CN1117223A - 传送语音信号的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的C ELP编码方法，在语音间歇时并不停止滤波器，只是由代码薄激励向量按相应处理的语音信号来直接驱动滤波器转换。因此，在其后的语音信号重新开始时具有一个平稳的、在良好的噪音和语音信号之间几乎没有显而易见的过渡。在这种断开期间，在接收机中产生了一种人工背景噪声，即所谓的舒适噪声。
Description
本发明涉及一种包括一个发射机的传送系统，其发射机包含一个语音编码器，该编码器具有一个用于存储激励信号的存储装置、一个用于滤波激励信号的滤波器装置和用于将从语音信号派生出的一个信号与滤波器的输出信号进行比较并选出最佳激励信号的选择装置，发射机还包括一个用于检测语音间歇并在检测到一个语音间歇时至少关闭部分语音编码器的检测器和用于将最佳激励信号传送到一个接收机的装置，该接收机包括一个用于重建最佳激励信号和语音信号的语音解码器。
这样一种方法是公知的，例如Bishnu S.Atal、VladimirCuperman和Allen Gersho等人的名为“在语音编码中的改进”，特别是69～70页。这种方法特别适用于在一个移动站和一个固定站之间传送语音信号的移动站中使用。移动站通常是电池操作的，由于发射机消耗了大部分的能源，所以已知的方法是在语音间歇期间停掉发射机的相关元件，以便节约能源并延长电池的使用寿命。但由于语音编码器的较高的复合结构，所以语音编码器需要可观的电能，特别是由于存储装置的所有存储单元要对每个语言帧进行寻址并且要对所有的激励信号(也称作激励向量)进行滤波以便找出最佳激励向量，例如在差异形成装置的差异信号中保持最小能量。
在Wo93/13516中描述了一种装置，其方法在开始部分阐述过但没有给出语音编码器的详细说明，其公开的语音编码器在语音间歇时断开，而且仅产生几个参数，即LPC系数和自校正系数，通过这几个参数检测器检测语音的间歇并通过该参数产生用于传送的背景噪声的信息。这样的话，由于输出信号在语音间歇期间不是绝对需要的，可以假设在编码器中的滤波装置也是断开的。然而，当语音信号重新开始时，滤波器需要一定的时间在其接通后恢复到足够的强度，因此，在一个转换周期中对语音信号的传送产生了非最优化参数。
因此，本发明的一个目的是在开始部分定义了类型的一种传送系统，在该系统中，当语音间歇时能够节省可观的电能，而当语音间歇过后一个语音信号重新开始时用于传送语音信号的最佳参数几乎立即有效。
根据本发明，该目的是由于提供了检测器，用于在语音间歇时停止选择装置并且还向滤波器提供一个从语音信号派生的信号。
根据本发明，由于寻址、读取和高消耗的滤波操作代表了最可观的电路，所以在选择装置关闭时所有存储的激励向量的寻址、读取和高消耗的滤波则停止了，由于该滤波装置消耗很少的电能，所以滤波装置的仅有的功能是保持。由于如果存储装置的寻址停止而使滤波装置不再接收一个输入信号，则滤波装置接收从语音信号派生出的另一个信号，这意味着仅有一个单独的激励信号，这是由于理论上讲这两个装置的输入信号是相同的。当语音间歇后语音信号重新开始时，则第一滤波装置将对又开始使用的整个语音编码提供一个平稳的传送。
为了获得用于语音信号传送的最佳参数，已知的是存储器包括一个具有所定义的激励向量的第一子存储器和一个具有附加激励向量的第二子存储器，其中的附加激励向量不仅由语音间歇形成，也由第一子存储器的一个加权激励向量与第二子存储器的一个加权激励向量之和来形成，并将其写入第二子存储器。附加激励向量的使用使其获得了接近最佳的激励向量并产生了一个非常小的差异信号，即一个小的误差信号。这对声音的语音部分特别有效，这是因为语音信号几乎是周期性的而且很少急剧变化。即使当一个语音间歇后一个语音信号重新开始也基本上是这种情况，因此，为了在语音间歇中也具有作为激励值的最新值并在语音信号重新开始后能立即使用该最新值，可采取根据本发明的一个实施例的方法，即在语音间歇期间附加激励从第二滤波器的第一部分的输入端脱离开并写入第二子存储器。结果是，当语音信号重新开始时，在第二子存储器中的附加激励向量有效，该激励向量可用于立即决定用于传送语音信号的近最佳参数。
