CN104081669B - 空口语音帧修复译码方法、信源边信息获取方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种空口语音帧修复译码方法、信源边信息获取方法及设备，涉及通信领域，能够提升误码率和误帧率性能。该方法包括：获取由译码比特组成的参数；对所述参数进行参数可靠度计算，得到所述参数对应的软信息，以及利用所述软信息对所述参数进行修正后的参数集合；对所述修正后的参数集合进行第一循环冗余校验；若所述第一循环冗余校验失败，则在确定所述参数集合符合预设规则后，对所述参数集合中符合比特翻转规则的参数进行翻转，得到翻转后的参数集合；对所述翻转后的参数集合进行第二循环冗余校验；若所述第二循环冗余校验成功，则保存并输出所述翻转后的参数集合。本发明实施例用于信源信道联合译码。

Description

空口语音帧修复译码方法、信源边信息获取方法及设备
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种空口语音帧修复译码方法、信源边信息获取方法及设备。
背景技术
随着多媒体技术的不断完善，用户对音频、视频等多媒体业务的需求越来越高，随着多媒体设备的业务多样化，用户对多媒体的质量要求也与日俱增，这就导致对多媒体传输的要求也日益提升。现有的多媒体传输系统通常采用校验码，如CRC(Cyclic RedundancyCheck，循环冗余核对)校验码，来检测接收比特流的正确性。
以采用CRC校验码来检测接收比特流的正确性为例，如果CRC校验错误，则该帧的BFI(Bad Frame Indication，坏帧标识)置为1，且整帧丢弃，然后信源解码利用相邻帧间的相关性对错帧进行错误隐藏。虽然错误隐藏处理可以用前一帧或几帧的好帧代替或外推平滑处理坏帧的信息，但是经过错误隐藏后的降级语音文件相比于原始的语音文件，主观感受仍然会有明显下降，不能满足用户对多媒体质量的要求，尤其不能满足对语音的高保真的需求。
为了避免这种整帧丢弃带来的不良效果，现有技术又提出了BPI(Bad ParameterIndication，坏参数标识)机制，虽然测试结果表明该方案与上述的BFI机制相比，能够有效的提升语音的主观质量，但是它无法与目前协议架构兼容。
因此，为了解决上述问题，现有技术又提出了一些对空口语音帧进行修复的方案，但是其对语音质量的提升有限。
总之，现有技术中的空口语音帧修复译码方法对误码率和误帧率性能提升有限，语音的主观质量不很理想，有改进的空间。
发明内容
本发明的实施例提供一种空口语音帧修复译码方法、信源边信息获取方法及设备，能够提升误码率和误帧率性能，进而有效提升语音的主观质量。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种空口语音帧修复译码方法，包括：
获取由译码比特组成的参数；对所述参数进行参数可靠度计算，得到所述参数对应的软信息，以及利用所述软信息对所述参数进行修正后的参数集合；
对所述修正后的参数集合进行第一循环冗余校验；若所述第一循环冗余校验失败，则在确定所述参数集合符合预设规则后，对所述参数集合中符合比特翻转规则的参数进行翻转，得到翻转后的参数集合；
对所述翻转后的参数集合进行第二循环冗余校验；若所述第二循环冗余校验成功，则保存并输出所述翻转后的参数集合。
一方面，提供一种信源边信息获取方法，包括：
根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；
根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率，以使得空口语音帧修复译码设备根据每一帧实时获取的所述参数转移概率对所述参数进行参数可靠度计算。
另一方面，提供一种空口语音帧修复译码设备，包括：
获取模块，用于获取译码比特组成的参数；
译码模块，用于对获取模块获取的所述参数进行参数可靠度计算，得到所述参数对应的软信息，以及利用所述软信息对所述参数进行修正后的参数集合；
校验模块，用于对所述译码模块获取的所述修正后的参数集合进行第一循环冗余校验；
比特翻转模块，用于若所述校验模块的所述第一循环冗余校验失败，则在确定所述参数集合符合预设规则后，对所述参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合；
校验模块，还用于对所述比特翻转模块得到的所述翻转后的参数集合进行第二循环冗余校验；
若所述校验模块的所述第二循环冗余校验成功，由虚拟信源解码器保存、第一输出模块输出所述翻转后的参数集合。
另一方面，提供一种信源边信息获取设备，包括：
获取模块，用于根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；
计算模块，用于根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率，以使得空口语音帧修复译码设备根据每一帧实时获取的所述参数转移概率对所述参数进行参数可靠度计算。
