CN108282266A - 语音信号处理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种语音信号处理方法、装置及系统，涉及无线通讯技术领域，该方法包括：获取语音信号，并将该语音信号转换为数字编码流；然后对数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个子帧划分为一个超帧；以子帧为单位对每个超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。由于将语音信号在时域内进行分割，通过增加或缩小每个子帧的时长，以及增加或缩小超帧包含的子帧数量，可以增加乱序的长度和数量，使得乱序的组合数量大大增加，从而能够满足实际需要。另外，与频域分割不同，时域的分割很容易实现，并且可以确保各个子时隙(子帧)之间完全独立，相互不影响，从而提高了语音通信质量。

Description

语音信号处理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，尤其是涉及一种语音信号处理方法、装置及系统。

背景技术

在传统的模拟电台使用过程中，有时候需要对语音通信进行加扰处理，从而保证语音信息不泄露。

现有技术中对模拟语音信号的加扰处理是在频域进行的，即在发射端，将语音信号在频域进行分割和乱序，例如，将300Hz～3000Hz的语音信号按照频率划分为若干个子带，然后对这些个子带在频域内进行乱序。对应的，在接收端，按照相反的流程，对接收的乱序语音信号进行逆频域乱序过程，从而使语音信号得以恢复。

然而由于模拟语音的带宽非常有限，因此划分的子带数量有限，从而影响乱序组合的可能性，导致实际有效的加密方法非常有限，一般限制在16种以下，并不能满足实际需要。另外，由于滤波器性能的限制，各个子带之间的分割并不完全，影响了恢复后的语音质量。

综上可知，现有技术对语音加扰处理的手段非常有限，效果也不尽如人意，无法满足生产实践中的使用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种语音信号处理方法、装置及系统，以增加乱序组合的数量，提高语音通信质量，从而满足实际需要。

第一方面，本发明实施例提供了一种语音信号处理方法，应用于发射端，所述方法包括：

获取语音信号，并将所述语音信号转换为数字编码流；

对所述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个所述子帧划分为一个超帧；

以子帧为单位对每个所述超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述将所述语音信号转换为数字编码流，包括：

对所述语音信号进行等时抽样、量化、编码，得到PCM码流。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对所述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，包括：

将所述数字编码流按照预设的分割时长进行分割，得到多个等长的子帧。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述以子帧为单位对每个所述超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号，包括：

将每个所述超帧内的第一个子帧替换为预设的同步码；其中，所述同步码用于界定超帧边界；

对于替换处理后的每个超帧，按照预设的乱序规则，将所述超帧内的各个未替换的子帧重新排序，得到加扰处理后的加扰编码信号。

第二方面，本发明实施例还提供一种语音信号处理方法，应用于接收端，所述方法包括：

获取加扰编码信号，并对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置；

根据所述同步码位置，确定所述加扰编码信号的各个超帧；其中，每个所述超帧包括设定数量个子帧；

以子帧为单位对每个所述超帧进行顺序恢复处理，得到解扰后的数字编码流，并将所述数字编码流转换为模拟的语音信号。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述加扰编码信号的每个超帧内包含一个同步码，所述同步码由同步码序列多倍插值后得到；

所述对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置，包括：

根据所述同步码的插值倍数，对所述加扰编码信号进行降采样；

采用所述同步码序列对降采样后的加扰编码信号进行相关计算，将得到的相关峰位置作为所述加扰编码信号的同步码位置。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置，包括：

