CN102034481B

CN102034481B - 通信设备

Info

Publication number: CN102034481B
Application number: CN2010102948710A
Authority: CN
Inventors: 纳拜瑞简·塞亚爵
Original assignee: Zyray Wireless Inc
Current assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: EP2309498A1; EP2309498B1; US20130143618A1; US20120310634A1; HK1155554A1; US8391807B2; US8260220B2; US8634783B2; CN102034481A; US20110076968A1

Abstract

本发明涉及一种通信设备，包括存储器、输入接口、处理模块以及发送器。处理模块从输入接口接收数字信号，其中所述数字信号包括需要的数字信号成分和不需要的数字信号成分。该处理模块根据不需要的数字信号成分识别多个码书中的一个。然后，该处理模块根据需要的数字信号成分从多个码书中的该个码书中识别码书入口，以产生选定的码书入口。接下来，该处理模块根据选定的码书入口产生编码信号，其中该编码信号包括需要的数字信号成分的基本未衰减表示和不需要的数字信号成分的基本衰减表示。发送器根据信令协议将编码信号转换为外传信号并将其发送。

Description

通信设备

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地说，本发明涉及通信系统中的通信设备。

背景技术

通信系统支持无线和/或有线连接的通信设备间的无线及有线通信。该通信系统的范围从国内和/或国际移动电话系统到因特网再到点对点家庭无线网络。构建各种类型的通信系统，并根据一个或多个通信标准来运行。例如，无线通信系统可以根据一个或多个标准来运行，这些标准包括但不限制于IEEE802.11、蓝牙、先进移动电话服务（AMPS）、数字AMPS、全球化移动通信系统（GSM）、码分多址（CDMA）、本地多点分配系统（LMDS）、多频道多点分配系统（MMDS）、射频识别（RFID）、增强型数据速率GSM演进技术（EDGE）、通用分组无线服务（GPRS）、WCDMA、LTE（长期演进）、WiMAX（全球微波互联接入）和/或各种其它标准。

根据无线通信系统类型，无线通信设备，例如移动电话、双向无线电通信设备、个人数字助手（PDA）、个人电脑（PC）、手提电脑、家用娱乐设施、射频读写器、射频标签等，与其它无线通信设备直接或间接通信。对于直接通信（及点对点通信），参与的无线通信设备将它们的接收器或发送器调到相同的频道或频道组（例如，无线通信系统的多个射频载波中的一个或者几个系统的一个特定射频频率）并在该频道上进行通信。对于间接无线通信，各个无线通信设备与相关基站（例如，移动通信服务中）和/或相关接入点（例如，家用或楼用无线网络中）通过指定频道直接通信。为了完成无线通信设备间的通信连接，相关的基站和/或相关的接入点相互间通过系统控制器、公用开关电话网络、因特网和/或其它广域网直接通信。

每个参与无线通信的无线通信设备，都包括内置无线收发器（例如，接收器和发送器）或连接有相关的无线收发器（例如，家用和/或楼用无线通信网络的站点、射频调制解调器等）。众所周知，接收器连接有天线并包括低噪声放大器、一个或多个中频阶段、过滤阶段以及数据恢复阶段。低噪声放大器通过天线接收入站射频信号并将其方大。一个或多个中频阶段将放大的射频信号与一个或多个本地振荡混合以将放大的射频信号转化为基带信号或中频信号。过滤阶段过滤基带信号或中频信号以便将信号带中不需要的部分衰减除去，以产生过滤的信号。数据恢复阶段根据特定的无线通信标准恢复过滤信号中的数据。

众所周知，发送器包括数据调制阶段、一个或多个中频阶段以及功率放大器。数据调制阶段根据特定无线通信标准将数据转化为基带信号。一个或多个中频阶段将基带信号与一个或多个本地振荡混合以产生射频信号。功率放大器在通过天线发送前将射频信号放大。

数据调制阶段包括多个功能块，这些功能块对于将数据转化为基带信号来说是标准的。例如，多个移动通信通信标准需要语音编码，这样的话，数据调制阶段包括语音编码功能块。总而言之，语音编码利用音频信号处理和语音参数估算来形成数字语音信号模型。语音参数估算是根据已知的人类听觉系统的心理声学进行的，这样可以保留语音的清晰度。语音编码的一个具体标准是，必须具有低编码延迟，因为高编码延迟将影响移动通信通信的清晰度。

码激励线性预测（CELP）是移动通信通信中常用的一种语音编码方案。CELP包括四个主要部分：线性预测、码书、搜索以及量化。码书可以是自适应的和/或固定的，它包括多个模型化的声音样本。线性预测模块利用码书的输入来估算语音信号，该过程可以通过在感知加权域中执行闭环搜索来实现。将向量量化功能应用于得到的估算信号，以产生编码语音。

尽管语音编码在压缩数据上做得很好，并且改进了移动通信通信设备的性能，但仍存在一些问题。例如，当移动通信通信设备用于多噪声环境时，它的音频输入电路系统（例如，麦克风和音频编码装置）接收并捕捉模拟声音信号和背景噪声。这样，得到的数字语音信号包括声音成分和噪声成分。在这种情况下，对多噪声数字语音信号进行语音编码，该噪声将与所需声音信号一起传播。多噪声编码数字语音信号可以严重影响移动通信通信设备的可用性。