用于执行根据本发明的方法的装置在另外相关的权利要求书中被描述。
通过附图将对本发明的实施例做进一步描述，其中：
图1表示了一个其中使用了本发明的传送系统；
图2表示了一个在一个发射站中的一个语音编码器的方框电路图；
图3表示了包含两个子存储器的存储装置的结构。
在图1所示的传送系统中，由一个话筒1产生的语音信号由在发射器2中的语音编码器转换成一个编码的语音信号。该编码信号由发射机2经输链路3传送到接收机。传输链路可以是无线链路、一对铜线或玻璃纤维等。在接收机5中，编码的语音由解码器转换成重建的语音信号并由扬声器7转换成声音信号。
如图2所示的语音编码器，包括一个经链路15从一个控制装置14接收地址和控制信号的存储装置12。该存储装置12在其存储单元上含有不同的激励向量，并由控制电路14按时依次地控制和读取。激励向量经过一个在这里没有详细表示的加权装置后在线13上读出，线13与一个转向开关28相连，该转向开关显然是一个电开关。首先假定开关28为低状态，所以被加权并在线13上读出的激励向量连接到第一滤波器16的输入端29。
将被编码的数字化语音信号被加到一个与一个滤波器22相连的输入端11。为简单起见，没有表示从语音信号生成各种参数的装置，特别是用于生成LPC系数的。这些LPC系数送到滤波器22(LPC解析滤波器)，结果，由滤波器在线23上产生所谓的剩余信号。该剩余信号也表示了存储在存储装置12中的激励向量。
在线23上的剩余信号被送到其结构与滤波器16类似并使用相同滤波系数的滤波器24。滤波器16和24的输出信号被送到差异形成装置18，用于在两个信号之间产生差，由于该差异信号表示了在输入端11上的语音信号与从激励向量复原的语音信号之间的差异。所以该差异信号也代表了一个误差信号。该差异信号被送到处理单元20用以形成平均功率的误差信号。再将该平均功率经过线21送到控制电路14，控制电路14保存了激励向量的地址并找到了用于它的最小平均功率。该地址作为被传送的语音信号的参数被传送到接收机。
另外，还设有一个检测器26，用于即接收到达输入端11的语音信号也接收在线23上产生的剩余信号，并由此决定在输入端11上是否有一个实际的语音信号或者在这一时刻有一个语音间歇而仅仅是背景噪音加在输入端11上。如果检测器测到一个语音间歇，由线27传送一个信号，该信号关掉由控制电路14、存储装置12、差异形成装置18和处理装置20构成的选择装置10。在这种情况下，滤波装置16不再接收激励向量，然而，在线27上的信号又驱动换向开关28，使滤波装置16的输入端29与线23上的剩余信号相连。这个信号主要对应于每次在线13上产生的最佳激励向量，这样每次仅有一个信号激励向量。这以后，如果在输入端11上又产生了一个语音信号，则选择装置10的各功能件又打开，换向开关28回到了低状态，滤波器16又接收在线13上的所有存储并加权的激励向量并由其选出最佳的一个。
滤波器16的输入端29还与存储装置的一个数据输入端相连。如图3所示，存储装置12实际上由两个子存储器121和122构成，并通过相应的地址输入端15a和15b由图2中的控制电路14来控制。子存储器121通常是一个包含一些固定存储的激励向量的只读存储器。另外，子存储器122是一个动态随机存储器，用于在线126上接收刚刚从线13上产生的最佳激励向量。激励向量在线13上由一个加法器125形成并由其决定来自子存储器121的一个激励向量的总和，在一个乘法器124中一个第一加权系数与该向量相乘，而来自第二子存储器122的一个激励向量在另一个乘法器123中被一个通常不同的加权系数相乘。第一子存储器也可包含一组只读存储器，以便响应在语音信号中的有声/无声元素的检测来转换。
