CN101009097B - 1.2kb/s SELP低速率声码器抗信道误码保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于低速率语音抗差错编码技术领域，其特征在于，该方法在编码端对1.2kb/sSELP编码后的清浊音参数按权重重排并加重汉明距离；采用两组BCH(15，7)码和奇偶校验分别保护清音和浊音帧中的语音参数；在解码端，根据信源信道的联合特性采用分支判决确定清浊音并采用基于长时统计特性的最大后验概率准则恢复清浊音参数；对于清音帧采用BCH码恢复出对应参数，对于浊音帧，解码出线谱对参数第一级并对奇偶校验失败的线谱对参数采用线谱对参数抗误码算法恢复。该方法在不消耗任何额外带宽且无延时的要求下可以显著提高1.2kb/s SELP声码器抗信道误码能力和合成语音质量。

Description

1.2kb/s SELP低速率声码器抗信道误码保护方法

技术领域

本发明属于语音编码技术领域，特别涉及语音编码抗信道误码技术。

背景技术

速率为1.2kb/s的低速率语音编码在无线通信、保密通信、语音存储回放系统、具有语音功能的消费类产品中有广泛的应用。但在条件较为恶劣的高误码率窄带无线信道环境下，例如：野外无线信道、短波超短波通信、保密通信等，信道误码对重建语音质量影响很大。受高误码率影响的低速率声码器重建语音可懂度、自然度和舒适度都会有较大的下降。而低速率语音传输的特殊性要求不允许有额外的带宽消耗和较大的编解码时延，这与传统信道编码需要额外带宽来保护数据且有编解码延时相矛盾，因此需要在编码器内部基于信源信道联合编码的思想进行语音参数保护。1.2kb/s SELP低速率声码器将语音分为清音帧和浊音帧，并由清浊音参数来表示清浊音状态。其中浊音帧各个参数对合成语音质量影响是不一样的，而清音帧中的基音周期在解码端直接置为50，且采用白噪声激励，因此余量谱幅度参数也不必传输，可以当作声码器本身的冗余度加以利用，采用前向纠错保护其他对合成语音质量影响较大的参数。美国政府标准1.2kb/s MELPe算法中，利用非全浊音帧不传送的参数的冗余度采用(7，4)汉明码和(8，4)汉明码和CRC(13，9)来保护LSF参数和增益参数，浊音帧中清浊音信息与基音周期联合量化。由于采用汉明码仅能纠正一位比特错误，在高误码率的情况下，剩余误码率会显著增加，另外对于全浊音帧的参数没有采用保护方案。而且当发生错误的时候也只采用前帧参数直接替代本帧参数的方式，影响了有信道误码时的合成语音质量。因此需要采用更好的整体清浊音抗信道误码保护算法。

发明内容

本发明的目的是为了在保证无信道误码情况下合成语音质量基本不变的前提下，同时大幅度提高1.2kb/s SELP低速率声码器在高误码率窄带无线信道下的合成语音质量，提出一种基于1.2kb/s SELP低速率声码器的抗信道误码保护方法，能够在不增加额外带宽和无算法延时的情况下，显著提高噪声环境下的语音合成质量，同时基本保持无误码时合成语音的质量。

本发明提出的基于1.2kb/s SELP低速率声码器的抗信道误码方法，其特征在于，在数字集成电路芯片中依次按以下步骤实现的，在编码器端：

(1)1.2kb/s SELP声码器输出的清浊音参数BPVC判断清浊音状态，清浊音参数按照编码端的权重16:8:4:2:1进行重排，以增强声码器基于模式情况下的抗误码性能；同时清音帧时将余量谱幅度最低位置为0，浊音帧时则置为1；

(2)清音帧采用BCH(15，7)码组保护第一级线谱对参数高7比特，将校验位写到余量谱幅度参数高7比特和1比特基音参数中；采用另一组BCH(15，7)保护第一级线谱对参数低2比特和增益参数高5比特，共7比特，将校验位写到其余基音周期参数中；

