CN1229775C - 宽带语音和音频信号解码器中的增益平滑 - Google Patents

Abstract

用于修正革新代码向量幅值的增益平滑方法和装置，这与先前采样的宽带信号中的背景噪声有关。增益平滑装置包括用于响应代表采样的宽带信号中发声的因子、代表一组线性预测滤波器系数的稳定性的因子、以及革新码本增益而计算平滑增益的增益平滑计算器。该增益平滑装置还包括一个用平滑的增益来放大革新代码向量，从而产生增益平滑的革新代码向量的放大器。增益平滑装置的这一功能改善了采样宽带信号中存在背景噪声情况下所感知的合成信号的质量。

Description

宽带语音和音频信号解码器中的增益平滑

发明背景

1.技术领域：

本发明涉及在宽带信号解码器中实现的增益平滑方法和装置。

2.背景技术：

对于大量应用，如音频/视频远程会议、多媒体和无线应用，以及因特网和分组网络应用，对具有良好的主观质量/比特率折衷选择的有效数字宽带语音/音频编码技术的需求与日俱增。直到最近，在200-3400Hz范围被滤波的电话带宽主要用于语音编码应用。然而，对宽带语音应用的需求正在增大，以增大语音信号的可理解度(intelligibility)和逼真度(naturalness)。已经发现，50-7000Hz范围的带宽足以发送出面对面交流的语音质量。对于音频信号，这一范围给出可以接受的音频质量，但这仍然低于工作于20-20000Hz范围中的CD质量。

语音编码器把语音信号转换成在通信信道上发送(或在存储介质中存储)的数字比特流。语音信号被数字化(采样和量化，通常每个采样有16比特，而语音编码器的作用是以较少比特代表这些数字采样，同时保持良好的主观语音质量。语音解码器或合成器处理已发送或存储的比特流，以把它转换回声音信号，例如语音/音频信号。

能达到好的质量/比特率折衷选择的最好已有技术之一是所谓码激励线性预测(CELP)技术。根据这一技术，在相继的块中处理被采样的语音信号，每个块有L个采样，通常称作帧，这里L是一个预先确定的数(对应于10-30ms的语音)。在CELP中，对每帧计算出线性预测(LP)合成滤波器并发送该滤波器。然后L个采样的帧被分成较小的块，称作子帧，大小为N个采样，这里L＝kN，k是一帧中的子帧数(N通常对应于4-10ms的语音)。在每个子帧中确定一个激励信号，它通常由两个分量构成：一个来自过去的激励(也称作音调(pitch)分量或自适应代码本)，另一个来自革新代码本(也称作固定代码本)。这一激励信号被发送和在解码器中使用，作为LP合成滤波器的输入，以得到合成的语音。

在CELP范围内的革新代码本是被编索引的N采样长序列的集合，它将被称作N维代码向量。每个代码本序列被一个整数k编索引，k的范围是从1至M，这里M代表代码本的大小，经常表示为比特数b，这里M＝2b。

为了按照CELP技术合成语音，通过模拟该语音信号频谱特征的时变滤波器，对来自革新代码本的适当代码向量进行滤波，从而合成每个含有N个采样的块。在编码器端，对取自革新代码本的全部代码向量或其子集计算合成输出(代码本搜索)。所得到的代码向量是这样一个代码向量，它所产生的合成输出按照感知加权失真测量是最接近于原始语音信号的。这一感知加权是使用所谓感知加权滤波器进行的，该滤波器通常从LP合成滤波器中导出。

CELP模型在对电话频带声音信号编码中是很成功的，而且在广泛的应用中存在基于CELP的若干标准，特别是在数字蜂窝应用中。在电话频带，声音信号频带限于200-3400Hz，并以8000采样/秒被采样。在宽带语音/音频应用中，该声音信号频带限于50-7000Hz并以16000采样/秒被采样。

当把在电话频带优化的CELP模型应用于宽带信号时产生了一些困难，为了得到高质量的宽带信号需要对该模型添加额外的特性。与电话频带信号相比，宽带信号表现了宽得多的动态范围，当需要实现定点算法时(这对无线应用是至关重要的)便造成精度问题。再有，CELP模型常常把它的大部分编码比特用在低频区间，这一区间通常有较高的能量成份，结果造成低通输出信号。

在合成的语音信号中要注意的一个问题是当在被采样的语音信号中存在背景噪声时解码器性能下降。在解码器端，为了改善所感知的合成信号，CELP模型使用后滤波和后处理技术。这些技术需要修改，以适应于宽带信号。

发明内容

为了克服上面讨论的已有技术中的问题，本发明提供了一种方法，用于在被编码信号的解码过程中从一组信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量。该信号含有稳态背景噪声，该方法包含：找出与该组参数中至少一个第一信号编码参数有关的一个代码向量，计算至少一个代表信号中稳态背景噪声的因子，以响应该组中至少一个第二信号编码参数，使用非线性运算计算与代表噪声的因子相关的平滑增益，以及使用该平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生增益平滑的代码向量。

本发明还涉及一种方法，用于在被编码宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数中产生一个增益平滑的代码向量，这一方法包含：

找出与该组参数中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量；

计算代表宽带信号中发声的因子，以响应该组参数中至少一个第二宽带信号编码参数；

使用非线性运算计算与代表发声的因子有关的平滑增益；以及

使用该平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生增益平滑的代码向量。

本发明进一步涉及一种方法，用于在解码被编码宽带信号的过程中，从一组宽带信号编码参数中产生增益平滑的代码向量，这一方法包含：找出与该组参数中至少一个第一宽带信号编码参数相关的一个代码向量，计算代表该宽带信号稳定性的因子，以响应参数组中至少一个第二宽带信号编码参数，使用非线性操作计算与代表稳定性的因子相关的平滑增益，以及使用该平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量。

进一步根据本发明，提供了一种方法，用于在解码被编码宽带信号的过程中从一组宽带信号编码参数中产生一个增益平滑的代码向量，该方法包含：找出与该组参数中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量；计算代表该宽带信号中发音的第一因子，以响应该组参数中至少一个第二宽带信号编码参数；计算代表该宽带信号稳定性的第二因子，以响应该组参数中至少一个第三宽带信号编码参数；计算与第一和第二因子相关的平滑增益；用平滑的增益放大所找到的代码向量，从而产生增益平滑的代码向量。

因此，本发明在考虑到获得高质量重建信号(合成信号)特别是在被采样的宽带信号中存在背景噪声的情况下，使用增益平滑特性，特别是但不排他地通过CELP型编码技术，有效地对宽带(50-7000Hz)信号进行编码。

根据增益平滑的代码向量产生方法的最佳实施例：

—找出一个代码向量包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量；

—平滑增益计算包含：还与构成该组参数中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，计算出平滑增益；

—第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引；

—至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引；

—至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的那些系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的；

—革新代码向量是在革新代码本中找到的，这与该革新代码本的索引k有关，索引k构成第一宽带信号编码参数；

—计算第一因子包含利用下列关系计算发声因子γ_v：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

这里：

—E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

—E_c是标定革新代码向量gc_k的能量：

—b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

—T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

—v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

—g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

—k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引；以及

—c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量；

—发声因子γ_v的值介于-1和1之间，这里值1代表纯浊音信号，值-1代表纯清音信号；

—计算平滑增益包含使用下列关系计算因子λ：

        λ＝0.5(1-γ_v)。

因子λ＝0表明纯浊音信号(pure voiced signal)，因子λ＝1表明纯清音信号(pure unvoiced signal)；

计算第二因子包含确定一个距离测度，它给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性；

—宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理，确定距离测度包含：按下列关系计算在宽带信号的当前帧n中的导抗频谱对(Immitance Spectral Pair)和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p^{-1}}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p_i}^{\left(n\right)}-\mathrm{is}{p_i}^{(n-1)})}^2$

这里P是线性预测滤波器的阶数；

—计算第二因子包含：通过下列关系把导抗频谱对距离测度D_s映射到第二因子θ：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1；

—计算平滑增益包含：通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子θ二者计算增益平滑因子S_m：

                S_m＝λθ

—对于清音和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0；

—计算平滑增益包含：按下式，通过比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始被修正增益g_-1所给出的阈值，计算初始修正增益g₀，即：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1并且

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1；

以及

—计算平滑增益包含通过下列关系确定这一平滑增益：

                g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g

本发明还进一步涉及：

—实现上述方法的一种装置，用于在被编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量，以及

—蜂窝通信系统、蜂窝网络部件、蜂窝移动发射机/接收机单元以及双向无线通信子系统，其中含有上述装置用于在解码被编码宽带信号的过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量。

