CN1968305A - 用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器 - Google Patents

Abstract

一种用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器，它包括输入接口模块，输出接口模块，连接于输入接口模块和输出接口模块之间的话路交换模块，连接在输入接口模块与话路交换模块之间的噪声预判模块，与话路交换模块相连接的语音增强处理模块。当语音信号进入噪声检测及预判处理器内，首先经过噪声预判模块判断其有无噪声及噪声大小，噪声若超过设定阈值时，话路交换模块接受噪声预判模块的指令，将话路交换到语音增强处理模块，经处理后的语音信号通过输出接口模块输出；若噪声没有超过设定阈值，话路交换模块直接将话路连接到输出接口模块输出其语音信号。不仅降低了成本，而且能够保证语音质量。

Description

用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器

技术领域

本发明涉及移动通讯领域内的一种语音增强系统的噪声检测及预判处理器，可以极大的提高语音增强系统的效率和降低其使用成本。

背景技术

在移动通讯中，由于手机终端具有方便的移动性，这样导致手机终端的通话环境非常复杂，各种各样的噪声，如公路上的汽车带来的噪声，大风带来的噪声，地铁的噪声，公共汽车中的噪声，各种各样的电噪声，如编码噪声，混合电路带来的噪声，等待。这些噪声会对语音质量带来很大幅度的下降。目前处理这些噪声的技术包含有，噪声消除技术(NR，Noise Reduction)，噪声补偿技术(NC，Noise Compensation)，自动增益控制(AGC，Automatic GainControl)，声学回声控制(AEC，Acoustics Echo Control)等关键技术，这些技术目前均有成熟的算法和模块器件。但是系统如何实现，有截然不同的构成方案。

在先技术的系统中，实现方式是针对每一路通话，不管这路电话有没有环境和噪声均需通过NR，NC，AGC，和AEC的处理。但是在实际的通话中，并非每路电话均会有环境噪声的影响。按照移动通讯的目前调查，通常在嘈杂环境中通电话的比例在20％-30％左右。所以还有70％-80％的通话过程中不需要对其进行噪音处理。同时由于NR，NC，AGC，AEC等功能均通过数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)的处理。目前多用T1公司的6000系列的DSP处理。那么，所带来的直接问题就是器件成本，生产成本大幅度增加。单纯按照NR，NC，AGC，AEC的几个功能所需要的器件成本而言，就要增加80％-90％，同时对一路本来就没有环境噪声影响的话路进行处理后，反而会降低话音质量。另外还有上述这几个功能所需要的专利许可费用也是相当可观的。综合而言，按照在先技术这种对每一路通话无论有否噪声均采用NR，NC，AGC，AEC这几个功能处理的方式，语音增强系统的系统成本会是大幅度地增加。

发明内容

本发明所要解决的问题在于：通过增加一种检测和预判处理器，判断该路电话是否含有噪声以及噪声强度的大小，根据预先设置的门限值(阈值)，进行比较后再通过交换模块；交换到语音增强处理模块或直接输出语音信号，将大幅度的降低成本，包括器件成本，生产成本，专利费用等。并能够保证语音的质量。

本发明的用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器，它包括：输入接口模块，输出接口模块，连接于输入接口模块和输出接口模块之间的话路交换模块，连接在输入接口模块与话路交换模块之间的噪声预判模块，以及与话路交换模块相连接的语音增强处理模块。

所述的输入和输出二个传输接口模块可以是电口或者光口，如E1接口，同步数字序列(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)光口，E3接口等等时分多路(TDM，Time Division Multiplex)的传输接口。该传输模块可以采用现有的任何一个成熟的传输接口模块方式来实现。该模块的功能就是完成话音在语音增强系统中的入口和出口。

所述的噪声预判模块用于检测每一路电话中的环境噪声大小，同时控制话音的交换方式，控制语音交换模块的交换功能。该模块利用数字信号处理器(DSP)现有的成熟模块及其算法，该预判模块的噪声阀值可以根据实际情况动态设置。

所述的话路交换模块是根据噪声预判模块的控制指令，完成话路的交换功能。

所述的语音增强处理模块是完成语音质量的增强功能。通常可以采用目前市场上的语音增强处理模块。该模块可以根据实际话路的多少以及使用该系统的地区通话环境的好坏灵活配置。

如上述的结构，当语音信号通过输入接口模块进入本发明的处理器内，噪声预判模块对语音进行实时检测，根据噪声的大小，控制话路是否被话路交换模块交换到语音增强处理模块，或直接接续到输入接口模块。话路交换模块根据噪声预判模块的指令，完成话路的交换接续，并最终将话路交换到输出接口模块后，输出语音信号。

利用本发明处理器的有益效果：

本发明的处理器因为加入了噪声预判模块和话路交换模块，只要用一个语音增强处理模块就能够在保证不管有无背景噪音，对每一路话路均能达到最佳的语音效果或用户感知良好的效果。比在先技术中每一路都需要配备一套语音增强处理模块(包括NR、NC、AGC、AEC)大大地简化了结构。因此，本发明可以大幅度的降低昂贵器件的数量以及成本，也大幅度的降低了专利的使用费用等。

本发明可以根据实现的需求，可以灵活地配置噪声预判模块中的噪声预判的核心处理速率，这也降低了成本。

本发明的处理器因为所采用的语音调制都是脉冲编码调制(PCM，PulseCode Modulation)，其电路接口一般都是采用PCM调制的接口，比如按照在先技术通用的语音增强处理模块，一个模块可以处理32路E1(2Mbits/s PCMSystem)话路，通过采用本发明，该模块可以处理320路左右的E1话路，同时还不会降低话音质量。

