ES2273086T3 - Aparato terminal de comunicaciones con expansion de ancho de banda parametrizada y procedimiento para la correspondiente ampliacion del ancho de banda. - Google Patents
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Abstract
Aparato terminal de comunicaciones con un equipo para la expansión de la anchura de banda, para expandir la anchura de banda de una señal de voz de banda estrecha en su lado de baja frecuencia y/o de alta frecuencia mediante sintetización de al menos una banda de frecuencias en base a la señal de voz de banda estrecha, caracterizado porque el aparato terminal de comunicaciones incluye una memoria (4) y el equipo de expansión de la anchura de banda (5) está conectado con la memoria (4), en la que está archivada una tabla de referencias que para al menos dos velocidades netas de bits de la señal de voz de banda estrecha contiene al menos en cada caso un valor de parámetro para la expansión de la anchura de banda.
Description
Aparato terminal de comunicaciones con expansión
de ancho de banda parametrizada y procedimiento para la
correspondiente ampliación del ancho de banda.
La invención se refiere a un aparato terminal de
comunicaciones con un equipo de expansión de anchura de banda para
ampliar la anchura de banda de una señal de voz de banda estrecha en
su lado de baja frecuencia y/o de alta frecuencia mediante
sintetización en base a la señal de voz de banda estrecha.
En los teléfonos móviles introducidos
actualmente en el mercado como ejemplos de aparatos terminales de
comunicaciones, prevé el estándar GSM vigente que se utilice una
velocidad neta de bits unificada para el codificador de voz, que
ejerce la función de la codificación de señales de voz en señales de
voz de banda estrecha reducidas en cuanto a datos, que son emitidas
a través de una etapa de emisión del aparato terminal de
comunicaciones. La velocidad neta de bits específica de GSM es de
12,2 Kbits/s y se refiere por ejemplo al codec
(compresor/descompresor) EFR ampliamente difundido. Evoluciones
posteriores del codec EFR se orientan no obstante a poder trabajar
para el codificador de voz con distintas velocidades netas de bits.
En este contexto hay que citar el codec NB-AMR
("Narrow Band Adaptive Multi Rate", banda estrecha adaptiva
multivelocidad), que en total permite 8 velocidades netas de bits
distintas para el funcionamiento del codificador de voz,
precisamente las velocidades netas de bits 4,75; 5,15; 5,9; 6,7;
7,4; 7,95; 10,2 y 12,2 Kbit/s. Al respecto, se espera de las bajas
velocidades netas de bits que precisamente en tramos de transmisión
por radio comparativamente de mala calidad muestren ventajas, ya que
las señales emitidas pueden ser dotadas de una elevada
redundancia.
Igualmente conocida por el estado de la técnica
es la medida de prever un aparato terminal de comunicaciones con un
equipo de expansión de anchura de banda que mediante un algoritmo
adecuado evalúe una señal de voz de banda estrecha que ha sido
recibida por el aparato terminal de comunicaciones, evaluada y en
base a la evaluación sintetice al menos otra banda de frecuencia. Un
equipo como el indicado ha sido dado a conocer en GB 2 357 682.
Usualmente se encuentra la señal de voz de banda estrecha utilizada
actualmente en la banda de frecuencias de entre 300 Hz y 3400 Hz.
Tanto en el lado de baja frecuencia como también en el lado de alta
frecuencia de esta banda de frecuencias, pueden generarse bandas de
frecuencia adicionales mediante sintetización, con lo que puede
realizarse una expansión del ancho de banda. No obstante, tales
aparatos terminales de comunicaciones con ampliación del ancho de
banda sólo se han propuesto hasta ahora en relación con
codificadores de voz que trabajan con una única velocidad neta de
bits.
Partiendo de ello, la invención tiene como tarea
básica poner a disposición un aparato terminal de comunicaciones en
el que pueda realizarse una expansión de anchura de banda
cualitativamente satisfactoria incluso utilizando varias velocidades
netas de bits para la señal de voz de banda estrecha. También debe
indicarse un procedimiento para la ampliación de una anchura de
banda de una señal de voz de banda estrecha en un aparato terminal
de comunicaciones que pueda utilizarse en aparatos terminales de
comunicaciones que funcionan con varias velocidades netas de bits
para la señal de voz de banda estrecha.
La tarea se resuelve en cuanto al aparato
terminal de comunicaciones mediante un aparato terminal de
comunicaciones con un equipo de expansión de anchura de banda para
la ampliación de un anchura de banda de una señal de voz de banda
estrecha en su lado de baja frecuencia y/o de alta frecuencia
mediante sintetización de al menos una banda de frecuencia en base a
la señal de voz de banda estrecha, estando conectado el aparato de
expansión de anchura de banda con una memoria en la que está
archivada una tabla de referencias que contiene, para al menos dos
velocidades netas de bits de la señal de voz de banda estrecha,
respectivos valores de parámetros, al menos uno en cada caso, para
la expansión de la anchura de banda.
