CN106463135A

CN106463135A - 使用失配频率范围的高频带信号译码

Info

Publication number: CN106463135A
Application number: CN201580033935.2A
Authority: CN
Inventors: 文卡特拉曼·S·阿提; 文卡特什·克里希南
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: EP3161822B1; WO2015200859A1; KR101988710B1; US20150380008A1; US9984699B2; JP2017523461A; CA2952286C; CA2952286A1; ES2690096T3; JP6513718B2; KR20170026382A; EP3161822A1; HUE039699T2; CN106463135B

Abstract

一种方法包含产生对应于音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号。所述第一分量具有第一频率范围。所述方法包含产生对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量的高频带激励信号。所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围。将所述高频带激励信号提供至具有基于所述第一信号所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

Description

使用失配频率范围的高频带信号译码

优先权主张

本申请案主张2015年6月25日申请的美国专利申请案第14/750,784号及2014年6月26日申请的美国临时专利申请第62/017,753号的优先权，两者名称皆为“使用失配频率范围的高频带信号译码(HIGH-BAND SIGNAL CODING USING MISMATCHED FREQUENCYRANGES)”，其内容以全文引用的方式并入。

技术领域

本发明大体上涉及信号处理。

背景技术

技术的进步已产生更小且更强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)及寻呼装置，其体积小、重量轻且易于由用户携带。更确切地说，例如蜂窝电话及因特网协议(IP)电话等便携式无线电话可经由无线网络传达语音及数据包。此外，许多此类无线电话包含并入其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态相机、数码摄像机、数字记录器及音频文件播放器。

通过数字技术传输语音是普遍的，长距离及数字无线电电话应用中尤其如此。维持经重构语音的感知质量的同时限定可经由信道发送的最少量的信息可存在利益。如果通过取样及数字化来传输语音，那么可使用约六十四千位/秒(kbps)的数据速率来实现模拟电话的语音质量。通过在接收器处使用语音分析，接着译码、传输及重新合成，可实现数据速率的显著减小。

用于压缩语音的裝置可用于许多通信领域中。示范性领域为无线通信。无线通信领域具有许多应用，包含(例如)无绳电话、寻呼、无线本地环路、例如蜂窝式及个人通信服务(PCS)电话系统等无线电话、移动IP电话及卫星通信系统。特定应用是用于移动订户的无线电话。

已开发用于无线通信系统的各种空中接口，包含(例如)频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)及时分同步CDMA(TD-SCDMA)。在与其的连接中，已建立各种国内及国际标准，包含(例如)高级移动电话服务(AMPS)、全球移动通信系统(GSM)及过渡标准95(IS-95)。示范性无线电话通信系统是CDMA系统。IS-95标准及其衍生标准IS-95A、ANSI J-STD-008及IS-95B(本文中共同称作IS-95)由电信工业协会(TIA)及其它公认标准机构颁布以指定用于蜂窝式或PCS电话通信系统的CDMA空中接口的使用。

IS-95标准随后演进成例如cdma2000及WCDMA的“3G”系统，所述“3G”系统提供更大容量及高速包数据服务。cdma2000的两个变体由TIA发布的文献IS-2000(cdma2000 1xRTT)及IS-856(cdma2000 1xEV-DO)呈现。cdma2000 1xRTT通信系统提供153kbps的峰值数据速率，而cdma2000 1xEV-DO通信系统定义一组范围介于38.4kbps至2.4Mbps之间的数据速率。WCDMA标准实施于第三代合作伙伴计划“3GPP”文献第3G TS 25.211号、第3G TS 25.212号、第3G TS 25.213号及第3G TS 25.214号中。国际移动电信高级(高级IMT)规范陈述“4G”标准。对于高移动性通信(例如，来自火车及汽车)，高级IMT规范设定100兆位/秒(Mbit/s)的峰值数据速率用于4G服务，且对于低移动性通信(例如，来自行人及静止用户)，高级IMT规范设定1千兆位/秒(Gbit/s)的峰值数据速率用于4G服务。

使用通过提取关于人类语音产生模型的参数来压缩语音的技术的装置被称为语音译码器。语音译码器可包括编码器及解码器。编码器将传入语音信号划分为时间块或分析帧。可将每一时间区段(或“帧”)的持续时间选择为足够短，使得所述信号的谱包络可预期保持相对固定。举例来说，一个帧长度为二十毫秒，其对应于八千赫兹(kHz)取样速率下的160个样本，不过可使用认为适合于特定应用的任何帧长度或取样速率。

编码器分析传入语音帧以提取某些相关参数，且随后将所述参数量化成二进制表示，例如，一组位或二进制数据包。数据包通过通信信道(即，有线及/或无线网络连接)传输至接收器及解码器。解码器处理所述数据包、去量化经处理的数据包以产生参数，且使用经去量化参数来重新合成语音帧。

语音译码器的功能是通过去除语音中固有的自然冗余来将经数字化的语音信号压缩成低位速率信号。可通过用一组参数表示输入语音帧且使用量化来用一组位表示所述参数来实现数字压缩。如果输入语音帧具有多个位N_i，且语音译码器产生的数据包具有多个位N_o，那么语音译码器所实现的压缩因子是C_r＝N_i/N_o。挑战在于实现目标压缩因子的同时保留经解码语音的高语音质量。语音译码器的性能取决于：(1)语音模型或上文所描述的分析及合成过程的组合执行得有多好，以及(2)在N_o位/帧的目标位速率下参数量化过程执行得有多好。因此，语音模型的目标是在每一帧具有较小一组参数的情况下，俘获语音信号的要素或目标语音质量。

语音译码器通常利用一组参数(包含向量)来描述语音信号。良好的一组参数理想地提供低系统带宽以供在感知上准确的语音信号的重构。音高、信号功率、谱包络(或共振峰)、振幅及相位谱是语音译码参数的实例。

语音译码器可实施为时域译码器，其试图通过每次使用高时间分辨率处理来对小区段语音(例如，5毫秒(ms)子帧)进行编码而俘获时域语音波形。对于每一子帧，借助于搜索算法来找出来自码簿空间的高精度代表。或者，语音译码器可实施为频域译码器，其试图用一组参数(分析)来俘获输入语音帧的短期语音谱，且使用对应的合成过程来从谱参数再造语音波形。参数量化器通过根据已知量化技术用所存储的代码向量的表示来表示参数而保留所述参数。

一种时域语音译码器是码激励线性预测(CELP)译码器。在CELP译码器中，通过线性预测(LP)分析(其找出短期共振峰滤波器的系数)来去除语音信号中的短期相关性或冗余。将短期预测滤波器应用于传入语音帧会产生LP残差信号，所述LP残差信号进一步利用长期预测滤波器参数及后续随机码簿加以模型化及量化。因此，CELP译码将对时域语音波形进行编码的任务划分成对LP短期滤波器系数进行编码及对LP残差进行编码的单独任务。可按固定速率(即，针对每一帧使用相同位数N_o)或按可变速率(其中针对不同类型的帧内容使用不同的位速率)执行时域译码。可变速率译码器试图使用所需的位的量来对编解码参数进行编码至足以获得目标质量的级别。