因此，需要一种能在语音编码过程中减少噪声的通信设备。

发明内容

本发明提供一种设施和操作方法，并在以下发明内容和具体实施方式部分以及权利要求中给出进一步的描述。

根据一个方面，一种通信设备，包括：

输入接口；

处理模块，用于：

从输入接口接收数字语音信号，其中所述数字语音信号包括声音成分和噪声成分；

基于所述噪声成分识别多个码书中的一个；

基于所述声音成分识别所述多个码书中该个码书的入口以产生选定的码书入口，以及，

根据所述选定的码书入口生成编码信号，其中所述编码信号包括所述声音成分的基本未衰减表示和所述噪声成分的基本衰减表示；和

发送器，用于：

根据信令协议将编码信号转换为外传信号；以及

发送所述外传信号。

优选地，所述处理模块通过以下步骤识别多个码书中的一个：

检测所述噪声成分是否是所述数字语音信号的主要信号成分；

当所述噪声成分是主要信号成分时，确定所述噪声成分的振幅；以及

基于码书分辨率和所述噪声成分的振幅间的反比关系选择多个码书中的一个，其中所述多个码书包括至少一个高分辨率码书和至少一个低分辨率码书。

优选地，所述处理模块通过以下步骤识别所述码书入口：

将多个码书中该个码书的入口加载入声道滤波器以产生加载滤波器；

由所述加载滤波器过滤所述入口以产生代表性编码信号；

确定所述代表性编码信号的误码率；以及

若所述误码率合适，将所述入口识别为选定的码书入口。

优选地，所述处理模块通过以下步骤识别所述码书入口：

若所述误码率不合适，将所述多个码书中该个码书的另一个入口加载入声道滤波器；

由所述加载滤波器过滤所述另一个入口以产生第二代表性编码信号；

确定所述第二代表性编码信号的第二误码率；以及

若所述第二误码率合适，将所述另一个入口识别为选定的码书入口。

优选地，所述处理模块进一步通过以下步骤来确定所述误码率：

将所述多个码书中高分辨率码书的入口加载入参考声道滤波器以产生参考加载滤波器；

由所述参考加载滤波器过滤所述入口以产生参考编码信号；以及

比较所述代表性编码信号和所述参考编码信号以产生所述误码率。

优选地，所述输入接口包括至少以下一项：

无线通信接口模块；以及

有线通信接口模块。

优选地，所述通信设备进一步包括至少以下一项：

便携通信设备；

基站；以及

接入点。

优选地，所述通信设备进一步包括：

支持输入接口、处理模块以及发送器中一者或多者的一个或多个集成电路。

噪声成分优选地，

基于所述噪声成分确定码书索引；

基于码书索引生成具有一分辨率的码书，以产生生成的码书；以及

用所述生成的码书生成编码信号噪声成分。

优选地，所述处理模块通过以下步骤确定所述码书索引：

基于所述生成的码书的分辨率和所述噪声成分的振幅间的反比关系确定所述码书索引。

优选地，所述处理模块进一步用于：

当所述码书索引对应于低于第一阈值的不需要信号成分时，生成高分辨率码书；以及

当所述码书索引对应于高于第二阈值的不需要信号成分时，生成低分辨率码书，其中所述第二阈值大于或等于第一阈值。

优选地，所述处理模块通过如下步骤利用所述生成的码书：

将所述生成的码书的入口加载入声道滤波器以产生加载滤波器；

由所述加载滤波器过滤所述入口以产生代表性编码信号；

确定所述代表性编码信号的误码率；以及

若所述误码率合适，将所述代表性编码信号作为编码信号输出。

优选地，所述处理模块通过如下步骤利用所述生成的码书：

若所述误码率不合适，将所述生成的码书的另一个入口加载入声道滤波器；

确定所述第二代表性编码信号的第二误码率；以及

若所述第二误码率合适，将所述第二代表性编码信号作为编码信号输出。

优选地，所述处理模块进一步用于通过以下步骤确定所述误码率：

将高分辨率码书的入口加载入参考声道滤波器以产生参考加载滤波器；

优选地，所述通信设备进一步包括：

支持存储器、输入接口、处理模块以及发送器中一者或多者的一个或多个集成电路。

根据一个方面，一种通信设备，包括：

处理模块，用于实现：

码书模块，用于根据码书索引生成一个或多个码书；

参考声道滤波器，用于过滤所述一个或多个码书中第一码书的入口以产生多个参考编码信号；

声道滤波器，用于过滤所述一个或多个码书中所述第一码书的入口或者所述一个或多个码书中另一码书的入口，以产生多个代表性编码信号；

噪声模块，用于确定包含音频成分和噪声成分的数字语音信号中的噪声成分；

合并模块，用于合并所述噪声成分与所述多个代表性编码信号以产生多个代表性数字语音信号；以及

误差模块，用于：

基于所述多个代表性数字语音信号和所述多个参考编码信号确定多个误码率；

基于所述多个误码率中至少一个生成所述码书索引；以及

当所述多个误码率中的一误码率合适时，使得所述多个代表性编码信号中的相应的一个作为编码信号输出。

发送器，用于：

根据信令协议将编码信号转换为外传信号；以及

发送所述外传信号。

优选地，所述码书模块进一步用于：

生成高分辨率码书作为所述一个或多个码书中的所述第一码书，其中当码书索引具有表示低等级噪声成分的第一值时，声道滤波器过滤所述一个或多个码书中第一码书的入口以产生多个代表性编码信号。