本发明实施例提供的空口语音帧修复译码方法、信源边信息获取方法及设备，空口语音帧修复译码设备获取由译码比特组成的参数；对参数进行参数可靠度计算以得到参数对应的软信息及修正后的参数集合；对修正后的参数集合进行循环冗余校验；若失败，则在确定参数集合符合预设规则后，对参数集合中符合比特翻转规则的参数进行翻转，得到翻转后的参数集合；再对翻转后的参数集合进行循环冗余校验；若成功，则保存并输出翻转后的参数集合。这样一来，可以通过对错误概率较高，即软信息绝对值较低的参数进行翻转，提高CRC校验的通过率，提升误码率和误帧率性能，进而使得语音的主观质量得以提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的空口语音帧修复译码方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一空口语音帧修复译码方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的又一空口语音帧修复译码方法流程示意图；
图4为本发明实施例提供的SBSD和ISCD算法进行BF翻转后的BER性能仿真示意图；
图5为本发明实施例提供的SBSD和ISCD算法进行BF翻转后的FER性能仿真示意图；
图6为本发明实施例提供的ISCD进行BF翻转和未进行BF翻转的MOS性能仿真示意图；
图7为本发明实施例提供的SBSD进行BF翻转和未进行BF翻转的MOS性能仿真示意图；
图8为本发明实施例提供的不同SSI估计器下ISCD进行BF翻转后的BER性能仿真示意图；
图9为本发明实施例提供的不同SSI估计器下ISCD进行BF翻转后的MOS性能仿真示意图；
图10为本发明实施例提供的不同SSI估计器下SBSD进行BF翻转后的BER性能仿真示意图；
图11为本发明实施例提供的不同SSI估计器下SBSD进行BF翻转后的MOS性能仿真示意图；
图12为本发明实施例提供的IEC和SEC机制下的MOS性能仿真示意图；
图13为本发明实施例提供的SBSD和ISCD算法进行BF翻转后的UER性能仿真示意图；
图14为本发明实施例提供的信源边信息获取方法流程示意图；
图15为本发明实施例提供的空口语音帧修复译码设备的结构示意图；
图16为本发明实施例提供的另一空口语音帧修复译码设备的结构示意图；
图17为本发明实施例提供的又一空口语音帧修复译码设备的结构示意图；
图18为本发明实施例提供的再一空口语音帧修复译码设备的结构示意图；
图19为本发明实施例提供的还一空口语音帧修复译码设备的结构示意图；
图20为本发明实施例提供的信源边信息获取设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的空口语音帧修复译码方法，如图1所示，该方法步骤包括：
S101、空口语音帧修复设备获取译码比特组成的参数。示例性的，假设参数V由N个译码比特组成，因此第k帧参数Vk＝v对应的二进制比特其中，v∈V，V＝{0，1，2.......2N-1}。
S102、空口语音帧修复设备对参数进行参数可靠度计算，得到参数对应的软信息，以及利用软信息对参数进行修正后的参数集合。
进一步的，空口语音帧修复设备可以通过JSCD(Joint Source-ChannelDecoding，信源信道联合译码)中的ISCD(Iterative Source-Channel Decoding，迭代的信源信道联合译码)和SBSD(Soft-Bit Source Decoding软比特信源译码)两种算法进行参数可靠度计算，以获取到的参数所对应的软信息，并用软信息对参数或其中一部分参数进行修正，如对AMR(Adaptive Multi-Rate，自适应多码率)编码中的A子流进行修正。
进一步的，空口语音帧修复设备可以通过JSCD算法还可以根据每一帧实时获取的参数转移概率计算得到参数对应的后验概率。
对于ISCD算法，在第一次迭代时，可以先根据参数转移概率P(Vk/Vk-1)和前一帧的后验概率计算出信道译码的初始先验信息并送入交织器；而后对接收信号进行信道译码并解交织后获得信道软信息以及信源解码的先验信息信源解码器可以根据上述参数计算得到后验概率和软信息其中，参数的后验概率即表示参数可靠度。
空口语音帧修复设备对该帧参数进行CRC校验，如果校验失败则进行下一次迭代计算，与上述步骤相同，需要改变的是信道译码的先验信息变为如果迭代的次数超过了预设的最大值，如10次，则不再进行迭代计算；若CRC校验成功，则按照最大后验概率原则，输出使后验概率最大的参数i∈ISSI，ISSI指的是参与JSCD修正的参数所对应的比特集合，如A子流比特集合，剩余参数所对应的比特集合，如B子流比特集合和C子流比特集合，采用信道解码输出。
对于SBSD算法，可以在启用算法之前先对当前子帧的参数进行CRC校验，由于SBSD算法类似于一种错误隐藏技术，所以在CRC校验失败的时候可以启动该算法。信源信道联合译码设备根据信道译码输出的比特软信息计算第k帧第i个比特参数的错误概率根据此错误概率得到比特传输概率再计算出传输序列到译码序列的序列传输概率其中，之后根据利用SSI(Side Source SideInformation，信源边信息)获取的传输参数转移概率P(Vk/Vk-1)和前一帧的后验概率计算得到后验概率
并用参数的后验概率代表参数可靠度。其中， 对于SBSD算法参数的后验概率按照最大后验概率原则，输出使后验概率最大的参数所对应的二进制表示的比特序列i∈ISSI，VSSI指的是参与JSCD修正的参数所对应的比特集合，如A子流比特集合，剩余参数所对应的比特集合，如B子流比特集合和C子流比特集合采用信道解码输出。
S103、空口语音帧修复设备对修正后的参数集合进行第一CRC校验。
示例性的，空口语音帧修复设备可以对整个修正的参数集合进行第一CRC校验，也可以对修正集合中修正了的参数进行第一CRC校验，如对修正的AMR编码中修正了的A子流进行第一CRC校验。