例如CELP译码器等时域译码器可依靠每帧的高位数N₀来保留时域语音波形的准确性。假如每帧的位数N_o相对较大(例如，8kbps或以上)，那么此类译码器可传送极好的语音质量。在低位速率(例如，4kbps及以下)时，归因于受限的可用位数，时域译码器可能无法保持高质量及稳健性能。在低位速率下，受限的码簿空间削减部署在较高速率商业应用中的时域译码器的波形匹配能力。因此，尽管随着时间推移在改进，但以低位速率操作的许多CELP译码系统经受表征为噪声的感知上显著的失真。

低位速率下的CELP译码器的替代方案是“噪声激励线性预测”(NELP)译码器，其在与CELP译码器类似的原理下操作。NELP译码器使用经滤波的伪随机噪声信号而非码簿来模型化语音。由于NELP针对经译码的语音使用更简单的模型，因此NELP实现比CELP低的位速率。NELP可用于压缩或表示无声语音或静默。

按约2.4kbps的速率操作的译码系统大体上在本质上为参数性。也就是说，此类译码系统通过以规则间隔传输描述语音信号的音高周期及谱包络(或共振峰)的参数来操作。LP声码器系统对于这些所谓的参数性译码器具说明性。

LP声码器以每音高周期单个脉冲来模型化有声语音信号。这个基本技术可经增强以包含传输关于谱包络的信息等等。虽然LP声码器大体上提供合理的性能，但其可能引入表征为蜂音的感知上显著的失真。

近年来，已出现作为波形译码器与参数译码器两者的混合的译码器。原型波形内插(PWI)语音译码系统对于这些所谓的混合译码器具说明性。PWI译码系统也可称为原型音高周期(PPP)语音译码器。PWI译码系统提供用于对有声语音进行译码的有效方法。PWI的基本概念是以固定间隔提取代表性音高周期(所述原型波形)，传输其描述，且通过内插在所述原型波形之间来重构语音信号。PWI方法可对LP残差信号或所述语音信号操作。

改善语音信号(例如，经译码的语音信号、经重构的语音信号，或这两者)的音频质量可存在研究利益及商业利益。举例来说，通信装置可接收具有低于最优语音质量的语音信号。为进行说明，通信装置可在语音呼叫期间从另一通信装置接收语音信号。语音呼叫质量可能由于各种原因而受影响，例如环境噪声(例如，风、街道噪声)、通信装置的接口的限制、通信装置的信号处理、丢包、带宽限制、位速率限制等。

在传统电话系统(例如，公共交换电话网络(PSTN))中，信号带宽限于300赫兹(Hz)至3.4kHz的频率范围。在例如蜂窝电话及基于因特网协议的语音业务(VoIP)等宽带(WB)应用中，信号带宽可跨越从50Hz至7kHz的频率范围。超宽带(SWB)译码技术支持延展至高达16kHz左右的带宽。将信号带宽从3.4kHz的窄带电话延展至16kHz的SWB电话可改进信号重构的质量、可懂度及自然度。

SWB译码技术通常涉及编码及传输信号的较低频率部分(例如，0Hz到6.4kHz，也被称为“低频带”)。举例来说，可使用滤波器参数及/或低频带激励信号来表示低频带。然而，为了改进译码效率，信号的较高频率部分(例如，6.4kHz至16kHz，也被称为“高频带”)可能不完全予以编码及传输。实际上，接收器可利用信号模型化来预测高频带。在一些实施方案中，可将与高频带相关联的数据提供至接收器以辅助所述预测。此类数据可称为“边信息”，且可包含增益信息、线谱频率(LSF，也称为线谱对(LSP))等。

使用信号模型化来预测高频带可包含基于与低频带相关联的数据(例如，低频带激励信号)来产生高频带激励信号。然而，产生所述高频带激励信号可包含零极点滤波操作及下混频操作，这可能较复杂且在计算上代价较大。

发明内容

根据本文所揭示的技术的一个实例，一种方法包含在编码器处接收音频信号且在所述编码器处产生对应于所述音频信号的高频带部分的分量的第一信号。第一分量具有第一频率范围。所述方法包含在编码器处产生对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量的高频带激励信号。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述方法包含在编码器处将高频带激励信号提供至具有基于第一信号所产生的滤波器系数的滤波器以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种编码器包含基带信号产生路径中的第一电路及高频带激励信号产生路径中的第二电路。第一电路经配置以产生对应于音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号。第一分量具有第一频率范围。第二电路经配置以产生对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量的高频带激励信号。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。编码器还包含具有滤波器系数的滤波器，所述滤波器系数基于第一信号而产生并且经配置以接收高频带激励信号及产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种设备包含用于产生对应于输入音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号的装置。第一分量具有第一频率范围。所述设备还包含用于产生对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量的高频带激励信号的装置。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述设备还包含用于产生所述音频信号的高频带部分的合成版本的装置。所述用于产生所述合成版本的装置经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于第一信号所产生的滤波器系数。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种非暂时性计算机可读媒体包含指令，所述指令在由编码器执行时致使编码器产生对应于所接收的音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号，且产生对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量的高频带激励信号。第一分量具有第一频率范围，且第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述指令还致使编码器将高频带激励信号提供至具有基于第一信号所产生的滤波器系数的滤波器以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种方法包含在解码器处接收音频信号的经编码版本。所述经编码版本包含对应于所述音频信号的低频带部分的第一数据及对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据。第一分量具有第一频率范围。所述方法包含在解码器处基于所述第一数据产生高频带激励信号。高频带激励信号对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述方法还包含在编码器处将高频带激励信号提供至具有基于第二数据所产生的滤波器系数的滤波器以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种解码器包含高频带激励信号产生路径中的第一电路。第一电路经配置以基于对应于音频信号的低频带部分的第一数据产生高频带激励信号。所述音频信号对应于所接收的经编码音频信号，所述经编码音频信号包含第一数据且进一步包含对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据。第一分量具有第一频率范围。高频带激励信号对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量，且第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述解码器还包含经配置以接收高频带激励信号且具有基于第二数据所产生的滤波器系数的滤波器。所述滤波器经配置以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种设备包含用于基于对应于音频信号的低频带部分的第一数据产生高频带激励信号的装置。所述音频信号对应于所接收的经编码音频信号，所述经编码音频信号包含第一数据且进一步包含对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据。第一分量具有第一频率范围。高频带激励信号对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述设备还包含用于产生所述音频信号的高频带部分的合成版本的装置。所述用于产生所述合成版本的装置经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于第二数据所产生的滤波器系数。

根据本文所揭示的技术的另一实例，一种非暂时性计算机可读媒体包含指令，所述指令在由解码器内的处理器执行时致使所述处理器接收音频信号的经编码版本。所述经编码版本包含对应于所述音频信号的低频带部分的第一数据及对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据。第一分量具有第一频率范围。所述指令致使所述处理器基于第一数据产生高频带激励信号，所述高频带激励信号对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。所述指令还致使编码器将高频带激励信号提供至具有基于第二数据所产生的滤波器系数的滤波器以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。

