用于改善編碼通信信號(hào)性能的編碼增強(qiáng)特性的制作方法

專利名稱：用于改善編碼通信信號(hào)性能的編碼增強(qiáng)特性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信系統(tǒng)中的信號(hào)編碼，尤其涉及用于增強(qiáng)編碼通信信號(hào)的特性。
背景技術(shù)：
對(duì)低比特率聲音信號(hào)的進(jìn)行高性能編碼對(duì)諸如移動(dòng)電話、安全電話和聲音存儲(chǔ)類的通信系統(tǒng)是至關(guān)重要的。近幾年來，移動(dòng)電話具有不斷增強(qiáng)再現(xiàn)聲音信號(hào)性能和增加傳輸所需要的比特速率靈活性的強(qiáng)勁趨勢(shì)。這種改善性能的趨勢(shì)一方面反映了客戶希望移動(dòng)電話能夠提供與常規(guī)電話相同的質(zhì)量，這方面尤其重要的是背景信號(hào)和音樂的性能。另一方面，增加比特速率靈活性的趨勢(shì)反映了業(yè)務(wù)提供商希望能夠在接近網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量處運(yùn)行而不用冒風(fēng)險(xiǎn)丟棄呼叫，而且還可能交納不同的費(fèi)用得到不同的業(yè)務(wù)。這種從已存在比特流中將比特剝離出來還能保持再現(xiàn)語音信號(hào)(雖然準(zhǔn)確性降低)性能的能力是一種尤其有用的比特速率靈活性。
使用現(xiàn)有的語音編碼技術(shù)，很難同時(shí)贏得改善聲音信號(hào)質(zhì)量和增加比特速率靈活性的挑戰(zhàn)。這種困難是移動(dòng)電話中通常使用的基于線性預(yù)測(cè)綜合分析(LPAS)模式結(jié)構(gòu)的直接結(jié)果。當(dāng)前，LPAS編碼器在5kb/s和20kb/s速率之間編碼語音的效果比其他技術(shù)更好。因此，LPAS模式實(shí)際上形成了各種數(shù)字電話標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，包括GSM、D-AMPS和PDC。但是，雖然語音性能還好，但是現(xiàn)有基于LPAS的語音編碼在音樂和背景噪聲信號(hào)上性能就不那么好了。而且，已有的從比特流中剝離比特的能力直到現(xiàn)在一直隱含表示了使用相對(duì)較低效率的算法。
LPAS編碼模式非語音聲音性能不是很好是因?yàn)樗鼘?duì)語音描述的進(jìn)行了最優(yōu)化。這樣，短期能量譜就可以描述成為頻譜包絡(luò)的倍增，可以由全部極點(diǎn)模型(具有大約10個(gè)極點(diǎn))和在性質(zhì)上分別為諧波和類似噪聲兩個(gè)成分的合成的所謂頻譜細(xì)密結(jié)構(gòu)來描述。實(shí)際上，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)模型不足以描述許多音樂和背景噪聲信號(hào)。模型的缺點(diǎn)表明模型本身感性上不足以描述頻譜波谷凹部(零點(diǎn))、在其他周期信號(hào)中不作為諧波結(jié)構(gòu)部分的波峰和在由時(shí)間變化參數(shù)估算錯(cuò)誤引起的穩(wěn)定背景噪聲信號(hào)中的所謂“漩渦”效應(yīng)。
在開發(fā)具有增加比特速率靈活性LPAS算法過程中的兩個(gè)已知主要算法有明顯的缺點(diǎn)。在第一個(gè)方法中，僅僅將若干工作在不同比特速率的編碼器合并在一起并選擇一個(gè)編碼器在一個(gè)特定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行編碼(第一種方法的示例是IS-95和更近一些的IS-127標(biāo)準(zhǔn))。這些類型的編碼器可被稱為“多速率”編碼器。此種方法的缺點(diǎn)是信號(hào)的再現(xiàn)需要在接收機(jī)能夠接收到選定編碼器的所有比特流。這樣，比特流離開發(fā)射機(jī)后就不能被改變。
在第二種方法中，嵌套編碼，編碼器產(chǎn)生由兩個(gè)或更多單獨(dú)比特流組成的復(fù)合比特流包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行基本描述的主比特流；一個(gè)或多個(gè)包含加強(qiáng)基本信號(hào)描述的信息的輔助比特流。在LPAS設(shè)置中，第二種方法通過將LPAS編碼器的激勵(lì)信號(hào)分解成一個(gè)主要激勵(lì)和一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)激勵(lì)的輔助激勵(lì)。但是，要保持編碼器和解碼器(LPAS模式的基礎(chǔ))在所有速率上都能同步，長期預(yù)測(cè)器(主要存在于所有LPAS模式中)只能在主激勵(lì)上運(yùn)行。因?yàn)殚L期預(yù)測(cè)器在LPAS模式中提供編碼增益的最重要部分，這就嚴(yán)重限制了輔助激勵(lì)帶來的好處。這樣，嵌套LPAS編碼算法就以顯著降低編碼效率的代價(jià)換取了增加的比特速率靈活性。