优选地，所述通信设备进一步包括：

所述码书模块基于第一码书索引生成高分辨率码书；

所述参考声道滤波器过滤所述高分辨率码书的入口以产生参考编码信号；

所述声道滤波器过滤所述高分辨率码书的入口以产生代表性编码信号；

所述合并模块合并所述噪声成分与所述代表性编码信号以产生代表性数字语音信号；以及

所述误差模块用于：

基于所述代表性数字语音信号和所述参考编码信号确定误码率；

确定所述误码率是否合适；

当所述误码率合适时，使得所述代表性编码信号作为编码信号输出。

优选地，所述通信设备进一步包括：

所述误差模块用于：

若所述误码率不合适，确定是否所述高分辨率码书的所需数量的入口均已经参考声道滤波器过滤以得到代表性编码信号；

若所述高分辨率码书的所需数量的入口尚未经参考声道滤波器过滤，指示参考声道滤波器过滤所述高分辨率码书的另一入口；

所述参考声道滤波器过滤所述高分辨率码书的另一入口以产生另一参考编码信号；以及

所述误差模块用于：

根据所述代表性数字语音信号和所述另一参考编码信号确定另一误码率；

确定所述另一误码率是否合适；

当所述另一误码率合适时，使得所述代表性编码信号作为编码信号输出。

优选地，所述通信设备进一步包括：

所述误差模块用于：

当所述高分辨率码书的所需数量的入口已经参考声道滤波器过滤以得到代表性编码信号时，确定是否所述高分辨率码书的所需数量的入口均已经声道滤波器过滤；

若所述高分辨率码书的所需数量的入口尚未经声道滤波器过滤，指示声道滤波器过滤所述高分辨率码书的另一入口；

所述声道滤波器过滤所述高分辨率码书的另一入口以产生另一代表性编码信号；

所述合并模块将噪声成分与所述另一代表性编码信号合并以产生另一代表性数字语音信号；以及

所述误差模块用于：

根据所述另一代表性数字语音信号和所述参考编码信号确定另一误码率；

确定所述另一误码率是否合适；

当所述另一误码率合适时，使得所述另一代表性编码信号作为编码信号输出。

优选地，所述通信设备进一步包括：

所述误差模块用于：

当所述高分辨率码书的所需数量的入口已经参考声道滤波器过滤以得到代表性编码信号时，递增码书索引以产生递增的码书索引；

所述码书模块基于所述递增的码书索引生成低分辨率码书；

所述声道滤波器过滤所述低分辨率码书的入口以产生另一代表性编码信号；

所述合并模块合并所述噪声成分与所述另一代表性编码信号以产生另一代表性数字语音信号；以及

所述误差模块用于：

基于所述另一代表性数字语音信号和所述参考编码信号确定另一误码率；

确定所述另一误码率是否合适；

本发明的各种优点、各个方面和创新特征以及具体实施例的细节，将在以下的说明书和附图中进行详细介绍。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的多个通信设备的示意框图；

图2是根据本发明另一个实施例的多个通信设备的示意框图；

图3是根据本发明一个实施例的用于在音频编码过程中减少噪声的方法的逻辑图；

图4是根据本发明一个实施例的处理模块的示意框图；

图5是根据本发明另一个实施例的处理模块的示意框图；

图6是根据本发明一个实施例的数字噪声估算模块的示意框图；

图7是根据本发明另一个实施例的数字噪声估算模块的示意框图；

图8是根据本发明另一个实施例的用于在音频编码过程中减少噪声的方法的逻辑图；

图9是根据本发明另一个实施例的处理模块的示意框图；

图10是根据本发明另一个实施例的处理模块的示意框图；

图11是根据本发明的在音频编码过程中减少噪声的示例图；

图12是根据本发明的在音频编码过程中减少噪声的另一个示例图；

图13是根据本发明另一个实施例的用于在音频编码过程中减少噪声的方法的逻辑图；

图14是根据本发明另一个实施例的处理模块的示意框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的多个通信设备10-14的示意框图。一个或多个通信设备可以是便携通信设备10；一个或多个通信设备可以是基站12；和/或一个或多个通信设备可以是接入点14。便携通信设备10可以是移动电话、个人数字助手、便携视频游戏单元、双向无线通信设备、便携视频和/或音频播放器、便携医疗监控和/或治疗设备和/或其它手持电子设备，这些电子设备接收用户输入并提供相应音频数据、视频数据、触觉数据、文本数据、图形数据和/或其组合的输出。

通信设备10-14中的每一个均包括处理模块18、24、30、存储器15、25、35、输入接口16、22、26、以及发送器20、26、32。处理模块18、24、30中的每一个均可以是单独的处理设备或多个处理设备。该处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或其它能根据电路和/或操作指令的硬编码来操作信号（模拟和/或数字）的设备。处理模块可以具有相关的存储器和/或存储元件，其可以是单独的存储设备、多个存储设备和/或处理模块的嵌入电路。该存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易挥发存储器、非易挥发存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或其它用于存储数字信息的设备。注意，如果处理模块包括多个处理设备，这些处理设备可以集中式排布（例如，通过有线和/或无线总线结构直接相连）或分布式排布（例如，通过局域网和/或广域网间接连接的云计算）。进一步注意，当处理模块通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路实施一个或多个功能时，存储相应操作指令的存储器和/或存储元件可以嵌入或外置于包括状态机、模块电路、数字电路和/或逻辑电路的电路系统。还需要注意的是，由存储元件存储并由处理模块执行至少相应于图1-14中所示的一部分步骤和/或功能的硬编码的和/或操作指令。

输入接口16、22、28可以是有线通信接口模块或无线通信接口模块。该接口模块包括能够提供与输入设备（例如，麦克风、无线网络连接、有线网络连接、无线移动通信声音和/或数据收发器、存储一个或多个数字音频和/或视频文件的存储器等）的电气、机械和/或功能连接的硬件（例如，线、连接器、无线收发器、驱动、缓冲器、电压电平转换器等中的一个或多个）和/或软件（例如，一个或多个软件驱动等）。

在一个运行的例子中，便携通信设备10的处理模块18从输入接口16接收数字音频信号34，该输入接口16包括放大器、模数转换器、音频数字处理功能模块（例如，A律编码、μ律编码、脉冲编码调制（PCM）、软件驱动等）中的一个或多个。例如，输入接口16可以从麦克风接收模拟声音信号，在输入接口16中该模拟声音信号转换为包含数字声音成分和数字噪声成分的数字音频信号34。