采用对应的同步码以全局扫描方式对所述加扰编码信号进行相关计算；

当首次发现一个相关峰时，若在与所述相关峰位置对应的预测范围再次扫描到另一个相关峰，则对所述加扰编码信号进行局部扫描。

第三方面，本发明实施例还提供一种语音信号处理装置，应用于发射端，所述装置包括：

编码转换模块，用于获取语音信号，并将所述语音信号转换为数字编码流；

时域分割模块，用于对所述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个所述子帧划分为一个超帧；

乱序加扰模块，用于以子帧为单位对每个所述超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。

第四方面，本发明实施例还提供一种语音信号处理装置，应用于接收端，所述装置包括：

同步码确定模块，用于获取加扰编码信号，并对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置；

超帧确定模块，用于根据所述同步码位置，确定所述加扰编码信号的各个超帧；其中，每个所述超帧包括设定数量个子帧；

解扰转换模块，用于以子帧为单位对每个所述超帧进行顺序恢复处理，得到解扰后的数字编码流，并将所述数字编码流转换为模拟的语音信号。

第五方面，本发明实施例还提供一种语音信号处理系统，包括发射端和接收端；

所述发射端包括如第三方面所述的语音信号处理装置，所述接收端包括如第四方面所述的语音信号处理装置；

所述发射端与所述接收端通信连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例中，获取语音信号，并将该语音信号转换为数字编码流；然后对数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个子帧划分为一个超帧；以子帧为单位对每个超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。由于将语音信号在时域内进行分割，通过增加或缩小每个子帧的时长，以及增加或缩小超帧包含的子帧数量，可以增加乱序的长度和数量，使得乱序的组合数量大大增加，从而能够满足实际需要。另外，与频域分割不同，时域的分割很容易实现，并且可以确保各个子时隙(子帧)之间完全独立，相互不影响，从而提高了语音通信质量。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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第一种语音信号处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种原始PCM码流的示意图；

图3为图2经加扰处理后的示意图；

图4为图3经解扰处理后的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种成形滤波器系数的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种同步码的波形图；

图7为本发明实施例提供的第二种语音信号处理方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种缓冲寄存器的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种采用同步码滤波得到的相关波形图；

图10为本发明实施例提供的一种采用同步码序列滤波得到的相关波形图；

图11为本发明实施例提供的第一种语音信号处理装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的第二种语音信号处理装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种语音信号处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前现有技术中对模拟语音信号的加扰处理是在频域进行的，由于模拟语音的带宽非常有限，实际有效的加密方法非常有限，并不能满足实际需要；另外，由于滤波器性能的限制，各个子带之间的分割并不完全，影响了恢复后的语音质量。基于此，本发明实施例提供的一种语音信号处理方法、装置及系统，在发射端，对模拟语音信号进行采样，得到数字化的PCM码流，然后再将PCM码流分割成小块(子帧)，然后打乱子帧的先后顺序，从而影响正常收听；在接收端，先进行超帧定界，然后在此基础上进行子帧逆乱序操作，从而实现对于加扰语音的恢复，实现正常的收听。这样可以增加乱序组合的数量，提高语音通信质量，从而满足实际需要。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种语音信号处理方法进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例提供的第一种语音信号处理方法的流程示意图，该方法应用于发射端，用于对待发送的语音信号进行加扰处理。如图1所示，该方法包括以下几个步骤：

步骤S102，获取语音信号，并将该语音信号转换为数字编码流。

在一些可能的实施例中，在发射端，接收用户输入的模拟语音信号，对该语音信号进行等时抽样、量化、编码，得到PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)码流。具体地，按照一定的采样频率对语音信号进行采样，然后对样值幅度量化、编码，即将时间连续、取值连续的模拟语音信号变换成时间离散、取值离散的数字编码信号，得到PCM码流。这里对采样频率不做限定。

步骤S104，对上述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个子帧划分为一个超帧。

将数字编码流按照预设的分割时长进行分割，得到多个等长的子帧，例如10ms、20ms、30ms等。分割时长和设定数量均可以根据实际需求设置，这里不做限定。乱序是以子帧为基本单位、在一个超帧范围内进行。例如，将PCM码流进行分割，每30ms定义为子帧，在默认采样频率为8kHz的情况下，每个子帧包含有240(30×8)个采样值，每个超帧包含1920(240×8)个采样值。

图2为本发明实施例提供的一种原始PCM码流的示意图，如图2所示，在连续16个子帧的基础上，构成了连续2个超帧，每个超帧包括A、B、C、D、E、F、G、H这8个子帧。为了便于区分两个超帧，第一个超帧以白底黑字表示，第二个超帧以黑底白字表示。

步骤S106，以子帧为单位对每个超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。

乱序是以超帧为基础的，如果接收方不能够精确的界定超帧边界，将无法实施正确的逆乱序(解扰)操作，从而无法实现恢复原来的PCM码流。为了实现超帧同步，需要在发送端发送一个特定的比特流作为同步之用，称为同步码(pilot)，以便接收方能够确切地知道乱序的开始和结束位置。

在一些可能的实施例中，步骤S106具体为：将每个超帧内的第一个子帧替换为预设的同步码；其中，同步码用于在解扰过程中界定超帧边界；对于替换处理后的每个超帧，按照预设的乱序规则，将超帧内的各个未替换的子帧重新排序(乱序处理)，得到加扰处理后的加扰编码信号。乱序只在同一个超帧范围内进行。根据渔业电台的实际需要，每个超帧都按照相同的乱序规则进行乱序处理。