著名的LPAS模式控制5到20kb/s之間固定速率的編碼器。這種編碼模式的概述在(例如)P.Kroon和Ed.F.Deprettere的“在速率4.8和16kbit/s之間進(jìn)行高質(zhì)量編碼的一類合成分析預(yù)測(cè)編碼器”，IEEE J.Seleced Areas Comm.，6353-363，1998；A.Gersho，“語音增長和音頻壓縮”，Proceedings IEEE，82900-918，1994；和P.Kroon和W.B.Kleijn“基于線形預(yù)測(cè)的合成分析編碼”，在W.B.Kleijn和K.K.Paliwal，編者，”語音編碼和合成”，頁79-119。Elsevier科學(xué)出版商，Amsterdam，1995。
在LPAS模式中，通過使用一個(gè)激勵(lì)信號(hào)激發(fā)一個(gè)自適應(yīng)綜合濾波器使語音信號(hào)再現(xiàn)。具有全極點(diǎn)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)綜合濾波器，由所謂的線性預(yù)測(cè)(LP)系數(shù)確定，在每一子幀(1子幀典型為2到5ms)對(duì)線性預(yù)測(cè)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。LP系數(shù)從每幀(10到25ms)原始信號(hào)中預(yù)測(cè)而且每個(gè)子幀的LP系數(shù)值通過插入進(jìn)行計(jì)算。通常每隔一幀傳送一次關(guān)于LP系數(shù)的信息。激勵(lì)是兩個(gè)組件的和自適應(yīng)碼本(用于與長期預(yù)測(cè)器相同的現(xiàn)有目的)組成部分和固定碼本組成部分。
自適應(yīng)-碼本組成部分通過為現(xiàn)有子幀選擇上次激發(fā)來確定，上次激發(fā)在通過使用合成濾波器濾波后得到與原始聲音信號(hào)幾乎完全相像的再現(xiàn)信號(hào)。固定碼本部分是從激活向量進(jìn)入的一個(gè)入口，而激活向量在給定自適應(yīng)碼部分的條件下，可以使得到的再現(xiàn)信號(hào)幾乎和原始信號(hào)完全相像。除了上述過程，自適應(yīng)和固定碼本部分還可由均衡衡量因素來衡量。
上面關(guān)于LPAS模式的描述可應(yīng)用于幾乎所有技術(shù)狀態(tài)編碼器。這些編碼器的示例有8kb/sITU G.729(參考R.Salami，C.Laflamme，J.-P.Adoul，和D.Massaloux，“用于個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)的8kb/s語音編碼的長途質(zhì)量”)，IEEE Trans.Vehic.Techn.Techn.，43(3)；808-816，1994；和R.Salami et al.，“ITU-T 8kb/s語音編碼標(biāo)準(zhǔn)建議的描述”，Proc.IEEE語音編碼工作組，頁3-4，Annapolis，MD，1995)和GSM增強(qiáng)全速率(GSMEFR)12.2kb/s編碼器(參看歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(ETSI)，“增強(qiáng)全速率(EFR)語音碼轉(zhuǎn)換(GSM 06.60)”，ETSI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)300 726，1996)。這兩個(gè)編碼器對(duì)語音信號(hào)都能較好地進(jìn)行工作。但是，對(duì)于音樂信號(hào)，兩個(gè)編碼器都包含可清楚聽見的的人工效應(yīng)物，對(duì)于低頻編碼器更是如此。對(duì)于每一個(gè)編碼器，接收機(jī)必須得到完整的比特流才能允許再現(xiàn)信號(hào)。
16kb/sITU G.728編碼器與上述列出模式的不同在于LP參數(shù)是從以往再現(xiàn)信號(hào)中計(jì)算出來的，這樣不要求被傳送。這通常是指后向LP適應(yīng)。只使用固定碼本。與其他編碼器(使用10的線性預(yù)測(cè)法則)相反，使用了線性預(yù)測(cè)法則50。這個(gè)高的預(yù)測(cè)法則比G.729和GSMEFR編碼器相比，能對(duì)非語音聲音更好的進(jìn)行操作。但是，因?yàn)楹笙蜻m應(yīng)的結(jié)構(gòu)，與G.729和GSMEFR編碼器相比，此編碼器對(duì)信道錯(cuò)誤更敏感，這就使它在移動(dòng)電話環(huán)境下具吸引力較小。而且，必須G.728接收機(jī)得到完整的比特流才允許再現(xiàn)信息。