处理模块18对于数字音频信号34执行语音编码40以产生估算的数字语音信号36，该数字语音信号36比数字音频信号34具有更少的噪声。在一个实施例中，处理模块18通过基于非所需数字信号成分识别多个码书（codebook）（可以存储在存储器15中）中的一个来执行语音编码40。例如，当非所需数字信号成分（例如，噪声）很小时（例如，具有相对较高的信噪比（SNR）），处理模块选择高分辨率码书（例如，16Kbit、32Kbit或更高比特码书）。在另一个例子中，当非所需数字信号成分较大时（例如，具有较小的SNR），处理模块选择低分辨率码书（例如，8Kbit、4Kbit或更低比特码书）。

确定了码书后，处理模块要根据所需数字信号成分从确定的码书中识别码书入口（codebook entry），以产生选定的码书入口。然后处理模块根据选定的码书入口生成编码信号，其中编码信号包括所需数字信号成分的基本未衰减表示和非所需数字信号成分的基本衰减表示。例如，处理模块18选择产生编码信号的码书的入口以便精确地表示正在处理的数字音频信号。注意，对数字音频信号的编码是在很小的时间增量内（例如，一毫秒到几十毫秒的片段）完成的。进一步注意，对码书及其入口的识别是一个反复的过程（例如，在码书间倒退或前进以识别能精确代表具有衰减的非所需信号成分的数字音频信号的一个或多个入口）。

处理模块18将编码信号作为估算数字语音信号36传送给发送器20。发送器20将估算数字语音信号36转换为外传信号38并将其发送给基站12以供移动通信通信和/或发送给接入点14以供IP通信的声音传输。注意，发送器20可以包含在射频（RF）收发器中，该射频收发器还可以包含与处理模块18连接的接收器。进一步注意，通信设备可以包括一个或多个集成电路，这些集成电路支持以下一个或多个设备：存储器15、输入接口16、处理模块18和发送器20。

图2是根据本发明另一个实施例的多个通信设备10-14的示意框图。在本实施例中，便携通信设备10的数字音频信号34的语音编码40由基站通信设备16的处理模块30或由接入点通信设备14的处理模块24来执行。

在一个运行的例子中，参考图1所述，接口模块16生成数字音频信号34并将其提供给处理模块18。处理模块18将数字音频信号34转换为代表性数字音频信号42。例如，处理模块18可以根据一个或多个标准（例如，IEEE802.11.xx、GRPS、EDGE、GSM、WCDMA、高速下行分组接入（HSDPA）、高速上行分组接入（HSUPA）等）将数字音频信号34转换为符号流。举一个具体的例子，处理模块18根据GSM、WCDMA、GPRS、EDGE、HSUPA或其它移动通信数据标准将数字音频信号34转换为符号流，以便作为移动通信数据信号发送给基站通信设备12。再举一个具体的例子，处理模块根据IEEE802.11.xx标准将数字音频信号34转换为符号流，以便作为无线局域网（WLAN）信号随后发送给接入点通信设备14。

发送器20根据多个通信标准中的一个或多个将代表性数字音频信号42转换为外传信号44。例如，发送器20可以根据GSM、WCDMA、GPRS、EDGE、HSUPA或其它移动通信数据标准生成外传信号44，以便发送给基站通信设备12。又例如，发送器可以根据IEEE 802.11.xx或其它WLAN标准生成外传信号44，以便发送给接入点通信设备14。

当外传信号44是移动通信数据信号时，基站通信设备12的输入接口28从该外传信号44中恢复代表性数字音频信号40。处理模块30从代表性信号40中恢复数字音频信号34并对其执行语音编码40以产生估算数字语音信号36。发送器32可以是回程（backhaul）网络连接接口，它根据移动通信基础设施协议将估算数字语音信号36转换为外传信号并将其发送。

当外传信号44是WLAN信号时，接入点通信设备14的输入接口22从外传信号44中恢复代表性数字音频信号40。处理模块24从代表性信号40中恢复数字音频信号34并对其执行语音编码40以产生估算数字语音信号36。发送器26可以是回程WLAN连接接口，它根据WLAN基础设施协议将估算数字语音信号36转换为外传信号并将其发送。

图3是根据本发明一个实施例的用于在音频编码过程中减少噪声的方法的逻辑图，该方法开始于步骤50，其中处理模块18、24、30从相应输入接口16、22、28接收数字信号。该数字信号包括需要的数字信号成分（例如，语音和/或音频信号）和不需要的数字信号成分（例如，噪声）。接下来是步骤51，其中处理模块根据非所需数字信号成分识别多个码书中的一个。

在一个实施例中，处理模块通过检测非所需数字信号成分是否是数字信号的主要信号成分来识别码书。若非所需数字信号成分是主要信号成分，处理模块确定该非所需数字信号成分的振幅。这个处理过程将参考图6和图7进行更详细的描述。处理模块根据码书分辨率和非所需数字信号成分振幅间的反比关系选择码书。例如，当非所需数字信号成分（例如，噪声）很小时（例如，具有相对较高的信噪比（SNR）），处理模块选择高分辨率码书（例如，16Kbit、32Kbit或更高比特码书）。在另一个例子中，当非所需数字信号成分较大时（例如，具有较小的SNR），处理模块选择低分辨率码书（例如，8Kbit、4Kbit或更低比特码书）。