附图说明

图1为可操作以通过使用失配频率范围来对音频信号的高频带部分进行编码的系统的图示；

图2A为说明可操作以通过使用失配频率范围来对音频信号的高频带部分进行编码的编码器的组件的图示；

图2B为说明可操作以通过使用失配频率范围来对音频信号的高频带部分进行编码的编码器的组件的另一图示；

图3包含说明根据特定实施方案的信号的频率分量的图示；

图4为说明可操作以通过使用失配频率范围来对音频信号的高频带部分进行合成的解码器的组件的图示；

图5描绘通过使用失配频率范围对音频信号进行编码的方法的流程图；

图6描绘通过使用失配频率范围对经编码音频信号进行解码的方法的流程图；及

图7为根据图1至6的系统、图示及方法可操作以执行信号处理操作的无线装置的框图。

具体实施方式

揭示用于使用音频信号的高频带部分的失配频率范围对音频信号进行编码的技术。编码器(例如，语音编码器或“声码器”)可产生例如滤波器系数等对应于音频信号的高频带部分的第一频率范围(例如，6.4kHz至14.4kHz)中的第一分量的边带信息。编码器还可产生对应于音频信号的高频带部分的第二频率范围(例如，8kHz至16kHz)中的第二分量的高频带激励信号。虽然第一频率范围不同于第二频率范围(即，所述频率范围失配)，但编码器基于滤波器系数对高频带激励信号进行滤波以产生音频信号的高频带部分的合成版本。使用对应于第二频率范围而非第一频率范围的高频带激励信号使高频带激励信号能够在不使用例如零极点滤波器及/或下混频器等高复杂度组件的情况下得以产生。

参看图1，展示可操作以执行噪声调制及增益调节的系统，且总体上指示为100。根据一个实施方案，系统100可整合至编码系统或设备中(例如，无线电话或编解码器(CODEC)中)。系统100经配置以使用失配频率对输入信号的高频带部分进行编码。举例来说，高频带部分在第一频率范围中的第一分量可经分析来产生用于合成滤波器的滤波器系数，而所述高频带部分在不同频率范围中的第二分量可用于产生用于所述合成滤波器的激励信号。

应注意，在以下描述中，由图1的系统100执行的各种功能被描述为由某些组件或模块执行。然而，组件及模块的此划分仅出于说明的目的。根据另一实施方案，由特定组件或模块执行的功能可实际上在多个组件或模块之间划分。此外，在另一个实施方案中，图1的两个或更多个组件或模块可整合至单个组件或模块中。图1中所说明的每一组件或模块可使用硬件(例如，现场可编程门阵列(FPGA)装置、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、控制器等)、软件(例如，可由处理器执行的指令)或其任何组合来实施。

系统100包含经配置以接收输入音频信号102的分析滤波器组110。举例来说，输入音频信号102可由麦克风或其它输入装置提供。根据一个实施方案，输入音频信号102可包含语音。输入音频信号102可为超宽带(SWB)信号，其包含在大约50赫兹(Hz)至大约16kHz的频率范围内的数据。分析滤波器组110可基于频率而将输入音频信号102滤波成多个部分。举例来说，分析滤波器组110可产生低频带信号122及高频带信号124。低频带信号122及高频带信号124可具有相等或不相等的带宽，且可为重叠或非重叠。根据另一实施方案，分析滤波器组110可产生超过两个的输出。

在图1的实例中，低频带信号122及高频带信号124占用非重叠频带。举例来说，低频带信号122及高频带信号124可分别占用50Hz至7kHz及7kHz至16kHz的非重叠频带。根据另一实施方案，低频带信号122及高频带信号124可分别占用50Hz至8kHz及8kHz至16kHz的非重叠频带。根据另一实施方案，低频带信号122与高频带信号124重叠(例如，50Hz至8kHz与7kHz至16kHz)，这可使分析滤波器组110的低通滤波器与高通滤波器能够具有平滑滚降，其可简化设计且降低低通滤波器及高通滤波器的成本。将低频带信号122与高频带信号124重叠还可允许实现接收器处低频带与高频带信号的平滑混合，其可产生更少的可听伪声。

应注意，虽然图1的实例说明SWB信号的处理，但这仅用于说明。根据另一实施方案，输入音频信号102可为具有大约50Hz至大约8kHz的频率范围的宽带(WB)信号。在此实施方案中，低频带信号122可对应于大约50Hz至大约6.4kHz的频率范围，且高频带信号124可对应于大约6.4kHz至大约8kHz的频率范围。

系统100可包含经配置以接收低频带信号122的低频带分析模块130。根据一个实施方案，低频带分析模块130可表示码激励线性预测(CELP)编码器。低频带分析模块130可包含LP分析及译码模块132、线性预测系数(LPC)至线谱对(LSP)变换模块134，以及量化器136。LSP也可被称作线谱频率(LSF)，且所述两个术语在本文中可互换使用。LP分析及译码模块132可将低频带信号122的谱包络编码成一组LPC。可针对音频的每一帧(例如，20ms的音频，对应于16kHz的取样速率下的320个样本)、音频的每一子帧(例如，5ms的音频)或其任何组合来产生LPC。可由所执行的LP分析的“阶数”确定针对每一帧或子帧所产生的LPC的数目。根据一个实施方案，LP分析及译码模块132可产生对应于十阶LP分析的一组十一个LPC。

LPC至LSP变换模块134可将由LP分析及译码模块132产生的所述组LPC变换成对应的一组LSP(例如，使用一对一变换)。替代地，所述组LPC可经一对一变换成对应的一组部分自相关系数、对数面积比率值、导抗谱对(ISP)或导抗谱频(ISF)。所述组LPC与所述组LSP之间的变换可为可逆的而不存在误差。

量化器136可将由变换模块134产生的所述组LSP进行量化。举例来说，量化器136可包含或耦合至包含多个条目(例如，向量)的多个码簿。为了量化所述组LSP，量化器136可(例如，基于例如最小平方或均方误差的失真测量)识别“最接近于”所述组LSP的码簿条目。量化器136可输出对应于所识别条目在码簿中的位置的一索引值或一系列索引值。量化器136的输出可因此表示包含于低频带位流142中的低频带滤波器参数。

低频带分析模块130还可产生低频带激励信号144。举例来说，低频带激励信号144可为通过对在低频带分析模块130所执行的LP过程期间所产生的LP残差信号进行量化而产生的经编码信号。LP残差信号可表示预测误差。

系统100可进一步包含高频带分析模块150，所述高频带分析模块150经配置以从分析滤波器组110接收高频带信号124，且从低频带分析模块130接收低频带激励信号144。高频带分析模块150可基于高频带信号124及低频带激励信号144产生高频带边信息172。举例来说，高频带边信息172可包含高频带LSP及/或增益信息(例如，基于高频带能量与低频带能量的至少一比率)，如本文进一步描述。

高频带分析模块150可包含高频带激励产生器160。高频带激励产生器160可通过将低频带激励信号144的频谱延展至第二高频带频率范围(例如，8KHz至16KHz)中来产生高频带激励信号161。为进行说明，高频带激励产生器160可对低频带激励信号施加变换(例如，非线性变换，比如绝对值或平方运算)，且可将经变换的低频带激励信号与噪声信号(例如，根据对应于低频带激励信号144的包络而调制的白噪声，其模拟低频带信号122的缓慢变化的时间特性)进行混合来产生高频带激励信号161。

