再现接收语音信号的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及再现接收语音信号（ｒ）的方法和装置，接收语音信号（ｒ）在受到如噪声、干扰或衰落这样扰动的无线电信道上被传输。使来自这些扰动影响最小的语音信号（ｒ↓［ｒｅｃ］）由对应于接收语音信号（ｒ）的预期特征值的估计语音信号（ｒ）产生，估计语音信号（＊）在信号模型化电路（５００）中按照线性预测的再现模型被产生。接收语音信号（ｒ）和估计语音信号（＊）按照由质量参数ｑ确定的可变比率在信号组合电路（７００）中被组合。质量参数ｑ可以按干扰无线电信号或比特差错率信号或坏帧指示的比例交替地建立在测量接收无线电信号功率电平，所要求的无线电信号的接收功率电平的估计值的基础上，所要求无线电信号功率电平，它可根据已经某个无线电信道传输的并代表接收语音信号的数据信号计算得到。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术涉及再现已经无线电信道传输的语音信号的方法。无线电信道传输或者全模拟的语音信息，或者数字编码的语音信息。然而在这后者的情况下，语音信息不是用线性预测编码被编码后的语音；换句话说，并未规定语音信息已在发射机侧地线性预测语音编码器中被处理。更具体地说，本专利技术涉及一种这样的再生语音信号方法，亦即，从一个或许已受到如噪声、干扰或衰落这样扰动的接收语音信号，再生一个语音信号，使其对这些扰动的影响减至最小程度。本专利技术也涉及实现该方法的装置。
技术介绍
的说明我们知道，在从一个发射机到一个接收机的数字化语音信息传输中，按着线性预测方法在发射机侧编码和译码又在接收机侧译码语音信息。LPC(线性预测编码)是一个有力的分析语音信息的方法，因为它能使良好的语音质量在低位速率上得到。同时，当计算上是比较有效时，LPC产生可靠的语音参数估计。全速率改进语音编码器的GSMEFR(GSM=全球移动通信系统；EFR=加强全速率)、GSM标准构成一个LPC的例子。这种编码能使一个可能已经无线电发送的语音信号的接收机校正某些类型在传输中出现的差错和隐蔽其他类型的差错。在下列文献中所介绍的帧替换和差错减小或抑制方法能够作为这种处置的例子被提到草案GSM EFR 06、61，“加强全速率语音通读信道丢失帧的替换和减少”，ETSI电子技术标准协会，1966年；国际通信联盟第15研究组对问题5/15的文献，“为帧消除隐蔽的G.728译码器改进”，AT&T(美国电话电报公司)，1995年2月，其根据G728标准，利用低延迟-码激发线性预测(LD-CELP)以16千比特/秒语音的编码”，国际通信联盟，日内瓦，1992年。例如，美国专利说明书5,233,660示教一种根据LD-CELP原理工作的数字语音编码器和语音译码器。因为语音信息是按替换编码算法，例如脉冲编码调制(PCM)被编码，所以知道当差错出现在一给定的数据字中时重复在前面的数据字。在下列论文中介绍了在发射机和接收机之间的PCM传输中丢失的语音信息如何在接收机侧用从较早接收的信息中提取的信息来代替David J.Goodman等，“在打包话音通信中为恢复缺失的语音段的波形替代技术”，关于声学、语音及信号处理的IEEE会刊，ASSP-34卷，第6期，1986年12月，1440-1447页。在语音信息按自适应差分脉码调制(ADPCM)进行调制的系统情况下，已知有若干方法抑制差错和限制高信号幅度，其中编码滤波器的状态被修改。M.Suzuki和S.kubota在下列论文中介绍了当数据被有差错地传输时在语音信息的ADPCM传输中衰减接收信号的一个方法“用于个人通信系统的语音传输质量改进方案一超级静噪方案”，国家电话电报无线系统研究所，第4卷，1995年713-717页。专利技术的概要本专利技术对在模拟无线电通信系统中和在某些数字无绳电信系统中，例如DFCT(数字欧洲无绳电信)，在这些系统中无线电信号受到扰动所产生的那些问题提供一个解决方法，一个这样问题的例子是，当接收的模拟无线电信号例如由于衰落变得太弱而被淹没在噪声中时出现的喀呖声。另一个问题的例子是，当由于记录在最后接收的数据字中的差错而重复数字化语音信号中的前面的数据字时所产生的喀呖声和“噼啪”声。再一个问题涉及当一个接收的数字化语音信号由于接收数据字中差错率太高而被静噪或抑制时出现的中断。因此，本专利技术的一个目的是从一个接收的语音信号中建立一个扰动影响最小的语音信号。