图3为图2经加扰处理后的示意图，图中P为替换原子帧A的pilot。如图2所示，乱序前每个超帧内各个子帧的排序为：B、C、D、E、F、G、H，如图3所示，乱序后每个超帧内各个子帧的排序为：H、G、F、E、D、C、B。图3所示的乱序方式仅为示例，并非对本实施例的限制。在接收端，可以恢复得到如图4所示的数据：在加密传输和解密过程中，子帧信息A缺失，用B替代，由于在语音信息中有大量冗余信息，因此在这种情况下，用户不会明显感知该变化。

在需要的情况下，可以将超帧继续扩大，在一个超帧中，可以包含16个子帧，或32个子帧。当超帧很大时，如果一个帧同步未能捕获，那么将会造成比较严重的后果，就意味着对应于该超帧的所有子帧数据都会丢失，这时用户会明显地感觉到这一点。实践证明，当子帧时长为30ms时，超帧时长为8或6时，有较好的乱序效果和抗丢帧效果。

当一个超帧中包含有8个子帧时，去掉一个被pilot帧所替代的子帧外，还有7个子帧，该7个子帧可以进行乱序，共有7×6×5×4×3×2×1＝5040种排列组合，即有5040种加密方法，足以满足一般民用通信保密需求。

当超帧继续加大时，排列组合数量会急剧增加，其保密性能也会大幅度提升，但会带来延时增加的弊端。

上述方法可以称为时基乱序加扰方法，在时域进行加扰处理，其性能取决于三个因素：子帧的大小、超帧的大小、乱序规则。时域加扰是以时延为代价的，理论上时延越大，加扰性能越好，语音恢复的质量也越高。

本发明实施例中，获取语音信号，并将该语音信号转换为数字编码流；然后对数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个子帧划分为一个超帧；以子帧为单位对每个超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。由于将语音信号在时域内进行分割，通过增加或缩小每个子帧的时长，以及增加或缩小超帧包含的子帧数量，可以增加乱序的长度和数量，使得乱序的组合数量大大增加，从而能够满足实际需要。另外，与频域分割不同，时域的分割很容易实现，并且可以确保各个子时隙(子帧)之间完全独立，相互不影响，从而提高了语音通信质量。

本实施例还提供了一种同步码，具体如下：

同步码序列定义如下：

+1+1+1+1+1+1-1+1+1+1-1+1

+1-1-1-1+1-1+1-1-1-1-1+1

+1-1+1+1+1-1+1-1-1-1+1-1

-1+1+1+1-1+1-1+1+1+1+1-1

-1+1-1-1-1+1-1-1-1-1-1-1

共60个，30个+1，30个-1，直流分量为0。

同步码以2kSps(Sps：sample per second，每秒采样次数)的速率发送，在发送之前，需要对同步码序列进行插值和成形滤波。具体地，符号码率定义为2kSps，对于每个符号先按照4倍插值进行插值，然后再经过成形滤波器滤波，例如升余弦滤波，得到了8k PCM码流，总计长度为30ms，样本总数为8×30＝240个。升余弦滤波的目的有二，其一为滤除带外分量(即>3000Hz的频率分量)，其二是防止码间干扰，即相邻符号之间的相互影响，有利于接收端进行抽样判决，不至于导致误判决。

成形滤波器采用与DMR(Digital Mobile Radio，数字集群通信标准)相同的规范，在一些可能的实施例中，其滚降系数为0.2，但符号速率为2kSps，插值成形滤波后的信号带宽为2.4kHz。图5为本发明实施例提供的一种成形滤波器系数的示意图，横轴代表时间，纵轴代表滤波器系数。如图5所示，基于上述数据得到滤波器系数为：

h＝[-0.0498 0.2392 0.5946 0.8870 1 0.8870 0.5946 0.2392-0.0498]。

对同步码序列进行插值和滤波后，得到的波形如图6所示，总共240个数据点，横轴代表时间(抽样频率为8kHz)，纵轴表示信号幅度值(相对值，实际会根据需要乘以一个系数)。