TIA的IS-127是一個(gè)針對(duì)移動(dòng)電話的多速率編碼標(biāo)準(zhǔn)。雖然此標(biāo)準(zhǔn)增加了比特速率的靈活性，但是它不允許在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間對(duì)比特流進(jìn)行改變。這樣，比特速率的確定必須在發(fā)射機(jī)內(nèi)進(jìn)行。編碼模式與上述列出的模式稍有不同，但這些不同(例如參看D.Nahumi，“改善8kb/sRCELP編碼器”，Proc.IEEE語音編碼工作組，頁39-40，Annapolis，MD，1995；和W.B.Kleijn，P.Kroon，和D.Nahumi，“RCELP話音編碼算法”，歐洲電信傳輸，4(5)573-582，1994)對(duì)非話音聲音的準(zhǔn)確性影響不大。
因?yàn)榍懊嫣岬降默F(xiàn)有方法的性能限制，只有非常少的幾種實(shí)際的編碼器設(shè)計(jì)能夠允許比特流在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間改變。這些方法的示例可在下面找到R.Drogo de lacovo和D.Sereno，“用于數(shù)字移動(dòng)無線通信的6.55kbit/s的CELP編碼”，Proc.IEEE世界通信會(huì)議.，頁405.6，1990；S.Zhang和G.Lockhart，“規(guī)律脈沖激發(fā)(RPE)線性預(yù)測(cè)編碼的內(nèi)嵌方案”，Proc.IEEE會(huì)議.聲音.話音標(biāo)記過程.，頁37-40，Detroit，1995；A.Lamblin，和E.Boursicaut，“用于寬帶話音編碼的內(nèi)嵌算術(shù)CELP/VSELP編碼器”話音Comm.，16(4)219-328，1995；和B.Tang，A.Shen，A.Alwan，和G.Pottie，“基于可察覺的內(nèi)嵌子帶話音編碼器”，IEEE傳輸話音和音頻處理.，5(2)131-140，1997.在所有這些例子中，編碼系數(shù)相對(duì)于固定速率編碼器要低因?yàn)樽赃m應(yīng)碼本被完全省略，或者因?yàn)樽赃m應(yīng)碼本只在主要激勵(lì)信號(hào)上運(yùn)行。這個(gè)使用此方法的LPAS編碼器的相對(duì)較低性能在最近關(guān)于內(nèi)嵌編碼(參看的工作中通過使用子帶編碼器來闡述。B.Tang，A.Shen，A.Alwan，和G.Pottie，“基于可察覺的內(nèi)嵌子帶話音編碼器”，IEEE話音傳輸和音頻處理.，5(2)131-140，1997)。雖然子帶編碼器沒有在固定速率時(shí)工作的好，但當(dāng)需要內(nèi)嵌編碼系統(tǒng)時(shí)它們的編碼性能明顯具有競(jìng)爭性。
在高于16kb/s的速率上，音頻信號(hào)編碼器趨向用于編碼音樂。與前面提到的基于LPAS的編碼器相比，這些更高速率的編碼器通常使用高于8kb/s的更高的抽樣速率。大部分這樣的編碼器基于眾所周知的子帶和傳輸編碼原則。使用線性預(yù)測(cè)和傳輸編碼的基于綜合多速率(16，24和32kb/s)編碼器的技術(shù)狀態(tài)出現(xiàn)在J-H.Chen，“用于ITU-T新寬帶話音編碼標(biāo)準(zhǔn)的專用編碼器”，Proc.Interrogatory.Conf.聲音.話音標(biāo)記.處理.，頁1359-1362，Atlanta，1997.更高速率傳輸以及子帶編碼方案在下面給出K.Gosse，F(xiàn).Moreau de Saint-Martin，X.Durot，P.Duhamel，和J.B.Rault，“使用綜合濾波器最小化可察覺失真的子帶音頻編碼”，Proc.Interrogatory.Conf.聲音.話音標(biāo)記.處理.，頁347-350，Munich，1997；M.Purat和P.Noll，“使用基于變頻模式重疊傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)分解的音頻編碼”，Proc.IEEE Interrogatory.Conf.聲音.話音標(biāo)記.處理.，頁1021-1024，Atlanta，1996；J.Princen和J.Johnston，“信號(hào)自適應(yīng)濾波音頻編碼”Proc.IEEE質(zhì)詢.會(huì)議.聲音.話音標(biāo)記.過程.，頁3071-3074，Detroit，1995；N.S.Jayant，J.Johnston和R.Safranek，“基于人感知模型的信號(hào)壓縮”，Proc.IEEE，81(10)1385-1421，1993。尤其在超過30kb/s的速率，這些編碼程序?qū)σ魳纺軌蜻M(jìn)行較好的處理，同時(shí)也應(yīng)該能對(duì)背景噪音進(jìn)行較好的處理。在稍低的速率，編碼器將遭到音調(diào)噪音或?qū)拵г胍舻母蓴_。不幸的是，在更高的比特速率對(duì)大多數(shù)移動(dòng)電話應(yīng)用來說太高了。
在通常用于移動(dòng)電話(8到16kb/s)的速率上，轉(zhuǎn)換和子帶編碼算法的性能將降低并低于使用基于LPAS編碼所得到的性能。因?yàn)槿鄙匍L期反饋，這些更高速率算法將更適合于使用傳統(tǒng)技術(shù)的內(nèi)嵌編碼，而不是LPAS編碼模式，如B.Tang，A.Shen，A.Alwan，和G.Pottie，“基于可察覺的內(nèi)嵌子帶話音編碼器”IEEE話音傳輸和音頻處理.，5(2)131-140，1997，中提出的程序所說明的。
