CN1568595A - 脉冲噪声抑制设备 - Google Patents

Abstract

向检错和纠错部件(4)输入添加有检错位的数字音频数据。当在数字音频数据中查出差错时该纠错部件(4)纠正差错。从该检错和纠错部件(4)输出的数字音频数据输入到脉冲噪声抑制电路(6)。当检错部件(4)查出差错出该抑制电路(6)运行预定的时间周期。

Description

脉冲噪声抑制设备

技术领域

本发明涉及一种用于抑制数字音频数据中出现的脉冲噪声的脉冲噪声抑制设备。

背景技术

在数字音频系统中，如果错误地形成抽样数据片以使得电平和真实数据片的电平明显不同，则会产生大的噪声。这种噪声称为脉冲噪声。当它出现在幅值小的抽样数据片中时，可明显觉察到脉冲噪声。

通常使用脉冲噪声抑制电路消除这种脉冲噪声。脉冲噪声抑制电路监视各个抽样数据片的电平。如果给定的抽样数据片D_n的电平高耸于前一个和后一个抽样数据片D_n-1和D_n+1的电平，判定抽样数据片D_n是脉冲噪声，并且用前一个抽样数据片D_n-1替代抽样数据片D_n。

脉冲噪声抑制电路一直处于运行中。从而，如果对脉冲噪声抑制电路施加例如不是脉冲噪声而是电平超过前一个和后一个抽样数据片的作为高频分量的抽样数据片，会把它错误地当成脉冲噪声并且会进行抽样数据替代。不是噪冲噪声的高频分量被切掉，这降低了音质。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在抑制脉冲噪声的同时减小音质下降的脉冲噪声抑制设备。

依据本发明的脉冲噪声抑制设备包含用于接收添加有检错位的数字音频数据的检错装置。按预定抽样间隔向该检错装置陆续施加数字音频数据片。本发明可以把任何已知的方法用作为检错技术。从该检错装置输出的数字音频数据片施加到脉冲噪声消除装置，后者在该检错装置查出差错时运行预定的时间间隔。

通常，数字信号中的差错随机出现。这种差错称为随机差错。在发生随机差错的一个数字信号和另一个数字信号的差错位之间不存在关联。另一种差错称为突发差错(burst error)，其在差错位彼此关联的情况下集合地出现。例如，在无线通信情况下，当接收波变弱或者受到干扰波的影响时可能出现许多突发差错。当接收波变弱时，背景噪声被解调，从而噪声数据代替真实数据。当反射波干扰时，延时数据代替真实数据。在任何情况下，不在某个位定时(bit timing)突然出现接收信号变弱或出现干扰，而是按比特率在相对长的时间间隔内逐渐出现。对所有遵照一个位定时的位不会发生错误数据片对真实数据片的替代，而是首先在数量较少的位中出现差错，然后在相继的数据片中含有差错的位数逐渐增加。换言之，突发差错是先按较低比特率出现，然后按逐渐增大的比特率出现的差错。

存在三种按数据中差错的频率分类的音频数字数据接收条件1至3。

条件1(无差错)

在条件1下，数字音频数据中不出现差错并且可以正常地接收该数字音频数据。

条件2(在检错能力内的差错)

条件2下的差错是可以检测的差错。

条件3(超出检错能力的差错)

在条件3下出现的差错不能被检测。

从条件1跃迁到条件3的概率以及从条件3跃迁到条件1的概率相对于从条件1跃迁到条件2的概率、从条件2跃迁到条件1的概率、从条件2跃迁到条件3的概率以及从条件3跃迁到条件2的概率非常小。

当出现差错，即当处于条件2或3时产生脉冲噪声的可能性高。从而，希望该脉冲噪声消除装置在条件2或3下运行，但希望该脉冲噪声消除装置不在条件1下运行。这样，希望该脉冲噪声消除装置响应该检错装置检测出差错得到触发，但是该检错装置不能检测条件3下的差错，并且由此该脉冲噪声消除装置不会运行。

本发明基于上面说明的认识，即，由于突发差错的特征，发生从条件1跃迁到条件3的概率非常低，而在出现条件3之前出现条件2的可能性高。依据本发明，在检错装置检测到差错后使脉冲噪声消除装置工作预定的时间，以便即使在出现不可检测的差错的条件3下脉冲噪声消除装置仍可操作，从而消除脉冲噪声。依据本发明，防止脉冲噪声消除装置在无差错条件，即条件1下工作，从而防止音质下降。

