对音频信号进行代码变换的方法、码变换器、网元、无线通信网和通信系统技术方案

本发明专利技术与在一个通信系统对音频信号进行代码变换的方法有关。为了改进在能处理宽带音频信号的单元（２，４０）与能处理窄带音频信号的单元（３，４６）或网络组成部分（５０）之间的互操作性，提出首先在发送所述音频信号所经过的通信网的一个网元（４２）内接收音频信号。然后，在所述网元（４２）内确定是否需要对接收到的音频信号进行代码变换。在需要对接收到的信号进行窄带－宽带代码变换的情况下，在网元（１，４２）内将接收到的窄带音频信号代码变换成一个宽带音频信号。再将所产生的宽带音频信号转发给接收终揣（２，４０）。本发明专利技术同样还涉及到相应的通信系统及其组成部分。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与对通信系统内需通过通信网发送给一个接收单元的音频信号进行代码变换(transcoding)的方法有关。本专利技术同样也与码变换器有关、与包括码变换器的网元有关和与包括带有码变换器的网元的无线通信网和通信系统有关。
技术介绍
在传统的电信系统中，发送语音信号所用的带宽通常被限制在300至3400Hz的频率范围内，采样率为8kHz。这个限制适合采用在ITU-T G.711规范内规定的64kbit/s编码的普通PCM(脉冲编码调制)语音，以及适合在电信系统内使用的大多数低比特率语音编码方法。用这样窄的频率范围传输语音降低了语音出现在接收端时的自然性和明了性。因此，引进了宽带语音，为接收端的用户提供较好的语音质量。宽带语音编解码器(压缩器/解压缩器)例如在ITU-T G.722中标准化，将带宽扩展到高达8kHz，而采样频率为16kHz。然而，当前的宽带语言传输需要例如ISDN(综合业务数字网)的比特透明的端到端连接。只有在两个宽带终端之间的免汇接操作(TFO)或免码变换器操作(TrFO)的连接允许完全运用宽带终端能力。此外，要求在传输端双方配备有同样的宽带编解码器的专用终端。这些限制至今还限制着宽带语音的应用。将来，随着即将出现的在各个3GPP规范中标准化的自适应多速率宽带(AMR-WB)语音编解码器将用于2G(第二代)和3G(第三代)网络，宽带语音的重要性日益增加。但是AMR WB也要求终端具有比特透明的免汇接操作和AMR-WB能力。迄今为止，大多数终端仍然还使用窄带语言传输，而每个在一方是宽带终端与另一方是窄带终端之间的连接都是窄带连接。为了在一个有AMR-WB能力的终端与一个象PSTN(公用电话交换网)或PLMN(公共陆地移动网)终端那样的传统的窄带(NB)终端之间建立呼叫，需要协商编码方法，从而AMR-WB终端应该用窄带编解码器，或者需要在网络内将AMR-WB语音帧代码变换成窄带语音和将窄带语音代码变换成AMR-WB语音帧。在这两种情况下，接收AMR-WB终端的用户将感受到窄带语音。因此，AMR-WB对AMR-WB的呼叫与窄带对AMR-WB呼叫之间将有令人烦恼的质量差异。这还降低了采用宽带终端所获得的效益，直到这样的终端成为广泛可用。宽带终端的用户接入窄带业务，例如广播、语音邮件系统、交互语音接口和窄带音频流应用，也会遇到同样的问题。在需为宽带和窄带两种终端提供基于语音的网络业务的情况下，存储两种终端的语音样本所需的存储容量是传统的窄带情况的三倍。传输宽带音频信号的另一个问题是宽带终端所用的扩展了的音频带宽需要更大的传输容量。具体地说，传输容量要求为相当的语音编码方案的两倍。此外，在无线通信网内采用宽带语言传输是困难的，因为缺乏为电信网设立的宽带编解码器。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是改进在能处理宽带音频信号的单元与能处理窄带音频信号的单元或网络组成部分之间的互操作性。本专利技术的另一个目的是可在将窄带音频信号发送给一个能处理宽带音频信号的接收单元时获得较好的音频质量。在一个方面，本专利技术提出了一种在一个通信系统内对一个要通过一个通信网发送给一个接收单元的音频信号进行代码变换的方法。所提出的方法包括在通信网的一个网元内接收一个音频信号的第一步骤。在本方法的第二步骤，在这个网元内确定是否需要对接收到的音频信号进行代码变换。这个决定是根据接收到的信号的类型和根据接收单元的能力和/或将网元与接收单元互连的互连网络的能力作出的。然后，在接收到的音频信号是一个窄带音频信号的情况下和在确定需要对接收到的信号进行窄带-宽带代码变换的情况下，在这个网元内将接收到的窄带音频信号变换成一个宽带音频信号。最后，将所产生的宽带音频信号转发给接收单元。