当参考附图阅读下文中作为演示的目的给出的本发明最佳实施例非限定性描述时，本发明的上述及其他目的、优点和特点将变得更加明显。

附图说明

图1是宽带编码器的示意方框图；

图2是利用根据本发明的增益平滑方法和装置的宽带解码器的示意方框图；

图3是音调分析装置的示意方框图；

图4是在图2的宽带解码器中实现的增益平滑方法的示意流程图；以及

图5是蜂窝通信系统的简化示意方框图，在该系统中，图1的宽带编码器和图2的宽带解码器能被使用。

具体实施方式

如本领域普通技术人员知道的那样，一个蜂窝通信系统，如401(见图4)，通过把大的地理区域分成C个较小的小区，从而能在大的地理区域上提供远程通信服务，这C个较小的小区由各个蜂窝基站4021、4022、...402C提供服务，它们向每个小区提供无线电信令、音频以及数据信道。

无线电信令信道用于寻呼蜂窝基站402的覆盖区(小区)范围内的移动无线电话(移动发射机/接收机单元)，如403，并对位于基站小区内部或外部的其他无线电话403或对其他网络，如公共交换电话网(PSTN)404进行呼叫。

一旦无线电话403，已经成功地发出了或接收了一次呼叫，便在这个无线电话403和无线电话403所在小区的蜂窝基站402之间建立起音频或数据信道，于是在音频或数据信道上进行基站402与无线电话403之间的通信。无线电路403在呼叫进行过程中还在信令信道上接收控制或时序信息。

如果在呼叫的进行过程中无线电话403离开一个小区并进入另一个相邻小区，则无线电发话403把该呼叫移交给新小区基站402的可用音频或数据信道，如果无线电话403在没有进行呼叫时离开一个小区并进入另一个相邻小区，则无线电话403在信令信道上发送一个控制消息以登录到该新小区的基站402中。以这种方式，在一个广大地理区域上的移动通信是可能的。

蜂窝通信系统401进一步包含一个控制终端405，以在例如无线电话403和PSTN之间通信过程中控制蜂窝基站402和PSTN404之间的通信，或控制位于第一小区中的无线电话403和位于第二小区中的无线电话403之间的通信。

当然，为在一个小区的基站402和位于那个小区的无线电话403之间建立音频或数据信道，需要双向无线无线电通信子系统。如在图4中以很简化的形式显示的那样，这种双向无线无线电通信子系统典型地在无线电话403中包含：

—发射机406，包括：

—编码器407，用于对语音编码；以及

—发射电路408，用于通过天线(如409)发射来自编码器407的编码语音；以及

—接收机410，包括：

—接收电路411，用于通常通过同一天线409接收所发射的编码语音；以及

—解码器412，用于对接收电路411接收的编码语音进行解码。

无线电话403，进一步包含其他传统的无线电话电路413，编码器407和解码器412与它相连，用于处理来自它们的信号，电路413对本领域普通技术人员是熟知的，因此在本说明书中不再进一步描述。

而且，这种双向无线无线电通信子系统通常在每个基站402中包含：

—发射机414，包括：

—编码器415，用于对语音编码；以及

—发射电路416，用于通过天线(如417)发射来自编码器415的编码语音；以及

—接收机418，包括：

—接收电路419，用于通过同一天线417或通过另一天线(未画出)接收所发射的编码语音；以及

—解码器420，用于对接收电路419接收的编码语音进行解码。

基站402通常进一步包含基站控制器421，及其与之关联的数据库422，用于控制控制终端405与发射机414、接收机418之间的通信。

如本领域普通技术人员熟知的那样，需要对语音进编码，以减小通过双向无线无线电通信子系统(即在无线电话403和基站402之间)传送声音信号(如语音之类的声音信号)所必须的带宽。

通常在13kbits/sec(千比特/秒)或更低的情况工作的LP声音编码器(如415和407)，诸如码激励线性预测(CELP)编码器，通常使用LP合成滤波器来模拟语音的短的谱包络。该LP信息通常每10或20ms向解码器(如420和412)发送一次并在解码器端被提取出来。

在本发明中公开的新技术能应用于不同的基于LP的编码器。然而，在最佳实施例中使用CELP型编码器，其目的是提供对这些技术的非限定性描述。以同样的方式，这种技术能用于语音和人声以外的其他声音信号以及其他类型的宽带信号。

图1显示一个CELP型语音编码器100的一般性方框图，该编码器已被修改以更好地适用于宽带信号。

被采样的输入语音信号114被分成相继的块，每块中有L个采样，称为“帧”。在每帧期间，计算出代表该帧中语音信号的不同参数，进行编码，并发送出去。通常每帧计算一次代表LP合成滤波器的LP参数。帧又进一步分成有N个采样的较小块(即长度为N的块)，在其中确定激励参数(音调和革新)，这些长度为N的块称作“子帧”，在这些子帧中的N采样信号称作N维向量。在这个最佳实施例中，长度N对应于5ms，而长度L对应于20ms，这意味着1帧含有4个子帧(在16kHz采样率时N＝80，在降采样为12.8kHz时N＝64)。在编码过程中涉及各种N维向量。在下文中给出图1和图2中出现的向量清单，以及发送的参数的清单：

主要N维向量清单

s宽带信号输入语音向量(在降采样、预处理和预加重之后)；

s_w加权语音向量

s₀加权合成滤波器的零输入响应；

s_p降采样的预处理后的信号；

过采样的合成语音信号；

s′在去加重之前的合成信号；

s_d去加重后的合成信号；

s_h在去加重和后处理之后的合成信号；

x音调查询的目标向量；

x′革新查询的目标向量；

h加权合成滤波器的脉冲响应；

v_T在延时T处的自适应(音调)代码本向量；

y_T滤波后音调代码本向量(v_T与h的卷积)；

c_k在索引k处(革新代码本中的第k条)的革新代码向量；

cf增强的标度后革新代码向量；

u激励信号(标度后革新和音调代码向量)；

u′增强的激励；

z带通噪声序列；

w′白噪声序列；以及

w标度后的噪声序列。

被发送的参数的清单

STP短时预测参数(定义A(z))；

T音调延迟(或音调代码本索引)；

b音调增益(或音调代码本增益)；

j用于音调代码向量的低通滤波器的索引；

k代码向量索引(革新代码本条目)；以及

g革新代码本增益。

在这一最佳实施例中，STP参数每帧发送一次，其余参数每帧发送4次(每个子帧发送一次)。

编码器100

采样后的语音信号由图1所示编码器按块编码，编码器100被分成11个模块，分别带有附图标记101至111。

输入语音被处理成上述有L个采样的块，称作帧。

现在参考图1，采样后的输入语音信号114在降采样模块101中降采样。例如，信号从16kHz降采样至12.8kHz，所使用的技术是本领域普通技术人员熟知的。当然，也可以设想降采样到不同于12.8kHz的采样频率。降采样增加了编码效率，因为有较小的频率带宽被编码。这也降低了算法上的复杂性，因为1帧中的采样数减少了。当比特率降低到16kbit/sec以下时，使用降采样变得重要了，尽管在16kbit/sec以上降采样不是至关重要的。

在降采样之后，20ms长的有320个采样的帧被减小为有256个采样的帧(4/5的降采样比率)。

然后，输入帧被提供给可选的预处理块102。预处理块可以包含截止频率为50Hz的高通滤波器。高通滤波器除去50Hz之下的不想要的声音分量。

降采样、预处理后的信号表示为s_p(n)，n＝0，1，2，...，L-1，这里L是帧长度(在采样频率为12.8kHz时L为256)。在预加重滤波器103的一个最佳实施例中，使用如下传递函数对信号sp(n)预加重：

                     p(z)＝1-μz^-1

这里μ是其值位于0和1之间的一个预加重因子(典型值是μ＝0.7)。也可使用更高阶的滤波器。应该指出，高通滤波器102和预加重滤波器103可以互换，以得到更有效的定点实现。

预加重滤波器103的功能是增强输入信号的高频成份。它还减小输入语音信号的动态范围，这使它更适于定点实现。如果不进行预加重，则在使用单精度算法的定点运算中进行LP分析是难于实现的。

预加重还在实现适当的量化误差总体感知加权方面起重要作用，这对改善声音质量有贡献。这里将在下文中更详细地解释这一点。

预加重滤波器103的输出表示为s(n)。这个信号用于在计算器模块104中进行LP分析。LP分析是本领域普通技术人员熟知的技术。在该实施例中，使用自相关方法。在自相关方法中，首先用汉明窗对信号s(n)加窗(通常长度为30-40ms的量级)。由加窗的信号计算出自相关，并且使用Levinson-Durbin递推计算LP滤波器系数a_i，这里i＝1，...，p，这里P是LP的阶，在宽带编码中它通常为16。参数a_i是LP滤波器的传递函数的系数，它由下列关系给出：