(3)浊音帧采用奇偶校验保护线谱对参数第一级，校验位写入余量谱幅度第二低位，最后与被保护后的清音帧合路输出。

1.2 kb/s SELP低速率声码器抗信道误码保护方法，其特征在于，在解码器端：

(1)接收到的语音参数序列提取出清浊音参数，并对清浊音参数逐比特位做汉明权重加和，同时语音参数序列送信道误码检测器；

(2)对于清浊音参数汉明权重为0的帧直接判为清音帧，对于清浊音参数汉明权重大于或者等于2的帧直接判为浊音帧，对于清浊音参数汉明权重等于1的帧进行BCH试译码，若在BCH码译码范围之内且两子帧增益分别小于76.320686和77则判为清音帧，否则判为浊音帧；同时对于判为浊音帧的清浊音参数，选取在前面5帧清浊音参数信息的长时统计条件下后验概率最大的清浊音参数作为其恢复值；对于所有判为清音帧的清浊音参数置为全零模式；

(3)清音帧采用与编码端对应的第一组BCH(15，7)解码，若BCH译码成功则回写第一级LSP参数高7比特；第二组BCH(15，7)解码，若BCH译码成功则回写LSP参数低2比特和增益参数，共7比特；对不在BCH译码范围之内的参数用前帧对应的正确参数予以替代；

(4)浊音帧采用与编码端相对应的奇偶校验；若校验失败，则说明线谱对参数出错，采用基于信源信道联合特性的线谱对参数抗误码算法恢复，即在基于语音模式信息和长时特性的条件下选择均方误差意义下误差最小的参数作为其恢复值

；首先翻转线谱对参数各个比特位加上接收到得线谱对参数共10个候选线谱对参数

，然后设前两子帧、前一子帧和当前子帧解码后线谱对参数分别为

N为参数的矢量维数，计算连续稳定浊音帧之间的矢量差值： $\mathrm{diff}=\underset{N}{\mathrm{\Σ}}{(\widehat{L_{k,N}}-\widehat{L_{k-1,N}})}^2-\underset{N}{\mathrm{\Σ}}{(\widehat{L_{k-1,N}}-\widehat{L_{k-2,N}})}^2$ ，当前一个子帧和当前子帧均非为浊音帧时将候选参数的权重W_n，k置为1；当前一个子帧和当前子帧均为浊音帧时，计算当前矢量差值，若大于0.12，则将当前子帧的权重W_n，k置为0，即不参与最后的合成恢复过程，否则置为1；最后得到线谱对参数的恢复值 $\mathrm{LS}{\hat{P}}_{t,k,n}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\underset{t}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\widehat{L_{t,k,n}}\×\frac{P_{t,k}(\widehat{L_{t,k,N}},s)}{P\left(s\right)}\×W_{n,k},t\∈\left[\mathrm{0,9}\right],$ 其中

，P(s)为前向统计概率由大规模标准语音库离线统计得到，为已知值，W_n，k通过上述判决得到；(5)清音帧和浊音帧合路后送信道误码检测器，与接收到的码字做对比；若检测到信道有误码，则打开影响原始声码器合成语音质量的基音周期后处理和增益后处理选项；最后合路送1.2kb/s SELP解码器合成语音。