接下来是步骤52，其中处理模块根据所需数字信号成分从确定的码书中识别码书入口以产生选定的码书入口。接下来是步骤54，其中处理模块根据选定的码书入口生成编码信号，其中编码信号包括所需数字信号成分的基本未基本衰减表示和非所需数字信号成分的基本衰减表示。在一个实施例中，处理模块18可以使用已知语音编码方案，例如码激励线性预测（CELP），根据本发明进行修改，以产生编码信号。注意，对码书及其入口的识别可以是一个反复的过程（例如，在码书间倒退或前进以识别能精确代表具有衰减的非所需信号成分的数字音频信号的一个或多个入口）。

图4是根据本发明一个实施例的连接有多个码书72-74的处理模块18、24、30的示意框图。该处理模块包括码书选择模块60、入口识别模块62、声道滤波器（vocal tract filter）模块64、误差模块66以及输出模块68。模块60-68中的每个模块均可以是处理模块中单独的处理设备、处理模块中共享的处理设备或其组合。

码书72-74中的每一个通常包括一系列用于激活声道滤波器的交替脉冲式激励码向量信号，模仿了声道以产生合成的语音。例如，码书可以包括音素和/或每个音素的变体的组合。这些音素可以是元音、半元音、双元音和/或辅音，辅音包括鼻音、阻音（塞音）、擦音和/或塞擦音。又例如，码书可以包括多个量化的语音特征，例如，估算线性预测滤波器系数、估算系统增益、有声或无声标识等。又例如，码书可以包括矢量量化的重心。举例来说，一个簇的重心代表了与该簇相关的声音，其中簇是一个自然发生的观测向量集。码书72-74中每一个的编码入口的分辨率不同。例如，一个码书可以包括16Kbit分辨率，另一个可以包括8Kbit分辨率，另一个可以包括4Kbit分辨率，其它码书还可以包括其它不同的分辨率。

在一个运行的例子中，码书选择模块60和入口识别模块62从输入接口接收数字信号34。数字信号34包括需要的数字信号成分（例如，音频和/或语音）和不需要的数字信号成分（例如，噪声）。码书选择模块60利用非所需信号成分来识别码书72-74中的一个以产生选定的码书（CB）。例如，码书选择模块60可以根据所需和非所需信号成分确定信噪比以识别所需码书，可以根据非所需信号成分的振幅使用查找表，或使用默认码书，然后根据基于码书72-74中一个或多个的入口的误码率74而生成的码书索引来进行调整。

入口识别模块62根据所需数字信号成分从选定的码书中识别码书入口以产生选定的码书入口。例如，该码书入口可以通过将选定码书的入口第一次加载入声道滤波器模块64来识别。然后，声道滤波器模块过滤该入口以产生代表性编码信号。接下来，误差模块66根据参考编码信号72确定代表性编码信号的误码率74并确定这个误码率是否合适（例如，产生带有所需噪声等级的精确代表性数字信号34）。若误码率合适，入口识别模块62将该入口作为选定的码书入口，并由输出模块68将相应的代表性编码信号70作为编码信号76输出。

若误码率不合适，入口识别模块62识别另一个入口并将其加载入声道滤波器模块64，该模块过滤这另一个入口以产生第二代表性编码信号70。误差模块66确定第二代表性编码信号70的第二误码率74。若第二误码率合适，入口识别模块62将这另一个入口作为选定的码书入口。若第二误码率不合适，对其它入口重复此过程直至找到具有合适误码率的入口。

图5是根据本发明另一个实施例的连接有多个码书72-74的处理模块18、24、30的示意框图。该处理模块包括码书选择模块60、入口识别模块62、声道滤波器模块64、求和模块、输出模块68、均方差（MSE）模块82、参考声道滤波器模块84以及码书索引调节模块86。

在一个运行的例子中，码书选择模块60首先选择高分辨率码书（例如，CB（1），其中“1”表示码书索引“i”，“i”的范围从1到n）。对于这个码书（CB（1）），入口识别模块62选择一个入口（例如，V_C（n））和一个参考入口（例如，V_M（n））。声道滤波器模块64过滤入口V_C（n）以产生代表性编码信号70（例如，S（n）），它代表一个“干净”信号（例如，带有衰减的非所需信号成分d’（n）的所需信号成分（S_D1（n）））。将代表性编码信号70加上估算噪声成分80（例如，d（n））以产生代表性信号（例如，Y（n））。

参考声道滤波器模块84过滤参考入口（V_M（n））以产生参考编码信号（S_M（n）），它代表所需信号成分（S_D2（n））和非所需信号成分D（n）。MSE模块82，作为误差模块66的一部分，执行均方差函数：

m^{*} = \underset{m}{\arg \min} ϵ_{m}

ε_m＝‖s_m(n)-y(n)‖²

以产生误码率74。例如，y(n)=S_D1(n)+d’(n)+d(n)以及s_m(n)=S_D2(n)+D(n)。在这些公式中，若S_D1(n)近似等于S_D2(n)，衰减的非所需信号成分相对于注入噪声d(n)是很小的，并且注入噪声d(n)近似等于参考编码信号72的非所需噪声成分D(n)，误码率74将会很低。若误码率74在所需等级（例如，低于阈值、一定数量码书和/或码书入口的最低确定值等），输出模块68将代表性编码信号70作为编码信号76输出。

若误码率74不在所需等级，入口识别模块62选择另一个参考入口V_M（n）并继续选择入口V_C（n）。对这一入口组合重复上述过程。若误码率仍不在所需等级，入口识别模块62选择另一个参考入口V_M（n）并继续选择入口V_C（n）。重复这个过程直至入口识别模块62用尽了选定码书的确定的一系列入口（例如，所有入口、最接近编码信号近似值的入口等）。

当用尽了选定码书的确定的一系列入口后，入口识别模块62为声道滤波器64从选定码书中选择另一个入口并重复上述过程直至用尽了选定码书的确定的一系列入口或误码率在所需等级。