将该波形数据作为音频同步的前导码(同步码/pilot)，即每次当用户按下PTT(Push-To-Talk，按讲)键后，首先发送该240个数据，然后再把经过乱序的PCM码流无缝地缀加在该前导码之后，乱序以180ms为一个周期，直至PTT键释放。每1个超帧插入一个pilot，被pilot所占位的数据被直接丢弃。通过在每个超帧中插入一个pilot，可以有效避免由于偶发因素而导致的不能同步的问题，以及进而造成长时间语音数据得不到有效恢复的问题。

另外在VoIP(Voice over Internet Protocol，网络电话)中，语音子帧的长度一般为20ms，如在同步码符号速率保持2kSps的前提下，同步码的个数将减少为40个。

实施例二：

对应于上述实施例一的加扰方法，本实施例还提供一种解扰方法。利用在语音流中插入的导频码(同步码/Pilot)来实现超帧的同步与界定，在此基础上再实现与乱序过程相反的逆操作，从而实现加扰语音的解扰。

图7为本发明实施例提供的第二种语音信号处理方法的流程示意图，该方法应用于接收端，用于对接收的加扰编码信号进行解扰处理。如图7所示，该方法包括以下几个步骤：

步骤S702，获取加扰编码信号，并对加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定加扰编码信号的同步码位置。

为了实现超帧的同步，需要对所接收到的PCM语音流(加扰编码信号)进行滑动相关，找出相关峰，以相关峰最大的点为超帧界定点。相关计算是一种信号处理过程中常用算法，常用于对于特定信号的提取和识别，因此也叫做匹配滤波。当接收信号与本地样本相似或一致时，其所对应的相关值会出现一个狭窄而尖锐的峰值，此峰值被称为相关峰。

Pilot扫描：针对24kHz采样的语音流，要构建一个总长度至少为20×24×(8+2)即4800的FIFO(First Input First Output，先入先出队列)缓冲寄存器(也叫RingBuffer)，一端写入，一端读出。图8为本发明实施例提供的一种缓冲寄存器的结构示意图，图中k表示Pilot开始的位置，从右至左进行写入读出，从左至右进行超帧同步扫描。当一次会话发起后，初始化Ringbuffer，标记当前的Head与Tail的位置以及当前FIFO中的有效数据量。FIFO中数据写满后(或FIFO中数据大于等于3840时)，开始进行超帧Pilot扫描，即用Pilot对存储的数据做相关计算，从而确定相关峰的位置，也即确定同步码位置。

扫描算法如下：

其中，变量k用于记录rmax出现位置，rmax用于保存r中的最大值，pcm_wav为从DSP接收的16bit有符号的PCM码流(理论上无直流分量或少直流分量)，而syn则是pilot同步码。

当rmax>＝T时(需要根据系统特点定义T值)，表明扫描到pilot，并且当前pilot开始的位置为k。

在VoIP中，syn共包括40个符号，如下：

syn＝[-1+1+1-1-1-1+1-1+1-1-1-1-1+1+1-1+1+1+1-1+1-1-1-1+1-1-1+1+1+1-1+1-1+1+1+1+1-1-1+1]。

通过上述方法可以找到各个相关峰，也即找到各个同步码位置。

步骤S704，根据上述同步码位置，确定加扰编码信号的各个超帧；其中，每个超帧包括设定数量个子帧。

同步码位置为超帧的起始位置，因此可以根据相邻同步码位置划分超帧。由于各个子帧包含的采样值个数相同，因此根据子帧的数量(设定数量)可以将每个超帧划分为多个子帧。

步骤S706，以子帧为单位对每个超帧进行顺序恢复处理，得到解扰后的数字编码流，并将该数字编码流转换为模拟的语音信号。

按照与加扰时的乱序规则对应的逆乱序规则，将每个超帧内的各个子帧的顺序恢复，并用顺序恢复后与同步码相邻的子帧数据替代同步码的数据，例如图4中用子帧B替代同步码P，得到解扰后的数字编码流，如图4所示。然后对该数字编码流进行数模转换，得到模拟的语音信号。这样就在接收端完成了数据的解扰处理。

考虑到直接使用由同步码序列多倍插值后得到的同步码对加扰编码信号进行相关计算时，计算量较大，占用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)资源较多，本实施例中，提出了一种简化的相关算法，具体如下：根据同步码的插值倍数，对加扰编码信号进行降采样；然后采用同步码序列对降采样后的加扰编码信号进行匹配滤波(即做相关计算)，将得到的相关峰位置作为加扰编码信号的同步码位置。例如，若加扰编码信号为240个PCM流，同步码进行了4倍插值，则对接收到的PCM流进行4：1的降采样，即对应于240个PCM流，逢4取1，在此基础上与同步码序列直接进行相关计算。为了防止错过相关峰，对于每个采样值都要进行相关计算。

