TW589802B - Impulse noise suppression device - Google Patents

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589802 A7 _____B7 五、發明説明（1 ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於抑制產生在數位音訊資料之脈衝雜訊 之脈衝雜訊抑制裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 【技術背景】 在數位音訊系統或抽樣資料錯誤而形成偏離真實資料 之場合產生大雜訊。此雜訊稱爲脈衝雜訊。特別是在抽樣 資料的振幅小時脈衝雜訊產生就特別醒目。 爲了除去此脈衝雜訊，以前，一値使用脈衝雜訊抑制 電路。在此脈衝雜訊控制電路，檢查各抽樣資料階，或者 抽樣資料D η之階，較此之前後之抽樣資料d η - 1、D η + 1之 階大突出之場合，抽樣資料Dn判斷爲脈衝雜訊，進行將抽 樣資料Dn置換於此之前之抽樣資料Dn - 1。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此脈衝噪音抑制電路經常作動。因此，脈衝雜訊以外 之抽樣資料而較其前後之抽樣資料階突出之例如高周波成 分被供給於脈衝噪音抑制電路時，此亦被誤判爲脈衝噪音 ，而進行抽樣資料之置換。因而，甚至脈衝噪音以外之高 周波稱份被切除，仍有使音質劣化之問題存在著。 本發明之目的係提供抑制音質劣化且可抑制脈衝噪音 之脈衝抑制裝置。 【發明揭示】 依據本發明之脈衝雜訊抑制裝置具有誤差檢出手段。 在此誤差檢出手段，輸入附加誤差檢出位元之數位音訊資 ----__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' "一~ 589802 A7 五、發明説明（2 ) 料。此數位音訊資料於每既定之抽樣周期順序輸入在誤差 檢出手段。做爲誤差之檢出方法可使用公知之種種方法。 從此誤差檢出手段所輸出之數位音訊輸入於脈衝雜訊除去 手段。此脈衝雜訊除去手段前述誤差檢出手段檢出誤差時 連續既定時間作動。 通常，數位信號之誤差隨機產生。此稱爲隨機誤差。 在隨機誤差，於誤差產生之各數位信號之各誤差位元間沒 有相關。一方面，將在誤差產生之各數位信號之各誤差位 元間擁有相關而集中產生之誤差稱爲脈衝群誤差。例如無 線通信之場合，收訊電波弱，或受到干涉電波之影響很多 之脈衝群誤差產生。收訊電波變弱時，進行背景雜訊之解 調，真的資料被噪音資料置放。又，反射波干涉之場合， 真的資料被產生時間延遲之資料置換。任何一種情形，收 訊電波變弱或產生干涉不會從某個位元時點突然發生，若 從位元速率來看，持有某種程度之時間間隔緩慢產生。真 的資料被誤差的資料置換不是從某個位元點時突然發生在 全部之位元，而是某個資料少數的位元數之誤差產生，脈 衝群誤差由低誤差率開始產生，慢慢地進展到高誤差率產 生。 就數位音訊資料之收訊狀態而言，根據誤差之程度， 可分成如下所示之狀態1至狀態3。 狀態1 (無誤差） 在此狀態1，於數位音訊資料無誤差，可正常收訊。 狀態2 (誤差檢出能力內之誤差） ---__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — I. K ^^衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 589802 五、發明説明（3 在狀態2之誤差係可誤差檢出之誤差。 狀態3 (超出誤差檢出能例之誤差） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在狀態3之誤差係不能誤差檢出之誤差。 較之於狀態1往狀態2和狀態2往狀態1以及狀態2往狀態 3和狀態3往狀態2之遷移，狀態1往狀態3或狀態3往狀態1之 遷移產生之槪率非常少。 誤差發生之場合，亦即在狀態2或3，脈衝雜訊產生之 可能性高。