当针对入口V_C（n）用尽了选定码书的确定的一系列入口后，码书索引调节模块86递增码书索引（i=i+1），这样码书选择模块60选择另一个码书CB（i+1）。在另一个实施例中，码书索引越大，该码书入口的分辨率越低。重复上述过程，同时入口识别模块62从码书CB（i+1）选择入口V_C（n）并从第一码书CB（1）选择参考入口V_M（n）直至误码率达到所需等级或用尽了码书CB（i+1）的确定的一系列入口。如果穷尽了码书CB（i+1），码书索引调节模块86递增码书索引，并且码书选择模块选择另一个码书（例如，CB（i+2））。

图6是根据本发明一个实施例的数字噪声估算模块62的示意框图，该模块包括一个采样与保留模块120。在本实施例中，采样与保留模块120接收数字音频信号34作为输入，对它进行采样，并确定当前样本是否包括声音成分和噪声成分。若数字音频信号34主要包括数字噪声成分78（例如，有少量或没有声音成分），采样与保留模块120对数字噪声成分78进行采样与保留，以产生估算数字噪声信号80。

图7是根据本发明另一个实施例的数字噪声估算模块62的示意框图，该模块包括减法模块122、信号处理模块126、选择模块124以及另一个信号处理模块128。以帧为单位，若数字噪声成分78是主要的（例如，有少量或没有声音成分），多次访问一个或多个噪声码书以取回码字系列134。对于系列134中的每个码字，信号处理模块128执行预过滤功能（例如，音调过滤）和/或转化功能（例如，以1/A（z）作数据压缩）以产生针对估算数字噪声信号80的一个帧的多个估算值。

减法模块122随后从数字噪声成分78的相应帧中减去该帧估算数字噪声信号80的多个估算值，以产生多个差分信号130。信号处理模块126随后对这多个差分信号130执行后过滤功能（例如，感知过滤）和/或均方差计算，以产生多个误差项132。选择模块124利用这多个误差项132来定位码书以取回码字系列134。

若数字噪声成分78对于一个或多个帧来说不是主要的（例如，存在声音成分），数字噪声估算模块62不对这些帧进行处理。它输出从数字噪声成分78占主要地位的以前的帧中确定的一个或多个帧的估算数字信号80。

图8是根据本发明另一个实施例的用于在音频编码过程中减少噪声的方法的逻辑图，该方法开始于步骤140和142。在步骤140，选择一个带有码书索引（i）的码书。在该方法的开始阶段，码书索引等于1。在步骤142，选择码书CB（1）作为参考环路（reference loop）。注意，码书索引与码书分辨率相关，其中1代表最高码书分辨率，较大的数字代表较低的码书分辨率。

从步骤140进行到步骤144，在步骤144中，处理模块从码书CB（i）中选择一个入口。接下来是步骤146，在步骤146中，处理模块从选定的入口生成代表性编码信号（例如，通过声道滤波器过滤入口）。接下来是步骤148，在步骤148中，将编码信号与噪声成分80相加以产生代表性信号（例如，Y（n））。

从步骤142进行到步骤150，在步骤150中，处理模块从第一码书CB（1）选择一个入口。接下来是步骤152，在步骤152中，处理模块根据选定的入口生成合成的信号。接下来是步骤154，在步骤154中，处理模块根据合成信号和代表性信号确定误差项。例如，合成信号是对接收到的数字信号包括它的噪声成分的重建。代表性编码信号是对带衰减噪声成分的接收信号的重建。若噪声成分很小（例如，具有较好的信噪比），那么用代表性编码信号精确代表接收到的数字信号时误差项将会较低。若噪声成分不小（例如，具有低信噪比）并且代表性编码信号充分衰减了噪声成分，误差项将会在所需等级。若不是，误差项将不在所需等级。

该方法在步骤156根据误差项是否合适（例如，是否在所需等级）进行分岔。若是，跳到步骤158，在步骤158中，处理模块将代表性编码信号作为编码信号输出。若误差项不合适，跳到步骤160，在步骤160中，处理模块确定是否从当前编码信号中生成附加合成信号。该确定过程是根据第一码书CB（1）的确定的一系列入口是否已用于当前编码信号，即当前码书的当前入口，来进行的。若是，重复步骤150，在该步骤中，处理模块从码书CB（1）中选择另一个入口。

如果第一码书CB（1）的确定的一系列入口已经用于当前编码信号，跳到步骤162，在该步骤中，处理模块确定是否从当前码书CB（i）中生成进一步的编码信号。该确定过程是根据当前码书CB（i）的确定的一系列入口是否已用于生成确定的一系列当前编码信号。若是，重复步骤144，在该步骤中，处理模块从当前码书CB（i）中选择另一个入口。

如果确定的一系列当前编码信号是从当前码书CB（i）生成的，跳到步骤164，在该步骤中，处理模块递增码书索引（i）并且对新的当前码书重复步骤140。该过程重复执行直至得到合适的误差项。

图9是根据本发明另一个实施例的连接有多个码书72-74的处理模块18、24、30的示意框图。该处理模块包括码书选择模块60、入口选择模块62、预滤波阶170、减法模块173、后滤波阶174、求和模块、输出模块68、均方差（MSE）模块82、参考声道滤波器模块84以及码书索引调节模块86。预滤波阶170包括音调滤波器172和声道滤波器模块64。后滤波阶174包括感知滤波模块176和第二MSE模块178。注意，MSE模块178与MSE模块82可以是相同的或不同的模块。

在一个运行的例子中，码书选择模块60首先选择高分辨率码书（例如，CB（1），其中“1”表示码书索引“i”，“i”的范围从1到n）。对于这个码书（CB（1）），入口识别模块62根据信号误差项180选择一个入口（例如，V_C（n））和一个参考入口（例如，V_M（n）），信号误差项180代表了数字信号34编码过程的精确度。