需要说明的是，本实施例列举了基于GSM(Global System for Mobilecommunications，全球移动通信系统)下的AMR业务。AMR编码中组成参数的比特按其重要性被分为A\B\C三子流，其中A子流的重要性最高并被CRC校验保护。在3GPP(The 3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)定义的SEC(Standard ErrorConcealment，标准错误隐藏)机制中，如果A子流发生错误，则该帧认为是坏帧，整帧信息被全部丢弃。所以本实施例对A子流修正后继续进行CRC检测，以使得校验失败时，通过翻转译码比特降低A子流中比特出错的概率。但是此处仅以GSM系统中AMR的A子流为修正的比特集合为例进行说明，但不以此做任何限定，其他系统或其他业务下的修正的比特集合均在保护范围之内。
S104、若空口语音帧修复设备的第一CRC校验失败，则在确定修正后的参数集合符合预设规则后，对参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合。需要说明的是，假设参数集合中比特的软信息为则该比特的错误概率为：因此可以看出的绝对值越大，该比特的错误概率越低。通过翻转那些错误概率较高(软信息绝对值较低)的比特直到CRC校验通过，可以进一步纠正错误参数。
示例性的，空口语音帧修复设备若判断修正后的参数集合符合预设规则，如判断A子流中的参数中比特对应的软信息绝对值或修正后的参数集合中其他参数中比特对应的软信息绝对值小于或大于一个预设的门限值等，则启动BF(Bit-Flipping，比特翻转)算法，将A子流中的符合比特翻转规则的比特进行BF翻转，如将A子流中比特对应的软信息的绝对值小于预设的门限值的比特进行BF翻转。
S105、空口语音帧修复设备对翻转后的参数集合进行第二CRC校验。
对翻转的参数集合进行第二CRC校验，翻转的参数集合包含已翻转的比特组成的参数和未翻转的比特组成的参数。
需要说明的是，翻转的参数集合中，满足上述比特翻转规则的比特已完成翻转，不满足规则的比特并未进行翻转，空口语音帧修复设备对这个翻转了的参数集合，如包含着一些翻转了的比特的A子流进行第二CRC校验。
S106、空口语音帧修复设备若第二CRC校验成功，则保存并输出翻转后的参数集合。
进一步的，空口语音帧修复设备进行第二CRC校验成功，还可以保存并输出翻转后的参数集合以及参数集合中参数对应的后验概率。
本发明实施例提供的信源信道联合译码方法，空口语音帧修复设备获取由译码比特组成的参数；对参数进行参数可靠度计算以得到参数对应的软信息及修正后的参数集合；对修正后的参数集合进行循环冗余校验；若失败，则在确定参数集合符合预设规则后，对参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合；再对翻转后的参数集合进行循环冗余校验；若成功，则保存并输出翻转后的参数集合。这样一来，可以通过对错误概率较高，即软信息绝对值较低的比特进行翻转，提高CRC校验的通过率，提升误码率和误帧率性能，进而使得语音的主观质量得以提升。
本发明实施例提供的空口语音帧修复译码方法，基于GSM下的AMR业务的译码，其中软信息修正了的参数集合中包含第一类比特组成的参数和第二类比特组成的参数，其中，第一类比特为CRC比特、第二类比特为A子流中的比特，仅以此举例说明，但并不以此做任何限定，该方法步骤如图2所示，包括：
S201、空口语音帧修复设备获取译码比特组成的参数。
S202、空口语音帧修复设备根据参数通过ISCD和SBSD获取参数对应的后验概率及软信息，并获取软信息修正了的参数集合。
其中，修正了的参数集合由CRC比特组成的参数和A子流组成。
需要说明的是，若采用SBSD算法，可以在获取参数之后先进行CRC校验，校验失败则启动SBSD算法。
进一步的，若使用SBSD算法，则步骤S204之后使用的比特翻转的软信息可以采用信道译码软信息，即且参数的后验概率为
进一步的，由于参数对应的后验概率可以根据实时获取的参数转移概率计算得到，如果待传输的语音信号是已知的，SSI(Source Side Information，信源边信息)获取的参数转移概率P(Vk/yk-1)可以通过传输次数计算获得。由于语音信号一般是非平稳信号，相邻帧的冗余度比相隔较远的帧间冗余度要大很多，所以利用上一帧的参数与本帧参数计算传输次数才能减少冗余度的影响，假设上一帧解码参数本帧解码参数如果本帧CRC校验不通过，则本帧参数的后验概率不为1。因此传输次数θ(Vk/Vk-1)需要加上for v∈V。为了降低θ(Vk/Vk-1)的存储复杂度，可以采用如下算法：
采用均值初始化或训练语料得到一组初始化参数转移概率P(Vk/yk-1)，其中，训练语料为通过对不同种族，不同性别、年龄等人群的语音样本进行统计得到语音样本文件，并通过对该语音样本文件进行统计计算，如进行期望的计算等得到初始化参数转移概率。
根据初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，目标参数转移概率为每帧译码结束后实时获取的参数转移概率，即每帧译码结束后，将获取的参数转移概率更新先前的参数转移概率
P(Vk/yk-1)：P(VX＝v/yk-1＝w)＝C·(ηP(Vk＝v/yk-1＝w)+P(Vk＝v/yk)) (1)
其中η是权重因子，可以对参数转移概率进行归一化。