接收的语音信号在从发射机到接收机的传输期间或许已受到一些扰动。这些扰动也许由例如噪声、干扰或衰落所引起。按照所提出的本专利技术，借助于信号模型化从接收的语音信号产生出一个估计信号达到上述目的，这估计信号决定于表示接收语音信号质量的质量参数。然后接收语音信号和估计语音信号按照也由所说的质量参数所决定的变量关系式被合成，并形成一个再现的语音信号。当接收条件引起接收语音信号的语音质量变化时，前面所说的关系式被改变，再现的语音信号质量被恢复，而获得基本上均匀一致的或者说恒定的质量。本专利技术的方法的特征在于由下列中权利要求1中所述的特征表示。一个所提出的装置起从一个接收的语音信号再现一个语音信号的作用。该装置包括一个信号模型化单元和一个信号合成单元。在信号模型化单元中，建立对应于接收语音信号的预期特征值的估计语音信号；在信号合成单元中，接收信号和估计语音信号按照由质量参数决定的变量关系式被合成。所提出的设备的特征由权利要求20中所述的特征表示。通过利用语音信号的统计特性再现接收的模拟或数字语音信号，经历接收机的语音质量能够明显得到改善。如果同借助于以前已知的解决方法分别在利用PCM传输或APPCM传输的模拟系统和数字系统中迄今有可能得到的语音质量相比较。因为接收语音信号的再现考虑了语音信号的统计特性，有可能避免当由于记录在最后接收的数据字中的差错，重复语音信号中前一个数据字时，例如在PCM传输和APPCM传输中产生的喀呖和噼啪声。当一个接收的数字语音信号由于接收的数据字中的差错率过高而被静噪时出现的中断，也能通过代之在这样场合只利用由所提出的方法得到的估计语音信号而被避免。附图的简要说明附图说明图1说明以一个已知的方式借助于线性预测编码(LPC)的语音信息的编码和译码；图2说明语音信息原则上是如何按照所提出的方法被传送、接收和再现；图3说明能够以本专利技术的方法被使用的一个信道模型的例子；图4是说明图2中信号再现单元的方框原理图5是说明图4中所提出的信号模型化单元的方框原理图6是说明图5中的激励产生单元的方框原理图7是说明图4中所提出的信号合成单元的方框原理图8是说明适用于图7中的信号合成单元的本专利技术信号合成方法的第一实施例的流程图9说明当遵循图8中的流程图时能够得到的结果的一个例子；图10是说明适用于图7中的信号合成单元的本专利技术信号合成方法的第二实施例的流程图11说明当遵循图10中的流程图时能够得到的结果的一个例子；图12说明一个关于接收语音信号的质量参数如何在接收语音抽样的时序上变化的例子；图13是说明参见图12中接收语音信号的信号幅度的图14是说明图13中所示的语音信号的信号幅度的图，所说的语音信号已按照所提出的方法被再现；图15是说明本旭有的信号再现单元在一个模拟收发设备中应用的方框原理图；以及图16是说明本旭有的信号再现单元在一个收发设备中应用的方框原理图，所说的收发设备供发射和接收数字化语音信息用。现在将参照所提出的本专利技术的实施例和附图更详细地说明本专利技术。优选实施例的详细说明图1说明用一个已知的方式借助于线性预测编码(LPC)以语音信息S形式的人的语音编码。线性预测编码(LPC)假定语音信号S可想像由位于共振管110中的音频发生器100产生。音频发生器100在人的声带和气管中找到对应性，声带和气管连同口腔构成共振管110。音频发生器100以参数强度和频率表示其特征，并用该语音模型激励e被标志又按沅信号K被表示。共振管110以其共振频率(所谓的共振峰)表示其特征，共振峰按短期谱1/A描述。在线性预测编码过程(LPC)中，通过估计和消除基本短期谱1/A以及计算信号的剩余部分的激励e，即强度和频率，语音信号S在分析单元120中被分析。短期谱1/A的消除是在所谓逆滤波器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用信号模型（５００）和质量参数（ｑ）从接收信号（ｒ）再现语音信号的方法，特征为通过所说的信号模型（５００）的媒介建立估计的信号（＊），其对应于接收信号（ｒ）的预期特征值；组合所说的接收信号（ｒ）和所说的估计信号（＊）并形成再现语音信号（ｒ↓［ｒｅｃ］），其中所说的质量参数（ｑ）决定按其组合形成的比率（α、β）。

【技术特征摘要】