前面的討論說明了兩個(gè)問題。第一個(gè)是運(yùn)行在低于16kb/s速率下，話音編碼器具有相對(duì)較低的性能，尤其對(duì)非話音信號(hào)，如音樂。第二個(gè)問題是設(shè)計(jì)一個(gè)允許降低發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間比特速率的高效的編碼器(在移動(dòng)電話能夠使用的頻率工作)的困難。
第一個(gè)問題源于LPAS模式的限制。LPAS模式是為話音信號(hào)設(shè)計(jì)的，并且在現(xiàn)有形式中，對(duì)其他信號(hào)不能進(jìn)行很好的處理。對(duì)燃ITUG.728編碼器對(duì)這些非語音信號(hào)進(jìn)行更好的處理(因?yàn)樗褂煤笙騆P調(diào)節(jié))，但它對(duì)信道差錯(cuò)更敏感，這就使其對(duì)于移動(dòng)電話應(yīng)用缺少吸引力。更高速率編碼器(子帶和轉(zhuǎn)換編碼器)就不會(huì)遇到非語音聲音上述的質(zhì)量問題，但他們的比特速率太高不適合移動(dòng)電話。
第二個(gè)問題源于一直到現(xiàn)在還在使用的創(chuàng)建LPAS編碼使用的主要和輔助比特流的方法。使用這種方法，LPAS編碼器中的長期反饋機(jī)制與非內(nèi)嵌編碼系統(tǒng)相比，將失去效率。結(jié)果，LPAS系統(tǒng)將很少使用內(nèi)嵌編碼。
本發(fā)明具有的功能為估算提供了增強(qiáng)信息，例如自適應(yīng)均衡操作器，它可使聲音信號(hào)(使用基本編碼算法進(jìn)行編碼和重現(xiàn))與原始信號(hào)更加相似。均衡操作器通過線性或非線性濾波操作修改信號(hào)，或?qū)ζ溥M(jìn)行按組逼近。本發(fā)明還可通過從主要編碼算法產(chǎn)生的比特流中可分離出來的比特流為編碼提供自適應(yīng)均衡操作器，但允許編碼錯(cuò)誤。本發(fā)明還可通過系統(tǒng)接收機(jī)為解碼提供自適應(yīng)均衡操作器，和在接收機(jī)端，解碼自適應(yīng)均衡操作器對(duì)使用主要編碼算法進(jìn)行聲音信號(hào)編碼和再現(xiàn)。
自適應(yīng)均衡操作器不同于后向?yàn)V波器(參見V.Ramamoorthy和N.S.Jayant，“通過自適應(yīng)后向?yàn)V波后的增強(qiáng)ADPCM話音”，AT&T BellLabs.Tech.J.頁1465-1475，1984；和J-H.Chen和A.Gersho，“用于增強(qiáng)編碼話音質(zhì)量的自適應(yīng)后向?yàn)V波”，IEEE Trans.話音音頻處理.，3(1)59-71，1995)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)是最優(yōu)化的，而且因?yàn)殛P(guān)于操作器的信息可以被傳遞。自適應(yīng)均衡操作器不同于傳統(tǒng)內(nèi)嵌編碼使用的增強(qiáng)方法還因?yàn)榫獠僮髌鞑⒉粚?duì)信號(hào)進(jìn)行校正。相反，均衡操作器典型的是使用自適應(yīng)濾波器進(jìn)行濾波來實(shí)現(xiàn)，或通過為短期波譜乘以轉(zhuǎn)換函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。這樣，信號(hào)的校正是倍增的特性，而不是添加特性。
本發(fā)明允許對(duì)試圖模仿信號(hào)波形的主要編碼器的主要編碼/解碼過程中產(chǎn)生的失真進(jìn)行校正。自適應(yīng)均衡操作器的結(jié)構(gòu)通常針對(duì)主要編碼器結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)(例如，使用LPAS編碼器模仿非話音聲音的不足)。這針對(duì)上面提到的第一個(gè)問題。
本發(fā)明允許比特速率的增強(qiáng)靈活性。在實(shí)施例中，只需要與主要編碼器相關(guān)的比特流來再現(xiàn)信號(hào)。與自適應(yīng)均衡操作器相關(guān)的輔助比特流可在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的任意位置被省略。只要輔助比特流到達(dá)解碼器就可增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)。在其他實(shí)施例中，在接收機(jī)端需要相關(guān)于自適應(yīng)均衡操作器的比特流，因此它不能被省略。
附圖簡述

圖1說明傳統(tǒng)話音編碼系統(tǒng)的一部分。
圖2圖示說明根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)功能。