高频带激励信号161可用于确定包含于高频带边信息172中的一或多个高频带增益参数。如所说明，高频带分析模块150还可包括LP分析及译码模块152、LPC至LSP变换模块154，以及量化器156。LP分析及译码模块152、变换模块154及量化器156中的每一者可如上文参考低频带分析模块130的对应组件所描述的但以相对减小的分辨率(例如，对每一系数、LSP等使用更少的位)起作用。LP分析及译码模块152可产生由变换模块154变换至LSP且由量化器156基于码簿163量化的一组LPC。举例来说，LP分析及译码模块152、变换模块154及量化器156可使用高频带信号124来确定包含于高频带边信息172中的高频带滤波器信息(例如，高频带LSP)。根据一个实施方案，高频带边信息172可包含高频带LSP以及高频带增益参数。高频带分析模块150可包含使用基于由变换模块154产生的LPC的滤波器系数且将高频带激励信号161接收为输入的本地解码器。可将本地解码器的合成滤波器的输出(例如，高频带信号124的合成版本)与高频带信号124对比，且可确定、量化增益参数(例如，帧增益及/或时间包络增益成形值)且将其包含于高频带边信息172中。

低频带位流142及高频带边信息172可由多路复用器(MUX)180多路复用来产生输出位流192。输出位流192可表示对应于输入音频信号102的经编码音频信号。举例来说，可(例如，经由有线、无线或光学通道)传输及/或存储输出位流192。在接收器处，可由多路分用器(DEMUX)、低频带解码器、高频带解码器及滤波器组执行逆向操作以产生音频信号(例如，提供至扬声器或其它输出装置的输入音频信号102的经重构版本)。用于表示低频带位流142的位数可大体上大于用于表示高频带边信息172的位数。因此，输出位流192中的大部分位可表示低频带数据。高频带边信息172可用于在接收器处根据信号模型从低频带数据再生高频带激励信号。举例来说，信号模型可表示低频带数据(例如，低频带信号122)与高频带数据(例如，高频带信号124)之间的一组预期关系或相关性。因此，不同信号模型可用于不同类别的音频数据(例如，语音、音乐等)，且在用的特定信号模型可在经编码音频数据的通信之前由传输器及接收器协商(或由工业标准界定)。使用所述信号模型，传输器处的高频带分析模块150可能够产生高频带边信息172，使得接收器处对应的高频带分析模块能够使用所述信号模型来从输出位流192重构高频带信号124。

通过产生对应于不与高频带信号124的第一频率范围匹配的第二频率范围的高频带激励信号161，系统100可减少如进一步相对于图2A至4所描述与零极点滤波及下混频操作相关联的复杂的且在计算上代价大的操作。相对于图2A至4更详细地描述使用失配频率的说明性实例。

参看图2A，展示用于编码器200中的组件，且描绘可表示编码器200的信号的各种信号的频率分量的图示描绘于图3中。编码器200可对应于图1的系统100。

具有带宽“F”的输入信号201(例如，具有从0Hz至F Hz的频率范围的信号，例如，0Hz至16KHz(当F＝16,000＝16k时))可由编码器200接收。输入信号201可具有例如图3的图示302中所说明的频率分量。图3中的图示是说明性的，且一些特性可出于清楚起见而予以强调。图3的图示提供根据一个实施方案的简化、非限制性实例来以图形方式说明可在编码及/或解码期间产生的各种信号的简化频谱，且未必是按比例绘制。图3的图示301说明输入信号201的频率分量的实例，所述输入信号具有从0Hz至频率F1 393的低频带(LB)部分390，且具有从F1Hz至输入信号201的上频率F 392的高频带(HB)部分391。所述高频带部分的第一分量具有从F1 393跨越至频率F2 394的第一频率范围396。所述高频带部分的第二分量具有从(F2-F1)395跨越至F 392、或F1+(F-F2)至F 392的第二频率范围397。输入信号201的第一频率范围396可用于产生滤波器系数，且第二频率范围397可用于产生高频带激励信号，如下文所描述。

分析滤波器202可输出输入信号201的低频带部分。从分析滤波器202输出的信号203可具有从0Hz至F1Hz(例如，0Hz至6.4KHz(当F1＝6.4k时))的频率分量。

例如ACELP编码器(例如，图1的低频带分析模块130中的LP分析及译码模块132)等低频带编码器204可对信号203进行编码。低频带编码器204可产生例如LPC等译码信息及低频带激励信号205。低频带激励信号205可具有例如图3的图示304中所说明的频率分量。

可在取样器206处对来自ACELP编码器的低频带激励信号205(其也可由接收器中的ACELP解码器予以再生，如图4中所描述)进行上取样，使得经上取样信号207的有效带宽处于从0Hz至F Hz的频率范围。低频带激励信号205可由取样器206接收为对应于12.8kHz的取样速率(例如，6.4kHz低频带激励信号205的奈奎斯特(Nyquist)取样速率)的一组样本。举例来说，可按低频带激励信号205的带宽的速率的两倍或2.5倍来对低频带激励信号205进行取样。经上取样信号207可具有例如图3的图示306中所说明的频率分量。

非线性变换产生器208可可经配置以产生带宽经延展的信号209，说明为基于经上取样信号207的非线性激励信号。举例来说，非线性变换产生器208可对经上取样信号207执行非线性变换操作(例如，绝对值操作或平方操作)来产生带宽经延展的信号209。非线性变换操作可将初始信号(低频带激励信号205)的谐波0Hz至F1Hz(例如，0Hz至6.4KHz)延展至例如0Hz至F Hz(例如，从0Hz至16KHz)的较高波段。带宽经延展的信号209可具有例如图3的图示308中所说明的频率分量。

可将带宽经延展的信号209提供至第一频谱翻转模块210。第一频谱翻转模块210可经配置以执行带宽经延展的信号209的频谱镜像操作(例如，“翻转”频谱)以产生“翻转”信号211。翻转带宽经延展的信号209的频谱可将带宽经延展的信号209的内容改变为翻转信号211的0Hz至F Hz(例如，0Hz至16KHz)的频谱范围的相对端。举例来说，在带宽经延展的信号209的14.4KHz处的内容可能在翻转信号211的1.6KHz处，在带宽经延展的信号209的0Hz处的内容可能在翻转信号211的16KHz处，等等。翻转信号211可具有例如图3的图示310中所说明的频率分量。

可将翻转信号211提供至开关212的输入，所述开关212选择性地将第一操作模式下的翻转信号211引导至包含滤波器214及下混频器216的第一路径，或将第二操作模式下的翻转信号211引导至包含滤波器218的第二路径。举例来说，开关212可包含响应于指示编码器200的操作模式的控制输入处的信号的多路复用器。

在第一操作模式中，翻转信号211可在滤波器214处经带通滤波以产生降低或去除(F-F2)Hz至(F-F1)Hz频率范围(其中，F2>F1)之外的信号的带通信号215。举例来说，当F＝16k、F1＝6.4k且F2＝14.4k时，翻转信号211可经带通过滤至频率范围1.6kHz至9.6kHz。滤波器214可包含经配置以操作为低通滤波器的零极点滤波器，所述低通滤波器具有大约F-F1(例如，16kHz-6.4kHz＝9.6kHz)的截止频率。举例来说，零极点滤波器可为具有在截止频率处急剧下降且经配置以滤除翻转信号211的高频分量(例如，滤除(F-F1)与F之间(例如9.6kHz与16kHz之间)的翻转信号211的分量)的高阶滤波器。此外，滤波器214可包含经配置以使输出信号中的F-F2以下(例如，在16kHz-14.4kHz＝1.6kHz以下)的频率分量减弱的高通滤波器。