本发明的特点是引入了信源信道联合编码的思想，在编码端首先对清浊音参数发送模式进行按权重重排和扩展，然后对清音帧采用了对合成语音质量重要性大的参数进行前向纠错保护方案；对于浊音帧采用了奇偶校验线谱对参数第一级并将校验位写到余量谱幅度参数中的办法，以较小的代价提高了声码器的抗误码能力。在解码端采用了基于信源信道联合特性的清浊音分支判决。对于清音帧采用了与编码端对应的BCH解码恢复算法和前帧替代算法，对于浊音帧采用了基于前向统计概率和最小均方误差准则的LSP差错后处理。最后引入了信道误码检测器进行误码检测并合理关闭基音周期和增益后处理选项，从而保证了无信道误码时的SELP声码器质量。传统SELP低速率语音编码算法是基本不考虑参数抗误码特性的，由于低速率语音编码算法使每个参数比特承载的信息量加大，在高误码率信道下由于参数发生错误会导致合成语音质量的大幅下降。本发明通过一方面利用清音帧的残留冗余度，在编解码器内部进行前向纠错，用于保护本帧清音帧；同时在浊音帧保护并恢复最重要的线谱对参数第一级参数。在解码端本发明对清浊音参数采用基于信源信道联合特性的清浊音分支判决方法充分利用信源和信道的特性综合判决接收到的当前帧的清浊音情况，并对清浊音参数进行结合语音长时特性的MAP准则恢复处理，降低清浊音参数这个重要性很高的参数在较高误码率下的误判率。同时引入了LSP参数差错后处理，信道编码保护和信道误码检测器，进一步提高了声码器在无误码和高误码率下的合成语音质量。

本发明在不消耗任何额外带宽且无算法延时的要求下可以显著提高1.2kb/s SELP声码器抗信道误码能力和合成语音质量，使合成语音具有更高的可懂性和舒适度。经典型语句测试，本发明与未采用保护方案的SELP声码器比较能在不同信道误码的情况下将合成语音MOS分平均提高15％～25％。在无误码和有误码的情况下合成语音质量均高于美国政府标准MELPe1.2kb/s声码器方案。平均MOS分无误码时比MELPe算法高0.4，1％信道误码时比MELPe算法高0.45，3％信道误码时比MELPe算法高0.35，5％信道误码时比MELPe算法高0.3。该方法最适合1.2kb/s SELP低速率参数语音编码。

附图说明

图1编码端抗信道误码保护方案框图。

图2解码端抗信道误码保护方案框图。

图3发明算法方案整体框图。

具体实施方式

本发明提出的1.2kb/s SELP低速率声码器抗信道误码保护方法结合附图及实施例进一步说明如下：

本发明的方法在数字集成电路芯片中依次按以下步骤实现的，如图1所示，在编码器端：：

(1)1.2kb/s SELP声码器输出的清浊音参数BPVC判断清浊音状态，清浊音参数按照编码端的权重16:8:4:2:1进行重排，以增强声码器基于模式情况下的抗误码性能；同时清音帧时将余量谱幅度最低位置为0，浊音帧时则置为1；

(2)清音帧采用BCH(15，7)码组保护第一级线谱对参数高7比特，将校验位写到余量谱幅度参数高7比特和1比特基音参数中；采用另一组BCH(15，7)保护第一级线谱对参数低2比特和增益参数高5比特，共7比特，将校验位写到其余基音周期参数中；

