CN105188075A

CN105188075A - 语音质量优化方法及装置、终端

Info

Publication number: CN105188075A
Application number: CN201410271058.XA
Authority: CN
Inventors: 张剑寅; 任雨樵; 苑婷婷; 费泽松; 李文智
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: CN105188075B

Abstract

本发明实施例公开了一种语音质量优化方法及装置、终端。所述方法包括：确定当前的信道质量低于设定指标时，为待传输信息选择相应的AMR-WB编码模式，并利用所选的AMR-WB编码模式对所述待传输信息进行编码；利用MDC将编码后的待传输信息转换为两个描述信息；调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致；发送调整后的所述两个描述信息。本发明实施例提高并优化了语音质量。

Description

语音质量优化方法及装置、终端

技术领域

本发明涉及语音优化技术，尤其涉及一种语音质量优化方法及装置、终端。

背景技术

由于长期演进(LTE，LongTermEvolution)系统的全面IP化，语音的承载已不再是传统的电路域交换方式而是采用与数据业务相同的分组域交换方式，话音业务将通过IP网络实现。因此，在传输过程中会产生语音丢包，这将严重影响语音信号的质量。如何在网络状况较差的情况下，通过减小网络中的丢包是目前亟待解决的问题。在LTE系统中，语音传输通过自适应多速率宽带编码(AMR-WB，AdaptiveMulti-rate-Wideband)编解码器进行编解码，因此针对系统而言，目前的丢包优化技术都是基于AMR-WB编解码器进行的，目前主要采用多描述编码(MDC，MultipleDescriptionCoding)和差错隐藏两种方式。

差错隐藏方式的原理是，在数据传输过程中如果有数据帧丢失，利用参数间相关性，并利用所接收到的前后帧的数据信息来预测或者内插出丢失的数据帧。但恢复的数据帧会有一定偏差。这是因为AMR-WB是基于CELP编码结构进行编码的，相邻帧之间的参数具有很强的依赖性，分组的丢失不仅会影响到本帧信号的恢复，还会影响到随后语音信号的恢复。因此在分组环境下丢失数据帧对语音质量的影响很大。

多描述方式的原理是，将AMR-WB编码后的参数信息根据一定的准则划分为多个部分，并将每一部分打成一个包进行发送，在接收端，当所有的包都接收到时，可以恢复出原有的参数，当丢失一部分包时，可以利用接收到的数据包来恢复数据信息。虽然此时恢复出来的数据会有所缺失，但是相对于丢失整个数据包，在语音质量上会有所提升。

采用差错隐藏方式进行编解码时，在低丢包率情况下，利用AMR-WB自带的差错隐藏算法可以保证语音质量，但是在丢包率较高的情况下，采用AMR-WB自带的差错隐藏算法提升语音质量的效果将会明显降低，并且当前语音包的丢失，还会影响到后面语音包数据的恢复。

采用多描述方式进行编解码时，虽然在高丢包率情况下可以保证语音质量，但是由于需要对编码后的参数进行多描述，这样每一种描述中会重复包含一些参数，使得多描述输出的总编码速率会大于原有编码模式下的编码速率，在传输中会占用比较多的资源。另外，经过多描述算法输出的编码速率不会与AMR-WB原有的九种编码速率中的任何一种相同，会产生新的编码速率，当需要应用于已有的通信系统中时，需要更新通信系统的网络架构。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种语音质量优化方法及装置、终端，在不增加传输资源及改变原有通信系统架构的前提下，利用合理的编解码匹配方案，达到比较好的丢包优化效果。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种语音质量优化方法，包括：

确定当前的信道质量低于设定指标时，为待传输信息选择相应的自适应多速率宽带编码AMR-WB编码模式，并利用所选的AMR-WB编码模式对所述待传输信息进行编码；

利用多描述编码MDC将编码后的待传输信息转换为两个描述信息；

调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致；

发送调整后的所述两个描述信息。

优选地，所述方法还包括：

接收所述两个描述信息，确定所述两个描述信息中的一个丢失时，利用所接收到的描述信息恢复所丢失的描述信息，确定所述两个描述信息均丢失时，采用所述AMR-WB的丢包隐藏算法恢复所丢失的两个描述信息。