值得指出的是，现有技术提出的SSI方案是建立在传输语音信号已知的基础上的，又叫做off-line SSI，所以本方案将实时动态更新的上述SSI方案称为on-line SSI。
S203、空口语音帧修复设备对修正的参数集合进行第一CRC校验。
需要说明的是，若第一CRC校验成功则执行步骤S204，若第一CRC校验失败则执行步骤S205。
S204、空口语音帧修复设备选定对应最大后验概率的参数，输出选定的参数。
需要说明的是，由于对当前帧参数的第一CRC校验成功，那么可以将输出的当前帧信息作为好帧信息存入VSD(Virtual Source Decoder，虚拟信源解码器)中，使得空口语音帧修复设备可以在下一帧为坏帧时，使用储存的参数对坏帧的错误参数进行错误隐藏处理。
S205、空口语音帧修复设备将修正的参数集合中的A子流中各参数的比特对应的软信息绝对值按从小到大进行排序。
需要说明的是，也可以对A子流中各比特对应的软信息绝对值按照从大到小的顺序进行排序或不进行排序，此处仅以从小到大排序为优选方案，并不以此做任何限定。
若符合预设规则，则执行S206，否则，执行S209。
示例性的，可以在满足下述三个条件时确定修正后的参数集合符合预设规则：
若CRC比特对应的软信息绝对值中，最小的软信息绝对值大于第二预设门限Lth，即：且上述从小到大排序的A子流中各比特对应的软信息绝对值中前M个软信息绝对值也大于第二预设门限，其中M＝Lflip+1，且M为小于A子流包含的比特总个数的整数，即：前同时，A子流中的比特对应的最小的软信息绝对值大于第三预设门限，即：
S206、空口语音帧修复设备翻转修正后的参数集合中软信息绝对值与最小软信息绝对值的比值小于第四预设门限的A子流中比特，并对包含已翻转比特的参数集合进行第三CRC校验。
值得指出的是，为所有A子流中比特对应的软信息绝对值与最小软信息绝对值的比值，ρth为第四预设门限，空口语音帧修复设备翻转的比特。
若翻转后进行的第三CRC校验成功，则执行S207，若第三CRC校验失败，则执行S210。
S207、空口语音帧修复设备根据有效范围对参数集合进行有效性判断。
示例性的，有效范围可以根据参数是否有效设定，如AMR编码中自适应码本增益参数虽然有6个比特，即一共存在26＝64种取值：0～63，但实际编码中最高只能到60，所以最大范围为0～60，所以有效范围为0～60，如果翻转后的参数集合中自适应码本增益参数超出60，则认为不可信，即判断这个参数集合无效，如果参数集合中的自适应码本增益参数未超出60，则判断这个参数集合有效。值得指出的是，此处仅以AMR编码中自适应码本增益参数的有效范围判断参数集合是否有效，也可以采用其他参数的有效范围或当前系统配置下的有效范围来判断有效性，并不以此做任何限定。
若判断为有效则执行S208，否则执行S209。
S208、空口语音帧修复设备输出翻转的参数集合中的参数及参数对应的更新后的后验概率。
进一步的，由于对当前帧参数的CRC校验成功，并判断出参数集合有效，那么可以将输出的当前帧信息作为好帧信息存入VSD(Virtual Source Decoder，虚拟信源解码器)中，以使得空口语音帧修复设备可以根据当前帧信息为下一帧的错误参数进行错误隐藏处理。
S209、空口语音帧修复设备输出JSCD修正后的参数集合及参数对应的后验概率。
其中，JSCD修正后的参数为参数对应的后验概率为
S210、空口语音帧修复设备翻转修正的参数集合中A子流软信息绝对值小于第五预设门限的的参数，并对包含已翻转参数的参数集合进行第二CRC校验。
即翻转修正的参数集合中的参数，其中，为A子流软信息绝对值，rth为第五预设门限。
若翻转后CRC校验成功，则执行S207，若校验失败，则执行S209。
值得指出的是，上述各门限值的选择需要考虑FER(Frame Error Rate，删帧率)和UER(Undetected Error Rate，漏检率)的权衡。UER表示CRC校验成功而A子流仍然有误码的概率。表1给出了一组门限值范围，上述各个门限可以从取值范围中选取、设定。
表1
需要说明的是，如图3所示，上述步骤S205后，S206和S210的翻转不存在限定，也可以先执行S210，即：若符合预设规则，则执行S210，否则，执行S209；步骤S210翻转后，若第四CRC校验成功，则执行S207，若第四CRC校验失败，则执行步骤S206；当执行步骤S206翻转后，若第二CRC校验成功，则执行步骤S207，否则，执行步骤S209。
值得指出的是，上述第一CRC校验、第二CRC校验、第三CRC校验和第四CRC校验只是表示校验针对的参数集合不同，或者校验启动的条件有所不同，但均为CRC校验，不做任何限定。
如图4和图5所示，空口语音帧修复设备采用SBSD和ISCD算法后使用BF算法后，A子流的BER和FER都得到了明显降低，大约可获得0.5dB左右的增益，在低载干比下ISCD-BF性能优于SBSD-BF，而随着载干比的上升，两种算法的性能较为接近，都较为优越。
另外，图6和图7表明采用BF算法后的JSCD可获得更优的MOS(Mean OpinionScore，平均主观得分)性能，同样的，在低载干比下ISCD-BF的MOS分性能优于SBSD-BF。