本发明的处理器可以单独作为一个语音增强系统设备应用，也可以配在现有的移动通讯系统中使用。

附图说明

图1是本发明噪声检测及预判处理器的结构示意图。

图2是本发明噪声检测及预判处理器的流程图。

图3是本发明噪声检测及预判处理器的详细结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐明本发明处理器的结构

图1说明了本发明处理器的结构。一种用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器，它包括：输入接口模块1，输出接口模块4，连接于输入接口模块1和输出接口模块4之间的话路交换模块3，连接在输入接口模块1与话路交换模块3之间的噪声预判模块2，连接在话路交换模块3上的语音增强处理模块5。

多路语音信号(输入接口可以是E1，也可以是SDH)进入输入接口模块1，在进入这个模块1后，噪声预判模块2通过它所包含的高速的DSP采样实时检测话音中的环境噪声情况和语音的信噪比(SNR，Signal Noise Rate)，判断是否需要对话音进行处理。噪声预判模块所包括的核心器件是采用高速性能的DSP如T1的6000系列(如图3示)。其中噪声强度的检测算法可以购买NMS(国际通讯有限公司的专利)的算法。由于只是检测强度，同时对每路的检测为抽样(可以在1s-5s的间隔中设置检测的频率)，所以一个高速的DSP可以检测一个高达2.5G带宽的话音通路。在通过噪声预判模块2后，根据噪声是否超过阀值(阀值在安装时可以预先通过阀值设置模块设置)，决定是否通过语音交换模块3交换到语音增强处理模块5，进行噪声消除(NR)，噪声补偿(NC)，声学回声消除(AEC)和自动增益控制(AGC)；该语音增强处理模块5可以采用NMS公司的VM1000模块；语路交换模块3可以采用多款市面上现有的交换芯片。如果需要语音增强处理，那么就将话路交换到语音增强处理模块进行语音处理。如果不需要语音增强处理，那么就直接交换到输出接口模块4输出其语音信号。

图2为本发明处理器的流程图。如图3所示，因为处理器传输的是数字信号，语音信号通常是采用G.711(ITU-TG.711为国际电联的标准编码，它是最为普遍使用的和标准的编码，因为它直接模拟了传统的电路切换网络所使用的64Kbps的脉冲编码调制(PCM))的编码数字信号，G.711的数字编码进入处理器后，噪声预判模块2对语音的G.711编码流进行实时的噪声检测，检测噪声的强度以及语音的信噪比，用所检测到的值对比阀值(在安装时预先通过设置模块设置的)，如果超过处理器设定阀值，噪声预判模块就下达指令给语路交换模块，指令语路交换模块搭建输入接口模块到语音增强处理模块的话路，和语音增强处理模块到输出接口模块的话路，G.711的编码流就经过网板到达语音增强处理模块，语音增强处理模块完成对语音的增强处理后，再由话路交换模块接续到输出接口模块，输出语音信号；如果未超过处理器设定阀值，则噪声预判模块对语路交换模块不作指令，语路交换模块直接将语音话路交换到输出接口模块，输出其语音信号。

图3是本发明噪声检测及预判处理器的详细结构。

本发明的核心是噪声预判模块2和话路交换模块3。由它们完成噪声检测和预判处理器的全部功能。如图3所示。所述的噪声预判模块2包括连接有时钟电路202，存储器201和同步动态存储器204的数字信号处理器(DSP)203，输出端一路通过地址总线，另一路通过串连的隔离驱动器207、解码器206及数据总线连接到数字信处理器203上的多路选择开关208；多路选择开关208的输入端与输入接口模块1相连接，数字信号处理器203通过高速总线与话路交换模块3相连接。

如上述结构，多路语音信号(G.711编码数字信号)经过多路选择开关208的选择，并通过隔离驱动器207去除干扰信号及驱动解码器206起动，通过解码器206进行按照G.711编码数字信号解码后，语言频谱的数字信号进入数字信号处理器(DSP)203进行计算(可以按照上述的NMS算法计算)，并将其噪声频谱通过计算进行提取，与存在存储器(FLASH闪存)201内的典型噪声频谱进行比较，确定是否有环境噪声的存在，并分析出其强度大小，与设定的阈值(外部设定阈值模块205通过外部串行总线输入到数字信处理器203的阈值)进行比较，如果大于该阈值则通过高速总线(HW)向话路交换模块(交换芯片)发出指令，让这路语音信号进入语音增强处理模块5进行处理；如果小于该阈值则直接通过话路交换模块3进入到输出接口模块输出语音信号。并同步将语音信号存储在同步动态存储器204内。

本发明的整个噪声检测及预判处理器将做成一个板卡，语音增强处理模块可以选择如市面上成熟的NMS的语音增强处理模块…VM1000，作为其中的一个子卡，采用通用的E1接口模块的交换芯片作为话路交换模块进行连接，可以极大地提高语音增强处理模块的处理效率和语音路数。

Claims (2)

1.一种用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器，它包括：输入接口模块，输出接口模块以及语音增强处理模块，其特征在于包括连接于输入接口模块和输出接口模块之间的话路交换模块，连接在输入接口模块与话路交换模块之间的噪声预判模块，所述的语音增强处理模块与话路交换模块相连接。

2.根据权利要求1所述的用于语音增强系统的噪声检测及预判处理器，其特征在于所述的噪声预判模块包括连接有时钟电路、存储器和同步动态存储器的数字信号处理器，输出端一路通过地址总线，另一路通过串连的隔离驱动器、解码器及数据总线连接到数字信处理器上的多路选择开关，多路选择开关的输入端与输入接口模块相连接，数字信号处理器通过高速总线与话路交换模块相连接。

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