En el nuevo aparato terminal de comunicaciones
se prevé así poner a disposición una memoria que contiene valores
adecuados para los parámetros para las velocidades netas de bits
utilizadas en cada caso, que determinan la calidad de la expansión
de la anchura de banda. Esta medida se basa en el conocimiento de
que una parametrización óptima para la expansión de la anchura de
banda puede depender de qué velocidad neta de bits emplee
precisamente un codificador de voz al que retorna la señal de voz de
banda estrecha recibida. Por esta razón se prevé la memoria que
contiene por ejemplo valores calculados empíricamente para los
parámetros, pudiendo realizarse para las correspondientes
velocidades netas de bits respectivos tests auditivos.
En una forma constructiva preferente, puede
tener en cuenta la tabla de referencias archivada en la memoria,
como parámetros para la expansión de anchura de banda, la energía de
una banda de frecuencias sintetizada y una estructura espectral de
la banda de frecuencias sintetizada. Esto significa que en la tabla
de referencias están archivados para la correspondiente velocidad
neta de bits valores de los cuales uno da información sobre la
energía de una banda de frecuencias sintetizada, mientras el segundo
valor del parámetro determina la estructura espectral de la banda de
frecuencias sintetizada.
Por ejemplo, la energía de una banda de
frecuencias sintetizada puede ser más bien pequeña para una
velocidad neta de bits comparativamente baja, ya que aquí la
probabilidad de que se presenten artefactos en la señal de voz de
banda estrecha es más bien elevada. Los artefactos dan lugar en la
señal de voz de banda estrecha básicamente a errores en la banda de
frecuencias sintetizada, ya que la sintetización se basa en una
evaluación de la señal de voz de banda estrecha. Por ello puede ser
favorable mantener baja la energía total de la banda de frecuencias
sintetizada cuando la velocidad en bits es baja.
También en cuanto a la estructura espectral de
la banda de frecuencias sintetizada puede tenerse en cuenta la
probabilidad de la aparición de artefactos (perturbaciones).
Siempre que estos artefactos estén
suficientemente localizados dentro de una banda de frecuencias de la
señal de voz de banda estrecha, puede preverse en la banda de
frecuencias sintetizada una baja intensidad para aquellas
frecuencias que se basan en componentes de frecuencia en la señal de
voz de banda estrecha que está afectada por artefactos.
La tarea antes citada se resuelve en cuanto al
procedimiento mediante un procedimiento para expandir la anchura de
banda de una señal de voz de banda estrecha en un aparato terminal
de comunicaciones, con las etapas:
- a)
- detección de una velocidad neta de bits de la señal de voz de banda estrecha del aparato terminal de comunicaciones,
- b)
- acceso a una memoria que contiene una tabla de referencias, que contiene asignaciones entre al menos dos velocidades netas de bits y valores de parámetros para una expansión de la anchura de banda, para calcular al menos un valor de parámetros adecuado para la velocidad neta de bits detectada,
- c)
- realización de la expansión de la anchura de banda mediante un equipo de expansión de anchura de banda en base a los parámetros calculados en la etapa b) para una velocidad de bits actual.
En este procedimiento se tiene en cuenta el
hecho de que por ejemplo en el curso de un enlace de comunicaciones
también es posible un cambio de una primera velocidad neta de bits a
una segunda velocidad neta de bits para un codificador de voz que
genera la señal de voz de banda estrecha. Por esta razón se capta en
la etapa a) una velocidad neta de bits actual del codificador de
voz, con lo que en base a esta velocidad neta de bits en la etapa b)
pueden encontrarse los valores adecuados para los parámetros de la
expansión de la anchura de banda. En base a los resultados de la
etapa b), puede realizarse entonces de la manera más favorable
posible la expansión de la anchura de banda en la tapa c).
Formas constructivas preferentes del
procedimiento se reflejan en las reivindicaciones 4 a 6, cuyos
objetos ya se han descrito más arriba en base a la descripción del
aparato terminal de comunicaciones.
La invención se describirá a continuación más en
detalle a modo de ejemplo en base a una única figura dibujada, que
muestra un esquema de bloques de un aparato terminal de
comunicaciones.
Tal como se deduce de la figura, llegan en un
aparato terminal de comunicaciones móvil al lado emisor señales de
voz desde un micrófono 1 a un codificador de voz 2, que se utiliza
para comprimir la velocidad de transmisión de datos. El codificador
de voz 2 funciona según el método de "Linear Predictive Coding
(LPC)", codificación predictiva lineal, en la que se reproduce un
proceso de aparición de una señal de voz al ritmo de la voz humana.
El codificador de voz 2 funciona con distintas velocidades netas de
bits, y precisamente con la velocidad neta de bits que se determina
por el lado de la red para el aparato terminal de comunicaciones
emisor y simultáneamente para un aparato terminal móvil de
comunicaciones receptor. La determinación se completa teniendo en
cuenta ambos tramos de radio desde el aparato terminal de
comunicaciones móvil emisor a través de las estructuras de red que
participan hasta el aparato terminal de comunicaciones móvil
receptor, con el que hay que establecer una comunicación. La
velocidad neta de bits puede modificarse por ejemplo cuando se
produce un empeoramiento en el curso de un enlace de comunicaciones
en el sentido de que se reduce a un valor inferior.