已经说明仅用于检测差错的检错装置的使用。然而，可以使用不仅能检测音频数据中的差错而且能纠正检测到的差错的检错和纠错装置。在这种应用中，来自检错和纠错装置的数字音频数据施加到脉冲噪声消除装置，但检错和纠错装置检测到差错时使该脉冲噪声消除装置工作预定的时间。

在进行纠错时可以考虑数字音频数据的下述从 a和 d的四种条件。

条件 a(无差错)

在条件 a下，数字音频数据不包括差错，从而可被正常接收。

条件 b(在检错能力内的差错)

条件 b下出现的差错是可检测的，并且可以以任何方式纠正该检测到的差错。

条件 c(可检错但不能纠错)

在条件 c中偶尔可以检测出差错，由此可以知道只是该数字声频数据被不正确地接收。条件 c可表明该装置的纠错能力低于检错能力，由此，尽管可以检测差错但不能纠正它们。

条件 d(超出检错能力的差错)

在条件 d下出现的差错不能被检测，并且因此不能被纠正。

相对于从条件 a跃迁到条件 b、从条件 b跃迁到条件 a、从条件 b跃迁到条件 c、从条件 c跃迁到条件 b、从条件 c跃迁到条件 d或者从条件d跃迁到条件 c的概率，从条件 a跃迁到条件 c、从条件 c跃迁到条件 a、从条件 a跃迁到条件 d或者从条件 d跃迁到条件 a的概率非常小。

在出差错的情况下，如果可以纠正差错，则应能够再现原始数字声频数据，并且因此不会产生脉冲噪声。但是，如果出现不可纠正的差错，可能产生脉冲噪声。从而，希望脉冲噪声消除装置只在不能纠错的条件 c或 d下工作，但是，不存在正确认别出现条件 c或 d的方法。例如，当把脉冲噪声消除装置安排成响应检错和纠错装置检测出差错被触发运行时，它可以在条件 b或 c下正确地工作，但在出现条件 d时它不工作。

于是，利用突发差错的在出现条件 d之前条件 c出现的可能性高的特征，一旦检错和纠错装置检测到差错，使脉冲噪声消除装置工作预定的时间，从而即使在发生条件 d时该脉冲噪声消除装置也可以工作，从而消除脉冲噪声，而如果不出现差错则去激励该脉冲噪声消除装置，从而防止音质的下降。

应注意，在条件 b下，检错和纠错装置工作并且纠正差错，从而不必需要脉冲噪声消除装置工作。但是，实际上该脉冲噪声消除装置工作，这降低音质。如果用只检错的装置代替该检错和纠错装置，该脉冲噪声消除装置应该在条件 b下工作(这等同于上面对只进行检错的情况提及的条件2)，其中差错实际上发生，并且因此应出现音质的下降。由此，这不意味着由于脉冲噪声消除装置的不必要运行而增加了音质下降的概率。

可以把脉冲噪声消除装置安排成当目前输入的数字音频数据的电平突出于前一个和后一个数字音频数据的电平时用前一个和后一个数据音频数据中的一个替代目前输入的数字音频数据。鉴于数字音频数据的相关，希望用前一数字音频数据进行替代。

数字音频数据可以是通过对经无线传输路径传送的数字调制信号解调得到的数据。当在恶劣的条件下经无线传输路径传播数字调制信号时尤其趋于产生脉冲噪声。因此，对通过从经无线传输路径传送的的数字调制信号解调得到的数字音频数据使用依据本发明的脉冲噪声抑制装置是有用的。

附图说明

图1是依据本发明的一实施例的脉冲噪声抑制设备的电路方块图。

图2a是由图1中所示的检错和纠错部件形成的检错代表信号，而图2b用来解释图1中所示的脉冲噪声抑制电路如何响应该检错代表信号工作。

图3a示出施加到图1的脉冲噪声抑制电路上的脉冲噪声，而图3b示出对该脉冲噪声抑制电路中的脉冲噪声的抑制结果。

具体实施方式

如图1中所示，依据本发明一实施例的脉冲噪声抑制设备具有一个输入端子2，对该端子输入一串通过解调器对例如在无线传输路径上从无线电话发送的数字调制信号进行解调而产生的数字音频数据片(datapiece)。在传输源，即该无线电话处，已对这些数字音频数据片添加了用于检错和纠错的检测位。已知技术例如奇偶校验技术、BCH代码技术和里德-索罗蒙技术可以单独地或组合地用于检错和纠错。按每个预定的抽样周期向输入端子2施加音频数据片。