(3)浊音帧采用奇偶校验保护线谱对参数第一级，校验位写入余量谱幅度第二低位，最后与被保护后的清音帧合路输出。

本发明上述方法各步骤的具体实施例分别详细说明如下：

上述方法步骤(1)的实施例为：语音分为清音帧和浊音帧，1.2kb/s SELP低速率语音声码器将语音分成25ms一子帧，每两子帧联合成一个超帧并对一个超帧的语音参数进行矢量量化(如无特殊说明，下面的叙述中一帧均是指一个超帧)。其中用3比特清浊音参数(BPVC)来代表当前编码超帧的清浊音状态。编码器对每一子帧语音划分为5个子带，并对每个子带提取清浊音参数，若子带为清音，用“0”表示，子带为浊音则用“1”表示，记为B，B＝b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，再对一个超帧中的子带清浊音参数用3比特矢量量化。当前超帧的清浊音信息判决的准确性对于整个算法方案很重要，在解码端接收到经过信道误码干扰后的清浊音参数一旦判决错误，直接影响该帧是否进行后续解码过程，是否会对正确接收的浊音帧进行错误解码。SELP编码中采用预测和插值技术，一旦判决错误也会带来影响后续多帧类似“误码扩散”的恶劣效果。因此对于BPVC的保护是本方案中特别需要注意的问题。按照编码时各位的权重为16:8:4:2:1来重排清浊音参数，重排后的清浊音参数按照二进制顺序为：00，10，01，11，11，11，11，11(0代表当前子帧为清音帧，1代表当前子帧为浊音帧)。只有当两子帧均为清音帧时，该超帧才被判为清音帧，否则为浊音帧。这样重新排列后在经过随机信道误码的影响后，对合成语音产生的影响最小。为了进一步区分清浊音帧，用6比特来量化原来8比特的余量谱幅度参数。余量谱幅度参数对合成语音质量的影响很小，因此不会过分降低原始语音质量。对于清音帧，将余量谱幅度的最后一位置为0，对于浊音帧，将余量谱幅度的最高位置为1。一个超帧的清浊音参数之前的汉明距离至少为2，这样可以进一步保护清浊音信息，防止解码端误判决。1.2kb/s SELP低速率语音编码器编码后的比特分配如下表所示：

表1.1.2kb/s SELP声码器参数分配表

参数(parameters)	分配比特数(bits)
		SYN(同步位)	1
线谱对参数LSP(共4级)	9，8，7，6
		余量谱幅度参数	6+2(空余)
增益参数	9
		BPVC(清浊音)参数	3
基音周期参数	9

上述方法步骤(2)的实施例为：1.2kb/s SELP算法中清音帧在解码端对于基因周期直接置为常数50，且用白噪声来激励，因此余量谱幅度参数也不必传输。一共有17比特可用于保护当前清音帧。通过对大规模语音库采用ITU-TP.862推荐的客观MOS测试得到各个语音参数影响合成语音质量的重要性如下：线谱对参数矢量量化第一级＞基音周期参数＞增益参数＞线谱对参数矢量量化第二级＞线谱对参数矢量量化第三级＞线谱对参数矢量量化第四级＞余量谱幅度参数。因此选择编码保护线谱对参数矢量量化第一级和增益参数。

信道编码需要在声码器内部进行，且编码长度有限，为每帧17比特，且不能引入过大的编解码延时。对比BCH，RS，RCPC码组，从纠错性能的角度选择了BCH码组。BCH码是迄今为止所发现的一类很好的线性纠错码。它的纠错能力很强，特别在短和中等码长的情况下，其性能很接近理论值，并且构造方便，编码简单。其纠错性能在1.2kb/s声码器中比其他两种都优秀。当信道错误在BCH译码能力以外时，采用Berlekamp译码算法能给出指示，提供给清浊音参数判决。

所以采用两组BCH(15，7)码组，第一组BCH(15，7)码组保护第一级线谱对参数高7比特。将校验位写到余量谱幅度参数高7比特和1比特基音参数中。第二组BCH(15，7)保护第一级LSP参数低2比特和增益参数高5比特，共7比特。将校验位写到其余基音周期参数中。

上述方法步骤(3)的实施例为：对于浊音帧，只有一个比特用于纠错保护。而线谱对参数第一级是对合成语音质量影响最大的参数，因此采用奇偶校验保护LSP第一级参数，校验位写入余量谱幅度参数第二低位。在解码段相应地可以通过这一位指示进行线谱对参数第一级的差错后处理。最后与被保护后的清音帧一起合路输出。

