噪声抑制用来抑制任何叠加在有用语音信号上的背景声音，同时保留语音的特征。在大多数应用中，噪声抑制器作为语音编码器的预处理器进行工作。噪声抑制器也可以作为语音编码器中的一个完整部分实现。安装于网络中的噪声抑制算法的实现方法也是存在的。应用这些基于网络的方法，其理论基础是，当终端不包含任何噪声抑制时，也可以实现噪声的降低。这些算法在PCM(脉冲编码调制)编码信号上运行，并且不依赖于语音编码算法的比特率。然而，在一个运用低语音编码比特率的电话系统中(例如数字蜂窝系统)中，基于网络的噪声抑制在没有引入语音的级联编码的情况下无法实现。对于大多数的现存系统，这并不是一个很严格的限制，因为核心网络中的传送通常是基于PCM编码语音，也就是说级联编码已经存在。然而，无级联或不含代码转换器(transcoder)的操作中，语音的解码及之后的编码必须在噪声抑制装置本身中进行，这样打破了原本不需级联的操作。这种方法的一个缺陷是，级联编码会引起语音质量的下降，尤其是在低比特率下编码的语音。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是降低由LP(线性预测)编码形成的已编码的语音信号的噪声，特别是对于在低比特率下的CELP(码激励线性预测)已编码语音，而不引入任何级联编码。实现这个目的依照附加的权利要求。简要地说，本专利技术是基于修改包含编码比特流中的频谱和增益信息的参数，而保持激励信号不变。它给出了对于不含代码转换器操作的系统的可改进的语音质量的噪声抑制。附图的简要描述本专利技术其它的目的和益处，通过参考附图及下面的描述，能够得到更好的理解。其中附图说明图1是一个典型的包含一个网络噪声抑制器的传统通信系统方框图；图2是另一个典型的包含一个网络噪声抑制器的传统通信系统方框图；图3是CELP综合模型的简化方框图；图4是LP综合滤波器的功率传递函数的示意图；图5是图示噪声抑制滤波器的功率传递函数的示意图；图6是将原始的综合滤波器与真实及近似的噪声抑制滤波器的功率传递函数相对比的示意图；图7是包含依照本专利技术的网络噪声抑制器的通信系统方框图；图8是图示一个运用本专利技术的噪声抑制方法的示范性的实施例的流程图；图9是图示对噪声抑制滤波器的改进的一组示意图；图10是一个运用本专利技术的网络噪声抑制器的示范性的实施例的方框图。详细描述在下面描述中，功能相同或近似的部件以相同的参考符号表示。图1是一个典型的包含一个网络噪声抑制器的传统通信系统方框图。发送终端10对语音编码并将编码后的语音信号送到基站12，在那里对语音信号进行解码成为PCM信号。PCM信号经过核心网中的噪声抑制器14，改进过的PCM信号被送到第二个基站16，在那里，它被编码并发送到接收终端18，在终端18，它被解码成为语音信号。图2是另一个典型的包含一个网络噪声抑制器的传统通信系统的方框图。这个实施例和图1的实施例不同在于，编码后的语音信号也用于核心网，因此增加了网络的容量，因为编码后的语音信号比传统PCM信号需要更低的比特率。然而，所运用的噪声抑制算法是在PCM信号上进行抑制。因此，除了实际噪声抑制器单元14，网络噪声抑制器还包含一个解码器13，用来将接收到的编码后的语音信号解码成PCM信号，以及编码器15，用来为改进后的PCM信号编码。这个特征叫做级联编码。级联编码的一个缺陷是，在语音编码的比特率较低的情况下，编码-解码-编码过程会导致语音质量的下降。原因是，运用了噪声抑制算法的已解码信号，由于低编码比特率并不一定准确地代表原始语音信号。因此这个信号的二次编码(在噪声抑制之后)可能导致不能很好地代表原始语音信号。本专利技术通过避免传统系统中的第二次编码步骤来解决这个问题。本专利技术不修改解码后的PCM信号样本，而是利用修改某些语音参数，直接对语音编码的比特流进行噪声抑制，这些内容将在下面更详细地描述。现在参考CELP编码来讲解本专利技术。但是需要理解的是，相同的原理可以被运用于各种线性预测编码。图3是CELP综合模型的简化方框图。来自固定码本20和自适应码本22的矢量分别以gc和gp为增益被放大，并且在加法器24中相加以形成一个激励信号u(n)。这个信号被发送到一个由滤波器1/A(z)描述的LP综合滤波器26，产生出语音信号s(n)。可以由以下方程来描述s(n)=1A(z)u(n)]]>滤波器A(z)的参数和定义激励信号u(n)的参数从语音编码器产生的比特流中得出。噪声抑制算法可以被描述为一个工作在由语音解码器产生的语音信号上的线性滤波器，即y(n)＝H(z)s(n)其中(时变)滤波器H(z)是为了抑制噪声，同时保持语音的基本特征而设计的。