用于提供带有扩展带宽的听觉信号的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于提供带有扩展带宽的听觉信号的方法和装置，包括提供高频扩展信号，高频扩展信号用于在高频对所接收到的听觉信号进行扩展，其中提供高频扩展信号包括将至少高于预定频率下限值和／或低于预定频率上限值的所接收到的听觉信号偏移预定的移频值，以获得偏移信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于提供带有扩展带宽的听觉信号，特别是语音 信号的方法和装置。
技术介绍
经过模拟或者数字信号通路传输的听觉信号通常受到信号通路仅 有有限带宽的不利影响，以致于所传输的听觉信号与原始信号存在相当大的区别。例如，就传统的电话连接而言，使用8 kHz的采样率会 产生4kHz的最大信号带宽。较之于音频CD的情况，语音和音频质量 明显下降。此外，许多种传输方式会显出附加的带宽限制。在模拟电话连接 的情况下，仅传输300Hz和3.4kHz之间的频率。因而，仅有3.1 kHz 的带宽是可用的。例如，在语音信号的情况下，缺少高频会导致难于理解。此外， 由于丢失低频分量，因而通话质量降低。一般地，使用宽带或者宽频带数字编码和解码方法(所谓的宽带 编解码器)可以增加电话连接的带宽。然而，在这种情况下，发射机 和接收机都必须支持相对应的编码和解码方法，这些方法将需要实现作为一种可选择的方式，例如可采用在P. Jax， ￡"/wwcemeWBawdw/cfr/7丄/m"e(i 5) eec/2 5Vg/7a/sv J/gonY/zws 77zeoreft'ca/ Boww(is1, Dissertation, Aachen, Germany, 2002或者E. Larsen, R.M. Aarts， ^"(i/oSflm/wWA五xfera/朋，Wiley， Hoboken， NJ, USA， 2004中所述的用于带 宽扩展的系统。这些系统将仅在接收机一侧实现，以便不必改变现存 的电话连接。在这些系统中，带宽小的输入信号的丢失频率分量被估 计并被加入到输入信号中。在图8中示出了现有带宽扩展系统的这种状态下的结构和对应信 号流的实例。通常，丢失频率分量被逐块地再合成。在模块801中，以数字化形式输入或者接收的信号X(n)由分析滤 波器组处理，以便获得频谱矢量X(e^,")。这里，变量"代表时间。 在该图中，假定通过增大采样率，已将输入信号x(n)转换到所需带 宽。在这个转换步骤中，将不会产生附加的频率分量，这可以通过例 如使用适当的抗锯齿或者抗假像滤波元件来实现。为了不修正传输的信号，仅在丢失频率范围内进行带宽扩展。扩展涉及低频(例如，从o 到300 Hz)范围和/或高频(例如，3400 Hz到所需采样率的一半)范 围，这取决于传输方法。在模块802中，例如，从窄带信号提取出窄带谱包络，这种窄带 信号受到电话信道的带宽限制的约束。借助于非线性映射，从窄带包 络估计出对应的宽带包络。这种影射是基于，例如，码-表对 (code-book pairs )(请参见J, Epps, W.H. Holmes, J他w T^c/zw々z/e五w/2朋ce膨7^ q/" CWe<i TVamJH^wJ ^S^eec/z, IEEE Workshop on Speech Coding, Conference Proceedings,第174至176页，1999年6 月)，或基于神经网络(请参见J.-M. Valin, R. Lefebvre, 5w^wW决 ^&cte服'ow _Morra>vZ)awJ 6^eec/z 丄ow朋-A她『/cfe6朋(i CW/wg， IEEE Workshop on Speech Coding, Conference Proceedings,第130至 132页,2000年9月)。在这些方法中，使用需要大量处理器和存储器资 源的训练方法来产生码表的条目或者新网络的权重。此外，在模块803中，从窄带信号产生具有扁平谱包络的宽波段 或者宽带激励信号Ue^,n)。