可将带通信号215提供至下混频器216，其可产生具有从0Hz延展至(F2-F1)Hz(例如从0Hz至8KHz)的有效信号带宽的信号217。举例来说，下混频器216可经配置以将带通信号215从1.6KHz与9.6KHz之间的频率范围下混至基带(例如，在0Hz与8KHz之间的频率范围)以产生信号217。下混频器216可使用两级希尔伯特(Hilbert)变换予以实施。举例来说，可使用两个具有虚分量及实分量的五阶无限脉冲响应(IIR)滤波器来实施下混频器216，这可能产生复杂的且在计算上代价大的操作。信号217可具有例如图3的图示312中所说明的频率分量。

在第二操作模式中，开关212将翻转信号211提供至滤波器218以产生信号219。滤波器218可操作为低通滤波器以使(F2-F1)Hz以上(例如，8KHz以上)的频率分量减弱。滤波器218处的低通滤波可执行成再取样过程的部分，其中取样速率转换成2*(F2-F1)(例如，至2*(14.4Hz-6.4Hz＝16KHz))。信号219可具有例如图3的图示314中所说明的频率分量。

开关220根据操作模式将信号217、219中的一者输出以在自适应白化及缩放模块222处理，且自适应白化及缩放模块的输出被提供至合路器240(例如加法器)的第一输入。合路器240的第二输入接收产生于随机噪声产生器230的输出的信号，所述输出已根据噪声包络模块232(例如调制器)及调整模块234处理过。合路器240产生高频带激励信号241，例如图1的高频带激励信号161。

也可在基带信号产生路径处对具有在0Hz与F Hz之间的频率范围中的有效带宽的输入信号201进行处理。举例来说，输入信号201可在第二频谱翻转模块242处经频谱翻转来产生翻转信号243。翻转信号243可在滤波器244处经带通滤波以产生已去除或降低(F-F2)Hz至(F-F1)Hz频率范围(例如，从1.6KHz至9.6KHz)之外的信号分量的带通信号245。带通信号245可接着在下混频器246处经下混频以产生具有有效信号带宽在从0Hz至(F2-F1)Hz(例如，从0Hz至8KHz，或从0Hz至F1+(F-F2)Hz)的频率范围中的高频带“目标”信号247。翻转信号243可具有例如图3的图示310中所说明的频率分量。带通信号245可具有例如图3的图示316中所说明的频率分量。高频带目标信号247为对应于第一频率范围的基带信号，且可具有例如图3的图示312中所说明的频率分量。

可将表示对高频带激励信号241的修改以使得所述信号表示高频带目标信号247的参数提取出且传输至解码器。为进行说明，高频带目标信号247可由LP分析模块248处理以产生在LPC至LSP转换器250处转换成LSP且在量化模块252处量化的LPC。量化模块252可产生待发送至解码器的LSP量化索引，例如图1的高频带边信息172中的索引。

LPC可用于配置将高频带激励信号241作为输入接收且将合成高频带信号261产生为输出的合成滤波器260。在时间包络估计模块262处将合成高频带信号261与高频带目标信号247相比(例如，可在各别信号的每一子帧处比较信号261与247的能量)以产生增益信息263，例如增益形状参数值。将增益信息263提供至量化模块264以产生经量化的待发送至解码器的增益信息索引，例如图1的高频带边信息172中的索引。

如相对于第一路径所描述，在第一操作模式中，高频带激励信号241产生路径包含降混操作来产生信号217。如果通过希尔伯特变换器实施，那么这个降混操作可能较复杂。基于正交镜像滤波器(QMF)的替代实施方案可产生显著较高的整体系统时延。然而，在第二操作模式中，降混操作未包含在高频带激励信号241产生路径中。如可通过比较图3的图示312与图示314而以图形方式观测到的，这在高频带激励信号241与高频带目标信号247之间可产生失配。

应了解，根据第二模式(例如，使用滤波器218)产生高频带激励信号241可绕过滤波器214(例如，零极点滤波器)及下混频器216，且减少与零极点滤波及下混频器相关联的复杂的且在计算上代价大的操作。虽然图2A将第一路径(包含滤波器214及下混频器216)及第二路径(包含滤波器218)描述为与编码器200的不同操作模式相关联，但在其它实施方案中，编码器200可经配置以在第二模式下操作而不可经配置以也在第一模式下操作(例如，编码器200可省略开关212、滤波器214、下混频器216及开关220，使滤波器218的输入经耦合以接收翻转信号211，且使信号219提供至自适应白化及缩放模块222的输入)。

参看图2B，展示用于编码器290中的组件。编码器290中的组件可包含于图1的系统100中。编码器290可如图2A的编码器200以大体上类似的方式操作。举例来说，编码器290与图2A的编码器200中的类似组件具有相同的数字指示符且可以大体上类似的方式操作。

编码器290包含在基带信号产生路径中的频谱翻转及合成模块292。频谱翻转及合成模块292可经配置以接收输入信号201。频谱翻转及合成模块292可经配置以对输入信号201执行频谱翻转及合成操作以产生基带信号247。根据一个实施方案，频谱翻转及合成模块292可包含可操作以对输入信号201执行频谱翻转及合成操作的QMF滤波器组。

为进行说明，输入信号201可具有从0Hz至16kHz的信号分量。QMF滤波器组(例如，频谱翻转及合成模块292)可执行合成操作以在合成阶段“映射”从6KHz至14KHz的信号分量，且所得信号可予以翻转以产生基带信号247。因此，在一些实施方案中,可使用QMF滤波器组隐式地执行图2A的第二频谱翻转模块242的频谱翻转操作、图2A的滤波器244的带通滤波操作及图2A的下混频器246的下混频操作以产生基带信号247。因此，可略过相对于图2A的基带信号产生路径所描述的频谱翻转操作、带通滤波操作及下混频操作，且图2B的频谱翻转及合成模块292可隐式地执行合成操作以产生基带信号247。

可将来自第一频谱翻转模块210的翻转信号211提供至滤波器218，且滤波器218可对翻转信号211进行滤波以产生信号219。可将信号219提供至自适应白化及缩放模块222的输入。可通过使用图2B的编码器290实施本文描述的技术(例如，通过去除图2A的开关212、220、滤波器214及下混频器216)来降低图2A的编码器200的成本及设计复杂度。

图4描绘可用于对经编码音频信号(例如由图1的系统100或图2A的编码器200产生的经编码音频信号)进行解码的解码器400。

解码器400包含接收经编码音频信号的低频带解码器404，例如ACELP核心解码器401。经编码音频信号401为例如图2A的输入信号201等音频信号的经编码版本，且包含对应于所述音频信号的低频带部分的第一数据402(例如，低频带激励信号205及经量化的LSP索引)及对应于所述音频信号的高频带部分的第二数据403(例如，增益包络数据463及经量化的LSP索引461)。