优选地，所述丢包隐藏算法为所述AMR-WB自带的丢包算法。

优选地，所述调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致，包括：

为所述两个描述信息选择相应比率的卷积编码，并通过所选择的卷积编码对所述两个描述信息进行编码，从而调整编码速率与AMR-WB的编码速率一致。

优选地，所述为待传输信息选择相应的自适应多速率宽带编码AMR-WB编码模式，包括：

为待传输信息选择编码后的比特率少于当前编码后的比特率的AMR-WB编码模式。

一种语音质量优化装置，包括：确定单元、选择单元、编码单元、转换单元、调整单元和发送单元，其中：

确定单元，用于确定当前的信道质量是否低于设定指标，并在当前的信道质量低于设定指标时触发选择单元；

选择单元，用于为待传输信息选择相应的自适应多速率宽带编码AMR-WB编码模式；

编码单元，用于利用所选的AMR-WB编码模式对所述待传输信息进行编码；

转换单元，用于利用多描述编码MDC将编码后的待传输信息转换为两个描述信息；

调整单元，用于调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致；

发送单元，发送调整后的所述两个描述信息。

优选地，所述装置还包括：接收单元、确定单元、第一恢复单元和第二恢复单元，其中：

接收单元，用于接收所述两个描述信息；

确定单元，用于确定所述两个描述信息中的一个丢失时，触发第一恢复单元；确定所述两个描述信息均丢失时，触发第二恢复单元；

第一恢复单元，用于利用所接收到的描述信息恢复所丢失的描述信息；

第二恢复单元，用于采用所述AMR-WB的丢包隐藏算法恢复所丢失的两个描述信息。

优选地，所述丢包隐藏算法为所述AMR-WB自带的丢包算法。

优选地，所述调整单元包括：选择子单元和编码子单元，其中：

选择子单元，用于为所述两个描述信息选择相应比率的卷积编码；

编码子单元，用于通过所选择的卷积编码对所述两个描述信息进行编码，从而调整编码速率与AMR-WB的编码速率一致。

优选地，所述选择单元，还用于为待传输信息选择编码后的比特率少于当前编码后的比特率的AMR-WB编码模式。

一种终端，包括前述的语音质量优化装置。

本发明实施例中，确定当前的信道质量低于设定指标时，为待传输信息选择相应的AMR-WB编码模式，并利用所选的AMR-WB编码模式对所述待传输信息进行编码；利用MDC将编码后的待传输信息转换为两个描述信息；调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致；发送调整后的所述两个描述信息。

与现有技术相比，本发明实施例所能达到的技术效果有：

通过改进AMR-WB编解码器的内处理流程，有效降低了网络中的丢包现象，从而提高并优化了语音质量。

传统的经过多描述算法输出的总编码速率会大于原有的编码速率。本发明实施例采用合理的编码模式匹配，使处理后的编码速率与原有的编码速率中的至少一种保持一致，这样就不需要改变原有的通信系统架构。

本发明实施例中，针对速率匹配，为了充分利用多余的编码比特，采用不同比率的卷积编码使内处理后的输出速率与原有的编码速率中的至少一种相同，从而提高了信源信息的鲁棒性。

附图说明

图1为本发明实施例的语音质量优化方法的流程图；

图2为本发明实施例实现图1所示流程的处理过程示意图；

图3为语音质量优化逆处理过程示意图；

图4为本发明实施例的语音质量优化装置的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明实施例的语音质量优化方法的流程图，如图1所示，本发明实施例的语音质量优化方法包括以下步骤：

步骤101，确定当前的信道质量低于设定指标时，为待传输信息选择相应的AMR-WB编码模式，并利用所选的AMR-WB编码模式对所述待传输信息进行编码。

本步骤中，对当前的通信信道的信道质量进行检测，或通过信号接收对端反馈信道质量参数如服务质量QoS参数、信道质量指示参数等，确定当前的信道质量是否低于设定指标。具体地，当信道质量可以通过上述的信道质量参数衡量时，可以设定质量指标的阈值，并通过对当前确定的信道质量参数与设定阈值进行比较，即可确定当前信道质量是否低于设定指标。

当确定当前信道质量低于设定指标，即当前的信道质量较差时，为当前的待传输信息重新选择AMR-WB编码模式。即当前的信道质量较差时，之前所用的AMR-WB编码模式不在适用当前的编码，如果仍选用当前的AMR-WB编码方式，将会导致丢包，而通信方将会因丢包而导致语音质量较差。因此，本步骤中，将会重新选择AMR-WB编码模式对待传输数据进行编码。

具体地，可以为待传输信息选择编码后的比特率少于当前编码后的比特率的AMR-WB编码模式，对所述待传输信息进行编码。

步骤102，利用MDC将编码后的待传输信息转换为两个描述信息。

具体地，当重新选择了AMR-WB编码模式后，新选择的AMR-WB编码模式将会导致当前编码后的比特数下降，而这不利于当前的数据传输，因此，本步骤还对AMR-WB编码后的数据进行MDC编码处理，使AMR-WB编码后的数据转换为两个描述信息，该两个描述信息的比特数与未重新选择AMR-WB编码模式前的比特数基本一致，这能保证通信信道传输的稳定性。