滤波器H(z)的详细推导请参见例[1]。现在应用语音解码器如何产生解码后的语音的知识，噪声抑制信号可以在语音解码器输出端得到y(n)=H(z)s(n)=H(z)A(z)u(n)]]>本专利技术的基本思想是利用AR滤波器 去近似滤波器 其中 是与A(z)有相同的阶数的且有增益因子α的滤波器。这样，语音解码器输出端的经过噪声抑制的信号可以近似表示为y(n)=H(z)s(n)=H(z)A(z)u(n)≈1A~(z)αu(n)]]>因此，用新的描述滤波器 的参数和一个降低α的增益来代替描述滤波器A(z)的编码后的比特流的参数和激励信号的增益，不需要引入任何对语音信号完整的解码和后续编码就能实现噪声抑制。图4是LP综合滤波器的功率传递函数的示意图。它的特征是在某些频率点处的尖峰，它们由低谷相连接。图5是图示噪声抑制滤波器的功率传递函数的示意图。注意它与图4的频谱图具有近似相同频率的尖峰。将这个滤波器应用到图4所示频谱上的效果是使尖峰更加尖锐，同时降低了低谷，如图6所示，图6是将原始的综合滤波器与真实及近似的噪声抑制滤波器的功率传递函数相对比的示意图。图7是包含依照本专利技术的网络噪声抑制器的通信系统的方框图。可以从图7中看出，噪声抑制器单元114和基站16之间的编码器被删减了。根据这项专利技术，噪声抑制直接在比特流的参数上进行，这使得编码器不再是必需的。此外，解码器113既可以进行全部解码也可以进行部分解码，这依赖于所使用的算法，这部分将在下面详细描述。在两种情况下解码都仅用于确定对编码后的比特流进行哪些必要的修改。现参照图8描述一个如何进行比特流修改的例子，将本专利技术应用于GSM和UMTS系统[2]中的自适应多速率(AMR)语音编码，采用12.2kbit/s的模型。然而本专利技术并不限于这种语音编码，而是很容易延伸到任何语音编码，参数谱和编码后的序列是已编码参数的一部分。可以从图3看出，为了达到减少噪声的目的而待修改的参数是描述LP综合滤波器A(z)的参数和固定码本的增益gc。代表固定和自适应码本矢量的码字并不需要被改变，自适应码本增益gp也不必被修改(在这个模式中)。这个过程可以总结为图8所描述的如下步骤。步骤1.第一步是将代表滤波器A(z)的量化后的LSP(线谱对LineSpectral Pair)变换为相应的滤波器系数{αi}，在[2]的5.2.4节中有详细的叙述。步骤2.为了确定噪声抑制滤波器H(z)，需要已编码语音信号功率谱密度 的一个度量。运用已确定的滤波器系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种噪声抑制方法，该方法包括以下步骤：将一个噪声信号表示为由基于线性预测编码的信号编码形成的一个比特流，其特征在于，通过直接在已编码的比特流中修改预先确定的编码参数来抑制噪声。

【技术特征摘要】
SE 2001-3-30 0101157-6;SE 2001-7-13 0102519-61.一种噪声抑制方法，该方法包括以下步骤将一个噪声信号表示为由基于线性预测编码的信号编码形成的一个比特流，其特征在于，通过直接在已编码的比特流中修改预先确定的编码参数来抑制噪声。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述编码是基于码激励线性预测编码的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于修改定义一个线性预测综合滤波器的参数。4.根据权利要求3所述中的方法，其特征在于修改至少一个码本增益。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于修改固定码本增益。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于修改线谱对参数及固定码本修正因子。7.根据权利要求1-6任意之一所述的方法，其特征在于保持预先确定的参数不变。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于保持固定码本向量不变。9.一个噪声抑制系统，该系统包括以下装置将一个噪声信号表示为由基于线性预测编码的信号编码形成的一个比特流，该系统具有如下特征通过直接在已编码的比特流中修改预先...

【专利技术属性】
技术研发人员：A埃克里松，T特朗普，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]