该激励信号对应于将紧接在声带(vocal chords)之后被记录的信号，即，激励信号包含有关清浊音和音高的信 息，但通常不包括有关形式和结构或者频谱形状的信息(例如参见B. Iser, G. Schmidt, S朋^vv/淑E!xtem7'o" < /S^eec/z, EURASIPNewsletter,巻16，第2号，第2至24页，2005年6月)。因此，为了取回完整的信号(例如语音信号)，激励信号必须用 谱包络来加权。对于激励信号的产生，例如，可以使用诸如双向整流 或修整的非线性特性曲线(参见，U. Kornagel, ^erfra/附Je"/"g o/Ae Exc/toriow 5Vg"a/》r /2cwe-^6朋d 5^eec/z五"/z朋c細e《IWAENC ，01，Conference Proceedings,第215至218页，2001年9月)。对于带宽扩 展而言，在模块804中，使用包络对激励信号U^、^)进行频谱着 色。然后，在模块806中，使用带阻滤波器来提取出用于扩展的频谱 范围，得到信号频谱O，")。带阻滤波器可以在例如200到3700 Hz 的范围内有效。在模块805中，接收信号的频谱X(^^w)通过补偿带通滤波器。然 后，将信号分量4(e^))和i;^A，w)相加，以获得带有扩展带宽的频 谱;r(e^,w)。在模块807中，不同的频谱被再次聚集在综合滤波器组 中，从而产生具有扩展带宽的输出信号Xw)。例如，附加的元件可以存在于本系统中，以进行预加重和/或去加重步骤或者调整频谱L(一 ,M)和j;,(^ ,M)的功率。在很多情况下，在子频带或者频域中进行信号处理。在现有技术的系统中，为样本值的全部分块确定诸如基本语音频 率、平均功率、谱包络等信号参数。至少对于一个分块而言，这些参 数保持不变。根据这些参数，生成扩展信号和宽带谱包络。在最后的步骤中，合并带有50%到75%的重叠的后续分块，并创建扩展频谱的 输出信号。在整个分块长度约为20 ms的情况下，这将引起约5到10 ms的典型的分块偏移。这将导致在剧烈改变语音信号通道的情况下出现大量的赝像。此 外，由于这种分块处理，在信号通路中插入了延迟。尤其对于免持系 统而言，在发射机通路中也表现出信号处理延迟。在这种情况下，这 些延迟的总和所产生的整个延迟值大于由ETSI (ETS 300 903 (GSM 03.50)， rraw扁/5vs7'ow P/a朋zV g y4s/ ecte q/"//ze 5^eec/z >Serw'ce //ze GSM PwW/c丄a"d 7WoW/e A^加orA: (P丄^^) 6^te附，ETSI， France, 1999)或 ITU (ITU-T Recommendation G. 167, Gewera/ C7wrac旨/Woy一 JcowWc ￡c/zo Ow/ra〃era, Helsinki, Finland, 1993)所建议的最大值。 尤其对于固定电话或免持系统而言，因附加信号处理而弓i起的最大延 迟应为2ms。然而，利用上述现有技术系统无法实现这种要求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于提供带有扩展带宽的听觉信 号的方法和装置，其克服了上述缺点，并且尤其减少了信号延迟。通过根据权利要求1的方法和根据权利要求25的装置实现了这个 目标。相应地，本专利技术提供一种用于提供带有扩展带宽的听觉信号的方 法，包括提供高频扩展信号，用于对在高频接收到的听觉信号进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供带有扩展带宽的听觉信号的方法，包括提供高频扩展信号，所述高频扩展信号用于在高频对所接收到的听觉信号进行扩展，其中提供所述高频扩展信号包括将至少高于预定频率下限值和／或低于预定频率上限值的所接收到的听觉信号偏移预定的移频值，以获得偏移信号。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：B伊泽尔，G尼斯勒，G施密特，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]