在狀態2或3，要使脈衝雜訊除去手段動作。在 狀態1，不要使脈衝雜訊動作。因此，雖然誤差檢出手段觸 發檢出誤差要使脈衝雜訊除去手段動作，但在狀態3誤差檢 出手段不能檢出誤差，不能使脈衝雜訊除去手段動作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此’上述脈衝群誤差的特性上，從狀態1遷移至狀態 3之槪率非常少，在狀態3發生之前，狀態2發生槪率非常高 ’所以在本發明，從誤差檢出手段檢出誤差時，連續既定 時間藉由使脈衝除去手段動作，在不能檢出誤差產生之狀 態時’亦使脈衝雜訊除去手段動作，除去脈衝噪音。而且 沒誤差狀態，亦即在狀態1，不使脈衝雜訊動作而能防止音 質劣化。 上述之說明，使用誤差檢出手段，雖然係只進行誤差 檢出之場合，但在音訊資料檢出誤差時，有使用此誤差之 訂正亦進行之誤差檢出訂正手段之場合。此場合，從誤差 檢出訂正手段所輸出之數位音訊資料被輸入到脈衝雜訊除 去手段，在誤差檢出訂正手段檢出誤差時，連續既定時間 脈衝雜性除去手段動作。 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6-=--- 589802 A7 __B7 五、發明説明（4 ) 進行誤差訂正之場合，就數位音訊資料之收訊狀態可 分位狀態a至狀態d之4個狀態。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 狀態a (無誤差） 在狀態a，於數位音訊資料無誤差，可正常收訊。 狀態b (誤差檢出能力內之誤差） 在狀態b，產生之誤差係能誤差檢出之誤差。因而被檢 出之誤差總有方法可訂正。 狀態c (雖可誤差檢出，但不能誤差訂正） 狀態c，係誤差檢出偶而能進行之場合。係單就不能正 確收訊數位音訊資料判斷之狀態。又，較之誤差檢出能力 誤差訂正能力亦低，係雖能誤差檢出但不能誤差訂正之狀 態。 狀態d (超越誤差檢出能例之誤差） 在狀態d，誤差係不能誤差檢出亦不能誤差訂正之狀態 〇 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 與狀態a往狀態b和狀態b往狀態a之遷移、狀態b往狀態c 和狀態c往狀態b之遷移、狀態c往狀態d和狀態d往狀態c之遷 移比較，狀態a往狀態c、狀態c往狀態a、狀態a往狀態d或狀 態d往狀態a之遷移產生之槪率非常小。 誤差發生之場合，若能誤差訂正，應該能再生原來的 數位音訊資料，所以脈衝雜訊不發生。但是，不能訂正之 誤差產生時，脈衝誤差有發生之可能性。因此，只在不能 誤差訂正狀態c或d發生之場合，要使脈衝誤差除去手段作 動。但是，正確判別狀態c或狀態d發生之方法不存在。例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 589802 A7 B7 五、發明説明（5 ) 如，觸發依照誤差檢出訂正手段之誤差檢出使脈衝雜訊除 去手段作動之場合，在狀態b或c之場合，雖然脈衝雜訊除 去手段動作，但在狀態d，不能使脈衝雜訊除去手段動作。 因此，脈衝群誤差之特性，亦即在狀態d發生之前，利 用狀態b或狀態c發生槪率非常高之特性，將以誤差檢出訂 正手段之誤差檢出做爲契機，連續既定時間，使脈衝雜訊 除去手段動作，在狀態d，亦使脈衝雜訊除去手段動作，除 去脈衝雜訊，且在無誤差之場合，不使脈衝雜訊除去手段 作動，防止音質的劣化。 此處，在狀態b，藉由誤差檢出訂正手段之作動形成誤 差被訂正之狀態，所以不管使脈衝雜訊除去手段動作之必 要性理應沒有，脈衝雜訊除去手段動作，音質劣化產生。 但是，不使用誤差檢出訂正手段，在只使用誤差檢出手段 之場合’在狀態b (相當於上述只進行誤差檢出之場合之狀 態2 )，原來的誤差產生，脈衝雜訊除去手段動作，音質的 劣化應會產生，藉由進行誤差訂正，脈衝噪音除去手段充 分動作，音質劣化的機會應不至增加。 再者，輸入的數位音訊資料之階較輸入於此資料之前 後之數位音訊資料之階突出時，脈衝雜訊除去手段可將前 數輸入之數位音訊資料置換於輸入此資料之前後之數位音 訊資料之一方。