当图2中的存储装置12在语音间歇之中停止时，在这期间将不在线13上产生激励向量。在图3中的第二子存储器122的数据输入端126因此直接与滤波器16的输入端29相连，该输入端在语音间歇期间也接收一个信号，即在线23上的剩余信号。这种情况下，第二子存储器122也在语音间歇时保持最新的激励向量，以便在一个语音信号转换时，在线13上接收到实际上同步的一系列最佳激励向量。
Claims (8)
1.一种包括一个发射机的传输系统，其中发射机包括一个语音编码器，该语音编码器具有一个用于存储激励信号的存储装置、一个对激励信号进行滤波的滤波装置和用于将派生自语音信号的一个信号与滤波器的输出信号进行比较并选出最佳激励信号的选择装置，该发射机还包括一个用于检测语音间歇并在检测到一个语音间歇时至少停止部分语音编码器的检测器和用于将最佳激励信号传送到一个接收机的装置，该接收机包括一个重建最佳激励信号和该语音信号的语音解码器，其特征在于，所述检测器在语音间歇时停止选择装置并向滤波器提供一个派生自语音信号的其它信号。
2.如权利要求1的传输系统，其特征在于所述存储装置包括一个用于存储预定的激励信号的第一子存储器和一个用于存储附加激励信号的第二子存储器，所述语音编码器包括用于在语音间歇以外时在第二子存储器中写入第一子存储器的一个加权激励信号与第二子存储器的一个加权激励信号之和并在语音间歇期间在第二子存储器中写入派生自语音信号的另外信号的装置。
3.一种用于发送语音信号的发射机，包括一个语音编码器，该语音编码器具有一个用于存储激励信号的码本存储器、一个用于对该激励信号进行滤波的滤波装置和用于将一个派生自该语音信号与滤波器的输出信号进行比较并选出最佳激励信号的选择装置，所述发射机还包括一个用于检测语音间歇并在检测到一个语音间歇时停止至少部分语音编码器的检测器，其特征在于所述检测器用于在语音间歇止停止选择装置并向滤波器提供一个派生自语音信号的另外信号。
4.如权利要求3的发射机，其特征在于所述存储器包括一个用于存储预定激励信号的第一子存储器和一个用于存储附加激励信号的第二子存储器，所述语音编码器包括用于在语音间歇以外时在第二子存储中写入第一子存储器的一个加权激励信号与第二子存储器的一个加权激励信号之和并在语音间歇期间在第二子存储器中写入派生自语音信号的另外信号的装置。
5.一种包括一个用于发送语音信号的发射机的移动无线电台，包括一个语音编码器，该语音编码器具有一个用于存储激励信号的存储装置、一个用于对激励信号进行滤波的滤波器和用于将一个派生自语音信号的信号与滤波器的输出信号进行比较并选出最佳激励信号的选择装置，所述发射机还包括一个用于检测语音暂停并在检测到一个语音间歇时停止至少部语音编码器的检测器，其特征在于所述检测器用于在语音间歇时停止选择装置并向滤波器提供一个派生自语音信号的其它信号。
6.如权利要求5的移动无线电台，其特征在于所述存储器包括一个用于存储预定激励信号的第一子存储器和一个用于存储附加激励信号的第二子存储器，所述语音编码器包括用于在语音间歇以外时在第二子存储器中写入第一子存储器的一个加权激励信号与第二子存储器的一个加权激励信号之和并在语音间歇期间在第二子存储器中写入派生自语音信号的另外信号的装置。
7.一种发送语音信号的方法，所述方法包括存储激励信号，对激励信号滤波，将派生自语音信号的一个信号与滤波后的激励信号进行比较，选出最佳激励信号和检测语音间歇并在检测到一个语音间歇时至少停止部分用于执行所述方法的装置，其特征在于所述方法还包括在有一个语音间歇时停止选择装置并向滤波器提供一个派生自语音信号的其它信号。
8.如权利要求7的方法，其特征在于所述存储器包括一个用于存储预定激励信号的第一子存储器和一个用于存储附加激励信号的第二子存储器，所述语音编码器包括用于在语音间歇之外时在第二子存储器中写入第一子存储器的一个加权激励信号与第二子存储器的一个加权激励信号之和并在语音暂停期间在第二子存储器中写入派生自语音信号的其它信号的装置。
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