圖3圖示說明包含圖2中增強(qiáng)功能示例的LPAS話音編碼系統(tǒng)。
圖3A具體說明圖3的一個(gè)特性。
圖3B具體說明圖3的一個(gè)特性。
圖4是一個(gè)說明圖2的增強(qiáng)功能的傅立葉變換域。
圖5說明圖3均衡操作估算機(jī)的實(shí)施例。
圖6具體說明圖3均衡編碼器的功能。
圖7說明圖6中編碼器的功能操作。
圖8說明圖3中均衡操作器的一個(gè)實(shí)施例。
圖9說明圖4轉(zhuǎn)換功能的多級(jí)實(shí)現(xiàn)。
圖10說明當(dāng)實(shí)現(xiàn)圖9的多級(jí)轉(zhuǎn)換功能時(shí)，圖6編碼器的操作。
圖11說明修改圖8的均衡操作器以適應(yīng)圖9的多級(jí)轉(zhuǎn)換功能。
圖12說明一個(gè)根據(jù)本發(fā)明，包括圖3和圖5的均衡預(yù)測(cè)器的編碼激發(fā)線性預(yù)測(cè)(CELP)編碼器。
圖12A說明圖12編碼器的替代實(shí)施例。
圖13說明根據(jù)本發(fā)明，包括圖3，8和11中均衡操作器的CELP解碼器。
詳細(xì)描述示例圖1是一個(gè)傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的通用框圖。在圖1中，輸入信號(hào)在編碼器中的11處由編碼過程產(chǎn)生。從發(fā)射機(jī)輸出的編碼信息輸出通過通信信道傳送到接收機(jī)，接收機(jī)在13處嘗試從編碼信息中產(chǎn)生表示輸入信號(hào)的再現(xiàn)信號(hào)。但是，如上面討論的，許多傳統(tǒng)系統(tǒng)，如圖1所示，(例如)應(yīng)用于移動(dòng)電話中的話音編碼系統(tǒng)，不是在所有條件下都能工作得很好。例如，當(dāng)在LPAS系統(tǒng)中處理非話音信號(hào)，再現(xiàn)信號(hào)經(jīng)常不能提供可接受的輸入信號(hào)的再現(xiàn)。
在示例圖2中，本發(fā)明提供一個(gè)增強(qiáng)功能(增強(qiáng)器21)，它可應(yīng)用于圖1中的再現(xiàn)信號(hào)以便產(chǎn)生圖2所示的增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)。從圖2增強(qiáng)器輸出的增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)典型地與圖1相比可提供更好的輸入信號(hào)的再現(xiàn)。
圖3說明圖2的增強(qiáng)功能如何作為編碼均衡操作被實(shí)現(xiàn)的例子。在圖3中，133處的信號(hào)對(duì)應(yīng)于圖1和2地再現(xiàn)信號(hào)，均衡操作器(和均衡器)39對(duì)應(yīng)于圖2的增強(qiáng)器，而135處的信號(hào)對(duì)應(yīng)于圖2的增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)。圖3的傳輸介質(zhì)31對(duì)應(yīng)于圖1的信道12。
均衡估算機(jī)33和均衡編碼器35在發(fā)射機(jī)中提供，均衡解碼器37和均衡操作器39在接收機(jī)中提供。主要編碼信號(hào)121在32處由發(fā)射機(jī)的傳統(tǒng)主要編碼過程產(chǎn)生。主要編碼信號(hào)是輸入信號(hào)的編碼表示。32處的主要編碼器還輸出目標(biāo)信號(hào)30。主要編碼信號(hào)121盡可能與目標(biāo)信號(hào)30匹配。主要編碼信號(hào)121和目標(biāo)信號(hào)30被輸入到均衡估算機(jī)33。估算機(jī)33的輸出則被送入編碼器35。
從主編碼器32輸出的比特流38包括信息，接收機(jī)的再現(xiàn)過程將在13處使用此信息重現(xiàn)133處的主編碼信號(hào)。從編碼器35輸出的比特流36可以通過傳統(tǒng)的結(jié)合操作(參看圖3A)與比特流38結(jié)合以便產(chǎn)生一個(gè)通過傳輸介質(zhì)31傳輸?shù)暮铣杀忍亓?。這個(gè)合成比特流在接收機(jī)被接收并通過傳統(tǒng)分離操作(參看圖3B)分離出成分信號(hào)。包含再現(xiàn)用于再現(xiàn)主編碼信號(hào)信息的比特流被輸入到再現(xiàn)器13，包含均衡信息的比特流被輸入到解碼器37。
比特流36和38可通過傳輸介質(zhì)31分別傳輸，如圖3虛線所示。
解碼器37的輸出和再現(xiàn)器13產(chǎn)生的再現(xiàn)信號(hào)133一起被送入均衡操作器39。均衡操作器39輸出增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)135。