從數位音訊資料之相關性，希望置換於在 前輸入之數位音訊資料。 前述數位音訊資料可從傳送過無線傳送路徑之數位調 制信號解調。脈衝雜訊在數位調制信號傳送經無線傳送路 —-______________ 8 ________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） "" I ~^----衣----„---1T------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 589802 A7 B7 五、發明説明（6 ) 徑之間，於無線傳送路徑之狀況不好時容易發生。因而’ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在從傳送經無線傳送路徑之數位調制信號解調之數位音訊 資料，使用依據本發明之脈衝雜訊抑制裝置有其意義。 【圖面之簡單說明】 第1圖係本發明之一實施形態之脈衝抑制裝置之方塊 圖； 第2a圖係顯示第1圖之誤差檢出訂正器發生之誤差檢 出信號之圖，第2b圖係顯示隨此誤差檢出信號作動之第1 圖之脈衝噪音抑制電路之動作狀態之圖；以及 第3a圖顯示輸入於第1圖之脈衝雜訊抑制電路之脈衝 雜訊，第3b圖係顯示藉由脈衝雜訊抑制電路抑制脈衝雜訊 之狀態。 【符號說明】 2 輸入端子 4 誤差檢出訂正器 6 脈衝抑制電路 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 開閉開關 10 輸出端子 【發明之最佳實施形態】 本發明之一實施形態之脈衝雜訊抑制裝置，如第1圖所 示，具有輸入端子2。在此輸入端子2，輸入例如將從無線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 589802 A7 _ B7 五、發明説明（7 ) 電話機經由無線傳送路徑所發訊之數位調制信號藉由解調 器解調之一連串數位音訊資料。在這些數位音訊資料，誤 差檢出以及訂正用之檢出位元附加於發訊源頭之無線電話 機。在誤差檢出以及訂正技術，例如奇偶校驗法、BCH符號 法、Lead Solomon法等公知之方法單獨或組合使用。數位音 訊資料在每個既定抽樣周期供給至輸入端子2。 輸入至輸入端子2之一連串數位音訊資料供給至誤差檢 出訂正手段，例如誤差檢出訂正器4。此誤差訂正檢出器4 係對應被使用之誤差檢出以及訂正技術之構造，在被輸入 之數位音訊資料，誤差檢出與否，若無誤差，數位音訊資 料就原封不動的輸出，若有誤差，訂正該誤差後輸出。此 誤差檢出以及訂正器4在檢出誤差場合，如第2a圖所示，產 生誤差檢出信號。 從此誤差檢出訂正器4之輸出信號供給至脈衝雜訊除去 手段，例如誤差雜訊（IPN )抑制電路6。輸入之數位音訊 資料之階較此數位音訊資料更前輸入之數位音訊資料（例 如前一個）和此數位音訊資料更後輸入之數位音訊資料（ 例如後一個）之雙方之階更突出時，此脈衝雜訊抑制電路6 判定係脈衝雜訊，將此數位音訊資料置換於例如此資料之 前一個輸入之數位音訊資料。 說明誤差檢出以及訂正器4之具體的動作。例如如第3 圖所不，輸入數位音訊資料B時，較此前一個輸入之數位音 訊資料設爲C，較此後一個輸入之數位音訊資料爲a。做爲 判定是否脈衝雜訊之規則，考慮例如以下3個。 ______________1〇^_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210X297^^ ) '一~ -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