本发明在解码器端，如图2所示，包括以下步骤：

(1)接收到的语音参数序列提取出清浊音参数，并对清浊音参数逐比特位做汉明权重加和，同时语音参数序列送信道误码检测器；

(2)对于清浊音参数汉明权重为0的帧直接判为清音帧，对于清浊音参数汉明权重大于或者等于2的帧直接判为浊音帧，对于清浊音参数汉明权重等于1的帧进行BCH试译码，若在BCH码译码范围之内且两子帧增益分别小于76.320686和77则判为清音帧，否则判为浊音帧；同时对于判为浊音帧的清浊音参数，选取在前面5帧清浊音参数信息的长时统计条件下后验概率最大的清浊音参数作为其恢复值；对于所有判为清音帧的清浊音参数置为全零模式；

(3)清音帧采用与编码端对应的第一组BCH(15，7)解码，若BCH译码成功则回写第一级LSP参数高7比特；第二组BCH(15，7)解码，若BCH译码成功则回写LSP参数低2比特和增益参数，共7比特；对不在BCH译码范围之内的参数用前帧对应的正确参数予以替代；

(4)浊音帧采用与编码端相对应的奇偶校验；若校验失败，则说明线谱对参数出错，采用基于信源信道联合特性的线谱对参数抗误码算法恢复，即在基于语音模式信息和长时特性的条件下选择均方误差意义下误差最小的参数作为其恢复值

；首先翻转线谱对参数各个比特位加上接收到得线谱对参数共10个候选线谱对参数

，然后设前两子帧、前一子帧和当前子帧解码后线谱对参数分别为

N为参数的矢量维数，计算连续稳定浊音帧之间的矢量差值： $\mathrm{diff}=\underset{N}{\mathrm{\Σ}}{(\widehat{L_{k,N}}-\widehat{L_{k-1,N}})}^2-\underset{N}{\mathrm{\Σ}}{(\widehat{L_{k-1,N}}-\widehat{L_{k-2,N}})}^2$ ，当前一个子帧和当前子帧均非为浊音帧时将候选参数的权重W_n，k置为1；当前一个子帧和当前子帧均为浊音帧时，计算当前矢量差值，若大于0.12，则将当前子帧的权重W_n，k置为0，即不参与最后的合成恢复过程，否则置为1；最后得到线谱对参数的恢复值 $\mathrm{LS}{\hat{P}}_{t,k,n}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\underset{t}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\widehat{L_{t,k,n}}\×\frac{P_{t,k}(\widehat{L_{t,k,N}},s)}{P\left(s\right)}\×W_{n,k},t\∈\left[\mathrm{0,9}\right]$ ，其中

P(s)为前向统计概率由大规模标准语音库离线统计得到，为已知值，W_n，k通过上述判决得到；

(5)清音帧和浊音帧合路后送信道误码检测器，与接收到的码字做对比；若检测到信道有误码，则打开影响原始声码器合成语音质量的基音周期后处理和增益后处理选项；最后合路送1.2kb/s SELP解码器合成语音。

本发明上述方法各步骤的具体实施例分别详细说明如下：

上述方法步骤(1)的实施例为：在解码端对于接收到的语音参数序列提取出3比特清浊音参数信息，加上余量谱幅度参数的最低比特位与清浊音参数一起逐比特统计其汉明权重值。

上述方法步骤(2)的实施例为：由于编码端使清浊音之间的汉明距离之差至少为2，即清音帧的汉明权重为0，浊音帧的汉明权重在2以上。因此解码端接收到清浊音参数的权重信息后采用如下分支判决：1)对于汉明权重为0的帧直接判为清音帧；2)对于汉明权重大于或者等于2的帧直接判为浊音帧；3)权重为1的语音帧可能是清音帧或者是浊音帧因受到信道误码影响而产生的错误状态，因此对这种状态根据信源信道的联合特性进行判决。清浊音的增益是不同的，通常清音帧的增益较小，浊音帧的增益较大。并且清音帧有两组BCH码保护，因此会以较大概率落在译码范围之内。通过对104M大小，总帧数为273841帧的语音库进行统计，选取增益参数的门限值为76.320686和77。对于汉明权重等于1的帧进行BCH试译码，若在BCH码译码范围之内(由Berlekamp迭代译码算法给出指示)且增益值小于门限阈值则判为清音帧，否则判为浊音帧。汉明权重为1的帧是受到信道误码影响之后的，要进行进行结合语音长时特性的MAP准则恢复处理。由于语音中清浊音参数与前面已收到的清浊音参数之间存在着一定的相关性。连续多帧语音的清浊音参数记为B_i ^j，0≤i≤j≤n，则当前帧的清浊音参数记为B_k，设语音帧为清音时B_k＝0，浊音时B_k＝1。则根据语音清浊音参数的稳定性有：