低频带解码器404产生合成低频带经解码信号471。高频带信号合成包含将图2A的低频带激励信号205(或低频带激励信号205的表示，例如从编码器接收的低频带激励信号205的经量化版本)提供至图2A的取样器206。高频带合成包含使用取样器206、非线性变换产生器208、第一频谱翻转模块210、滤波器218及自适应白化及缩放模块222来产生高频带激励信号241以将第一输入提供至图2A的合路器240。由图2A的噪声包络模块232处理且在调整模块234处调整的随机噪声产生器230的输出产生对于所述合路器的第二输入。

图2A的合成滤波器260可根据从编码器接收的LSP量化索引(例如图2A的编码器200的量化模块252的输出)在解码器400中进行配置，且对合路器240输出的激励信号241进行处理以产生合成信号。将合成信号提供至被经配置以应用一或多个增益(例如增益形状参数值)(根据从图2A的编码器200的量化模块264输出的增益包络索引)的时间包络应用模块462以产生经调整的信号463。

高频带合成继续通过混频器464进行处理，所述混频器464经配置以将经调整的信号从0Hz至(F2-F1)Hz的频率范围上混至(F-F2)Hz至(F-F1)Hz的频率范围(例如，1.6KHz至9.6KHz)。在取样器466处对混频器464输出的上混信号进行上取样，且将取样器466经上取样的输出提供至频谱翻转模块468，所述频谱翻转模块468可如相对于第一频谱翻转模块210所描述的进行操作以产生具有从F1Hz延展至F2Hz的频带的高频带经解码信号469。

将低频带解码器404输出的低频带经解码信号471(从0Hz至F1Hz)及从频谱翻转模块468输出的高频带经解码信号469(从F1Hz至F2Hz)提供至合成滤波器组470。合成滤波器组470基于低频带经解码信号471及高频带经解码信号469的组合而产生合成音频信号473(例如图2A的音频信号201的合成版本)，且具有从0Hz至F2Hz的频率范围。

如相对于图2A所描述，应了解，根据第二模式(例如，使用滤波器218)产生高频带激励信号241可绕过滤波器214(例如，零极点滤波器)及下混频器216，且减少与零极点滤波及下混频器相关联的复杂的且在计算上代价大的操作。虽然图4将第一路径(包含滤波器214及下混频器216)及第二路径(包含滤波器218)描述为与解码器400的不同工作模式相关联，但在其它实施方案中，解码器400可经配置以在第二模式下操作而不可经配置以也在第一模式下操作(例如，解码器400可省略开关212、滤波器214、下混频器216及开关220，使滤波器218的输入经耦合以接收翻转信号211，且使信号219提供至自适应白化及缩放模块222的输入)。

参看图5，说明一种可由编码器(例如图1的系统100或图2A的编码器200)执行的方法。在502处，在编码器处接收音频信号。举例来说，所述音频信号可为图1的输入音频信号102或图2A的输入音频信号201。

在504处，在编码器处产生对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号。第一分量可具有第一频率范围。举例来说，第一信号可为基带信号且可对应于图1的高频带信号124或图2A的基带信号247。所述第一频率范围可对应于图3的第一频率范围396。

在506处，在编码器处产生对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量的高频带激励信号。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。编码器可在不使用零极点滤波器且不使用下混频操作(例如通过使用图2A的滤波器218(例如，通过绕过或省略滤波器214及下混频器216))的情况下产生高频带激励信号。举例来说，所述高频带激励信号可对应于图1的高频带激励信号124或图2A的高频带激励信号241。

所述第二频率范围可对应于图3的第二频率范围397。举例来说，第一频率范围可对应于从第一频率(例如，F1 393)跨越至第二频率(例如，F2 394)的第一频带，且第二频率范围可对应于从第二频率与第一频率之间的差值(例如，F2-F1 395)跨越至高频带部分音频信号的上频率(例如，F 392)的第二频带。为进行说明，第一频带可从大约6.4kHz跨越至大约14.4kHz，且第二频带可从大约8kHz跨越至大约16kHz。

在508处，将高频带激励信号提供至具有基于第一信号所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。举例来说，可将图2A的高频带激励信号241提供至合成滤波器260，所述合成滤波器260响应于来自LP分析模块248的基于对应于第一频率范围的基带信号247所产生的数据。

所述方法图5可减少与滤波器214及下混频器216相关联的复杂的且在计算上代价大的操作。

参看图6，说明一种可由解码器(例如图4的解码器400)执行的方法。在602处，在解码器处接收音频信号的经编码版本。所述经编码版本包含对应于所述音频信号的低频带部分的第一数据及对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据。第一分量具有第一频率范围。举例来说，所述音频信号的经编码版本可为图4的包含第一数据402及第二数据404的经编码音频信号401。

在604处，基于第一数据产生高频带激励信号。所述高频带激励信号对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量。第二分量具有不同于第一频率范围的第二频率范围。解码器可产生高频带激励信号而不使用零极点滤波器且不使用下混频操作(例如通过使用图4的滤波器218(例如，通过绕过或省略滤波器214及下混频器216))。举例来说，所述高频带激励信号可对应于图4的高频带激励信号241。

所述第二频率范围可对应于图3的第二频率范围397。举例来说，所述第一频率范围可对应于从第一频率(例如，F1 393)跨越至第二频率(例如，F2 394)的第一频带，且所述第二频率范围可对应于从第二频率与第一频率之间的差值(例如，F2-F1 395或F1+(F-F2))跨越至高频带部分音频信号的上频率(例如，F 392)的第二频带。为进行说明，第一频带可从大约6.4kHz跨越至大约14.4kHz，且第二频带可从大约8kHz跨越至大约16kHz。

在606处，将高频带激励信号提供至具有基于第二数据所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的高频带部分的合成版本。举例来说，将图4的高频带激励信号241提供至图4的合成滤波器260，且图4的合成滤波器260可具有基于图4的第二数据403中所接收的经量化的LSP索引461而产生的滤波器系数。

所述方法图6可减少与滤波器214及下混频器216相关联的复杂的且在计算上代价大的操作。

可经由例如中央处理单元(CPU)、DSP或控制器等处理单元的硬件(例如，FPGA装置、ASIC等)、经由固件装置、或其任何组合来实施图5至6的方法中的一或多者。作为实例，可如相对于图7所描述通过执行指令的处理器来执行图5至6的方法中的一或多者。

参看图7，描绘一装置(例如，无线通信装置)的框图且总体上指示为700。在各种实施方案中，装置700可具有比图7中所说明的组件少或多的组件。在一说明性实施方案中，装置700可对应于图1、2A、2B或4的系统中的一或多者。在一说明性实施方案中，装置700可根据图5至6的方法中的一或多者进行操作。

根据一个实施方案，装置700包含处理器706(例如，CPU)。装置700可包含一或多个额外处理器710(例如，一或多个DSP)。处理器710可包含语音及音乐编解码器(CODEC)708及回波抵消器712。语音及音乐CODEC 708可包含声码器编码器736、声码器解码器738，或这两者。

根据一个实施方案，声码器编码器736可包含图1的系统100或图2A的编码器200。声码器编码器736可经配置以使用失配的频率范围(例如，图3的第一频率范围396及第二频率范围397)。声码器解码器738可包含图4的解码器400。声码器解码器738可经配置以使用失配的频率范围(例如，图3的第一频率范围396及第二频率范围397)。虽然将语音及音乐CODEC 708说明为处理器710的组件，但在其它实施方案中，语音及音乐CODEC 708的一或多个组件可包含于处理器706、CODEC 734、另一处理组件或其组合中。