589802 A7 ___B7 五、發明説明（8 ) (1) A和B之差的絕對値比A的絕對値大（丨A — B | > | A I )，亦即B之階較A之階大。 (2) A較B大（A>B)且C較B大（C>B)，或者B較A大 C A< B)且B較C大（B> C)，亦即連接A和B之直線之傾角 與連接B和C之直線之傾角相反。 (3) B和C之差的絕對値大於2倍A之絕對値（| b — C | > 2 I A | ) (1 )或（2 )且同時（3 )成立時，可判斷爲b較c、A 大突出。再者，有無脈衝雜訊之判定法不限於僅上述之方 法，種種方法可考慮。 如此’判斷脈衝雜訊存在時，脈衝雜訊抑制電路6，如 第3b圖所示，將判定爲脈衝雜訊之數位音訊資料（例如b ) 置換於較其前一個發生之數位音訊資料（例如C )。藉此， 抑制脈衝雜訊。判疋脈衝雜訊不存在之場合，不進行脈衝 雜訊之抑制。 再者，此脈衝雜訊抑制電路6，如第2a圖所示，誤差檢 出訂正器4發生誤差檢出信號之後，如該圖b所示，既定時 間t (例如較通常想像之脈衝群誤差發生的時間長的多，具 體而言是數秒，希望的是只在2至3秒間）動作，供給誤差 檢出訊號。更且，脈衝雜訊抑制電路6在非作動時，爲了將 從誤差檢出訂正器4之輸出信號供給至輸出端子1 〇，如第1 圖所示，在脈衝雜訊抑制電路6之輸入側和輸出側之間，設 置開閉開關8。此開閉開關8僅誤差信號檢出發生之後既定 時間t之間打開，除此之外的時間關閉。因此，誤差不被檢 ---------11 -__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I •裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 589802 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7五、發明説明（9 ) 出間，從誤差檢出訂正器4之輸出信號經由開閉開關8供給 至輸出端子。一方面，在誤差檢出之後既定時間t之間，從 誤差檢出訂正器4之輸出信號供給至脈衝雜訊抑制電路6。 ‘在脈衝雜訊抑制電路6，判斷有脈衝雜訊時，在抑制脈衝雜 訊之狀態脈衝雜訊抑制電路6之輸出信號供給至輸出端子1〇 。在檢出誤差之後既定時間t之間，在脈衝雜訊抑制電路6， 判定爲沒有脈衝雜訊時，從誤差檢出訂正器4之輸出信號就 照原來不變經由控制電路6供給至輸出端子10。 若由如此構成之脈衝雜訊抑制裝置，在誤差檢出訂正 器4沒有檢出誤差之狀態，從誤差檢出訂正器4之輸出經由 被關閉之之開閉開關8供給至輸出端子1 0。一方面，誤差檢 出訂正器4檢出誤差而發生誤差檢出信號時，僅從該時起既 定時間t之間，脈衝雜訊抑制電路6動作。此時，開閉開關8 基於誤差檢出信號連續既定時間t之間，被開放。 誤差檢出訂正器4之誤差檢出能力有限度，超過此能力 之誤差頻頻發生時，不管有誤差，誤差檢出訂正器有不能 檢出誤差之可能性。不能檢出誤差時，脈衝雜音會發生。 從完全無誤差之狀況突然形成錯誤不能訂正狀態之可 能性少，在形成誤差不能訂正之狀態之前，檢出誤差之可 能性高。例如，本來誤差少，雖能檢出誤差，其訂正亦能 進行，但不久後，誤差變多，雖能檢出誤差，但形成不能 訂正之狀態，最後甚至形成不能誤差檢出亦不能訂正之狀 態。或者，本來誤差能檢出，但形呈不能訂正之狀態，不 久，更形成不能誤差檢出亦不能訂正之狀態。再任一場合 -___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝· 訂 589802 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1〇 ) ，首先誤差被檢出，所以在此脈衝雜訊抑制裝置，檢出誤 差時，假定有連續短時間產生誤差不能訂正之狀態之可能 性，使脈衝雜訊抑制電路6作動。 在脈衝雜訊抑制電路6作動期間實際上誤差不能訂正狀 態發生若脈衝雜訊發生，脈衝抑制電路6抑制脈衝雜訊。 又在誤差不產生之狀態，不使脈衝雜訊抑制電路作動 ，所以即使階突出之數位音訊資料被輸入輸入端子，脈衝 雜訊抑制電路6誤認此階突出之資料爲脈衝雜訊，不加以抑 制，不會招致音質之劣化。 在上述實施型態，將脈衝雜訊抑制電路6動作之既定時 間t較通常想像之脈衝群誤差發生之時間設定的長得多。