均衡估算機(jī)33判斷均衡操作需要做什么才能產(chǎn)生增強(qiáng)的再現(xiàn)信號(hào)，此信號(hào)與再現(xiàn)信號(hào)133相比能夠更近似地與目標(biāo)信號(hào)30相匹配。估算機(jī)33然后輸出均衡估算，它最大化目標(biāo)信號(hào)30和增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)135之間的相關(guān)近似手段。估算機(jī)33在34處的均衡估算輸出在35處被編碼，從編碼器35產(chǎn)生的結(jié)果編碼表示輸出通過傳輸介質(zhì)31傳送，并在37處解碼。均衡操作器39使用解碼器37產(chǎn)生的再現(xiàn)均衡估算輸出增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)133，最后產(chǎn)生增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)135。
這里具體描述一下均衡功能。所有數(shù)字信號(hào)在本例中假設(shè)都以8000Hz的抽樣速率進(jìn)行抽樣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施示例中，目標(biāo)信號(hào)和主編碼信號(hào)作為一系列信號(hào)組處理，每個(gè)信號(hào)組包含多個(gè)相關(guān)信號(hào)的抽樣。組的尺寸可以是一個(gè)幀長，一個(gè)子幀長，或它們之間任何需要的長度。信號(hào)組對(duì)目標(biāo)和主編碼信號(hào)進(jìn)行時(shí)分同步，目標(biāo)和主編碼信號(hào)的對(duì)應(yīng)碼段可稱為“碼段信號(hào)對(duì)”。信號(hào)組被選定以便允許僅通過定位端到端對(duì)應(yīng)時(shí)分信號(hào)組來精確再現(xiàn)任何信號(hào)。上述碼段處理技術(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)很有名。均衡估算(參見圖3中33)，估算的編碼和解碼(參見圖3的35和37)，和增強(qiáng)(例如均衡)操作(參見圖2的21和圖3的39)優(yōu)選在每個(gè)信號(hào)組對(duì)中單獨(dú)完成。
上述的碼段處理可能在一些應(yīng)用中并不適合，因?yàn)椴焕姆纸M影響。在這些情況下，信號(hào)可使用傳統(tǒng)窗口技術(shù)來處理，例如聞名的長度為L(例如256)Hann窗口抽樣，在兩個(gè)L/2(本例中為128)抽樣之間進(jìn)行重疊以便避免碼段影響。
圖4中示例概念上說明進(jìn)行傅立葉變換轉(zhuǎn)變成頻域表示的分段信號(hào)。B(n)代表(離散和實(shí)際)目標(biāo)信號(hào)的離散復(fù)數(shù)頻譜，而BR(n)代表(離散和實(shí)際)再現(xiàn)信號(hào)的離散復(fù)數(shù)頻譜。本例中的均衡操作是將再現(xiàn)信號(hào)BR(n)乘以一個(gè)離散編碼頻譜T(n)。這樣，增強(qiáng)信號(hào)BE(n)可以表示為BE(n)＝T(n)BR(n)n＝0，...，N-1T(n)實(shí)部和虛部必須對(duì)稱以便保證BE(n)對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)際的時(shí)域信號(hào)。對(duì)于通常在n＝0，...，N-1時(shí)BR(n)沒有消失情況下，T(n)的最佳表達(dá)式(為原始信號(hào)B(n)提供精確再現(xiàn))可通過在上述等式中設(shè)BE(n)＝B(n)得到，而T(n)的解決為TOPT(n)＝B(n)/BR(n)n＝0，...，N-1；BR(n)≠0目的是為了找到一個(gè)T(n)的編碼表達(dá)式，它最大化BE(n)和B(n)之間的相似性手段。標(biāo)準(zhǔn)基于人的感知是先進(jìn)的。這種編碼表達(dá)式格式的選擇將依賴于用于產(chǎn)生原始碼信號(hào)的特定原始編碼器。
這里描述的均衡操作器的實(shí)現(xiàn)開發(fā)用于作為主編碼器實(shí)現(xiàn)LPAS編碼模式。感知試驗(yàn)辨明，在這種情況下，對(duì)TOPT(n)相位頻譜的操作并不顯著影響均衡效果。這樣，只有TOPT(n)放大的頻譜在公開的實(shí)現(xiàn)中使用。
對(duì)相反的能量譜|TOPT(n)|2進(jìn)行離散傅立葉反變換得到一個(gè)自動(dòng)較正序列，從自動(dòng)校正序列中可使用本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員熟知的傳統(tǒng)方法(例如Levinson-Drubin算法)來計(jì)算預(yù)測(cè)系數(shù)。預(yù)測(cè)系數(shù)對(duì)應(yīng)于具有絕對(duì)離散傳輸函數(shù)|H(n)|的全極點(diǎn)濾波器。相反的能量譜|H(n)|-2則形成對(duì)|TOPT(n)|2的逼近。濾波器H(n)可以是(例如)第20順序?yàn)V波器。使用|H(n)|逼近|T(n)|的優(yōu)勢(shì)在于可以通過認(rèn)識(shí)到(例如)如果每個(gè)碼段信號(hào)B(n)和BR(n)使用一個(gè)具有80個(gè)抽樣碼段信號(hào)，則|T(n)|可用40個(gè)值來定義，而|H(n)|可僅用對(duì)應(yīng)于由H(n)代表的第20順序全極點(diǎn)濾波器的20個(gè)值來代替(即預(yù)測(cè)系數(shù))。