装置700可包含存储器732及经由收发器750耦合至天线742的无线控制器740。装置700可包含耦合至显示控制器726的显示器728。扬声器748、麦克风746或这两者可耦合至CODEC 734。CODEC 734可包含数/模转换器(DAC)702及模/数转换器(ADC)704。

根据一个实施方案，CODEC 734可从麦克风746接收模拟信号，使用模/数转换器704将模拟信号转换为数字信号，且将数字信号(例如以脉码调制(PCM)格式)提供至语音及音乐CODEC 708。语音及音乐CODEC 708可处理所述数字信号。根据一个实施方案，语音及音乐CODEC 708可将数字信号提供至CODEC 734。CODEC 734可使用数/模转换器702来将数字信号转换为模拟信号，且可将模拟信号提供至扬声器748。

存储器732可包含可由处理器706、处理器710、CODEC 734、装置700的另一处理单元或其组合执行以执行本文所揭示的方法及过程(例如图5至6的方法中的一或多者)的指令756。图1、2A、2B或4的系统的一或多个组件可经由专用硬件(例如，电路)、通过执行指令以执行一或多个任务的处理器、或其组合来予以实施。作为实例，存储器732、或处理器706、处理器710及/或CODEC 734的一或多个组件可为存储器装置，例如随机存取存储器(RAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、自旋扭矩转换MRAM(STT-MRAM)、闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘或只读光盘(CD-ROM)。存储器装置可包含在由电脑(例如，CODEC 734中的处理器、处理器706及/或处理器710)执行时可致使电脑执行图5至6的方法中的一或多者的至少一部分的指令(例如，指令756)。作为实例，存储器732、或处理器706、处理器710、CODEC 734的一或多个组件可为包含指令(例如指令756)的非暂时性计算机可读媒体，所述指令在由电脑(例如，CODEC 734中的处理器、处理器706及/或处理器710)执行时致使电脑执行图5至6的方法中的一或多者的至少一部分。

根据一个实施方案，装置700可包含于系统级封装或片上系统装置722，例如移动台调制解调器(MSM)。根据一个实施方案，处理器706、处理器710、显示控制器726、存储器732、CODEC 734、无线控制器740及收发器750包含于系统级封装或片上系统装置722中。根据一个实施方案，输入装置730(例如触摸屏及/或小键盘)及电源744耦合至片上系统装置722。此外，根据一个实施方案，如图7中所说明，显示器728、输入装置730、扬声器748、麦克风746、天线742及电源744在片上系统装置722外部。然而，显示器728、输入装置730、扬声器748、麦克风746、天线742及电源744中的每一者可耦合至片上系统装置722的组件，例如接口或控制器。装置700对应于移动通信装置、智能电话、蜂窝电话、膝上型计算机、计算机、平板计算机、PDA、显示装置、电视机、游戏控制台、音乐播放器、无线电、数字视频播放器、光学光盘播放器、调谐器、相机、导航装置、解码器系统、编码器系统，或其任何组合。

处理器710可操作以根据所描述的技术执行信号编码及解码操作。举例来说，麦克风746可俘获音频信号。ADC 704可将所俘获的音频信号从模拟波形转换为包含数字音频样本的数字波形。处理器710可处理数字音频样本。回波抵消器712可减少可能已由扬声器748的输出进入麦克风746而形成的回声。

声码器编码器736可压缩对应于经处理语音信号的数字音频样本，且可形成传输包(例如数字音频样本的经压缩位的表示)。举例来说，传输包可对应于图1的位流192的至少一部分。所述传输包可存储于存储器732中。收发器750可调制某一形式的传输包(例如，其它信息可附加至传输包)，且可经由天线742传输经调制的数据。

作为另一实例，天线742可接收包含接收包的传入包。接收包可由另一装置经由网络发送。举例来说，接收包可对应于在图4的ACELP核心解码器404处所接收的位流的至少一部分。声码器解码器738可对接收包进行解压缩及解码以产生经重构音频样本(例如，对应于合成音频信号473)。回波抵消器712可将回声从经重构音频样本去除。DAC 702可将声码器解码器738的输出从数字波形转换至模拟波形，且可将经转换波形提供至扬声器748以用于输出。

结合所揭示的实施方案，一种第一设备包含用于产生对应于输入音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号的装置。第一分量可具有第一频率范围。举例来说，用于产生第一信号的装置可包含图1的系统100、图2A的第二频谱翻转模块242、图2A的滤波器244、图2A的下混频器246、图2B的频谱翻转及合成模块292、图7的声码器编码器736、图7的处理器710、图7的处理器706、一或多个经配置以执行指令(例如图7的指令756)的额外处理器，或其组合。

第一设备还可包含用于产生对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量的高频带激励信号的装置。第二分量可具有不同于第一频率范围的第二频率范围。举例来说，用于产生所述高频带激励信号的装置可包含图1的高频带分析模块150、图2A及2B的分析滤波器202、图2A及2B的低频带编码器204、图2A及2B的取样器206、图2A及2B的非线性变换产生器208、图2A及2B的第一频谱翻转模块210、图2A及2B的滤波器218、图2A及2B的自适应白化及缩放模块222、图7的声码器编码器736、图7的处理器710、图7的处理器706、一或多个经配置以执行指令(例如图7的指令756)的额外处理器，或其组合。

第一设备还可包含用于产生所述音频信号的高频带部分的合成版本的装置。用于产生所述合成版本的装置可经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于第一信号所产生的滤波器系数。举例来说，用于产生所述合成版本的装置可包含图1的高频带分析模块150、图2A及2B的合成滤波器260、图7的声码器编码器736、图7的处理器710、图7的处理器706、一或多个经配置以执行指令(例如图7的指令756)的额外处理器，或其组合。

结合所揭示的实施方案，一种第二设备可包含用于基于对应于音频信号的低频带部分的第一数据产生高频带激励信号的装置。所述音频信号可对应于所接收的经编码音频信号，所述经编码音频信号包含第一数据且进一步包含对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据。第一分量可具有第一频率范围。高频带激励信号可对应于所述音频信号的高频带部分的第二分量。第二分量可具有不同于第一频率范围的第二频率范围。用于产生所述高频带激励信号的装置可包含图4的低频带编码器404、图4的取样器206、图4的非线性变换产生器208、图4的第一频谱翻转模块210、图4的滤波器218、图4的自适应白化及缩放模块222、图7的声码器解码器738、图7的处理器710、图7的处理器706、一或多个经配置以执行指令(例如图7的指令756)的额外处理器，或其组合。

第二设备还可包含用于产生所述音频信号的高频带部分的合成版本的装置。用于产生所述合成版本的装置可经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于第二数据所产生的滤波器系数。举例来说，用于产生所述合成版本的装置可包含图4的合成滤波器组470、图7的声码器解码器738、图7的处理器710、图7的处理器706、一或多个经配置以执行指令(例如图7的指令756)的额外处理器，或其组合。合成滤波器组470可接收高频带经解码信号469。如相对于图4所描述，可使用第二数据403(例如，增益包络数据463及经量化LSP索引461)产生高频带经解码信号469。如相对于图7所解释，图4的解码器400可包含于图7的声码器解码器738中。因此，声码器解码器738中的组件可如合成滤波器组470以大体上类似的方式操作。举例来说，声码器解码器738中的一或多个组件可接收图4的高频带经解码信号469，所述高频带经解码信号469通过使用第二数据403(例如，增益包络数据463及经量化LSP索引461)而产生。