在输入端子2处输入的一串数字音频数据片被施加到检错和纠错装置，例如检错和纠错部件4上。检错和纠错部件4具有适合于所采用的检错和纠错技术的配置并且检测输入的数字音频数据中的差错。如果未检测出差错，检错和纠错部件4按原样输出数字音频数据片，然而，如果检测出差错，它在输出前纠正差错。当检测到差错时检错和纠错部件4形成图2a中示出的检错代表信号。

检错和纠错部件4的输出施加到脉冲噪声消除装置上，例如脉冲噪声(IPN)抑制电路6上。当输入的数字音频数据片在电平上突出于在前的数字音频数据片，例如紧前面的一个数据片，和在后面的数字音频数据片，例如紧后面的一个数据片时，脉冲噪声抑制电路6认为该输入的数字音频数据片是脉冲噪声并且例如用该紧前面的一个数字音频数据片替代该数字音频数据片。

更具体地，检错和纠错部件4按如下方式工作。例如如图3a中所示，数字音频数据片C刚好在当前输入的数字音频数据片B的前面，而数字音频数据片A刚好在数字音频数据片B的后面。作为判定数据片是否是脉冲噪声的准则，例如可以想到下述三项。

(1)A和B之间的差的绝对值大于A的绝对值(|A-B|＞|A|)。换言之，B的电平比A大。

(2)A大于B(A＞B)并且C大于B(C＞B)，或者B大于A(A＜B)并且B大于C(B＞C)。换言之，连接A和B的线条的斜率方向和连接B和C的线条的斜率方向相反。

(3)B和C之间的差的绝对值大于A的绝对值的二倍(|B-C|＞2|A|)。

如果事件(3)和事件(1)或(2)同时出现，则可判断B突出于C和A。为了判定是否产生脉冲噪声可以采用各种适当技术中的任何一种。

当检查出存在脉冲噪声时，如图3b中所示，脉冲噪声抑制电路6用紧前面的一个数字音频数据片，例如数据片C，替代已经判定是脉冲噪声的数据片B，从而抑制脉冲噪声。如果判定不存在脉冲噪声，则不进行脉冲噪声抑制。

如图2b中所示，按下列方式向脉冲噪声抑制电路6提供检错代表信号，即，当检错和纠错部件4形成如图2a中所示的该检错代表信号后该脉冲噪声抑制电路可以运行预定时间周期 t。该预定时间周期 t要比其中出现突出差错的通常推测的时间周期足够长。具体地，该时间周期 t可以为几毫秒(ms)，并且最好为2到3毫秒。为了在脉冲噪声抑制电路6不运行时把检错和纠错部件4的输出信号耦合到输出端子10，在脉冲噪声抑制电路6的输入端和输出端之间连接一个开关8。在检错代表信号产生之后，该开关8断开该预定时间周期 t，否则它是闭合的。从而，当未查出差错时，检错和纠错部件4的输出信号经开关8施加到输出端子10上。另一方面，在查出差错之后的时间周期 t期间，检错和纠错部件4的输出信号施加到脉冲噪声抑制电路6。当脉冲噪声抑制电路6判定存在脉冲噪声时，脉冲噪声抑制电路6的、抑制该脉冲噪声后的输出信号耦合到输出端子10。如果在查出差错之后的预定时间周期 t内脉冲噪声抑制电路6判定不存在脉冲噪声，则检错和纠错部件4自己的输出信号经脉冲噪声抑制电路6耦合到输出端子10。

利用该脉冲噪声抑制设备的上述结构，当检测错和纠错部件4未查出差错时，该检错和纠错部件4的输出经闭合的开关8施加到输出端子10。当一旦查出差错而检错和纠错部件4形成检错代表信号时，在检错和纠错部件4形成检错代表信号后，脉冲噪声抑制电路6运行预定的时间周期 t，并且响应该检错代表信号开关8按该预定时间周期 t保持断开。

检错和纠错部件4的检错能力是有限的，从而如果出现的差错数量超出该检错能力时，有可能该检错和纠错部件4将不检查差错。如果检错和纠错部件4不能查出差错，则可能产生脉冲噪声。