音调滤波器172和声道滤波器模块64过滤入口V_C（n）以产生代表性编码信号70（例如，S（n）），它代表一个“干净”信号（例如，带衰减的非所需信号成分d’（n）的所需信号成分（S_D1（n）））。减法模块173从数字信号34中减去代表性编码信号70以产生差分信号。感知滤波模块176过滤差分信号，得到的信号由MSE模块178进行处理以产生信号误差项180。若代表性编码信号70精确代表数字信号34，误差项180将很低。还要将代表性编码信号70与估算噪声成分80（例如，d（n））相加以产生代表性信号（例如，Y（n））。

m^{*} = \underset{m}{\arg \min} ϵ_{m}

ε_m＝‖s_m(n)-y(n)‖²

以产生误码率74。例如，y(n)=S_D1(n)+d’(n)+d(n)以及s_m(n)=S_D2(n)+D(n)。在这些公式中，若S_D1(n)近似等于S_D2(n)，衰减的非所需信号成分相对于注入噪声d(n)是很小的，并且注入噪声d(n)近似等于参考编码信号72的非所需噪声成分D(n)，误码率74将会很低。若误码率74在所需等级（例如，低于阈值、一定数量码书和/或码书入口的最低确定值等）并且信号误差项很低，输出模块68将代表性编码信号70作为编码信号76输出。

图10是根据本发明另一个实施例的连接有多个码书72-74的处理模块18、24、30的示意框图。该处理模块包括码书选择模块60、入口选择模块62、预滤波阶170、减法模块173、后滤波阶174、求和模块、输出模块68、均方差（MSE）模块82、参考声道滤波器模块84以及码书索引调节模块86。预滤波阶170包括音调滤波器172和声道滤波器模块64。后滤波阶174包括感知滤波模块176和第二MSE模块178。注意，MSE模块178与MSE模块82可以是相同的或不同的模块。

参考声道滤波器模块84过滤参考入口（V_M（n））以产生参考编码信号（S_M（n）），参考编码信号（S_M（n））代表了所需信号成分（S_D2（n））和非所需信号成分D（n）。减法模块173从数字信号34中减去参考编码信号72以产生差分信号。感知滤波模块176过滤差分信号，得到的信号随后由MSE模块178进行处理以产生信号误差项180。若参考编码信号72精确代表了数字信号34，误差项将会很低。

音调滤波器172和声道滤波器模块64过滤入口V_C（n）以产生代表性编码信号70（例如，S（n）），它代表一个“干净”信号（例如，带衰减的非所需信号成分d’（n）的所需信号成分（S_D1（n）））。还要将代表性编码信号70与估算噪声成分80（例如，d（n））相加以产生代表性信号（例如，Y（n））。剩下的部分功能如图9所述。

图11是根据本发明的不同分辨率的三个码书的示例图。具有最高分辨率的第一码书包括64个入口，这些入口由圆点表示。第二码书包括16个入口，这些入口由方框表示，第三码书包括4个入口，这些入口由三角形表示。如图所示，高分辨率码书入口可以与低分辨率码书入口相同（例如，方框中的圆点、三角形中的圆点）。注意，典型的码书显然包括比图示更多的入口，但在图中仅示出较小数量的入口以便简要说明。

在这个例子中，用向量示出了两个代表性编码信号。第一个具有低噪声成分，因此可以由高分辨率码书的入口来逼近。尽管没有示出，编码信号可以有与高分辨率码书的每个入口相关的误差项。对于与编码信号向量最近的入口，误差项可以是最小的，该误差项比其它最接近入口的误差项都要小。

第二编码信号包括中等噪声成分并且具有针对高分辨率码书的每个入口的误差项。在这个例子中，高分辨率码书的邻近入口的误差项大致相等，说明没有一个清晰的高分辨率入口。在这种情况下，将使用中等分辨率码书并为每个入口生成误差项。图12将对此进行更详细的描述。

图12是对图11所示的第二代表性编码信号的另一个示例图。在这个例子中，对于接近的高分辨率入口（即圆点）示出了高分辨率误差项，对于接近的中等分辨率入口（即方框）示出了中等分辨率误差项，以及对于接近的低分辨率入口（即三角形）示出了低分辨率误差项。

对于接近的高分辨率入口，相应的误差项大致相等，表明应该使用低分辨率码书。对于接近的中等分辨率入口，相应误差项中的一个误差项明显小于其它的误差项。像这样的话，可以使用该入口近似计算数字信号。如果不是这种情况，将使用低分辨率入口。

如图11和图12所示，并不是所有的码书入口都需要进行上述处理。例如，如果入口以有组织的方式存储，类似于图11和12中的入口群集，则可以使用一个序列来确定一个象限和该象限内接近的入口。

图13是根据本发明另一个实施例的用于在音频编码过程中减少噪声的方法的逻辑图，该方法开始于步骤190，在步骤190中，处理模块从输入接口接收数字信号。在这种情况下，数字信号包括所需数字信号成分（例如，声音和/或音频）和非所需数字信号成分（例如，噪声）。接下来是步骤192，在此步骤中，处理模块根据非所需数字信号成分确定码书索引。例如，如果非所需数字信号成分相对于所需信号成分很小（例如，具有较好的信噪比），那么可以使用高分辨率码书，即具有标号为1的码书索引。如果，另一方面，信噪比很低，可以使用低分辨率码书，该码书具有大于1的索引。