$p\left(\frac{B_k=1}{B_i^j=1}\right)>p\left(\frac{B_k=1}{B_i^j=0}\right)---\left(1\right)$

$p\left(\frac{B_k=0}{B_i^j=0}\right)>p\left(\frac{B_k=1}{B_i^j=0}\right)---\left(2\right)$

即前面连续帧是浊音帧时，当前帧是浊音帧的概率大于当前帧是清音帧的概率，同样当前面连续帧是清音帧时，当前帧是清音帧的概率大于当前帧是浊音帧得概率。设接收端接收到的比特序列为r，当发现本帧清浊音参数B_n原先的汉明权重为1，则按比特位翻转形成编码端候选清浊音参数，k为当前帧序号，H表示清浊音参数比特数。存储前m帧收到的清浊音参数，在结合前m帧的长时统计特性的条件下计算所有候选清浊音参数的后验概率

$p\left(\frac{B_{k,t}}{r,B_i^j}\right)=\frac{p(B_{k,t},r,B_i^j)}{p(r,B_i^j)},j-i=m---\left(3\right)$

其中r为接收到的比特序列，i，j为前面收到帧的帧序号。其中p(r，B_i ^j)是接收端的出现 概率，p(B_k，t，r，B_i ^j)通过离线的大规模统计信源特性得到，实际应用中m选择为5，即考虑前5帧在内的统计信息。选择使该后验概率取值最大的B_k，t为解码端恢复得到的清浊音参数。该参数在结合长时统计特性的改进MAP的准则下是最优的，由此得到了清浊音参数的恢复值。对于基于模式信息的线谱对参数差错恢复的准确有有进一步的帮助。

上述方法步骤(3)的实施例为：对于清音帧采用与编码端对应的第一组BCH(15，7)解码，若成功则回写第一级LSP参数高7比特。第二组BCH(15，7)解码，若成功则回写LSP参数低2比特和增益参数，共7比特；译码采用Berlekamp迭代译码算法并指示是否在译码范围之外。对不在BCH译码范围之内的参数用前帧对应的正确参数予以替代。具体的说，用一位标志位记录前帧对应参数是否正确。若前一帧为清音帧，则当前帧对应参数在译码范围之内时记为正确，否则记为不正确。若前一帧为浊音帧，则对应参数未经过修改时记为正确，否则记为不正确。选用正确的对应参数进行替代，能有效抑制在高误码率下由于采用前帧替代而产生的“误码扩散”的恶劣效果。

上述方法步骤(4)的实施例为：浊音帧采用与编码端相对应的奇偶校验；若校验失败，则说明线谱对参数出错，采用基于信源信道联合特性的线谱对参数抗误码算法恢复。1.2kb/s SELP声码器中对合成语音质量影响最大的参数为线谱对参数第一级矢量，将奇偶校验后的校验位写到最不重要的余量谱幅度参数中。由于余量谱幅度参数仅提高语音的细节特性，因此对合成语音的质量影响很小。线谱对参数矢量在稳定的浊音帧时变化较为平缓，而且清浊音参数作为状态信息在前面已经经过抗误码恢复得到了较准确的估计值，因此稳定浊音帧时变化较大的线谱对矢量则是受到信道误码后发生错误的。这个信源特性可以结合信道特性更好地恢复线谱对参数。