步骤103，调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致。

具体地，为所述两个描述信息选择相应比率的卷积编码，并通过所选择的卷积编码对所述两个描述信息进行编码，从而调整编码速率与未重新选择AMR-WB编码模式前的编码速率一致。

步骤104，发送调整后的所述两个描述信息。

将调整后的所述两个描述信息发送至通信接收方。

通信接收方通过传输信道接收所述两个描述信息，确定所述两个描述信息中的一个丢失时，利用所接收到的描述信息恢复所丢失的描述信息，确定所述两个描述信息均丢失时，采用所述AMR-WB的丢包隐藏算法恢复所丢失的两个描述信息。其中，丢包隐藏算法为所述AMR-WB自带的丢包算法，也就是说，丢包隐藏算法为所述AMR-WB中默认的丢包算法。

需要说明的是，采样MDC编码进行丢失的两个描述信息之一的描述信息的恢复是容易实现的，本发明实施例不再赘述其实现细节。采用AMR-WB自带的丢包算法进行丢失的两个描述信息的恢复也是容易实现的，本发明实施例也不再赘述其实现细节。

以下通过具体示例，进一步阐明本发明技术方案的实质。

本发明实施例主要是在不改变原有通信系统架构和增加处理信令的前提下，实现丢包优化效果。通过在原有的通信系统架构的基础上，在UE端增设内处理模块来实现丢包优化和编码速率匹配。

图2为本发明实施例实现图1所示流程的处理过程示意图，如图2所示，本发明实施例语音质量优化方法实现的具体步骤如下：

步骤1：根据信道反馈的信道质量指示(CQI)值来选择是否经过本发明实施例的语音质量优化处理过程。

在发送端首先会根据反馈回的信道CQI值，判断信道状况，如果当前信道状况较好，不需要进行任何处理直接传输，然后进行之后的处理过程。如果当前信道状况较差，则需要进行优化才可以保证语音质量。

图2中，内处理过程即是本发明实施例的语音质量优化处理过程，该过程包括步骤2至步骤5的所有处理过程。而逆内处理过程即是与上述语音质量优化处理过程对应的解码过程，与前述的步骤2至步骤5完全对应。

步骤2：在需要进行本发明实施例的语音质量优化处理的情况下，为当前待传输的数据选择合适的AMR-WB的编码模式。

如果当前信道状况不好，需要进行优化，则改变当前的编码模式，用来适应后面的内处理操作以保持原有的编码速率。比如说当前的AMR-WB的编码模式为6，则将其编码模式改为4，这样经过AMR-WB编码后的比特数比原来的少了41个比特，然后利用这多余的41个比特进行内信源编码，使其编码速率与模式6的编码速率一致。

表1为AMR-WB和MDC所占用的比特对比表，如表1所示，为在语音传输过程中信道质量变差时，如何改变当前的编码模式及各编码模式所占的比特数。表中第一列表示当前采用的编码模式，第二列表示的是需要进行优化时，所采用编码模式，第三列是AMR-WB对应编码模式下所占用的比特，第四列是经过对应模式匹配后MDC编码所占用的比特数。

需要说明的是，本发明实施例中，当需要重新选择AMR-WB模式时，一般是根据当前的信道质量指标，为当前的传输信道选择对应的AMR-WB模式。这种信道质量指标与所选择的AMR-WB模式的对应关系可以通过建立对应表来实现。

表1

步骤3：经过AMR-WB编码后，通过MDC编码将编码后的参数分成两个描述。

根据AMR-WB编码后各个参数的相关性以及各个参数的重要程度，利用MDC编码方式将编码后的参数分成两个描述，比如：利用前述步骤2改变编码模式后，编码模式4占用317个比特，现在分成两个描述，一个描述占用183bits，另外一个描述占用173bits，总共占用356bits，比模式6所占用的比特数要少一些。

步骤4：经过不同比率的卷积编码，调整编码速率，使内处理模块的输出速率与未改变AMR-WB编码模式时的编码速率保持一致。

利用多余的比特数据进行卷积编码，不仅能够达到丢包优化的效果，还可以提高信源信息的鲁棒性。比如原有的编码模式6，占用比特数为365，现在选用编码模式4，占用的比特数为317，然后经过MDC编码后，总共占用的比特数为356，然后再对两个描述分别通过不同比率的卷积编码，使输出的比特数为365，保持了原有的编码模式6的编码速率。

步骤5：接收端，在通过AMR-WB解码器之前加入一个逆内处理过程，就可以恢复出AMR-WB可以解码的数据流信息。

图3为语音质量优化逆处理过程示意图，如图3所示，首先会根据上一个CQI值来判断接收到的数据是否是经过语音质量优化处理的，如果不是，则直接提交给后续流程的进行处理。如果是经过处理后的，则依次经过解卷积过程，解MDC编码，然后输出，进行AMR-WB解码。