这种方法可以有效降低计算强度，即原来针对每一个PCM采样值要做一次相关计算，相关计算量是240次乘累加，而采用此方法，则仅需要60次乘累加操作，只有原计算量的1/4。这样有利于在ARM等中速芯片上实现。

根据仿真评估，在L138上计算1.44亿次整数加减法需要耗时8.95s，则对于8kHz的采样信号而言，每个采样点需要进行60次加减法，CPU占用率为60×8000×8.95÷1.44亿＝0.027s，即每次相关计算需要占用3％的CPU资源。该值(3％)为实际测试的结果，测试平台为ARM926@456MHz，即处理器内核为ARM926，运行频率为456MHz。如果考虑其它辅助计算，在ARM(Advanced RISC Machines)上实现加扰信号的恢复需要占用6％以下的CPU资源，基本可行。

另外，由于模拟语音通信对于信噪比SNR有着较高要求，在此种情况下，利用简化的相关计算算法，可以精确地进行超帧定界，仿真计算表明，当信噪比为-12dB时，仍可以将超帧定界误差控制在0.1％以内，且定位误差不超过1个采样周期，基本不受影响。

为了验证超帧同步扫描的效果，分别采用非简化的相关算法(同步码滤波)和简化的相关算法(同步码序列滤波)进行匹配滤波，实验结果如图9和图10所示。图9为本发明实施例提供的一种采用同步码滤波得到的相关波形图，图10为本发明实施例提供的一种采用同步码序列滤波得到的相关波形图，图中横轴均为时间(对应采样频率为8kHz)，纵轴为相关运算后的相关幅度值(相对值)。对比图9和图10可以看出，二者无明显差别。这说明了简化的相关算法对超帧同步扫描效果无明显影响。

为了进一步减少不必要的计算，减轻CPU的负担，本实施例还提供了一个Pilot同步维护机制，如下：先采用对应的同步码以全局扫描方式对加扰编码信号进行相关计算；当首次发现一个相关峰时，若在与该相关峰位置对应的预测范围再次扫描到另一个相关峰，则对加扰编码信号进行局部扫描。全局扫描方式指逐个数据进行扫描，局部扫描是指只扫描与当前相关峰位置对应的预测范围。

具体地，根据所采用的超帧结构，Pilot应该周期性地出现，在完成首次扫描并发现Pilot(位置为k)之后，可以预计下一个Pilot出现的位置应该是k+超帧周期，例如k+3840，以图8所示的FIFO缓冲存储器为例，由于FIFO循环使用的缘故，实际位置应该是k+3840％4800，其中，％为取余算符。当在k+3840％4800±2(±2仅为示例)处再次发现Pilot时，可认为此时已经正确扫描到Pilot，进入同步状态。此时Pilot扫描局限一个很小的范围内，以k+3840％4800为中心点，前后各扩展2个采样值(此处仅为示例，也可以扩展1个或3个采样值等)。

相应的算法如下：

同样地，当rmax>＝T时，说明发现了pilot，此时应令k＝m，以便进行下一次pilot局部扫描。如果连续3次以上未在预期的位置附近发现导频码pilot，则再次进入pilot全局扫描阶段，重新检索pilot码。

这样，在减少不必要的计算，减轻CPU的负担的同时，还可以减少由于偶然的噪声导致的Pilot的误识别问题。

实施例三：

图11为本发明实施例提供的第一种语音信号处理装置的结构示意图，该装置应用于发射端，如图11所示，该装置包括：

编码转换模块1102，用于获取语音信号，并将语音信号转换为数字编码流；

时域分割模块1104，用于对数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个子帧划分为一个超帧；

乱序加扰模块1106，用于以子帧为单位对每个超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。

图12为本发明实施例提供的第二种语音信号处理装置的结构示意图，该装置应用于接收端，如图12所示，该装置包括：

同步码确定模块1202，用于获取加扰编码信号，并对加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定加扰编码信号的同步码位置；