设接收端接收到的线谱对参数为

，是一个矢量，k为帧序号。基于前向统计概率和分模式加权的最小均方误差准则下的线谱对参数差错后处理具体方法如下：

1)若奇偶校验失败有两种可能：1、线谱对参数第一级发生了奇数个错误；2、校验位本身受信道误码影响出错。在5×10^-2左右的信道误码率下，线谱对参数比特序列发生3比特错误的概率是发生1比特错误的概率的400倍以上，因此对于大规模语音来说，只考虑残留1比特出错的情况。翻转线谱对参数比特序列的各个比特位形成线谱对的候选参数集合

其中t为对应的翻转比特位，t∈[1，9]。对于校验位出错的情况，接收到的线谱对参数

也是候选参数之一，因此共有10个候选线谱对参数 $\widehat{L_{t,k}},t\∈\left[\mathrm{0,9}\right]$

2)对10个候选参数给于不同的权重，权重的分配由参数的前向出现概率决定。由于声码器中稳定的浊音帧中线谱对参数矢量的变化范围一般不大。前两子帧、前一子帧和当前子帧解码后线谱对参数分别为

N为参数的矢量维数。线谱对参数各维矢量严格按大小顺序排列。连续稳定浊音帧之间的矢量差值为：

$\mathrm{diff}=\underset{N}{\mathrm{\Σ}}{(\widehat{L_{k,N}}-\widehat{L_{k-1,N}})}^2-\underset{N}{\mathrm{\Σ}}{(\widehat{L_{k-1,N}}-\widehat{L_{k-2,N}})}^2---\left(4\right)$

通过超过104M的标准语音库统计，在1.2kb/s声码器中选取差值的阈值为0.12。当前一个子帧和当前子帧均非为浊音帧时将候选参数的权重W_n，k置为1。当前一个子帧和当前子帧均为浊音帧时，计算当前矢量差值，若大于给定阈值，则将当前子帧的权重W_n，k置为0，即不参与最后的合成恢复过程。否则置为1。连续的浊音帧在1.2kb/s声码器中占50％左右的比例，加入权重判决后能进一步提高线谱对参数的恢复质量，进而提高声码器的抗误码性能。受到信道随机误码影响时各个候选参数的出现概率是一样的，因此前向转移概率P_k(r|s)归一化为1，其中s为编码端发送的参数比特序列。设为收到当前参数序列的情况下各个候选参数出现的后验概率。当前声码器频率参数估计的误差期望为：

$D_{\mathrm{LSF}}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\underset{t}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{(L_{t,k,n}^{^}-\mathrm{SL}{\widehat{\mathrm{SP}}}_{t,k,n})}^2\×W_{n,k}\×P_{t,k}\left(L_{t,k,N}^{^}\right|r,s),t\∈\left[\mathrm{0,9}\right]---\left(5\right)$

为发送端发送的线谱对参数矢量第一级。则基于前向统计概率和 最小均方误差准则的加权线谱对参数最佳恢复值

的计算公式为：

$\mathrm{LS}{\hat{P}}_{t,k,n}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\underset{t}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\widehat{L_{t,k,n}}\×\frac{P_{t,k}(\widehat{L_{t,k,N}},s)}{P\left(s\right)}\×W_{n,k},t\∈\left[\mathrm{0,9}\right]---\left(6\right)$

其中

P(s)为前向统计概率由标准语音库离线统计得到。W_n，k通过判决阈值得到。由此得到了受信道误码影响后基于前向统计概率和分模式加权的最小均方误差准则下的线谱对参数恢复值。

上述方法步骤(5)的实施例为：清音帧和浊音帧合路后送信道误码检测器，与接收到的码字做对比。若对应序列比特不相同，则认为检测到信道有误码，则将控制位比特置为“1”，打开会影响原始声码器合成语音质量的基音周期后处理和增益后处理选项。否则控制位比特置为“0”关闭该选项。