而图8和图9分别给出了ISCD-BF算法下，采用不同SSI估计器的A子流BER性能和MOS分性能。通过对比图8中BER的性能和对比图9中MOS的性能能够得到，采用on-line SSI估计器后，性能可基本接近理想的off-line SSI估计器性能。但是可能在高载干比下会存在性能底板。图10、图11分别给出了SBSD-BF算法下，采用不同SSI估计器的A子流BER性能和MOS分性能。由图可知，各SSI估计器在SBSD-BF下性能基本接近，并且SBSD-BF在高载干比下并没有出现ISCD-BF中出现的性能底板。这是由于SBSD-BF算法只有在CRC校验错误的时候才会启动，高载干比下CRC校验出错的概率非常低。
进一步的，步骤S209之后，空口语音帧修复设备执行步骤S211对错误参数进行IEC(Individual Error Concealment，独立的错误隐藏)。
S211、空口语音帧修复设备将后验概率小于第一预设门限Pth的参数标识为坏参数。
示例性的，空口语音帧修复设备可以设定一个当前帧的坏参数数目，如设为4，如果该帧坏参数数目小于4，则选择参数后验概率最小的4个参数为坏参数。如，当该帧只存在3个坏参数时，选取其他好参数中厚颜参数最小的一个参数也作为坏参数，这样可以降低杂音产生的概率。
需要说明的是，第一预设门限值可以为0-2之间选取的任一定值。
S212、空口语音帧修复设备利用预存的好帧中的参数更新坏参数。
需要说明的是，预存的好帧中的参数一般可以预存在VSD中，其中，预存的好帧就是没有标识坏参数的帧，空口语音帧修复设备可以根据前一好帧的参数对当前帧的坏参数进行更新，相邻帧的参数相似率可能较高，便于提高更新坏参数后当前帧的语音质量，但不是所有坏的前一帧都是好帧，此处仅以这种情况举例说明，并不以此做任何限定。
示例性的，空口语音帧修复设备可以利用前一好帧中的LSF(Linear SpectrumFrequency，线谱频率)、自适应码本增益参数和固定码本增益参数对当前坏帧中的坏参数进行更新。如利用前一好帧的LSF以及LSF均值进行替代坏参数所在当前帧的LSF及LSF均值；再利用预存的好帧中的信号幅度对当前帧的自适应码本增益参数和固定码本增益参数进行限幅，如对自适应码本增益参数限幅为10，对固定码本增益参数限幅为20；或者对自适应码本增益参数限幅为13，对固定码本增益参数限幅为22，此处仅以上述数值举例说明，并不以此做任何限定。
优选的，空口语音帧修复设备还可以利用预存的前一好帧中奇数位置的基音延时参数分别替换坏参数所在当前帧的对应奇数位置上的基音延时参数，利用预存的前一好帧中偶数位置的基音延时参数加和预设偏移量后分别替换当前帧的对应偶数位置上的基音延时参数。不妨假设，当前帧包含四个子帧，由于第二个子帧和第四个子帧冗余性较小，可以使用前一好帧的第二个子帧和第四个子帧替代，而第一个子帧和第三个子帧可以用前一好帧的第一个子帧的基因延时参数加上预设的偏移量，如第一个子帧的基因延时参数为10，预设的偏移量为2，则当前帧的第一个子帧的基因延时参数为12，同理可以得到第四个子帧的基因延时参数。
图6、图7和图12表明，步骤S211和S212执行的IEC机制相比现有技术中的SEC(Standard Error Concealment，独立的错误隐藏)机制，可以进一步提升算法性能。
由于进行了BF翻转，CRC存在漏检的可能性加大，而漏检针对语音业务会增加引入杂质的风险，因此需要进一步比较本实施例与现有方案的UER(Undetected Error Rate，漏检概率)。图13表明，本实施例的UER基本与现有方案持平，并没有因为提升FER和MOS性能而增加UER。
本发明实施例提供的信源信道联合译码方法，空口语音帧修复设备获取由译码比特组成的参数；对参数进行参数可靠度计算以得到参数对应的软信息及修正后的参数集合；对修正后的参数集合进行循环冗余校验；若失败，则在确定参数集合符合预设规则后，对参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合；再对翻转后的参数集合进行循环冗余校验；若成功，则保存并输出翻转后的参数集合。这样一来，可以通过对错误概率较高，即软信息绝对值较低的参数进行翻转，提高CRC校验的通过率，提升误码率和误帧率性能，进而使得语音的主观质量得以提升。
本发明实施例提供的信源边信息获取方法，如图14所示，该方法步骤包括：
S301、信源边信息获取设备根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率。
示例性的，如果待传输的语音信号是已知的，SSI获取的参数转移概率P(Vk/Vk-1)可以通过传输次数计算获得。由于语音信号一般是非平稳信号，相邻帧的冗余度比相隔较远的帧间冗余度要大很多，所以利用上一帧的参数与本帧参数计算传输次数才能减少冗余度的影响，假设上一帧解码参数本帧解码参数如果本帧CRC校验不通过，则本帧参数的后验概率不为1。因此传输次数θ(Vk/Vk-1)需要加上for v∈V。为了降低θ(Vk/Vk-1)的存储复杂度，信源边信息获取设备采用均值初始化或训练语料得到一组始化参数转移概率P(Vk/yk-1)。
S302、信源边信息获取设备根据初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的目标参数转移概率更新为下一帧的参数转移概率，以使得空口语音帧修复译码设备根据每一帧实时获取的参数转移概率对参数进行参数可靠度计算。
根据初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，目标参数转移概率为每帧译码结束后实时获取的参数转移概率，即每帧译码结束后，将获取的参数转移概率更新先前的参数转移概率P(Vk/yk-1)：