所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、由例如硬件处理器等处理装置执行的计算机软件，或这两者的组合。上文已大体在其功能性方面描述了各种说明性组件、块、配置、模块、电路及步骤。此类功能性是实施为硬件还是可执行软件取决于特定应用及施加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以变化的方式实施所描述的功能性，但这些实施决策不应被解译为导致脱离本发明的范围。

结合本文中所揭示的实施方案而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合中。软件模块可驻留于存储器装置中，例如RAM、MRAM、STT-MRAM、闪存、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘或CD-ROM。示范性存储器装置耦合至处理器，使得处理器可从存储器装置读取信息且将信息写入至存储器装置。在替代方案中，存储器装置可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在计算装置或用户终端中。在替代方案中，处理器与存储媒体可作为分立组件驻留在计算装置或用户终端中。

提供所揭示实施方案的先前描述以使得本领域的技术人员能够制作或使用所揭示的实施方案。所属领域的技术人员将易于了解对这些实施方案的各种修改，且本文中定义的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它实施方案。因此，本发明并不希望限于本文展示的实施方案，而应符合与如通过所附权利要求书定义的原理及新颖特征一致的可能的最广范围。

Claims

1.一种方法，其包括：

在编码器处接收音频信号；

在所述编码器处产生对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号，所述第一分量具有第一频率范围；

在所述编码器处产生对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量的高频带激励信号，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

在所述编码器处将所述高频带激励信号提供至具有基于所述第一信号所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

4.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述高频带激励信号包含：

在所述编码器的高频带激励产生路径处接收由低频带编码器产生的低频带激励信号；及

对所述低频带激励信号进行上取样以产生经上取样信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其中产生所述高频带激励信号进一步包含：

对所述经上取样信号执行非线性变换操作以产生带宽经扩展的信号；及

对所述带宽经扩展的信号执行频谱翻转操作以产生翻转的频谱信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中产生所述高频带激励信号进一步包含对所述翻转的频谱信号进行低通滤波。

7.一种编码器，其包括：

基带信号产生路径中的第一电路，所述第一电路经配置以产生对应于音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号，所述第一分量具有第一频率范围；

高频带激励信号产生路径中的第二电路，所述第二电路经配置以产生对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量的高频带激励信号，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

具有基于所述第一信号所产生的滤波器系数的滤波器，所述滤波器经配置以：

接收所述高频带激励信号；且

产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

8.根据权利要求7所述的编码器，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

9.根据权利要求7所述的编码器，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

10.根据权利要求7所述的编码器，其中所述第二电路经配置以：

接收由低频带编码器产生的低频带激励信号；且

对所述低频带激励信号进行上取样以产生经上取样信号。

11.根据权利要求10所述的编码器，其中所述第二电路进一步经配置以：

对所述经上取样信号执行非线性变换操作以产生带宽经扩展的信号；且

12.根据权利要求11所述的编码器，其中所述第二电路进一步经配置以对所述翻转的频谱信号执行低通滤波操作。

13.一种设备，其包括：

用于产生对应于音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号的装置，所述第一分量具有第一频率范围；

用于产生对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量的高频带激励信号的装置，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

用于产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本的装置，其中所述用于产生所述合成版本的装置经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于所述第一信号所产生的滤波器系数。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

15.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

16.一种非暂时性计算机可读媒体，其包括在由编码器执行时致使所述编码器进行以下操作的指令：

产生对应于所接收的音频信号的高频带部分的第一分量的第一信号，所述第一分量具有第一频率范围；

产生对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量的高频带激励信号，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

将所述高频带激励信号提供至具有基于所述第一信号所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

18.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

19.一种方法，其包括：

在解码器处接收音频信号的经编码版本，其中所述音频信号的所述经编码版本包含对应于所述音频信号的低频带部分的第一数据及对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据，所述第一分量具有第一频率范围；

在所述解码器处基于所述第一数据产生高频带激励信号，所述高频带激励信号对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

在所述解码器处将所述高频带激励信号提供至具有基于所述第二数据所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

22.根据权利要求19所述的方法，其中产生所述高频带激励信号包含：

在所述解码器的高频带激励产生路径处接收低频带激励信号；及

对所述低频带激励信号进行上取样以产生经上取样信号。

23.根据权利要求22所述的方法，其中产生所述高频带激励信号进一步包含：

24.根据权利要求23所述的方法，其中产生所述高频带激励信号进一步包含对所述翻转的频谱信号进行低通滤波。

25.一种解码器，其包括：

高频带激励信号产生路径中的电路，所述电路经配置以基于对应于音频信号的低频带部分的第一数据来产生高频带激励信号，所述音频信号对应于所接收的包含所述第一数据且进一步包含对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据的经编码音频信号，所述第一分量具有第一频率范围，其中所述高频带激励信号对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

滤波器，其经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于所述第二数据所产生的滤波器系数，其中所述滤波器经配置以产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

26.根据权利要求25所述的解码器，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

27.根据权利要求25所述的解码器，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

28.根据权利要求25所述的解码器，其中所述电路经配置以：

接收低频带激励信号；且

对所述低频带激励信号进行上取样以产生经上取样信号。

29.根据权利要求28所述的解码器，其中所述电路进一步经配置以：

30.根据权利要求29所述的解码器，其中所述电路进一步经配置以对所述翻转的频谱信号执行低通滤波操作。

31.一种设备，其包括：

用于基于对应于音频信号的低频带部分的第一数据产生高频带激励信号的装置，所述音频信号对应于所接收的包含所述第一数据且进一步包含对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据的经编码音频信号，所述第一分量具有第一频率范围，其中所述高频带激励信号对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量，所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

用于产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本的装置，其中所述用于产生所述合成版本的装置经配置以接收所述高频带激励信号且具有基于所述第二数据所产生的滤波器系数。

32.根据权利要求31所述的设备，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

33.根据权利要求31所述的设备，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。

34.一种非暂时性计算机可读媒体，其包括在由解码器内的处理器执行时致使所述处理器执行以下操作的指令：

接收音频信号的经编码版本，其中所述经编码版本包含对应于所述音频信号的低频带部分的第一数据及对应于所述音频信号的高频带部分的第一分量的第二数据，所述第一分量具有第一频率范围：

基于所述第一数据产生高频带激励信号，所述高频带激励信号对应于所述音频信号的所述高频带部分的第二分量，其中所述第二分量具有不同于所述第一频率范围的第二频率范围；及

将所述高频带激励信号提供至具有基于所述第二数据所产生的滤波器系数的滤波器，以产生所述音频信号的所述高频带部分的合成版本。

35.根据权利要求34所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述第一频率范围对应于从第一频率跨越至第二频率的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从所述第二频率与所述第一频率之间的差值跨越至所述音频信号的所述高频带部分的上频率的第二频带。

36.根据权利要求34所述的非暂时性计算机可读媒体，其中所述第一频率范围对应于从大约6.4千赫兹kHz跨越至大约14.4kHz的第一频带，且其中所述第二频率范围对应于从大约8kHz跨越至大约16kHz的第二频带。