$A\left(z\right)=1+\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{z}^{-1}$

LP分析是在计算器模块104中进行的，该模块还进行LP滤波器系数的量化和内插。LP滤波器系数首先被转换成另一个更适合量化和内插目的的等效域中。线性谱对(LSP)和导抗谱对(ISP)域是能在其中有效地进行量化和内插的两个域。使用分离的或多级的量化，或者使用二者的组合，能以30-50比特的量级对16个LP滤波器系数a_i进行量化。内插的目的是使能对每个子帧更新LP滤波器系数，而同时每帧传送这些系数一次，这会在不增大比特率的情况下改善编码器的性能。相信LP滤波器系数的量化和内插在其他方面是本领域普通技术人员所熟知的，故在本说明书中将不做进一步的描述。

在以下一些段落中将描述以子帧为基础进行其他编码操作。在以下描述中，滤波器A(z)代表子帧的未量化的内插后LP滤波器，而滤波器 (z)代表子帧的量化的内插后LP滤波器。

感知加权：

在合成分析编码器中，通过在感知加权的域中使输入语音和合成语音间的均方差极小，来查询最佳音调和革新参数。这等效于使加权输入语音和加权合成语音之间的误差极小。

在感知加权滤波器105中计算加权后的信号s_w(n)。在传统上，加权后的信号s_w(n)是由加权滤波器计算，该滤波器具有的传递函数为：

           W(z)＝A(z/γ₁)/A(z/γ₂)

这里0＜γ₂＜γ₁＜1。

如本领域普通技术人员熟知的那样，在已有技术的合成分析(Abs)编码器中，分析表明量化误差被以传递函数W^-1(z)加权，它是感知加权滤波器105的传递函数的倒数。这一结果由B.S.Atal和M.R.Schroeder在“语音预测编码和主观误差判据”(IEEE会报ASSP，27卷第3期，247-254页，1979年6月)一文中做了很好的描述。传递函数W^-1(z)显示出输入语音信号的某种共振峰(formant)结构。这样，通过对量化误差整形，使它在这些峰段区间中有更多的能量，在那里它将被这些峰段区间中存在的强信号能量掩盖，从而利用了人类耳朵的掩盖特性。加权量由因子γ₁和γ₂控制。

对于电话频带的信号，上述传统的感知加权滤波器105工作很好。然而，已经发现，这种传统的感知加权滤波器105不适于对宽带信号的有效感知加权。还发现传统的感知加权滤波器105在同时模拟峰段结构和所需要的谱倾斜方面存在固有的限制。由于在宽带信号中低频和高频之间有宽的动态范围，因而频谱倾斜更加显著。先有技术已经建议在W(z)中增加一个倾斜滤波器，以分别控制宽带输入信号中的倾斜和峰段加权。

对这一问题的新的解决方案是在输入端引入预加重滤波器103，根据预加重后的语音s(n)计算LP滤波器A(z)，并通过固定其分母来使用修改后的滤波器W(z)。

在模块104中对预加重后的信号s(n)进行LP分析以获得LP滤波器A(z)。再有，使用具有固定分母的新的感知加权滤波器105。这种感知加权滤波器105的传递函数的一个例子由下列关系给出，

        W(z)＝A(z/γ₁)/(1-γ₂z^-1)，这里0＜γ₂＜γ₁≤1

在分母中可使用更高的阶。这一结构基本上把峰段加权与倾斜解耦。

请注意，因为A(z)是根据预加重后的语音信号s(n)计算出的，所以与根据原始语音信号计算出A(z)的情况相比，滤波器1/A(z/γ₁)的倾斜不那么显著。由于在解码器端进行去加重，所使用的滤波器具的传递函数

                   P^-1(z)＝1/(1-μz^-1)，

量化误差谱被一滤波器整形，该滤波器有传递函数W^-1(z)P^-1(z)。当γ₂设为等于μ时，这是通常的情况，这时量化误码差谱被一滤波器整形，该滤波器的传递函数是1/A(z/γ₁)，其A(z)是根据预加重后的语音信号计算出的。主现收听表明，由预加重和修改的加权滤波组合实现误差整形所使用的这一结构，除了易于以定点算法实现这一好处外，还对宽带信号编码很有效。

音调分析：

为了简化音调分析，首先使用加权的语音信号s_w(n)在开环音调查询模块106中估计开环音调延迟TOL。然后，以子帧为基础在闭环音调查询模块107中进行闭环音调分析，该分析限定于开环音调延迟TOL周围，这显著降低了LTP参数T和b(分别为音调延迟和音调增益)的查询复杂性。开环音调分析通常是在模块106中每10ms(2个子帧)进行一次，所使用的技术是本领域普通技术人员熟知的。

首先计算LTP(长时预测)分析的目标向量x。这通常是从加权的语音信号s_w(n)中减去加权合成滤波器

的零输入响应s₀来完成的。这个零输入响应s₀是由零输入响应计算器108计算出的。更具体地说，目标向量x是使用下列关系计算出的：

                     x＝s_w-s₀

这里x是N维目标向量，s_w是该子帧中的加权语音向量，s₀是滤波器

的零输入响应，它是组合滤波器

由于处在初始状态而产生的输出。零输入响应计算器108响应来自LP分析、量化及内插计算器模块104的量化内差后的LP滤波器 并响应存储模块111中存储的加权合成滤波器

的初始状态，从而计算出滤波器 的零输入响应s₀(通过把输入设为等于零确定的由于初始状态造成的那部分响应)。同样，这一操作是本领域普通技术人员熟知的，故不做进一步的描述。

当然，可以使用其他的但数学上等效的方法来计算目标向量x。

在脉冲响应发生器模块109中，使用来自模块104的LP滤波器系数A(z)和

计算出加权合成滤波器 的N维脉冲响应向量h。同样，这一操作是本领域普通技术人员熟知的，故在本说明书中不做进一步的描述。

闭环音调(或音调代码本)参数b、T和j是在闭环音调查询模块107中计算出的，该模块使用目标向量x、脉冲响应向量h和开环音调延迟TOL作为输入。传统上，音调预测是由一个音调滤波器代表的，它有如下传递函数：

                    1/(1-bz^-T)

这里b是音调增益，T是音调延时或延迟，在这种情况中，对激励信号u(n)的音调贡献由bu(n-T)给出，这里总激励由下式给出：

               u(n)＝bu(n-T)+gc_k(n)，

其中g是革新代码本增益，c_k(n)是在索引k处的革新代码向量。

如果音调延迟T短于子帧长度N，则这一表达式有限制。在另一表达式中，能看到音调贡献作为含有过去激励信号的音调代码本。一般地说，音调代码本中的每个向量是先前向量移动1个采样的版本(丢弃一个采样，并添加一个新的采样)。对于音调延迟T＞N，音调代码本等效于滤波器结构(1/(1-bz-T)，而在音调延迟T处的音调代码本向量v_T(n)由下式给出：

            v_T(n)＝u(n-T)，n＝0，...，N-1

对于比N短的音调延迟N，向量v_T(n)的构建是通过重复来自过去激励中的可用采样，直至该向量完成为止(这不等效于滤波器结构)。

在近来的编码器中，使用了更高的音调分辨力，这显著地改善了浊音的声音段的质量。这是使用多相位内插滤波器对过去的激励信号进行过采样来实现的。在这种情况中，向量v_T(n)通常对应于过去激励的内插后版本，其音调延迟T为非整数延迟(例如50.25)。

音调查询包括找出最好的音调延迟T和增益b，它们使目标向量x和标度过的、滤波后的过去激励之间的均方加权误差为极小。误差E表示为：

                  E＝‖x-by_T‖²

这里y_T是在音调延迟T处的滤波后音调代码本向量：

$y_T\left(n\right)=v_T\left(n\right)*h\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{v}_T\left(i\right)h(n-i),n=0,...,N-1$

可以看出，通过使查询判据

$C=\frac{x^{\′}{y}_T}{\sqrt{{y^{\′}}_T{y}_T}}$

最大化，可使误差E达到最小，这里t代表向量转置。

在本发明的最佳实施例中，使用1/3子采样音调分辨率，而音调(音调代码本)查询包含3个阶段。

在第一阶段，响应加权的语音信号s_w(n)，在开环音调查询模块106中估计开环音调延迟TOL。如在前文的描述中指出的那样，这一开环音调分析通常是每10ms(两个子帧)进行一次，使用的技术是本领域普通技术人员熟知的。