Claims (4)

1.2kb/s SELP低速率声码器抗信道误码保护方法，其特征在于，所述方法是在数字集成电路芯片中依次按以下步骤实现的，在编码器端：

(1)用1.2kb/s SELP声码器输出的清浊音参数BPVC来判断清浊音状态，清浊音参数按照编码端的权重16∶8∶4∶2∶1进行重排，以增强声码器基于模式情况下的抗误码性能；同时清音帧时将余量谱幅度最低位置为0，浊音帧时则置为1；

(2)清音帧采用BCH(15，7)码组保护第一级线谱对LSP参数高7比特，将校验位写到余量谱幅度参数高7比特和1比特基音参数中；采用另一组BCH(15，7)保护第一级线谱对参数低2比特和增益参数高5比特，共7比特，将校验位写到其余基音周期参数中；

(3)浊音帧采用奇偶校验保护线谱对参数第一级，校验位写入余量谱幅度第二低位，最后与被保护后的清音帧合路输出。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码端步骤(2)中依次将BCH码组校验位，顺序不限于此，按任意顺序写到余量谱幅度和基音周期中，在解码端从对应位置提取校验位即可

3.1.2kb/s SELP低速率声码器抗信道误码保护方法，其特征在于，所述方法是在数字集成电路芯片中依次按以下步骤实现的，在解码器端：

(1)从接收到的语音参数序列提取出清浊音参数，并对清浊音参数逐比特位做汉明权重加和，同时语音参数序列送信道误码检测器；

(2)对于清浊音参数汉明权重为0的帧直接判为清音帧，对于清浊音参数汉明权重大于或者等于2的帧直接判为浊音帧，对于清浊音参数汉明权重等于1的帧进行BCH试译码，若在BCH码译码范围之内且两子帧增益分别小于76.320686和77则判为清音帧，否则判为浊音帧；同时对于判为浊音帧的清浊音参数，选取在前面5帧清浊音参数信息的长时统计条件下后验概率最大的清浊音参数作为其恢复值；对于所有判为清音帧的清浊音参数置为全零模式；

(3)清音帧采用与编码端对应的第一组BCH(15，7)解码，若BCH译码成功则回写第一级LSP参数高7比特；第二组BCH(15，7)解码，若BCH译码成功则回写LSP参数低2比特和增益参数高5比特，共7比特；对不在BCH译码范围之内的参数用前帧对应的正确参数予以替代；

(4)浊音帧采用与编码端相对应的奇偶校验；若校验失败，则说明线谱对参数出错，采用基于信源信道联合特性的线谱对参数抗误码算法恢复，即在基于语音模式信息和长时特性的条件下选择均方误差意义下误差最小的参数作为其恢复值

首先翻转线谱对参数各个比特位加上接收到得线谱对参数共10个候选线谱对参数

然后设前两子帧、前一子帧和当前子帧解码后线谱对参数分别为N为参数的矢量维数，计算连续稳定浊音帧之间的矢量差值：

当前一个子帧和当前子帧均非为浊音帧时将候选参数的权重W_n，k置为1；当前一个子帧和当前子帧均为浊音帧时，计算当前矢量差值，若大于0.12，则将当前子帧的权重W_n，k置为0，即不参与最后的合成恢复过程，否则置为1；最后得到线谱对参数的恢复值

其中P(s)为前向统计概率由大规模标准语音库离线统计得到，为已知值，W_n，k通过上述判决得到；

(5)清音帧和浊音帧合路后送信道误码检测器，与接收到的码字做对比；若检测到信道有误码，则打开影响原始声码器合成语音质量的基音周期后处理和增益后处理选项；最后合路送1.2kb/s SELP解码器合成语音。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述解码端步骤(5)中采用信道误码检测器判决当前信道误码水平，当检测没有信道误码发生时，关闭基音周期后处理和增益后处理选项；当检测到有信道误码时，打开上述两个选项。

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