从没有差错的情况突然改变成不能查出差错的情况的概率很小。在发生不能查出差错的情况之前查到差错的可能性高。例如，最初的情况是差错很少从而可以检测和纠正它们，随后的情况是差错增加从而尽管可以检测它们但不能纠正它们，并且接着的情况是既不能检测又不能纠正差错的情况。另一种情形可能是最初可以检测但不能纠正差错，然后是既不能检测又不能纠正差错的情况。在这二种情形中，首先出现查到差错的情况，从而，在不能纠正差错的情况有可能要持续一段时间的假定下，依据本发明的脉冲噪声抑制设备的脉冲噪声抑制电路6安排成于查出差错后工作一段时间。

在脉冲噪声抑制电路6正运行时如果发生不能纠正差错并且产生脉冲误差的情况，则该脉冲噪声抑制电路6抑制该脉冲噪声。

在未出现差错的情况下，脉冲噪声抑制电路6不工作，所以，如果向输入端子2施加电平高耸的数字音频数据片，决不会发生脉冲噪声抑制电路6把它错当成脉冲噪声并且抑制它的情况。从而，音质不会下降。

在该所说明的实施例中，把脉冲噪声抑制电路6持续运行的预定时间周期 t设置为要比突发差错的通常预料的周期足够长。其中出现突发差错的时间周期或长度是在一个范围上分布的。把时间周期 t设置为足够长，从而即使少见的突发差错时间周期也不会超过它。应注意，取决于系统结构和环境条件，突发差错特点或内容改变以及突发差错的时间周期改变，从而不能固定地确定时间周期 t。把时间周期 t设置成脉冲噪声抑制电路6可以最有效运行并且可以在突发差错结束时尽快停止运行的值。

替代把时间周期 t设置为足够长，还可以把它设置成大约等于通常预期的突发差错周期的值或者可以更短。在时间周期 t不足够长时，可能发生超出该时间周期 t的突发差错。由于该突发差错，可能出现超出检错和纠错部件4的检错能力的差错，偶而可以不确定地检测到它们。通过把脉冲噪声抑制电路6安排成响应由这种不确定的检错产生的检错代表信号而被再次激励，该脉冲噪声抑制电路6可以在整个突发差错时间周期上运行。通过把时间周期 t设为短时间，当突发差错结束时可以立即停止脉冲噪声抑制电路6的运行，从而可以缩短由于脉冲噪声抑制电路6的不必要运行而造成的音质下降的时间。

通过一种包括用方块图示出的检错和纠错部件4、脉冲噪声抑制电路6和开关8的方案说明了本发明的一实施例。然而，可以通过CPU或DSP实现这些方块的功能。上面说明的实施例采用检错和纠错部件4，但是该设备可以配置成不实现纠错，而是只实现检错。数字音频数据被说明成是从来自无线传输路径上的由无线电话发送的数字调制信号解调的数字音频数据，但是本发明不受这种数字音频数据的限制。例如，该数字音频数据可以从来自通过电缆传输路径传送的数字调制信号被解调。在上面说明的实施例中，当在目前的数字音频数据片中检测到脉冲噪声时，用紧前面的一个数字音频数据片替代该目前的数字音频数据片，但可以替代地用紧后面的一个数字音频数据片来替代。而且，对于检错和纠错部件4或者可用来代替该检错和纠错部件4的检错器，可以采用各种已知部件中的任何适当的一种。

Claims (4)

1.一种脉冲噪声抑制设备，包括：

用于接收添加有检错位的数字音频数据并且检测所述数字音频数据中的差错的检错装置；以及

用于接收所述数字音频数据并且当所述检错装置查出差错时运行预定的时间周期的脉冲噪声消除装置。

2.依据权利要求1的脉冲噪声抑制设备，其中在当前输入的数字音频数据片的电平突出于前一个和后一个数字音频数据片的电平时，所述脉冲噪声消除装置用所述前一个和后一个所述数字音频数据片中的一个替代所述数字音频数据的所述当前输入的数据片。

3.依据权利要求1的脉冲噪声抑制设备，其中所述数字音频数据是通过对经无线传输路径传送的数字调制信号解调得到的。

4.依据权利要求1的脉冲噪声抑制设备，其中当查出差错时所述检错装置运行以便纠正所述数字音频数据。

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