CN101325622A

CN101325622A - 宽频语音传输方法、系统以及语音处理设备

Info

Publication number: CN101325622A
Application number: CNA2008101352799A
Authority: CN
Inventors: 黄彦; 韩建亭; 刘文超
Original assignee: China Telecom Corp Ltd
Current assignee: China Telecom Corp Ltd
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明提出一种宽频语音传输方法、系统以及语音处理设备，其中发送方法，包括：建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz；将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后语音传输速率为64Kbps；以及接收方法，包括：接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流；输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。本发明可大大改善语音交谈的音质，能更清楚地听到通话并更好地识别讲话者。

Description

宽频语音传输方法、系统以及语音处理设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及宽频语音传输方法、系统以及语音处理设备。

背景技术

随着现代通信技术的不断发展，在各种不同形式的网络中出现了形式多样的宽带语音服务并得到了迅速发展，业界已普遍存在基于综合接入设备(IAD)以及基于家庭网关(HGW)的VoIP语音服务。

其应用模式多为沿用普通模拟电话接入IAD设备或家庭网关设备。网关设备为模拟电话提供语音编解码处理，编解码多采用G.729、G.723、以及G.711等方法，采样频率为8KHz，支持的频宽为300～3400Hz，其中，G.711方式未进行语音流压缩，可达到类似公共交换电话网PSTN的语音音质。

从用户角度出发，因电话机与普通PSTN话机无区别，此种方式较难给用户直接的VoIP语音体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种宽频语音传输方法、系统、以及语音处理设备，可大大改善语音交谈的音质，能更清楚地听到通话并更好地识别讲话者。此外，传输更高质量的音频信号也由此成为可能，使用户具有更好的使用体验。

根据本发明一方面，提出一种宽频语音传输系统，其中：

宽频话机，包括：外围器件，配置于建立通话连接；麦克风，在通话连接建立后，采集声波形成第一模拟语音流并传送给转接器，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；扬声器，在通话连接建立后，接收并输出所述转接器传送的所述第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

转接器，将所述第一模拟语音流传送给语音处理设备，以及将所述第二模拟语音流传送给所述宽频话机；

语音处理设备，包括：接口，接收所述转接器发送的所述第一模拟语音流，以及将所述第二模拟语音流发送给所述转接器；采样单元，对所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz，将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及将第二数字语音流转换成第二模拟语音流；数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编码处理，编码后语音传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流进行解码后传输给所述采样单元。

此外，所述转接器下行使用RJ11接口，上行使用RJ45接口，并且利用所述上行RJ45接口中闲置线芯传送第一模拟语音流和所述第二模拟语音流。

此外，所述接口通过RJ45接口五类线的4、5线芯接收所述第一模拟语音流、发送所述第二模拟语音流。

根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输系统中语音处理设备，包括：接口，接收转接器发送的第一模拟语音流，以及将第二模拟语音流发送给所述转接器；采样单元，对所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz，将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及将第二数字语音流转换成所述第二模拟语音流；数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编码处理，编码后语音传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流进行解码后传输给所述采样单元。

根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输方法，其中：

发送方法，包括：建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz；将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps；

接收方法，包括：接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。

根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输中发送方法，包括：建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz；将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps。

根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输中接收方法，包括：建立呼叫连接后接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。

与现有技术相比，本发明通过语音处理设备接口的设计、外接宽频话机的设计以及语音处理能力的设计，使得在实现VoIP业务功能时，大大改善语音交谈的音质，能更清楚地听到通话并更好地识别讲话者。此外，传输更高质量的音频信号也由此成为可能，使用户具有更好的使用体验。

附图说明

图1示出本发明中宽频语音传输系统结构图

图2示出本发明传输系统中语音处理设备结构图。

图3示出本发明语音处理设备中接口的实施例。

图4示出本发明宽频语音的发送方法流程图。

图5示出本发明宽频语音的接收方法流程图。

具体实施方式

下面根据附图和较佳实施例对本发明予以详细的描述，使本领域技术人员更易于理解本发明，但不是用来限定本发明的范围。

高质量宽频语音实现系统中影响VoIP语音通话质量的因素很多，从语音处理设备如IAD/家庭网关类终端角度出发，主要有以下几方面：codec、回声抑制、抗抖动、抗丢包、抗时延能力以及语音帧补偿能力等等。为了克服上述影响因素以改善语音交谈的音质，不仅需要提高语音处理设备的语音处理能力，还需要能够采集到宽频语音，即需要与具有处理宽频语音能力的电话机相配合。