從上面相反能量頻譜|TOPT(n)|-2中最大限度得到的全極點(diǎn)濾波器|H(n)|對(duì)復(fù)制頻譜波谷很有效，這樣很好地對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行編碼。如果目標(biāo)就是改善背景噪音性能，頻譜波峰就更重要。這種情況下，能量譜|TOPT(n)|2將被用于產(chǎn)生自動(dòng)校正序列和最大限度的需要全極點(diǎn)濾波器。
圖5說明圖3中估算機(jī)33的一個(gè)例子。目標(biāo)信號(hào)組和原始編碼信號(hào)組是在56處(也可使用其他適合的頻域轉(zhuǎn)換)的傅立葉變換對(duì)，以便產(chǎn)生信號(hào)B(n)和BR(n)，它們被送入包含除法器51和簡化器53的除法裝置50中。B(n)在除法器51中除以BR(n)產(chǎn)生T(n)，簡化器53去除相位消息，則只有放大信息|T(n)|被提供到編碼器35。
編碼器35接收到|T(n)|并產(chǎn)生|H(n)|。圖6顯示圖3中編碼器35的一個(gè)例子。圖6中編碼器例子包括一個(gè)具有輸入|T(n)|的自動(dòng)校正函數(shù)(ACF)產(chǎn)生器61，而其輸出送入系數(shù)產(chǎn)生器67，而它的輸出送入頻率轉(zhuǎn)換器63，頻率轉(zhuǎn)換器63的輸出送入量化器65。
圖6編碼器的范例操作在圖7的示例中說明。在71處，自動(dòng)校正功能ACF通過從自較功能產(chǎn)生器61以上述方式從|T(n)|中得到。在73處，|H(n)|通過系數(shù)產(chǎn)生器67以上述方式從自較功能ACF中得到。在75處，頻率轉(zhuǎn)換器63對(duì)|H(n)|實(shí)施到可察覺相關(guān)頻率范圍(例如，著名的Bark或ERB范圍)的大致頻率轉(zhuǎn)換。結(jié)果頻率轉(zhuǎn)換信號(hào)|H(n)|的系數(shù)在77處由量化器65進(jìn)行量化，對(duì)應(yīng)于量化系數(shù)的比特流在36處(參見圖3和6)從量化器65輸出?？梢允褂迷S多可能的量化方法，包括諸如多級(jí)和分離向量均衡的傳統(tǒng)方法或簡單的衡量器量化。
圖8說明圖3均衡操作器的一個(gè)例子。133處的再現(xiàn)信號(hào)133在81處(也可使用其他合適的頻域轉(zhuǎn)換來匹配圖5中56處使用的轉(zhuǎn)換)進(jìn)行傅立葉變換以便產(chǎn)生BR(n)。解碼器37在82處從傳輸介質(zhì)31接收編碼|H(n)|(即比特流)并使用著名的傳統(tǒng)解碼技術(shù)產(chǎn)生|H(n)|作為輸出。乘法器83接收輸入|H(n)|和BR(n)，使|H(n)|和BR(n)相乘產(chǎn)生BE(n)。此信號(hào)然后在85處進(jìn)行傅立葉反變換(其他頻域反變換也可在81處使用來完成變換)以便在135處產(chǎn)生時(shí)域增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)。
如果|H(n)|濾波器系數(shù)沒有從接收機(jī)處得到，則乘法器83自動(dòng)設(shè)置|H(n)|＝1，n＝0，...，N-1。這意味著均衡操作器將變成“透明的”，因?yàn)槌朔ㄆ?3僅僅使再現(xiàn)信號(hào)BR(n)乘以1。這樣，如果使用圖3A和3B的復(fù)合比特流，包含|H(n)|信息(圖3的36)可以被降(如果需要)到更低的比特速率，而不影響接收機(jī)再現(xiàn)原始編碼信號(hào)的性能。
圖9說明圖4的傳輸函數(shù)T(n)的多級(jí)實(shí)現(xiàn)。在圖9中，T(n)包括Q＋1級(jí)T0(n)，T1(n)…TQ(n)。
圖10說明圖6編碼器實(shí)現(xiàn)圖9多級(jí)傳輸函數(shù)的范例操作。在圖10的100處，索引計(jì)數(shù)器q被設(shè)置為0，Q被設(shè)置為一個(gè)常量代表圖9傳輸函數(shù)的最后一級(jí)。在101處，|Tq(n)|設(shè)成等于從圖5的簡化器53接收的需要的|T(n)|的總值。在102處，自較函數(shù)ACF如上所述從|Tq(n)|中得到。在103處，估算系數(shù)|Hq(n)|如上所述從ACF處得到。在107處，如果級(jí)數(shù)索引q等于常量Q，則編碼操作結(jié)束。否則，在108，|Tq＋1(n)|設(shè)成等于|Tq(n)|/|Hq(n)|。因此級(jí)數(shù)索引q在106處增加，自較函數(shù)ACF在102處從|Tq(n)|中得到，這個(gè)過程重復(fù)直到|Hq(n)|從q＝0一直到q＝Q。完成圖10的編碼器操作后，T(n)通過下面表達(dá)式進(jìn)行逼近|T(n)|≈∏|Hq(n)|注意，對(duì)于每個(gè)|Tq(n)|圖10編碼器的操作導(dǎo)出對(duì)應(yīng)|Hq(n)|。這樣，上述產(chǎn)品代表期望|T(n)|的一個(gè)近似。