在第二阶段，对估计的开环音调延迟TOL周围的整数音调延迟(通常为±5)，在闭环音调查询模块107中查询出查询判据C，这显著地简化了查询过程。能使用一个简单的过程来更新滤波后的代码向量y_T，无需对每个音调延迟计算卷积。

一旦在第二阶段中找到了一个最佳整数音调延迟，查询的第三阶段(模块107)测试那个最佳整数音调延迟周围的小数位置。

当由形为1/(1-bz-T)的滤波器代表音调预测器时(这对于音调延迟T＞N的情况是一个有效的假设)，音调滤波器的频谱在整个频率范围上显示出谐波结构，其谐波频率与1/T有关。在宽带信号的情况中这一结构不是很有效，因为在宽带信号中的谐波结构不能覆盖整个扩展的频谱。谐波结构的存在只是达到某一频率为止，这取决于语音的分段。这样，为了实现有效地表达在宽带语音的浊音段中音调的贡献，音调预测滤波器需要有一种灵活性，即在宽带谱上能改变周期的大小。

在本发明中公开了一种新的方法，它能实现有效地模拟宽带信号语音谱的谐波结构，借此可对过去的激励应用多种形式的低通滤波器，并选用具有较高预测增益的低通滤波器。

当使用子采样音调分辨力时，能把低通滤波器纳入到内差滤波器中，用于得到更高的音调分辨力。在这一情况中，对具有不同低通特性的若干个内插滤波器重复进行音调查询的第三阶段，在此阶段测试所选定整数音调延迟周围的小数位置，并选出使查询判据C达到极大值的小数位置及滤波器索引。

在上述三个阶段中完成查询以确定最佳小数音调延迟的一种更简单途径是只使用具有某种频率响应的一个内插滤波器，在最后通过对选定的音调代码本向量v_T应用不同的预先确定的低通滤波器，来选择最佳低通滤波器形状，并选择使音调预测误差达到极小的那个低通滤波器。在下文中将详细讨论这一途径。

图3显示所建议的途径的一个最佳实施例的示意方框图。

在存储器模块303中存储过去的激励信号u(n)，n＜0。音调代码本查询模块301响应目标向量x，响应开环音调延迟TOL，并响应来自存储器模块303的过去激励信号u(n)，n＜0，以进行音调代码本(音调代码本)查询，使上文定义的判据C达到极小。由模块301中进行的查询结果，模块302产生最佳音调代码本向量v_T。请注意，由于使用了子采样音调分辨力(小数音调)，所以过去激励信号u(n)，n＜0，被内插，而音调代码本向量v_T对应于内插后的过去激励信号。这一最佳实施例中，内插滤波器(在模块301中，但未画出)有低通滤波器特性能去掉7000Hz以上的频率成分。

在一个最佳实施例中，使用K个滤波器特性；这些滤波器特性能是低通或带通滤波器特性。一旦由音调代码向量发生器302确定了最佳代码向量v_T并提供出来，则分别使用K个不同频率整形的滤波器(如305(j)，这里j＝1，2...，K)来计算代码向量v_T的K个滤波后版本。这些滤波后的版本表示为vf(j)，这里j＝1，2...，K。在各个模块304(j)中对不同的向量vf(j)计算卷积，这里j＝0，1，2，3...K，通过脉冲响应h获得向量y(j)，这里j＝0，1，2，...K。为了对每个向量y(j)计算均方音调预测误差，利用相应的放大器307(j)对值y(j)乘以增益b，并利用相应的减法器308(j)从目标向量x中减去值by(j)。选择器309选择使均方音调预测误差：

e^(j)＝‖x-b^(j)y^(j)‖²

达到极小的频率整形滤波器305(j)。为了对每个y(j)值计算均方音调预测误差e(j)，利用相应的放大器307(j)对值y(j)乘以增益b，并利用相应的减法器308(j)从目标向量x中减去值b(j)y(j)。使用下列关系：

b^(j)＝x^ty^(j)/‖y^(j)‖²

在与索引j处的频率整表滤波器相关联的相应的增益计算器306(j)中计算每个增益b(j)。

在选择器309中，根据使均方音调预测误差e达到极小的v_T或vf(j)，选择参数b、T和j。

现在回来参考图1，音调代码本索引T被编码并发送到多路复用器112。音调增益b被量化并发送到多路复用器112。利用这一新的途径，在多路复用器112中需要额外的信息以对选定的频率整形滤波器的索引j进行编码。例如，如果使用了三个滤波器(j＝0，1，2，3)，则需要2个比特来代表这一信息。滤波器索引信息j也能与音调增益b联合编码。

革新代码本查询：

一旦确定了音调、或LTP(长时预测)参数b、T和j，下一步是利用图1中的查询模块110查询最佳革新激励，首先，通过减去LPT贡献来更新目标向量x：

x’＝x-by_T

这里b是音调增益，y_T是滤波后的音调代码向量(以选定的低通滤波器滤波并与脉冲响应h卷积后的延迟T处的过去激励，如参考图3描述的那样)。

找出使目标向量和标度后的滤波后代码向量之间的均方误差

E＝‖x’-gHc_k‖²

达到极小的最佳激励代码向量c_k和增益g，从而实现CELP中的查询过程，这里H是从脉冲响应量h导出的下三角卷积矩阵。

在本发明的这一最佳实施例中，利用1995年8月22日授权予的美国专利5,444,816号(Adoul等)、1997年12月17日授予Adoul等的5,699,482号、1998年5月19日授予Adoul等的5,754,976号以及日期为1997年12月23日的5,701,392号(Adoul等)中描述的代数代码本，在模块110中进行革新代码本查询。

一旦由模块110选定最佳激励代码向量c_k及其增益g，代码本索引k及增益g便被编码并发送到多路复用器112。

现在参考图1，在通过通信信道发送参数b、T、j、

k及g之前，先通过多路复用器对它们进行多路组合。

存储器更新：

在存储器模块111(图1)中，通过加权合成滤波器对激励信号u＝gc_k+bv_T进行滤波，以此来更新加权合成滤波器

的状态。在这一滤波之后，滤波器状态被记忆下来，并在下一个子帧中作为初始状态用于在计算器模块108中计算零输入响应。

如在目标向量x的情况中那样，本领域普通技术人员熟知的其他不同的但数学上等效的途径能用于更新滤波器状态。

解码器200

图2的语音解码装置200显示出数字输入222(到多路分离器217的输入流)和输出采样语音223(加法器221的输出)之间进行的各种步骤。

多路分离器217从经由数字输入信道接收的二元信息中提取出合成模型参数。从每个收到的二元帧中提取出的参数是：

—短时预测参数(STP)

(每帧一次)；

—长时预测(LTP)参数T、b和j(对每个子帧)；以及

—革新代码本索引k和增益g(对每个子帧)

根据这些参数合成当前的语音信号，如将在下文中解释的那样。

革新代码本218响应索引k以产生革新代码向量c_k，通过放大器224使它由解码后的增益因子g进行标度。在这个最佳实施例中，使用上述美国专利5,444,816、5,699,482、5,754,976以及5,701,392号中描述的革新代码本218来表示革新代码向量c_k。

在放大器224输出端，所产生的标度后的代码向量gc_k通过革新滤波器205进行处理。

增益平滑

在图2的解码器200中，将非线性增益平滑技术用于革新代码本增益g，以改善背景噪声性能。根据宽带信号语音段的稳定性和发声，对革新代码本218的增益g进行平滑以在稳态信号的情况中减小激励能量中的涨落。这在存在稳态噪声背景的情况下改善编解码器(codec)的性能。

在一个最佳实施例中，使用两个参数控制平滑量：即宽带信号子帧的发声以及LP(线性预测)滤波器206的稳定性，二者是宽带信号中稳态背景噪声的指示。

可使用不同的方法估计子帧中的发声程度。

步骤501(图5)：

在一个最佳实施例中，在发声因子发生器204中使用下列关系计算发声因子γ_v：

     γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

这里E_v是标度的音调代码向量bv_T的能量，E_c是标度的革新代码向量gc_k的能量。即

$\mathrm{Ev}=b^2{{v_T}^{t}v}_T=b^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{v_T}^2\left(n\right)$

和

$\mathrm{Ec}=g^2{c_k}^t{c}_k=g^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{c_k}^2\left(n\right)$

请注意，发声因子γ_v的值处于-1和+1之间，这里值1对应于纯浊音信号，值-1对应于纯清音信号。

步骤502(图5)：

在增值平滑计算器228中根据γ_v通过下列关系计算因子λ：

       λ＝0.5(1-γ_v)