SE 1996-4-10 9601351-11．利用信号模型(500)和质量参数(q)从接收信号(r)再现语音信号的方法，特征为通过所说的信号模型(500)的媒介建立估计的信号其对应于接收信号(r)的预期特征值；组合所说的接收信号(r)和所说的估计信号并形成再现语音信号(rrec)，其中所说的质量参数(q)决定按其组合形成的比率(α、β)。2．根据权利要求1的方法，特征为将质量参数(q)建立在接收信号(r)的测量功率电平(RSS、γ)的基础上。3．根据权利要求1的方法，特征为按对扰动信号(I)的信号电平的比例C/I将质量参数(q)建立在所说接收信号(r)的估计接收信号电平(C)的基础上。4．根据权利要求1的方法，特征为将所说的质量参数(q)建立在比特差错率(BER)的基础上，所说的比特差错率(BER)已据所说的信号(r)的一个数字表示计算得到。5．根据权利要求1的方法，特征为将所说的质量参数(q)建立在一坏帧指示(BFI)的基础上，所说的坏帧指示器(BFI)已从所说的信号(r)的一个数字表示计算得到。6．根据权利要求1-5中的任何一个的方法，特征为将所说的信号模型(500)建立在所说的接收信号(r)的线性预测(LPC/LTP)的基础上。7．根据权利要求6的方法，特征为所说的线性预测(LPC/LTP)产生标志所说的接收信号(r)的一个短期预测(STP)的系数。8．根据权利要求6或7的方法，特征为所说的线性预测(LPC/LTP)产生标志所说的接收信号(r)的一个长期预测(LTP)的系数。9．根据权利要求6-8中的任何一个的方法，特征为所说的线性预测(LPC/LTP)产生放大值(b)，它关系到所说的估计的估计信号的历程(……、)。10．根据权利要求6-9中的任何一个的方法，特征为所说的线性预测(LPC/LTP)包含关于接收信号(r)将被假定为代表语音信息还是代表非语音信息类信息的信息(C)。11．根据权利要求6-10中的任何一个的方法，特征为所说的线性预测(LPC/LTP)包含关于所说的信号(r)将被假定代表发声声音还是代表不发声声音的信息(C)。12．根据权利要求6-11中的任何一个的方法，特征为所说的线性预测(LPC/LTP)包含关于所说的接收信号(r)将被假定是局部稳态的还是局部瞬态的信息(C)。13．根据权利要求1-12中的任何一个的方法，特征为所说的接收信号(r)是一个采样和量化的模拟调制和传输的语音信号。14．根据权利要求1-12中的任何一个的方法，特征为所说的接收信号(r)是一个数字调制和传输的编码信号。15．根据权利要求1-12中的任何一个的方法，特征为所说的接收信号(r)由译码自适应差分脉码调制(ADPCM)信号产生。16．根据权利要求1-12中的任何一个的方法，特征为所说的接收信号(r)通过译码对数脉冲编码调制(PCM)信号产生。17．根据权利要求1的方法，特征为所说的比率(α、β)从只标志所说的接收信号(r)到只标志所说的估计信号是可变化的。18．根据权利要求17的方法，特征为，从只是所说的接收信号(r)到只是所说的估计信号的过渡发生在所说的接收信号(r)的连续抽样的至少一数(nt)的过渡期间(tt)，在其间对于所说的接收信号(r)的质量参数(q)低于预定的质量值(rt)。19．根据权利要求17的方法，特征为，从只是所说的估计信号到只是所说的接收信号(r)的过渡发生在所说的接收信号(r)的连续抽样的至少一数(nt)的过渡期间(tt)，在其间对于所说的接收信号(r)的质量参数(q)超过预定的质量值(γt)。20．根据权利要求17的方法，特征为所说的过渡期间(tt)的持续时间是由预定的但是可变的过渡值(nt)决定。21．为从接收信号(r)再现语音信号并包括信号模型化单元(500)的装置，其特征R该信号模型化单元(500)起产生对应于所说接收信号(r)的预期特征值的估计信号的作用；该单元包括信号合成单元(700)，其起组合所说的接收信号(r)和所说的估计信号的作用；该单元包括信号组合单元(700)，其起组合所说的接收信号(r)和所说的估计信号并借此形成再现语音信号(rrec)的作用，其中按其实现组合的比率(α、β)由质量参数(q)确定。22．根据权利要求21的装置，特征为在所说的信号组合单元(700)中的处理器(710)根据对于每个所说的接收信号(r)的抽样的所说的质量参数(q)值传送第一加权系数(α)和第二加权系数(β)。23．根据权利要求22的装置，特征为，信号组合单元(700)起形成所说的接收信号(...

【专利技术属性】
技术研发人员：E埃库登，D布里亨蒂，
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]