P(Vk＝v/yk-1＝w)＝C·(ηP(Vk＝v/yk-1＝w)+P(Vk＝v/yk))
其中η是权重因子，可以对参数转移概率进行归一化。
需要说明的是，空口语音帧修复译码设备根据每一帧实时获取的参数转移概率对参数进行参数可靠度计算在上述实施例中已经展开，在此不再赘述。
本发明实施例提供的信源边信息获取方法，信源边信息获取设备获取的初始参数转移概率，并根据获取的初始参数转移概率，计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的目标参数转移概率更新为下一帧的参数转移概率。这样一来，信源边信息获取设备可以实时更新参数转移概率，提供更准确的参数转移概率便于其他相接设备，如空口语音帧修复译码设备利用这个正确率更高的参数转移概率进行处理，进而保证其他相接设备数据处理的正确率。
本发明实施例提供的空口语音帧修复设备30，如图15所示，包括：
获取模块301，用于获取译码比特组成的参数。
示例性的，获取模块301可以获取从信道解码器输出的译码比特组成的参数。
计算模块302，用于对获取模块301获取的参数进行信源信道联合译码计算参数可靠度计算，得到参数对应的软信息，以及利用软信息对参数进行修正后的参数集合。
进一步的，软信息修正了的参数集合可以是A子流和CRC比特构成的参数组成的新的参数集合，记作修正后的参数集合，其中，CRC比特可以用来判断CRC校验是否可信。
校验模块303，还用于对计算模块302获取的修正后的参数集合进行第一CRC校验。
比特翻转模块304，用于若校验模块303对修正后的参数集合进行的第一CRC校验失败，且在确定修正后的参数集合符合预设规则后，对参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到包含着翻转了的比特组成参数的翻转后的参数集合。
需要说明的是，翻转的条件与方法在上述实施例中详细描述，在此不再赘述。
校验模块303，用于对比特翻转模块304得到的翻转后的参数集合进行第二循环冗余校验。
若校验模块303进行的第二CRC校验成功，由虚拟信源解码器305保存、第一输出模块306输出翻转后的参数集合。
进一步的，如图16所示，自适应的空口语音帧修复设备30，还包括：
判断模块307，用于在校验模块303进行的第二CRC校验成功之后，根据比特翻转模块304得到的翻转后的参数集合在实际传输中的有效范围进行有效性判断。
值得指出的是，有效范围根据参数的实际编码时能达到的最低值与最高值限定，如AMR语音编码中的自适应码本增益虽然占有6个比特，理想情况下，应该能取64种取值，记作0～63，但实际编码最高只能达到60，所以范围限定为0～60。
若判断模块307确定翻转后的参数集合在有效范围内，则使得虚拟信源解码器305保存翻转后的参数集合、第一输出模块306输出翻转后的参数集合。
若判断模块307确定翻转后的参数集合在有效范围外，则使得虚拟信源解码器305保存翻转前的修正后的参数集合、第二输出模块308输出翻转前的修正后的参数集合。
需要说明的是，若校验模块303进行的第二CRC校验失败，虚拟信源解码器305保存翻转前的修正后的参数集合、第二输出模块308输出翻转前的修正后的参数集合。
优选的，虚拟信源解码器305保存、第一输出模块306输出翻转后的参数集合和参数集合中参数对应的后验概率。
或，
虚拟信源解码器305保存、第二输出模块308输出翻转前的修正后的参数集合和参数集合中参数对应的后验概率。
进一步的，如图17所示，空口语音帧修复设备30，还包括：
信源边信息估计器309，用于实时获取每一帧的参数转移概率，以使得计算模块302对参数进行参数可靠度计算，根据参数转移概率计算得到参数对应的后验概率。
优选的，信源边信息估计器309，还可以用于根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；根据初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的目标参数转移概率更新为下一帧的参数转移概率。
进一步的，如图18所示，空口语音帧修复设备30，还包括：
标识模块310，用于将虚拟信源解码器305保存的翻转前的修正的参数集合中后验概率小于第一预设门限的参数标识为坏参数。
独立错误隐藏模块311，用于利用预存虚拟信源解码器305中的好帧中的参数更新坏参数，其中，好帧为未标识坏参数的帧。
示例性的，独立错误隐藏模块311利用预存在虚拟信源解码器305的好帧中线谱频率LSF以及LSF均值替代坏参数所在当前帧的LSF及LSF均值；利用预存在虚拟信源解码器305的好帧中的信号幅度对当前帧的自适应码本增益参数和固定码本增益参数进行限幅。
示例性的，独立错误隐藏模块311用于利用预存在虚拟信源解码器305的前一好帧中奇数位置的基音延时参数分别替换坏参数所在当前帧的对应奇数位置上的基音延时参数，利用预存在虚拟信源解码器305的前一好帧中偶数位置的基音延时参数加和预设偏移量后分别替换当前帧的对应偶数位置上的基音延时参数。
进一步的，如图19所示，空口语音帧修复设备30，还包括：
最大后验概率估计器312，用于若校验模块303进行的第一CRC校验进行的第一CRC校验成功，选定翻转后的参数集合中对应最大后验概率的参数，输出选定的参数，虚拟信源解码器305也保存选定的参数，将选定参数所在帧作为好帧保存。
本空口语音帧修复设备30可以使用上述实施例提供的空口语音帧修复方法，所述方法在上述实施例中已经详细描述，在此不再赘述。