请注意，因子λ与清音量有关，即对纯浊音段λ＝0，对纯清音段λ＝1。

步骤503(图5)

在稳定性因子发生器230中根据距离测度计算出稳定性因子θ，该距离测度给出相邻LP滤波器的相似性。可使用不同的相似性测度。在这个最佳实施例中，LP系数是按导抗谱对(ISP)进行量化和内插的。所以在ISP域中导出距离测度是方便的。另一种作法是，能同样地使用LP滤波器的线性谱频(LSF)表示来找出相邻LP滤波器的相似性距离。在先前技术中还使用了其他测度，如Itakura测度。

在一个最佳实施例中，在稳定性因子发生器230中计算本帧n和过去帧n-1中的ISP之间的ISP距离测度，它由关系：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p^{-1}}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p_i}^{\left(n\right)}-\mathrm{is}{p_i}^{(n-1)})}^2$

给出，这里p是LP滤波器206的阶。请注意，所使用的第一个p^-1ISP是在范围0至8000Hz内的频率。

步骤504(图5)：

在增益平滑计算器228中，ISP距离测度被映射到在0至1范围内的稳定性因子θ，它由下式导出：

θ＝1.25-D_s/400000.0，其中0≤θ≤1

请注意，较大的θ值对应于更稳定的信号。

步骤505(图5)：

然后，在增益平滑计算器228中，根据发声和稳定性二者计算增益平滑因子S_m，由下式给出：

    S_m＝λθ

对于清音和浊音信号，S_m之值趋于1，这是稳态背景噪声信号的情况。对于纯浊音信号或不稳定信号，S_m之值趋于0。

步骤506(图5)：

在增益平滑计算器228中，通过比较革新代码本增益g和一个阈值，计算出初始修改增益g₀，该阈值是由来自过去子帧的初始修改增益g_-1给出的。如果g大于或等于g_-1，则对g以1.5dB减量算出g₀，限定g₀ g₁。如果g小于g_-1，则对g以1.5dB增量计算出g₀，限定g₀ g_-1。请注意，对g以1.5dB增量等效于乘以1.19。换言之，

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1，

步骤507(图5)：

最后，在增益平滑计算器228中由下式

g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g

计算出平滑的、固定的代码本增益g_s。

然后，平滑增益g_s用于在放大器232中标度革新代码向量c_k。

只提一句，上述增益平滑过程能用于宽带信号以外的其他信号。

周期性增强

通过一个依赖于频率的音调增强器205对放大器224输出端产生的标度后代码向量进行处理。

增强激励信号u的周期性改善的浊音段情况中的质量。在过去，这是通过形为1/(1-εbz-T)的滤波器对来自革新代码本(固定代码本)218的革新向量进行滤波来完成的，这里的ε是一个低于0.5的因子，它控制引入的周期性量。在宽带信号的情况中这一途径欠有效，因为在整个频谱上引入周期性。作为本发明的一部分，公开了另一种新的途径，据此，通过一个革新滤波器205(F(z))对来自革新的(固定的)代码本的革新代码向量c_k进行滤波，从而实现周期性增强，革新滤波器205的频率响应对较高频率的加重强于对较低频率的加重。F(z)的系数与激励信号u中的周期性量有关。

为了得到有效的周期性系数，本领域普通技术人员熟知的许多方法都可使用。例如，增益b之值提供对周期性的一个指示。就是说，如果增益b接近于1，则激励信号u的周期性高，如果增益b低于0.5，则周期性低。

在一个最佳实施例中，导出所用滤波器F(z)的系数的另一有效途径是把这些系数与总激励信号u中的音调贡献量关联起来。这造成一个依赖于子帧周期性的频率响应，这里对于较高的音调增益，较高频率被更强烈地加重(更强的总斜率)。当激励信号u更周期性时，革新滤波器205有在低频处降低革新代码向量c_k能量的作用，这在较低频处比在较高频处更加增强了激励信号u的周期性。对革新滤波器205建议的形式是

(1)F(z)＝1-σz^-1，或(2)F(z)＝-αz+1-αz^-1

这里σ或α是从激励信号u的周期性水平导出的周期性因子。

在一个最佳实施例中使用F(z)的第二种3项形式。周期性因子α是在发声因子发生器204中计算出的。可使用若干方法根据激励信号u的周期性导出周期性因子α。下面展示两种方法。

方法1：

首先，在发声因子发生器204中用下式

$R_p=\frac{b^2{v_T}^{\′}{v}_T}{u^{\′}u}=\frac{b^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{v}_T^2\left(n\right)}{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}^2\left(n\right)}$

计算音调贡献与总激励信号u之比，这里v_T是音调代码本向量，b是音调增益，u是在加法器219的输出端由

u＝gc_k+bv_T

给出的u。

请注意，bv_T项在音调代码本(自适应代码本)201中有其来源，是响应音调延迟T和存储器203中存储的u的过去值的结果。然后通过低通滤波器202处理来自音调代码本201的音调代码向量v_T，低通滤波器202的截止频率可借助来自多路分离器217的索引j进行调节。然后，通过放大器226，使得到的代码向量v_T乘以来自多路分离器217的增益b，以得到信号bv_T。

在发声因子发生器204中，由式

α＝qRp，其中α＜q

计算因子α，这里q是控制增强量的因子(在这一最佳实施例中q设为0.25)。

方法2：

下面讨论在本发明的一个最佳实施例中使用的计算周期性因子α的另一种方法。

首先，在发声因子发生器204中由式

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

计算发声因子γ_v，这里E_v是标定音调代码向量bv_T的能量，E_c是标度后的革新代码向量gc_k的能量。就是说，

$E_v=b^2{v_T}^{\′}{v}_T=b^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{v}_T^2\left(n\right)$

和

$E_c=g^2{c_k}^{\′}{c}_k=g^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^2\left(n\right)$

请注意γ_v之值介于-1和1之间，(1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号)。

在这一最佳实施例中，然后在发声因子发生器204中由式

σ＝0.125(1+γ_v)

计算因子σ，对于纯清音信号，它对应于0值，对于纯浊音信号，它对应于0.25。

在上述方法1和2中，在方法1中，F(z)两项形式中的周期性因子σ可使用σ＝2α来近似。在这种情况中，在上述方法1中的周期性因子σ可按式

σ＝2qRp计算，限定σ＜2q。

在方法2中，周期性因子σ按下式计算：

σ＝0.25(1+γ_v)。

所以，增强的信号cf是通过革新滤波器205(F(z))对标度后的革新代码向量gc_k滤波计算出的。

增强的激励信号u’是由加法器220按式

u’＝cf+bv_T

计算出的。

请注意，这一过程不是在编码器100处进行的。因此，使用未增强的激励信号u更新音调代码本201的内容，以保持编码器100和解码器200之间的同步性，这是至关重要的。所以，激励信号u用于更新音调代码本201的存储器203，增强后的激励信号u’用于LP合成滤波器206的输入端。

合成和去加重

通过LP合成滤波器206对增强的激励信号u’进行滤波，从而计算出合成的信号s’，LP合成滤波器有形式 是当前子帧中的内插后的LP滤波器。如图2中所见，在来自多路分离器217的线225上的量化LP系数 被提供给LP合成滤波器206，以相应地调节LP合成滤波器206的参数。去加重滤波器207是图1中的预加重滤波器103的倒数。去加重滤波器207的传递函数由下式给出：

D(z)＝1/(1-μz^-1)，

这里μ是预加重因子，其值位于0和1之间(典型值是μ＝0.7)。还可使用更高阶的滤波器。

通过去加重滤波器D(z)(模块207)对向量s’滤波，以得到向量s_d，它通过高通滤波器208以去掉不想要的低于50Hz的频率成分，进而得到s_h。

过采样和高频再生

过采样模块209进行图1的降采样模块101的逆过程。在这一最佳实施例中，过采样把12.8kHz转换成原来的16kHz采样率，使用的技术是本领域普通技术人员熟知的。过采样后的合成信号表示为S。信号S也称作合成的宽带中间信号。

过采样合成的S信号不包含被编码器100中的降采样过程(图1的模块1)损失掉的较高频率分量。这给合成语音信号一种低通的感觉。为恢复原始信号的整个频带，公开了一种高频发生过程。这一过程是在模块210至216以及加法器221中进行的，它需要来自发声因子发生器204(图2)的输入。

在这一新途径中，以在激励域中适当标度的白噪声填充谱的高端部分，然后转换到语音域，最好是以合成降采样信号S所用的同一LP合成滤波器对其整形，从而产生高频成分。

下文中描述该高频产生过程。

随机噪声发生器213产生一个白噪声序列w’，它在整个频带宽度上有平坦的频谱，使用的技术是本领域普通技术人员熟知的。所产生的序列长度为N’，它是原始域中的子帧长度。请注意，N是在降采样后的域中的子帧长度。在这一实施例中，N＝64，N’＝80，它们对应于5ms。