步骤6：在接收端对数据包丢失的处理。

如果接收到的两个描述中有一个丢失，在解MDC编码时，会利用接收到的当前描述尽量恢复解码所丢失的描述，当两个描述都丢失时，采用AMR-WB自带的丢包隐藏算法进行恢复。

需要说明的是，对本领域技术人员而言，通过解MDC编码及丢包隐藏算法进行描述信息的恢复是容易实现的，本发明实施例中不再赘述其实现细节。

与现有技术相比，本发明实施例所能达到的技术效果有：

图4为本发明实施例的语音质量优化装置的组成结构示意图，如图4所示，本发明实施例的语音质量优化装置包括确定单元40、选择单元41、编码单元42、转换单元43、调整单元44和发送单元45，其中：

确定单元40，用于确定当前的信道质量是否低于设定指标，并在当前的信道质量低于设定指标时触发选择单元41；

确定单元40，可以通过对当前的通信信道的信道质量进行检测，或通过信号接收对端反馈信道质量参数如服务质量QoS参数、信道质量指示参数等，确定当前的信道质量是否低于设定指标。具体地，当信道质量可以通过上述的信道质量参数衡量时，可以设定质量指标的阈值，并通过对当前确定的信道质量参数与设定阈值进行比较，即可确定当前信道质量是否低于设定指标。

选择单元41，用于为待传输信息选择相应的自适应多速率宽带编码AMR-WB编码模式；

当重新选择了AMR-WB编码模式后，新选择的AMR-WB编码模式将会导致当前编码后的比特数下降，而这不利于当前的数据传输，因此，本步骤还对AMR-WB编码后的数据进行MDC编码处理，使AMR-WB编码后的数据转换为两个描述信息，该两个描述信息的比特数与未重新选择AMR-WB编码模式前的比特数基本一致，这能保证通信信道传输的稳定性。

编码单元42，用于利用所选的AMR-WB编码模式对所述待传输信息进行编码；

转换单元43，用于利用多描述编码MDC将编码后的待传输信息转换为两个描述信息；

调整单元44，用于调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致；

发送单元45，发送调整后的所述两个描述信息。

在图4所示的语音质量优化装置的基础上，所述装置还包括：接收单元(图4中未示出)、确定单元(图4中未示出)、第一恢复单元(图4中未示出)和第二恢复单元(图4中未示出)，其中：

接收单元，用于接收所述两个描述信息；

需要说明的是，上述的接收单元、确定单元、第一恢复单元和第二恢复单元是在图4所示的语音质量优化装置接收到与自身的编码方式完全相同的编码信息时，对其进行解码的处理单元。

上述丢包隐藏算法为所述AMR-WB自带的丢包算法。

上述调整单元44包括：选择子单元和编码子单元，其中：

上述选择单元，还用于为待传输信息选择编码后的比特率少于当前编码后的比特率的AMR-WB编码模式。

本领域技术人员应当理解，图4中所示的语音质量优化装置中的各处理单元的实现功能可参照前述语音质量优化方法的相关描述而理解。本领域技术人员应当理解，图4所示的语音质量优化装置中各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。

例如前述的处理单元及子单元均可由应用处理器(AP，ApplicationProcessor)、中央处理器(CPU，CentralProcessingUnit)、数字信号处理器(DSP，DigitalSignalProcessor)或可编程门阵列(FPGA，FieldProgrammableGateArray)等来实现。

本发明实施例还记载了一种终端，包括图4所示的语音质量优化装置。

本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和电子设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加应用功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明实施例上述集成的单元如果以应用功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以应用产品的形式体现出来，该计算机应用产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的保护范围并不局限于此，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。

Claims

1.一种语音质量优化方法，其特征在于，所述方法包括：

发送调整后的所述两个描述信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述丢包隐藏算法为所述AMR-WB自带的丢包算法。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述两个描述信息的编码速率，使调整后的编码速率与AMR-WB的编码速率保持一致，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为待传输信息选择相应的自适应多速率宽带编码AMR-WB编码模式，包括：

6.一种语音质量优化装置，其特征在于，所述装置包括：确定单元、选择单元、编码单元、转换单元、调整单元和发送单元，其中：

发送单元，发送调整后的所述两个描述信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：接收单元、确定单元、第一恢复单元和第二恢复单元，其中：

接收单元，用于接收所述两个描述信息；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述丢包隐藏算法为所述AMR-WB自带的丢包算法。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括：选择子单元和编码子单元，其中：

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述选择单元，还用于为待传输信息选择编码后的比特率少于当前编码后的比特率的AMR-WB编码模式。

11.一种终端，其特征在于，包括权利要求6至10任一项所述的语音质量优化装置。