在一个实施例中，处理模块可以通过检测非所需数字信号成分是否是数字信号的主要信号成分来确定码书索引。若非所需数字信号成分是主要信号成分，然后处理模块确定非所需数字信号成分的振幅。接下来，处理模块根据生成的码书的分辨率与非所需数字信号成分的振幅间的反比关系确定码书索引。

接下来是步骤194，在此步骤中，处理模块根据码书索引生成具有一定分辨率的码书，以产生生成的码书。例如，当码书索引对应于低于第一阈值的非所需信号成分时，处理模块可以产生高分辨率码书。又例如，当码书索引对应于高于第二阈值的非所需信号成分时，处理模块可以产生低分辨率码书，其中第二阈值大于或等于第一阈值。

接下来是步骤196，在此步骤中，处理模块使用上述生成的码书来生成编码信号，该编码信号包括所需数字信号成分的基本未基本衰减表示和非所需数字信号成分的基本衰减表示。

图14是根据本发明另一个实施例的处理模块的示意框图，该模块包括码书模块200、参考声道滤波器模块202、声道滤波器模块204、噪声模块206、合并模块208、误差模块210以及输出模块230。码书模块200用于根据码书索引214生成一个或多个码书212。例如，当码书索引具有代表低等级噪声成分的第一数值时，码书模块200生成高分辨率码书，当码书索引具有代表高等级噪声成分的第二数值时，码书模块200生成低分辨率码书。

参考声道滤波器202用于过滤第一码书（例如，高分辨率码书）的入口以产生多个参考编码信号218。声道滤波器204用于过滤第一码书的入口或其它码书的入口（例如，更低分辨率的码书）以产生多个代表性编码信号220。噪声模块206用于确定数字信号222的噪声成分224，该数字信号222包括音频成分和噪声成分。合并模块208用于将噪声成分与多个代表性编码信号合并以产生多个代表性数字信号226。

误差模块210用于根据多个代表性数字信号226和多个参考编码信号218确定多个误码率228。另外，误差模块210根据多个误码率中至少一个生成码书索引214，并且当多个误码率中的一误码率合适时，使得232将多个代表性编码信号中的相应一个作为编码信号234输出。

本领域普通技术人员可以理解，术语“基本上”或“大约”，正如这里可能用到的，对相应的术语和/或元件间的关系提供一种业内可接受的公差。这种业内可接受的公差从小于1%到50%，并对应于，但不限于，组件值、集成电路处理波动、温度波动、上升和下降时间和/或热噪声。元件间的关系从小百分比的差分到的差分。本领域普通技术人员还可以理解，术语“可操作地连接”，正如这里可能用到的，包括通过中间元件（例如，该元件包括，但不限于，组件、元件、电路和/或模块）直接连接和/或间接连接，其中对于间接连接，中间插入元件并不改变信号的信息，但可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。本领域普通技术人员可知，推断连接（亦即，一个元件根据推论连接到另一个元件）包括两个元件之间用相同于“可操作地连接”的方法直接和间接连接。本领域普通技术人员还可知，术语“可操作地连接”，正如这里可能用的，表明元件包括以下一个或多个：功率连接、输入、输出等，用于在激活时执行一个或多个相应功能并可以进一步包括与一个或多个其它元件的推断连接。本领域普通技术人员还可知，术语“相关的”，正如这里可能用的，包括单独元件和/或嵌入另一个元件的某个元件的直接和/或间接连接。本领域普通技术人员还可知，术语“比较结果有利”，正如这里可能用的，指两个或多个元件、信号等之间的比较提供一个想要的关系。例如，当想要的关系是信号1具有大于信号2的振幅时，当信号1的振幅大于信号2的振幅或信号2的振幅小于信号1振幅时，可以得到有利的比较结果。

以上借助于说明指定的功能和关系的方法步骤对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块和方法步骤的界限和顺序在此处被专门定义。然而，只要给定的功能和关系能够适当地实现，界限和顺序的变化是允许的。任何上述变化的界限或顺序应被视为在权利要求保护的范围内。

以上还借助于说明某些重要功能的功能模块对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块的界限在此处被专门定义。当这些重要的功能被适当地实现时，变化其界限是允许的。类似地，流程图模块也在此处被专门定义来说明某些重要的功能，为广泛应用，流程图模块的界限和顺序可以被另外定义，只要仍能实现这些重要功能。上述功能模块、流程图功能模块的界限及顺序的变化仍应被视为在权利要求保护范围内。本领域技术人员也知悉此处所述的功能模块，和其它的说明性模块、模组和组件，可以如示例或由分立元件、特殊功能的集成电路、带有适当软件的处理器及类似的装置组合而成。

Claims

1.一种通信设备，其特征在于，包括：

处理模块，用于：

基于所述噪声成分识别多个码书中的一个；

发送器，用于：

根据信令协议将编码信号转换为外传信号；以及

发送所述外传信号。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述处理模块通过以下步骤识别多个码书中的一个：

3.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述处理模块通过以下步骤识别所述码书入口：

由所述加载滤波器过滤所述入口以产生代表性编码信号；

确定所述代表性编码信号的误码率；以及

若所述误码率合适，将所述入口识别为选定的码书入口。

4.根据权利要求3所述的通信设备，其特征在于，所述处理模块通过以下步骤识别所述码书入口：

确定所述第二代表性编码信号的第二误码率；以及

5.根据权利要求3所述的通信设备，其特征在于，所述处理模块进一步通过以下步骤来确定所述误码率：

6.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述输入接口包括至少以下一项：

无线通信接口模块；以及

有线通信接口模块。

7.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备进一步包括至少以下一项：

便携通信设备；

基站；以及

接入点。

8.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述处理模块进一步用于：

基于所述噪声成分确定码书索引；

用生成的码书生成所述编码信号。

9.根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于，所述处理模块通过以下步骤确定所述码书索引：