在增益调节模块214中，白噪声序列被适当地标度。增益调节包含如下步骤。首先，把所产生的噪声序列w’的能量设置成等于由能量计算模块210计算出的增强激励信号u’的能量，所得到的标度后噪声序列由下式给出：

$w\left(n\right)=w^{\′}\left(n\right)\sqrt{\frac{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}^{{\′}^2}\left(n\right)}{\underset{n=0}{\overset{N^{\′}-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}^{{\′}^2}\left(n\right)}},n=0,...,N^{\′}-1.$

增益标度中的第二步是考虑发声因子发生器204的输出端处合成信号的高频成分，从而减小所产生的噪声在浊音段情况中的能量(这里与清音段相比在高频部分存在的能量较小)。在这一最佳实施例中，对高频成分的测量是通过谱倾斜计算器212中对合成信号倾斜的测量以及相应地减小能量来实现的。也能等效地使用其他测量，如过零点测量。当倾斜很强时，这对应于浊音段，该噪声能量被进一步减小。在模块212中计算倾斜因子，作为合成信号s_h的第一相关系数，由下式给出：

$\mathrm{tilt}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}_h\left(n\right)s_h(n-1)}{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}_h^2\left(n\right)}$ 条件是tilt≥0和tilt≥γ_v

这里发声因子由下式给出：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

这里如前文描述的那样，E_v是标度后音调代码向量bv_T的能量；E_c是标度后革新代码向量gc_k的能量。发声因子γ_v最经常是小于倾斜，但这一条件的引入是作为对高频音调的保护措施，在那里倾斜值是负值而且γ_v值高。所以，这一条件减小这种音调信号的噪声能量。

在平坦频谱情况中倾斜值是0，在强浊音信号的情况中是1，而在清音信号的情况中它是负值，在那里在高频部分存在更多的能量。

可使用不同的方法从高频成分量中导出标度因子g_t。在这一发明中，基于上文描述的信号倾斜，给出两种方法。

方法1：

用下式从倾斜中导出标度因子：

g_t＝1-tilt，其中0.2≤g_t≤1.0

对于强浊音信号，倾斜趋于1，g_t是0.2，对于强清音信号，g_t变为1.0。

方法2：

首先把倾斜因子g_t限定为大于或等于零，然后按下式从该倾斜导出标度因子：

g₁＝10^-0.6tilt

所以，在增益调节模块214中产生的标度后的噪声序列w_g由下式给出：

w_g＝g_tw

当倾斜接近于零时，标度因子g_t接近于1，这不会造成能量减小。当倾斜值为1时，标度因子g_t造成在所产生的噪声能量中有12dB的减小。

一旦噪声被适当地标度(w_g)，使用频谱整形器215把该噪声带入语音域。在该最佳实施例中，这是通过使用一个滤波器对噪声w_g滤波来实现的，该滤波器是在降采样域中使用的同一LP合成滤波器的扩展带宽版本

相应的扩展带宽LP滤波器的系数是在频谱整形器215中计算的。

然后，使用带通滤波器216对滤波过的标度后的噪声序列w_f进行带通滤波，使达到所需要的要恢复的频率范围。在该最佳实施例中，带通滤波器216把噪声序列限制在频率范围5.6-7.2kHz。在加法器221中，所得到的带通滤波后的噪声序列z被加到过采样的合成语音信号S’，以在输出端223得到最终的重建的声音信号s_out。

尽管前文中已借助最佳实施例描述了本发明，但在所附权利要求范围内，这些实施例能随意修改而不离开本发明的精神和范围。即使该最佳实施例讨论的是使用宽带语音信号，对本领域技术人员而言，显然本发明也针对使用一般性宽带信号的其他实施例，而不是必须限定于语音应用。

Claims (103)

1.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数中产生一个增益平滑的代码向量的方法，所述方法包含：

找出与所述组中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量；

计算代表宽带信号中发声的第一因子，以响应所述组中的至少一个第二宽带信号编码参数；

计算代表所述宽带信号稳定性的第二因子，以响应所述组中的至少一个第三宽带信号编码参数；

计算与所述第一和第二因子有关的平滑增益；以及

使用所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量。

2.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中，

找出一个代码向量包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个革新代码向量；以及

平滑增益计算包含：还与构成所述组中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，以此计算出平滑增益。

3.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中：

找出一个代码向量包含：在一个代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量；以及

所述至少一个第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引。

4.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中：

找出一个代码向量包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个革新代码向量；以及

所述至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引。

5.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中所述至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的。

6.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中：

找出代码向量包含：在革新代码本中找出与所述革新代码本的索引K有关的革新代码向量，所述索引K构成所述至少一个第一宽带信号编码参数；以及

计算第一因子包含利用下列关系计算发声音子γ_v：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

其中：

-E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

-E_c是标定革新代码向量gc_k的能量；

-b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

-T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

-v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

-g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

-k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引，以及；

-c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量。

7.如权利要求6中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中发声因子γ_v有值介于-1和1之间，其中值1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号。

8.如权利要求7中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中计算平滑增益包含使用下列关系计算因子λ：

λ＝0.5(1-γ_v)。

9.如权利要求6中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中因子λ＝0表明纯浊音信号，λ＝1表明纯清音信号。

10.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中计算第二因子包含确定一个距离测度，它给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性。

11.如权利要求10中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中：

宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理；以及

确定距离测度包含：按下列关系计算在宽带信号的当前帧中的导抗频谱对和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p}_i^{\left(n\right)}-\mathrm{ispSUB}{i}^{(n-1)})}^2$

其中p是线性预测滤波器的阶。

12.如权利要求11中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中计算第二因子包含：通过下列关系把导抗频谱对距离测度D_s映射到所述第二因子θ：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1。

13.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中计算平滑增益包含：通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子Q二者计算增益平滑因子S_m：

S_m＝λθ。

14.如权利要求13中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中对于清音的和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0。

15.如权利要求1中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中：

找出一个代码向量包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量；

该宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧和子帧处理；以及

计算平滑增益包含：按下式，通过比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始修正增益g_-1所给出的阈值，计算初始修正增益g₀，即：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1。

16.如权利要求15中申明的增益平滑的代码向量的产生方法，其中计算平滑增益包含通过下列关系确定所述平滑增益：

g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g。

17.在编码的宽带信号的解码过程中从一组信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的方法，所述信号含有稳态背景噪声，所述方法包含：

找出与所述参数组中至少一个第一信号编码参数有关的一个代码向量；

计算至少一个代表信号中稳态背景噪声的因子，以响应所述组中的至少一个第二信号编码参数；

使用非线性操作计算与所述代表噪声的因子有关的平滑增益；以及

使用所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生增益平滑的代码向量。

18.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的方法，所述方法包含：

找出与所述组中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量；

计算代表宽带信号中发声的因子，以响应所述组中的至少一个第二宽带信号编码参数；

使用非线性操作计算与所述代表发声的因子有关的平滑增益；以及

使用所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量。

19.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的方法，所述方法包含：

找出与所述组中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量；

计算代表宽带信号稳定性的因子，以响应所述组中的至少一个第二宽带信号编码参数；

使用非线性操作计算与所述代表稳定性的因子有关的平滑增益；以及

利用所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量。

20.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的装置，所述装置包含：

代码向量寻找器，得到所述组中至少一个第一宽带信号编码参数并传送一个发现与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的代码向量；

发声因子计算器，得到所述组中至少一个第二宽带信号编码参数并传送代表宽带信号中的发声的第一因子，以响应所述至少一个第二宽带信号编码参数；

稳定性因子计算器，得到所述组中至少一个第三宽带信号编码参数并传送代表宽带信号稳定性的发声的第二因子，以响应所述至少一个第三宽带信号编码参数；

平滑增益计算器，得到第一和第二因子并传送与所述第一和第二因子有关的平滑增益；以及

放大器，得到所找到的代码向量和平滑增益二者，并使用所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量。

21.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的装置，所述装置包含：

用于找出与所述组中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量的装置；

用于计算代表宽带信号中发声的第一因子以响应所述组中至少一个第二宽带信号编码参数的装置；

用于计算代表所述宽带信号稳定性的第二因子以响应所述组中至少一个第三宽带信号编码参数的装置；

用于计算与所述第一和第二因子有关的平滑增益的装置；以及

用于以所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量的装置。

22.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

平滑增益计算装置包含：还与构成所述组中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，以此计算出平滑增益的装置。