图1示出本发明中宽频语音传输系统结构图，包括：宽频话机、转接器、以及语音处理设备。

由宽频话机发送语音流的过程中，宽频话机的外围器件，配置于建立通话连接，并在通话连接建立后，麦克风采集声波形成模拟语音流，所述模拟语音流的频宽为50～7000Hz，并将所述模拟语音流通过转接器传送给语音处理设备。语音处理设备对所述模拟语音流采样，所述采样频率为16KHz，对所述采样后的数字语音流进行编码处理。采用G.722编码，编码后语音传输速率为64Kbps。

由宽频话机接收语音流的过程中，语音处理设备将数字语音流进行解码处理，将解码后所述数字语音流转换成模拟语音流，并通过转接器传送给宽频话机，由于宽频话机的外围器件已建立通话连接，则宽频话机的扬声器接收到频宽为50～7000Hz的所述模拟语音流并进行输出。

传统PSTN话机的扬声器、麦克风的频宽在300Hz～3400Hz，而本发明能够提供与现有技术不同的频宽范围，即50～7000HZ，与现有技术相比发生了变化，而这种变化是本领域技术人员无法事先预测或推理出来的，具有预料不到的技术效果。

由于在现有技术支持频宽基础上采集到的语音数据无法满足宽频高清语音的业务需求，故在此基础上将扬声器、麦克风的频宽拓宽为50～7000Hz以适应宽频采样电路、宽频编码的要求，即更换为支持50～7000Hz的器件，将传统话机升级为具备宽频功能的宽频话机。因此，可以为语音处理设备进行G.722编码并为实现高质量语音提供可能。因为现有技术中即使语音处理设备采用G.722编码，进行编码的基础语音的频宽是300Hz～3400Hz，也只能是对现有技术中语音质量的补充或弥补，无法达到本发明提出的频宽范围，也就无法满足高质量语音通信的要求。

本发明所述宽频话机除扬声器与麦克风与现有技术不同外，其他部分与现有技术相同，在此不详细说明。比如，外围器件还可以包括屏幕、键盘、电池等。

因宽频电话及固定电话等终端上行均为RJ11接口，无法与语音处理设备的FXS接口相连，故需要通过转接器将五类线接口转接为RJ11接口及五类线接口，以将用户已有的固定电话和电脑等设备与语音处理设备相连接。

图2示出本发明中语音处理设备结构图。包括：接口、采样单元和数字处理单元。

语音处理设备的改进之处在于模数数模转换电路采样频率，以及编码处理。在模数采样中的采样频率由普通8K更换为16KHz，可以处理频宽为50～7000Hz的模拟语音流采样。编码处理支持G.722编码，以同扩频(50～7000Hz)及16K采样频率适配。

通过外部交换站FXS接口向外置的宽频话机采集原始语音流及信令流，由采样单元对PCM总线(非线性脉冲编码调制)传输的PCM流进行采样，采样频率为16KHz，将采样数据流送入数字处理单元。数字处理单元对数据流进行G.722编码，完成G.722编码所要求的回声抑制功能、VAD&CNG、PLC、AGC等等。由此，将语音频宽拓宽为50～7000Hz，使人们听到更清晰的高质量语音。

G.722编码是支持比特率为64，56和48kbps多频率语音编码算法。在G.722中，语音信号采样频率为16KHz。与3.6kHz的频率语音编码相比较，G.722可以处理频率达7kHz音频信号宽带。G.722编码器是基于子带自适应差分脉冲编码(SB-ADPCM)原理的。信号被分为两个子带，并且采用ADPCM技术对两个子带的样本进行编码。

在语音处理设备将语音传送给宽频话机时，数字处理单元采集数字语音流进行解码处理，所述解码后数字语音流以传统PCM流方式传输给所述采样单元，采样单元将所述数字语音流转换成模拟语音流，并通过转接器传送给宽频话机，则宽频话机接收到频宽为50～7000Hz的模拟语音流。

此外，语音处理设备还可以包括其他单元，比如，用作呼叫建立协议处理的SIP协议处理单元，处理数据路由请求的路由处理单元，以及提高语音质量的其他单元等。语音处理设备可以是家庭网关/IAD，上行多为ADSL2+或FTTB+LAN或FTTH，下行提供LAN或LAN+POTS。负责完成模拟语音流的收集、AD/DA转换、语音编解码处理、回声抑制处理、网络抖动及时延规避处理，静音检测及压缩处理、舒适背景噪音播放等相关语音性能处理。

目前业界多数语音处理设备，如家庭网关主要面向于数据应用，下行接口多为LAN口。当家庭网关提供VoIP应用后，会在下行多添加1至2个RJ11的FXS接口接入固定话机，硬件上仍需升级，不利于业务的快速提供。本发明旨在将原LAN口中的一个作为FXS接口，将接口中闲置线芯用于传送模拟语音流，可以保证数据与语音业务同时使用时相互之间无串扰。