本发明实施例提供的空口语音帧修复设备30，空口语音帧修复设备30获取由译码比特组成的参数；对参数进行参数可靠度计算以得到参数对应的软信息及修正后的参数集合；对修正后的参数集合进行循环冗余校验；若失败，则在确定参数集合符合预设规则后，对参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合；再对翻转后的参数集合进行循环冗余校验；若成功，则保存并输出翻转后的参数集合。这样一来，可以通过对错误概率较高，即软信息绝对值较低的参数进行翻转，提高CRC校验的通过率，提升误码率和误帧率性能，进而使得语音的主观质量得以提升。
本发明实施例提供的信源边信息获取设备40，如图20所示，包括：
获取模块401，用于根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率。
计算模块402，用于根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率，以使得空口语音帧修复译码设备30根据每一帧实时获取的参数转移概率对参数进行参数可靠度计算。
需要说明的是，本信源边信息获取设备40可以使用上述实施例提供的信源边信息获取方法，所述方法在上述实施例中已经详细描述，在此不再赘述。
进一步的，信源边信息获取设备40也可以作为信源边信息估计器309在上述空口语音帧修复设备30中使用，不再赘述。
本发明实施例提供的信源边信息获取设备40，信源边信息获取设备40获取的初始参数转移概率，并根据获取的初始参数转移概率，计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的目标参数转移概率更新为下一帧的参数转移概率。这样一来，信源边信息获取设备可以实时更新参数转移概率，提供更准确的参数转移概率便于其他与信源边信息获取设备40相接设备，如空口语音帧修复译码设备30利用这个正确率更高的参数转移概率进行处理，进而保证相接设备数据处理的正确率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种空口语音帧修复译码方法，其特征在于，包括：
获取由译码比特组成的参数；对所述参数进行参数可靠度计算，得到所述参数对应的软信息，以及利用所述软信息对所述参数进行修正后的参数集合；
对所述修正后的参数集合进行第一循环冗余校验；若所述第一循环冗余校验失败，则在确定所述参数集合符合预设规则后，对所述参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合；
对所述翻转后的参数集合进行第二循环冗余校验；若所述第二循环冗余校验成功，则保存并输出所述翻转后的参数集合；若所述第二循环冗余校验失败，则保存并输出翻转前的所述修正后的参数集合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述第二循环冗余校验成功之后，还包括：
根据所述翻转后的参数集合在实际传输中的有效范围进行有效性判断；若所述翻转后的参数集合在有效范围内，则保存并输出所述翻转后的参数集合；若所述翻转后的参数集合在有效范围外，则保存并输出翻转前的所述修正后的参数集合。
3.根据权利要求1至2任一所述的方法，其特征在于，所述获取由译码比特组成的参数之后，还包括：
对所述参数进行参数可靠度计算，根据每一帧实时获取的参数转移概率计算得到所述参数对应的后验概率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
在保存并输出翻转前的所述修正后的参数集合时，还保存并输出翻转前的所述修正后的参数集合中参数对应的后验概率；
或，
在保存并输出所述翻转后的参数集合时，还保存并输出所述翻转后的参数集合中参数对应的后验概率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述保存并输出翻转前的所述修正后的参数集合时，还保存并输出翻转前的所述修正后的参数集合中参数对应的后验概率之后，还包括：
将保存并输出的翻转前的所述修正的参数集合中后验概率小于第一预设门限的参数标识为坏参数；
利用预存的好帧中的参数更新所述坏参数，其中，所述好帧为未标识坏参数的帧。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述参数进行参数可靠度计算，根据每一帧实时获取的参数转移概率计算得到所述参数对应的后验概率之前，还包括：
根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；
根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用预存的好帧中的好参数更新所述坏参数包括：
分别利用预存的所述好帧中线谱频率LSF以及LSF均值替代所述坏参数所在当前帧的LSF及LSF均值；
利用预存的所述好帧中的信号幅度对所述当前帧的自适应码本增益参数和固定码本增益参数进行限幅。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用预存的好帧中的好参数更新所述坏参数包括：