23.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的代码向量的装置；以及

所述至少一个第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引。

24.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

所述至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引。

25.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中所述至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的。

26.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中：

找出代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述革新代码本的索引K有关的革新代码向量的装置，所述索引K构成所述至少一个第一宽带信号编码参数；以及

计算第一因子的装置包含利用下列关系计算发声因子γ_v的装置：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

其中：

-E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

-E_c是标定革新代码向量gc_k的能量；

-b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

-T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

-v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

-g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

-k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引，以及；

-c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量。

27.如权利要求26中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中发声因子γ_v有值介于-1和1之间，其中值1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号。

28.如权利要求27中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中计算平滑增益包含使用下列关系计算因子λ的装置：

λ＝0.5(1-γ_v)。

29.如权利要求28中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中因子λ＝0表明纯浊音信号，λ＝1表明纯清音信号。

30.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中计算第二因子的装置包含确定一个距离测度的装置，该距离测度给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性。

31.如权利要求30中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中：

宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理；以及

确定距离测度的装置包含装置用于：按下列关系计算在宽带信号的当前帧中的导抗频谱对和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p}_i^{\left(n\right)}-\mathrm{ispSUB}{i}^{(n-1)})}^2$

其中p是线性预测滤波器的阶。

32.如权利要求31中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中计算第二因子的装置包含装置用于通过下列关系把导抗频谱对距离测度D_s映射到所述第二因子θ：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1。

33.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中计算平滑增益的装置包含装置用于通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子θ二者计算增益平滑因子S_m：

S_m＝λθ。

34.如权利要求33中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中对于清音的和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0。

35.如权利要求21中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；

该宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧和子帧处理；以及

计算平滑增益的装置包含：计算初始修正增益g₀的装置，所述初始修正增益g₀的计算装置包含用于按下式比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始修正增益g_-1给出的阈值的装置：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1。

36.如权利要求35中申明的增益平滑的代码向量的产生装置，其中计算平滑增益的装置包含通过下列关系确定所述平滑增益的装置：

g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g。

37.在编码的宽带信号的解码过程中从一组信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的装置，所述信号含有稳定背景噪声，所述装置包含：

找出与所述参数组中至少一个第一信号编码参数有关的一个代码向量的装置；

计算至少一个代表信号中稳态背景噪声的因子以响应所述组中的至少一个第二宽带信号编码参数的装置；

使用非线性操作计算与所述代表噪声的因子有关的平滑增益的装置；以及

以所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生增益平滑的代码向量的装置。

38.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的装置，所述装置包含：

找出与所述组中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量的装置；

计算代表宽带信号中发声的因子以响应所述组中的至少一个第二宽带信号编码参数的装置；

使用非线性操作计算与所述代表发声的因子有关的平滑增益的装置；以及

使用所述平滑增益放大所找到的代码向量，从而产生所述增益平滑的代码向量的装置。

39.在编码的宽带信号的解码过程中从一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量的装置，所述装置包含：

找出与所述组中至少一个第一宽带信号编码参数有关的一个代码向量的装置；

计算代表宽带信号稳定性的因子，以响应所述组中的至少一个第二宽带信号编码参数的装置；

使用非线性操作计算与所述代表稳定性的因子有关的平滑增益的装置；

以所述平滑增益放大所找到的代码向量从而产生所述增益平滑的代码向量的装置。

40.服务于被分成多个小区的大地理区域的蜂窝通信系统，包含：

移动发射机/接收机单元；

分别位于所述各小区的蜂窝基站；

控制蜂窝基站间通信的装置；

在位于一个小区中的每个移动单元和所述一个小区的蜂窝基站之间的双向无线通信子系统，所述双向无线通信子系统在移动单元和蜂窝基站二者中包含(a)发射机，包括对宽带信号编码的编码器和发送编码宽带信号的装置，以及(b)接收机，包括接收被发送的编码宽带信号的装置和对收到的编码宽带信号解码的解码器；

其中所述解码器包含响应一组宽带信号编码参数以对收到的编码宽带信号解码的装置，其中所述宽带信号解码装置包含一个在权利要求21中叙述的装置，用于在被编码的宽带信号的解码过程中从所述一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量。

41.权利要求40的蜂窝通信系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

平滑增益计算装置包含：还与构成所述组中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，以此计算出平滑增益的装置。

42.权利要求40的蜂窝通信系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的代码向量的装置；以及

所述至少一个第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引。

43.权利要求40的蜂窝通信系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

所述至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引。

44.权利要求40的蜂窝通信系统，其中所述至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的。

45.权利要求40的蜂窝通信系统，其中：

找出代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述革新代码本的索引K有关的革新代码向量的装置，所述索引K构成所述至少一个第一宽带信号编码参数；以及

计算第一因子的装置包含利用下列关系计算发声因子γv的装置：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

其中：

-E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

-E_c是标定革新代码向量gc_k的能量；

-b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

-T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

-v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

-g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

-k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引，以及；

-c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量。

46.权利要求45的蜂窝通信系统，其中发声因子γ_v有值介于-1和1之间，其中值1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号。

47.权利要求46的蜂窝通信系统，其中计算平滑增益的装置包含使用下列关系计算因子λ的装置：

λ＝0.5(1-γ_v)。

48.权利要求47的蜂窝通信系统，其中因子λ＝0表明纯浊音信号，λ＝1表明纯清音信号。

49.权利要求40的蜂窝通信系统，其中计算第二因子的装置包含确定一个距离测度的装置，该距离测度给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性。

50.权利要求49的蜂窝通信系统，其中：

宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理；以及

确定距离测度的装置包含用于：按下列关系计算在宽带信号的当前帧中的导抗频谱对和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度的装置：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p}_i^{\left(n\right)}-\mathrm{ispSUB}{i}^{(n-1)})}^2$

其中p是线性预测滤波器的阶。

51.权利要求50的蜂窝通信系统，其中计算第二因子的装置包含用于通过下列关系把导抗频谱对距离测度D_s映射到所述第二因子θ的装置：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1。

52.权利要求40的蜂窝通信系统，其中计算平滑增益的装置包含用于通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子θ二者计算增益平滑因子S_m的装置：

S_m＝λθ。

53.权利要求52的蜂窝通信系统，其中对于清音的和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0。

54.权利要求40的蜂窝通信系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；

该宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧和子帧处理；以及

计算平滑增益的装置包含：计算初始修正增益g₀的装置，所述初始修正增益g₀的计算装置包含用于按下式比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始修正增益g_-1给出的阈值的装置：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1。

55.权利要求54的蜂窝通信系统，其中计算平滑增益的装置包含通过下列关系确定所述平滑增益的装置：

g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g。

56.一种蜂窝网络部件，包含(a)发射机，包括对宽带信号编码的编码器和发送编码宽带信号的装置，以及(b)接收机，包括接收被发送的编码宽带信号的装置和对收到的编码宽带信号解码的解码器；

其中所述解码器包含响应一组宽带信号编码参数以对收到的编码宽带信号解码的装置，这里所述宽带信号解码装置包含一个在权利要求21中叙述的装置，用于在被编码的宽带信号的解码过程中从所述一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量。

57.权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

平滑增益计算装置包含：还与构成所述组中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，以此计算出平滑增益的装置。

58.如权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的代码向量的装置；以及

所述至少一个第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引。

59.如权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

所述至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引。

60.如权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中：所述至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的。

61.如权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中：

找出代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述革新代码本的索引K有关的革新代码向量，所述索引K构成所述至少一个第一宽带信号编码参数；以及

计算第一因子的装置包含利用下列关系计算发声音子γ_v：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

其中：

-E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

-E_c是标定革新代码向量gc_k的能量；

-b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

-T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

-v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

-g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

-k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引，以及；

-c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量。

62.如权利要求61中申明的蜂窝网络部件，其中发声因子γv有值介于-1和1之间，其中值1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号。

63.如权利要求62中申明的蜂窝网络部件，其中计算平滑增益的装置包含使用下列关系计算因子λ的装置：

λ＝0.5(1-γ_v)。

64.如权利要求63中申明的蜂窝网络部件，其中因子λ＝0表明纯浊音信号，λ＝1表明纯清音信号。

65.如权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中计算第二因子的装置包含确定一个距离测度的装置，该距离测度给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性。

66.如权利要求65中申明的蜂窝网络部件，其中：

宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理；以及

确定距离测度的装置包含用于：按下列关系计算在宽带信号的当前帧中的导抗频谱对和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度的装置：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p}_i^{\left(n\right)}-\mathrm{ispSUB}{i}^{(n-1)})}^2$