如图3所示，例如选择LAN1作为FXS接口，在RJ45接口五类线的8根线芯中，已规定好将第1、2、3、6线芯用于传送数据，而本发明将第4、5线芯用于传送语音流。在这种方式下，网关可从LAN1口的第4、5线芯获得语音信号，第1、2、3、6线芯获得数据流，可以保证数据与语音业务同时使用时相互之间无串扰。该LAN1口也可接入家中的普通两芯电话线(RJ11接口)，网关从4、5线芯提取语音，即可同时兼容RJ11双绞线及RJ45五类线的接入。而且沿用普通的EthenetLAN接口作为FXS接口，不需要网关下行增加额外的RJ11接口作为FXS接口。

转接器下行使用RJ11接口，上行使用RJ45接口，并且利用上行RJ45接口中闲置线芯传送模拟语音流。

下面以电话呼出场景为例来说明语音处理设备的工作原理，其中数字处理单元的功能由DSP芯片来实现。由采样单元采集FXS接口上的模拟信令流，送至SIP协议处理单元作呼叫建立协议处理。呼叫建立后，采样单元采集FXS接口上的模拟语音流，经16kHz采样后送至DSP芯片执行语音流编码，电学回声抑制等功能。此时语音流的频宽范围达到50～7000HZ。为达到较好的语音质量，仍需由其他单元根据通话状态选择性地启用舒适背景噪音处理、静音检测及压缩、jitter buffer等功能。

图4示出本发明宽频语音的传输方法，其中，发送宽频语音的过程，包括以下步骤：

在步骤110，建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

传统PSTN话机的扬声器、麦克风的频宽在300Hz～3400Hz，而本发明支持的频宽可以扩展到50～7000HZ。

在步骤120，对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz；

在步骤130，将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps。

图5示出本发明宽频语音的传输方法，其中，接收宽频语音的过程，包括以下步骤：

在步骤210，建立呼叫连接后，接收第二数字语音流并解码；

在步骤220，将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

在步骤230，输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。

人耳可以听到20Hz到20KHz的声音，频谱越宽，能够采样到的内容也越多，相对来说，语音质量也越高。故本发明为取得比以往固定电话机更好的语音质量，将频宽扩展至50～7000Hz。为实现提高语音清晰度的目的，不仅需要采样到宽频语音，还需要通过宽频话机与语音处理设备的配合来传输宽频语音。

本发明中涉及的高清语音的技术实现里，需要在现有家庭网关/IAD设备中增加G.722高清编码，以及基于此编码的电学回声抑制、舒适背景噪音处理、静音检测及压缩、jitter buffer功能，16k采样频率等关键技术。G.722编码的采样频率较PSTN提高一倍，达到16KHz，支持的频宽为50～7000Hz，可大大改善了语音交谈的音质，让我们能更清楚地听到通话，并更好地识别讲话者。此外，传输更高质量的音频信号(如音乐)也由此成为可能。

Claims

1.宽频语音传输系统，其中：

宽频话机，包括：

外围器件，配置于建立通话连接；

麦克风，在通话连接建立后，采集声波形成第一模拟语音流并传送给转接器，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

扬声器，在通话连接建立后，接收并输出所述转接器传送的所述第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

语音处理设备，包括：

接口，接收所述转接器发送的所述第一模拟语音流，以及将所述第二模拟语音流发送给所述转接器；

采样单元，对所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz，将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及将第二数字语音流转换成第二模拟语音流；

数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编码处理，编码后语音传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流进行解码后传输给所述采样单元。

2.如权利要求1所述宽频语音传输系统，其中，所述转接器下行使用RJ11接口，上行使用RJ45接口，并且利用所述上行RJ45接口中闲置线芯传送第一模拟语音流和所述第二模拟语音流。

3.如权利要求1所述宽频语音传输系统，其中，所述接口通过RJ45接口五类线的4、5线芯接收所述第一模拟语音流、发送所述第二模拟语音流。

4.宽频语音传输系统中语音处理设备，包括：

接口，接收转接器发送的第一模拟语音流，以及将第二模拟语音流发送给所述转接器；

采样单元，对所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz，将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及将第二数字语音流转换成所述第二模拟语音流；

5.如权利要求4所述语音处理设备，其中，所述接口通过RJ45接口五类线的4、5线芯接收所述第一模拟语音流、发送所述第二模拟语音流。

6.宽频语音传输方法，其中：

发送方法，包括：

建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz；

将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps；以及

接收方法，包括：

接收第二数字语音流并进行解码处理；

将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；

输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。

7.宽频语音传输中发送方法，包括：

将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps。

8.宽频语音传输中接收方法，包括：

建立呼叫连接后接收第二数字语音流并进行解码处理；

将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；以及

输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。