爲 使脈衝群誤差之時間持有某種分布而分散，即使不常發生 之長脈衝群誤差發生，脈衝群誤差之時間已不超過既定時 間t設定充分長的既定時間t。再者，由系統和使用環境脈衝 群誤差的內容和脈衝群誤差發生之時間會變化，不能一意 的決定既定時間t。按照狀況，最有效率地對脈衝群誤差使 脈衝雜訊抑制電路6動作，脈衝誤差若結束，以快速地能停 止脈衝雜訊抑制電路6之動作般設定既定時間t。 但是，以既定時間t之變形例來說’不只取得十分長’ 做爲通常假想的脈衝群誤差的時間程度，又考慮設定於比 其短些之時間。既定時間t不取得十分長之場合，有超過既 定時間t般長度之脈衝群誤差產生之可能性。由脈衝群誤差 超過誤差檢出訂正器4之誤差檢出力之故差發生’不確疋 誤差檢出偶而發生。藉由偶而發生之不確定誤差檢出信號 _____ . -^--13 -____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I~.--^----9^----^---1T------0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 589802 A7 B7 五、發明説明（11 ) 若在啓動脈衝雜訊抑制電路6之動作，在脈衝群誤差之發生 時間全部可使脈衝雜訊抑制電路動作。若既定時間短，脈 衝群誤差結束之後，脈衝雜訊抑制電路6亦馬上停止，以脈 衝雜訊抑制電路6動作停滯可縮短招致音質降低之時間。 在上述之實施形態，使用誤差檢出訂正器4脈衝雜訊抑 制電路6和開閉開關而以方塊圖顯示本發明之構造，但實際 上藉由CPU和DSP可實現對應這些各方塊之機能。又，在上 述之實施形態，雖然使用誤差檢出訂正器4，但不進行訂正 ，而僅進行誤差檢出而構成亦可。在上述之實施形態，雖 然使用來自無線電話機傳送經無線傳送路徑之數位解調數 位音訊資料，但不限於此，例如使用從傳送經有線傳送路 徑之數位調制信號解調之數位音訊資料亦可。又，在上述 之實施形態，脈衝雜訊抑制電路檢出脈衝雜訊時，雖置換 於前一個輸入之數位音訊資料，但置換於後一個輸入之數 位音訊資料亦可。又，就誤差檢出訂正器4和代替此所使用 之誤差檢出器而言，可使用公知之種種裝置。 11·——^----•装----τ——訂------0 (請先聞讀背面之注意事項存填寫本頁) 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 =J .4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 589802

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第9 1 1 228 54號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國93年1月13日修正 1. 一種脈衝雜訊抑制裝置，係具備： 輸入附加誤差檢出位元之數位音訊資料，檢出此數位 音訊資料之誤差之誤差檢出機構；以及 輸入前述數位音訊資料，前述誤差檢出機構檢出誤差 時，連續既定時間作動之脈衝雜訊除去機構。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之脈衝雜訊抑制裝置， 前述脈衝除去機構在輸入數位音訊資料之階較輸入在此資 料之前後之數位音訊資料之階突出之時，將前述輸入之數 位音訊資料置換於輸入此資料之前後之數位音訊資料之一 方。 3·如申請專利範圍第1項所記載之脈衝雜訊抑制裝置， 前述數位音訊資料係從傳送經無線傳送路徑之調制信號解 調之信號。 - 4 ·如申請專利範圍第1項所記載之脈衝雜訊抑制裝置， 前述誤差檢出機構在誤差被檢出時，進行前述數位音訊資 料之訂正。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2】ΟΧ297公董） — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 Μ