其中p是线性预测滤波器的阶。

67.如权利要求66中申明的蜂窝网络部件，其中计算第二因子的装置包含用于通过下列关系把导抗频谱对距离D_s测度映射到所述第二因子θ的装置：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1。

68.权利要求56的蜂窝通信系统，其中计算平滑增益的装置包含用于通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子θ二者计算增益平滑因子S_m的装置：

S_m＝λθ。

69.如权利要求68中申明的蜂窝网络部件，其中：对于清音的和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0。

70.如权利要求56中申明的蜂窝网络部件，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；

该宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧和子帧处理；以及

计算平滑增益的装置包含：计算初始修正增益g₀的装置，所述初始修正增益g₀的计算装置包含用于按下式比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始修正增益g_-1给出的阈值的装置：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1。

71.如权利要求70中申明的蜂窝网络部件，其中计算平滑增益的装置包含通过下列关系确定所述平滑增益的装置：

g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g。

72.一种蜂窝移动发射机/接收机单元，包含(a)发射机，包括对宽带信号编码的编码器和发送编码宽带信号的装置，以及(b)接收机，包括接收被发送的编码宽带信号的装置和对收到的编码宽带信号解码的解码器；

其中所述解码器包含响应一组宽带信号编码参数以对收到的编码宽带信号解码的装置，这里所述宽带信号解码装置包含一个在权利要求21中叙述的装置，用于在被编码的宽带信号的解码过程中从所述一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量。

73.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

平滑增益计算装置包含：还与构成所述组中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，以此计算出平滑增益的装置。

74.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的代码向量的装置；以及

所述至少一个第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引。

75.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

所述至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引。

76.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中所述至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的。

77.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中：

找出代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述革新代码本的索引K有关的革新代码向量的装置，所述索引K构成所述至少一个第一宽带信号编码参数；以及

计算第一因子的装置包含利用下列关系计算发声因子γ_v的装置：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

其中：

-E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

-E_c是标定革新代码向量gc_k的能量；

-b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

-T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

-v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

-g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

-k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引，以及；

-c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量。

78.如权利要求77中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中发声因子γ_v有值介于-1和1之间，其中值1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号。

79.如权利要求78中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中计算平滑增益的装置包含使用下列关系计算因子λ的装置：

λ＝0.5(1-γ_v)。

80.如权利要求79中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中因子λ＝0表明纯浊音信号，λ＝1表明纯清音信号。

81.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中计算第二因子的装置包含确定一个距离测度的装置，该距离测度给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性。

82.如权利要求81中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中：

宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理；以及

确定距离测度的装置包含用于：按下列关系计算在宽带信号的当前帧中的导抗频谱对和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度的装置：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p}_i^{\left(n\right)}-\mathrm{ispSUB}{i}^{(n-1)})}^2$

其中p是线性预测滤波器的阶。

83.如权利要求82中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中计算第二因子的装置包含用于通过下列关系把导抗频谱对距离测度D_s映射到所述第二因子θ的装置：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1。

84.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中计算平滑增益的装置包含装置用于通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子θ二者计算增益平滑因子S_m：

S_m＝λθ。

85.如权利要求84中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中对于清音的和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0。

86.如权利要求72中申明的蜂窝移动发射机/接收机单元，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；

该宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧和子帧处理；以及

计算平滑增益的装置包含：计算初始修正增益g₀的装置，所述初始修正增益g₀的计算包含用于按下式比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始修正增益g_-1给出的阈值的装置：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1。

87.如权利要求86中申明的蜂窝网络部件，其中计算平滑增益的装置包含通过下列关系确定所述平滑增益的装置：

g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g。

88.服务于被分成多个小区的大地理区域的蜂窝通信系统，包含：移动发射机/接收机单元；分别位于所述各小区的蜂窝基站；以及控制蜂窝基站间通信的装置；在该蜂窝通信系统中：

—双向无线通信子系统处在一个小区中的每个移动单元和所述一个小区的蜂窝基站之间，所述双向无线通信子系统在移动单元和蜂窝基站二者中包含(a)发射机，包括对宽带信号编码的编码器和发送编码宽带信号的装置，以及(b)接收机，包括接收被发送的编码宽带信号的装置和对收到的编码宽带信号解码的解码器；

其中所述解码器包含响应一组宽带信号编码参数以对收到的编码宽带信号解码的装置，这里所述宽带信号解码装置包含一个在权利要求21中叙述的装置，用于在被编码的宽带信号的解码过程中从所述一组宽带信号编码参数产生一个增益平滑的代码向量。

89.权利要求88的双向无线通信子系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

平滑增益计算装置包含：还与构成所述组中第四宽带信号编码参数的革新代码本增益有关，以此计算出平滑增益的装置。

90.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的代码向量的装置；以及

所述至少一个第一宽带信号编码参数包含一个革新代码本索引。

91.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；以及

所述至少一个第二宽带信号编码参数包含如下参数：

在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

低通滤波器索引j，它是在宽带信号编码过程中选出的并应用于在宽带信号编码过程中计算出的音调代码向量；以及

在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引。

92.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中所述至少一个第三宽带信号编码参数包含一个线性预测滤波器的系数，它们是在宽带信号编码过程中计算出的。

93.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中：

找出代码向量的装置包含：在革新代码本中找出与所述革新代码本的索引K有关的革新代码向量的装置，所述索引K构成所述至少一个第一宽带信号编码参数；以及

计算第一因子的装置包含利用下列关系计算发声因子γ_v的装置：

γ_v＝(E_v-E_c)/(E_v+E_c)

其中：

-E_v是标定自适应代码向量bv_T的能量；

-E_c是标定革新代码向量gc_k的能量；

-b是在宽带信号编码过程中计算出的音调增益；

-T是在宽带信号编码过程中计算出的音调延迟；

-v_T是在音调延迟T处的自适应代码本向量；

-g是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益；

-k是在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本索引，以及；

-c_k是所述革新代码本在索引k处的革新代码向量。

94.如权利要求93中申明的双向无线通信子系统，其中发声因子γ_v有值介于-1和1之间，其中值1对应于纯浊音信号，-1对应于纯清音信号。

95.如权利要求94中申明的双向无线通信子系统，其中计算平滑增益包含使用下列关系计算因子λ：

λ＝0.5(1-γ_v)。

96.如权利要求95中申明的双向无线通信子系统，其中因子λ＝0表明纯浊音信号，λ＝1表明纯清音信号。

97.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中计算第二因子的装置包含确定一个距离测度的装置，该距离测度给出在宽带信号编码过程中计算出的相邻、相继线性预测滤波器之间的相似性。

98.如权利要求97中申明的双向无线通信子系统，其中：

宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧处理；以及

确定距离测度的装置包含用于：按下列关系计算在宽带信号的当前帧中的导抗频谱对和宽带信号的过去帧n-1的导抗频谱对之间的导抗频谱对距离测度的装置：

$D_s=\underset{i=1}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{is}{p}_i^{\left(n\right)}-\mathrm{ispSUB}{i}^{(n-1)})}^2$

其中p是线性预测滤波器的阶。

99.如权利要求98中申明的双向无线通信子系统，其中计算第二因子的装置包含用于通过下列关系把导抗频谱对距离测度D_s映射到所述第二因子θ的装置：

θ＝1.25-D_s/400000.0

其中0≤θ≤1。

100.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中计算平滑增益的装置包含用于通过下列关系，基于第一因子λ和第二因子θ二者计算增益平滑因子S_m的装置：

S_m＝λθ。

101.如权利要求100中申明的双向无线通信子系统，其中：对于清音的和稳定的宽带信号，因子S_m值趋于1，对于纯浊音宽带信号或不稳定宽带信号，S_m值趋于0。

102.如权利要求88中申明的双向无线通信子系统，其中：

找出一个代码向量的装置包含：在一个革新代码本中找出与所述至少一个第一宽带信号编码参数有关的革新代码向量的装置；

该宽带信号是在编码之前被采样，并在编码和解码过程中被按帧和子帧处理；以及

计算平滑增益的装置包含：计算初始修正增益g₀的装置，所述初始修正增益g₀的计算装置包含用于按下式比较在宽带信号编码过程中计算出的革新代码本增益g与从过去子帧得到的初始修正增益g_-1给出的阈值的装置：

如果g＜g_-1，则g₀＝g×1.19，其中g₀≤g_-1，

如果g≥g_-1，则g₀＝g/1.19，其中g₀≥g_-1。

103.如权利要求102中申明的双向无线通信子系统，其中计算平滑增益的装置包含通过下列关系确定所述平滑增益的装置：

    g_s＝S_m*g₀+(1-S_m)*g。

Images