利用预存的前一好帧中奇数位置的基音延时参数分别替换所述坏参数所在当前帧的对应奇数位置上的基音延时参数，利用预存的所述前一好帧中偶数位置的基音延时参数加和预设偏移量后分别替换所述当前帧的对应偶数位置上的基音延时参数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述修正后的参数集合进行第一循环冗余校验之后，还包括：
若所述第一循环冗余校验成功，则选定所述翻转后的参数集合中对应最大后验概率的参数，保存并输出所述选定的参数。
10.一种信源边信息获取方法，其特征在于，包括：
根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；
根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率，以使得空口语音帧修复译码设备根据每一帧实时获取的所述参数转移概率对所述参数进行参数可靠度计算。
11.一种空口语音帧修复译码设备，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取译码比特组成的参数；
计算模块，用于对获取模块获取的所述参数进行参数可靠度计算，得到所述参数对应的软信息，以及利用所述软信息对所述参数进行修正后的参数集合；
校验模块，用于对所述计算模块获取的所述修正后的参数集合进行第一循环冗余校验；
比特翻转模块，用于若所述校验模块的所述第一循环冗余校验失败，则在确定所述参数集合符合预设规则后，对所述参数集合中符合比特翻转规则的比特进行翻转，得到翻转后的参数集合；
所述校验模块，还用于对所述比特翻转模块得到的所述翻转后的参数集合进行第二循环冗余校验；
若所述校验模块的所述第二循环冗余校验成功，由虚拟信源解码器保存、第一输出模块输出所述翻转后的参数集合；
若所述校验模块进行的所述第二循环冗余校验失败，所述虚拟信源解码器保存、第二输出模块输出翻转前的所述修正后的参数集合。
12.根据权利要求11所述设备，其特征在于，还包括：
判断模块，用于在校验模块进行的所述第二循环冗余校验成功之后，根据所述比特翻转模块得到的所述翻转后的参数集合在实际传输中的有效范围进行有效性判断；
若所述翻转后的参数集合在有效范围内，则使得所述虚拟信源解码器保存、所述第一输出模块输出所述翻转后的参数集合；
若所述翻转后的参数集合在有效范围外，则使得所述虚拟信源解码器保存、第二输出模块输出翻转前的所述修正后的参数集合。
13.根据权利要求11至12任一所述的设备，其特征在于，还包括：
信源边信息估计器，用于实时获取每一帧的参数转移概率，以使得所述计算模块对所述参数进行参数可靠度计算，根据所述参数转移概率计算得到所述参数对应的后验概率。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，
所述虚拟信源解码器保存、所述第一输出模块输出所述翻转后的参数集合和所述参数集合中参数对应的后验概率；
或，
所述虚拟信源解码器保存、第二输出模块输出翻转前的所述修正后的参数集合和所述参数集合中参数对应的后验概率。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，还包括：
标识模块，用于将所述虚拟信源解码器保存的翻转前的所述修正的参数集合中所述后验概率小于第一预设门限的参数标识为坏参数；
独立错误隐藏模块，用于利用预存所述虚拟信源解码器中的好帧中的参数更新所述坏参数，其中，所述好帧为未标识坏参数的帧。
16.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，
所述信源边信息估计器，具体用于根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率。
17.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，
所述独立错误隐藏模块，具体用于利用预存在所述虚拟信源解码器的好帧中线谱频率LSF以及LSF均值替代所述坏参数所在当前帧的LSF及LSF均值；利用预存在所述虚拟信源解码器的好帧中的信号幅度对所述当前帧的自适应码本增益参数和固定码本增益参数进行限幅。
18.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，
所述独立错误隐藏模块，具体用于利用预存在所述虚拟信源解码器的前一好帧中奇数位置的基音延时参数分别替换所述坏参数所在当前帧的对应奇数位置上的基音延时参数，利用预存在所述虚拟信源解码器的前一好帧中偶数位置的基音延时参数加和预设偏移量后分别替换所述当前帧的对应偶数位置上的基音延时参数。
19.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：
最大后验概率估计器，用于若所述第一循环冗余校验进行的第一循环冗余校验成功，选定所述翻转后的参数集合中对应最大后验概率的参数，输出所述选定的参数；
所述虚拟信源解码器保存所述选定的参数。
20.一种信源边信息获取设备，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据均值初始化或训练语料获取初始参数转移概率；
计算模块，用于根据所述初始参数转移概率计算得到目标参数转移概率，实时将当前帧计算得到的所述目标参数转移概率更新为下一帧的所述参数转移概率，以使得空口语音帧修复译码设备根据每一帧实时获取的所述参数转移概率对所述参数进行参数可靠度计算。
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