Un procesador 3 del aparato terminal móvil de
comunicaciones receptor recibe por el lado de la red informaciones
sobre qué velocidad neta de bits hay que utilizar en ese momento
para el enlace entre ambos aparatos terminales móviles de
comunicaciones. En función de esta información accede el procesador
3 a una memoria 4 en la que está memorizada una tabla de referencias
que contiene todas las velocidades netas de bits posibles para el
codificador de voz 2 y que incluye los valores correspondientes para
al menos los parámetros esenciales para una expansión de la anchura
de banda, que se realiza mediante un equipo de expansión de anchura
de banda 5.
Entre el codificador de voz 2 por el lado emisor
y el equipo de expansión de la anchura de banda 5 en el lado
receptor, están conectados en la práctica otros componentes
funcionales, que asumen entre otros también la transmisión por radio
de las señales de voz codificadas y que aquí, por razones de
claridad de la representación, no se han representado en la
figura.
Los parámetros esenciales para la ampliación de
la anchura de banda son por ejemplo la energía total de una banda de
frecuencias adicional sintetizada mediante un equipo de expansión de
anchura de banda 5, que por ejemplo se encuentra en el lado de alta
frecuencia de la señal de voz de banda estrecha, que ha de
atribuirse al codificador de voz 2. Otro parámetro importante es la
distribución espectral de las intensidades en la banda de
frecuencias sintetizada.
Ambos parámetros principales citados para la
expansión de la anchura de banda tienen en cuenta el hecho de que en
la señal de voz de banda estrecha, precisamente para velocidades de
bits bajas, pueden existir artefactos (perturbaciones), que
repercuten en la trayectoria de la expansión de la anchura de banda
también sobre la banda de frecuencias sintetizada. En general puede
partirse de que para una baja velocidad de bits la probabilidad de
artefactos en la señal de voz de banda estrecha es más bien grande.
En base a ello, precisamente para velocidades de bits bajas, es baja
tanto la energía total de la banda de frecuencias sintetizada como
también la ponderación espectral de la banda de frecuencias
sintetizada en el sentido de que se ponderen con valores bajos los
intervalos de frecuencia en los que se da con mayor probabilidad la
presencia de artefactos en el correspondiente intervalo de
frecuencias en la banda de frecuencias estrecha de la señal de
voz.
Una señal de salida del equipo de expansión de
anchura de banda 5 que incluya tanto la señal de voz de baja
frecuencia como también una banda de frecuencias sintetizada que se
basa en la ampliación de la anchura de banda, se conduce a un
altavoz 6, a través del que tiene lugar la emisión de señales de
voz.
Claims (6)
1. Aparato terminal de comunicaciones con un
equipo para la expansión de la anchura de banda, para expandir la
anchura de banda de una señal de voz de banda estrecha en su lado de
baja frecuencia y/o de alta frecuencia mediante sintetización de al
menos una banda de frecuencias en base a la señal de voz de banda
estrecha,
caracterizado porque
el aparato terminal de comunicaciones incluye
una memoria (4) y el equipo de expansión de la anchura de banda (5)
está conectado con la memoria (4), en la que está archivada una
tabla de referencias que para al menos dos velocidades netas de bits
de la señal de voz de banda estrecha contiene al menos en cada caso
un valor de parámetro para la expansión de la anchura de banda.
2. Aparato terminal de comunicaciones según la
reivindicación 1,
caracterizado porque
la tabla de referencias archivada en la memoria
(4) como parámetro para la expansión de la anchura de banda, tiene
en cuenta la energía de una banda de frecuencias sintetizada y una
estructura espectral de la banda de frecuencias sintetizada.
3. Procedimiento para la expansión de la
anchura de banda de una señal de voz de banda estrecha en un aparato
terminal de comunicaciones,
caracterizado porque el procedimiento
contiene las siguientes etapas:
- a)
- captación de la velocidad neta de bits de la señal de voz de banda estrecha del aparato terminal de comunicaciones,
- b)
- acceso a una memoria (4) que contiene una tabla de referencias, que contiene asignaciones entre al menos dos velocidades netas de bits y valores de parámetros para una expansión de la anchura de banda, para calcular al menos un valor de parámetros adecuado para la velocidad neta de bits captada,
- c)
- realización de la expansión de la anchura de banda mediante un equipo de expansión de anchura de banda (5) en base a los parámetros calculados en la etapa b) para una velocidad de bits actual.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
en el que la tabla de referencias tiene en
cuenta como parámetros la energía de una banda de frecuencias
sintetizada y una estructura espectral de la banda de frecuencias
sintetizada.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 3 ó 4,
en el que cuando desciende la velocidad neta de
bits se reduce la energía de la banda de frecuencias
sintetizada.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 3 a 5,
en el que la estructura espectral de la banda de
frecuencias sintetizada tiene en cuenta la probabilidad de que se
presenten artefactos (perturbaciones) en determinadas frecuencias en
la señal de voz de banda estrecha.
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