超帧确定模块1204，用于根据上述同步码位置，确定加扰编码信号的各个超帧；其中，每个超帧包括设定数量个子帧；

解扰转换模块1206，用于以子帧为单位对每个超帧进行顺序恢复处理，得到解扰后的数字编码流，并将数字编码流转换为模拟的语音信号。

本发明实施例中，由于将语音信号在时域内进行分割，通过增加或缩小每个子帧的时长，以及增加或缩小超帧包含的子帧数量，可以增加乱序的长度和数量，使得乱序的组合数量大大增加，从而能够满足实际需要。另外，与频域分割不同，时域的分割很容易实现，并且可以确保各个子时隙(子帧)之间完全独立，相互不影响，从而提高了语音通信质量。

实施例四：

图13为本发明实施例提供的一种语音信号处理系统的结构示意图，如图13所示，该系统包括发射端1302和接收端1304；发射端1302包括如实施例三的第一种语音信号处理装置，接收端1304包括如实施例三的第二种语音信号处理装置；发射端1302与接收端1304通信连接。

本发明实施例中，通过将语音信号在时域内进行分割，通过增加时长(子帧)和缩小每个时隙(超帧)的长度，可以增加乱序的长度和数量，使得乱序的组合数量大大增加，以千或万计，完全可以满足民用加密的实际需要。另外与频域分割不同，时域的分割很容易实现，并且可以确保各个子时隙之间完全独立，相互不影响，从而提高语音通信质量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例提供的语音信号处理方法、装置及系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的进行语音信号处理方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置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，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者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者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件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步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种语音信号处理方法，其特征在于，应用于发射端，所述方法包括：

获取语音信号，并将所述语音信号转换为数字编码流；

对所述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个所述子帧划分为一个超帧；

以子帧为单位对每个所述超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述语音信号转换为数字编码流，包括：

对所述语音信号进行等时抽样、量化、编码，得到PCM码流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，包括：

将所述数字编码流按照预设的分割时长进行分割，得到多个等长的子帧。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以子帧为单位对每个所述超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号，包括：

将每个所述超帧内的第一个子帧替换为预设的同步码；其中，所述同步码用于界定超帧边界；

对于替换处理后的每个超帧，按照预设的乱序规则，将所述超帧内的各个未替换的子帧重新排序，得到加扰处理后的加扰编码信号。

5.一种语音信号处理方法，其特征在于，应用于接收端，所述方法包括：

获取加扰编码信号，并对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置；

根据所述同步码位置，确定所述加扰编码信号的各个超帧；其中，每个所述超帧包括设定数量个子帧；

以子帧为单位对每个所述超帧进行顺序恢复处理，得到解扰后的数字编码流，并将所述数字编码流转换为模拟的语音信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加扰编码信号的每个超帧内包含一个同步码，所述同步码由同步码序列多倍插值后得到；

所述对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置，包括：

根据所述同步码的插值倍数，对所述加扰编码信号进行降采样；

采用所述同步码序列对降采样后的加扰编码信号进行相关计算，将得到的相关峰位置作为所述加扰编码信号的同步码位置。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置，包括：

采用对应的同步码以全局扫描方式对所述加扰编码信号进行相关计算；

当首次发现一个相关峰时，若在与所述相关峰位置对应的预测范围再次扫描到另一个相关峰，则对所述加扰编码信号进行局部扫描。

8.一种语音信号处理装置，其特征在于，应用于发射端，所述装置包括：

编码转换模块，用于获取语音信号，并将所述语音信号转换为数字编码流；

时域分割模块，用于对所述数字编码流进行时域分割，得到多个子帧，并将连续设定数量个所述子帧划分为一个超帧；

乱序加扰模块，用于以子帧为单位对每个所述超帧进行超帧同步和乱序处理，得到加扰处理后的加扰编码信号。

9.一种语音信号处理装置，其特征在于，应用于接收端，所述装置包括：

同步码确定模块，用于获取加扰编码信号，并对所述加扰编码信号进行超帧同步扫描，确定所述加扰编码信号的同步码位置；

超帧确定模块，用于根据所述同步码位置，确定所述加扰编码信号的各个超帧；其中，每个所述超帧包括设定数量个子帧；

解扰转换模块，用于以子帧为单位对每个所述超帧进行顺序恢复处理，得到解扰后的数字编码流，并将所述数字编码流转换为模拟的语音信号。

10.一种语音信号处理系统，其特征在于，包括发射端和接收端；

所述发射端包括如权利要求8所述的语音信号处理装置，所述接收端包括如权利要求9所述的语音信号处理装置；

所述发射端与所述接收端通信连接。