另一方面，本专利技术提出了一种用于一个通信网的网元的码变换器，这种码变换器包括将一个接收到的窄带音频信号变换成一个宽带音频信号的变换装置。实际上是否执行代码变换取决于一个来自所述网元内的是否需要对一个接收到的信号进行窄带-宽带代码变换的指示。这个指示甚至可以在码变换器本身内产生。此外，本专利技术提出了一种用于一个通信网的网元，这种网元除了所提出的码变换器之外还包括根据接收到的音频信号的类型和根据接收终揣的能力和/或将这网元与一个接收单元互连的互连网络的能力确定是否需要对接收到的音频信号进行代码变换的处理装置。此外，这种网元还包括将音频信号转发给一个接收单元的装置。同样还提出了一种具有这样一个网元的无线通信网。最后，提出了一种通信系统，这种通信系统包括一个具有所提出的网元的通信网以及至少一个能处理窄带音频信号的单元和至少另一个能处理宽带音频信号的单元。这两个单元可以经所述通信网互连。能发送窄带音频信号的装置特别可以是一个为接收终端提供服务的服务器或者是另一个终端，例如移动终端。所提出的另一种通信网包括至少两个能处理宽带音频信号的单元，它们可以经一个包括所提出的网元的无线通信网互连。本专利技术出于在一个通信系统的网元内可以有益地实现将一个窄带音频信号代码变换成一个宽带音频信号的思想。通过将由代码变换和决定是否需要代码变换所引起的所有负荷归入一个通信系统的网元内，可以改进能处理宽带音频信号的单元和能处理窄带音频信号的单元或网络组成部分的互操作性。本专利技术的一个优点是可以避免在呼叫建立或转发期间为代码变换发送额外信令。终端及其他单元从而可以更为简单，因为它们不需要知道许多不同的编码解码情况和对它们进行代码变换。因此，按照本专利技术，在通信中可以使用任何终端或其他单元而不需要有额外的功能。此外，终端通常也只有有限的可用容量，因此将所需的处理容量配置在网络内就更为方便。从各从属权利要求项中可以看到本专利技术的一些优选实施例。可取的是，代码变换包括根据接收到的窄带音频信号产生一个至少部分仿真的宽带音频信号。这样，在将一个窄带音频信号变换成一个宽带音频信号时可以仿真地添加在窄带音频信号内缺失的频段。提供给接收单元的宽带音频信号因此是至少部分仿真的，但是由于它是根据接收到的窄带信号产生的，因此可以接近原来的音频信号。所以，本专利技术可以为宽带终端用户提供高质量的音频信号，特别是高质量的语音。由于接收到的窄带音频信号通常是以编码形式发送的，因此有益的是首先将编码的信号解码成一个线性窄带音频信号，然后予以变换。变换成一个线性宽带音频信号后，就可以对这信号再进行编码，转发给接收单元。可以用不同的方式根据接收到的窄带信号产生至少部分仿真的宽带信号。特别是可以根据对接收到的窄带信号的统计估计，例如使用窄带和宽带信号的专用码本和将窄带码本值映射为宽带码本值，建成一个频谱整形滤波器。或者，也可以采用其他的统计映射方法。仿真的宽带信号还可以基于对窄带音频信号高采样(up-sample)再予以频率整形，或者基于窄带音频信号的频谱折叠情况。可取的是，本专利技术的码变换器除了将一个接收到的窄带音频信号变换成一个宽带音频信号的变换装置之外还包括将一个接收到的宽带音频信号变换成一个窄带音频信号的装置。于是，每当需将一个音频信号从一个宽带单元发送给一个窄带单元时，在确定必需执行宽带-窄带的代码变换的情况下，能应用后一个装置。这保证了这个码变换器可以双向使用，从而改进了在不同的单元之间的互操作性。因此，在呼叫建立或呼叫转移期间不需要商定有关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一个通信系统内对一个要经一个通信网发送给一个接收单元（２，４０）的音频信号进行代码变换的方法，所述方法包括；在所述通信网的一个网元（４２）内接收一个音频信号；　在所述网元（４２）内根据接收到的信号的类型和根据所述接收单 元（２，４０）的能力和／或根据一个将所述网元（４２）与所述接收单元（２，４０）互连的互连网络（４３）的能力确定是否需要对接收到的音频信号进行代码变换；在所述接收到的音频信号是一个窄带音频信号的情况下和在确定需要对接收到的信号进行窄带 －宽带代码变换的情况下，在所述网元（１，４２）内将所述接收到的窄带音频信号变换成一个带宽音频信号，并将所产生的宽带音频信号转发给接收单元（２，４０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利克尔拉，翰瑞克莱帕纳奥，蒂姆黑曼恩，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]