圖11說明一個(gè)對(duì)圖8量化操作器的范例修改以便適應(yīng)圖9的多級(jí)轉(zhuǎn)換函數(shù)。均衡解碼器37的輸出被輸入到乘積產(chǎn)生器111。乘積產(chǎn)生器111從解碼器37接收前面乘積的級(jí)因子|Hq(n)|，對(duì)乘積進(jìn)行計(jì)算，并把乘積傳送到乘法器83乘以再現(xiàn)信號(hào)BR(n)。如果接收機(jī)不能成功地得到所有前面乘積的級(jí)因子，則乘積產(chǎn)生器111會(huì)用值1代替所有未接收的因子并保留所有成功得到的因子，然后產(chǎn)生乘積。圖9的各種級(jí)可在發(fā)射機(jī)被分別編碼并以內(nèi)嵌方式傳輸，這樣任何一個(gè)或任何一組或所有級(jí)都可降低比特速率。
圖12說明一個(gè)通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)內(nèi)(例如移動(dòng)電話內(nèi)部的發(fā)射機(jī))內(nèi)的話音編碼器，包括圖3和5的均衡估算機(jī)33。圖12的實(shí)現(xiàn)包括傳統(tǒng)的ACELP(由代數(shù)碼激活的線性預(yù)測(cè))編碼過程，此過程包括一個(gè)自適應(yīng)碼本和代數(shù)碼本。主編碼信號(hào)121在加法電路120的輸出處得到，反饋到自適應(yīng)電報(bào)密碼本(如傳統(tǒng)方法)并和目標(biāo)信號(hào)30一起輸入到均衡估算機(jī)。目標(biāo)信號(hào)代表產(chǎn)生聲音信號(hào)信號(hào)125的激勵(lì)，通過將聲音信號(hào)加到作為合成濾波器122倒置的反向合成濾波器123上得到。對(duì)應(yīng)于圖1和3輸入信號(hào)的聲音信號(hào)125包括(例如)任一或多個(gè)聲音、音樂和背景。均衡噪音估算機(jī)33響應(yīng)原始編碼信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)以便產(chǎn)生均衡估算|T(n)|。均衡估算組成表示原始編碼信號(hào)121目標(biāo)信號(hào)130匹配情況的信息，這樣也就可表示主編碼信號(hào)再現(xiàn)聲音信號(hào)125的情況。圖12中傳統(tǒng)的查找方法部分124以本技術(shù)領(lǐng)域熟知的方式為上述比特流38產(chǎn)生信息(在接收機(jī)根據(jù)此信息對(duì)主編碼信號(hào)進(jìn)行再現(xiàn))。查找方法部分124還以傳統(tǒng)方式控制電報(bào)密碼本和相關(guān)放大器。
示例圖13說明通信系統(tǒng)接收機(jī)(例如移動(dòng)電話的接收機(jī))中的話音解碼器的例子，它包括圖3、8和11的均衡操作器。圖13例子使用包括自適應(yīng)碼本和代數(shù)碼本的傳統(tǒng)ACELP解碼過程。主編碼信號(hào)121(參見圖3)的再現(xiàn)信號(hào)133在加法電路131的輸出處得到，并被輸入到均衡操作器39。均衡操作器還從均衡解碼器37處接收|H(n)|。為響應(yīng)這些輸入，均衡操作器在135處產(chǎn)生圖2和3中的增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)，這些再現(xiàn)信號(hào)則被輸入到傳統(tǒng)合成濾波器122。對(duì)比特流38中的信息(從傳輸介質(zhì)31處接收)進(jìn)行傳統(tǒng)地分離和解碼以便產(chǎn)生對(duì)電報(bào)密碼本和其放大器進(jìn)行傳統(tǒng)管理。
雖然133處反饋到圖13中自適應(yīng)碼本的再現(xiàn)信號(hào)(ACELP激勵(lì)信號(hào))沒有被均衡操作器增強(qiáng)，但是將增強(qiáng)信號(hào)135從均衡操作器反饋到自適應(yīng)碼本是可能的(參見圖13中虛線)。實(shí)現(xiàn)其的一種方法是將子幀長度設(shè)置為碼段長度，這樣發(fā)射機(jī)就可為每個(gè)子幀估算量化操作器。其他方法就是在解碼器37基于子幀插入量化操作器，這樣接收機(jī)就可有效地處理具有子幀長度的碼段，而不考慮發(fā)射機(jī)使用的碼段長度。如果增強(qiáng)信號(hào)被反饋到自適應(yīng)碼本，具有|H(n)|信息的比特流不能被降到較低比特速率，因?yàn)樗糜谠?33處產(chǎn)生再現(xiàn)信號(hào)133。
如果圖13增強(qiáng)信號(hào)135被反饋到自適應(yīng)碼本，量化操作器39必須在發(fā)射機(jī)處被插入到的話音編碼器的反饋環(huán)中。作為示例，均衡操作器39可被插入到圖12的反饋環(huán)中，如12A所示。
上述的自適應(yīng)編碼均衡操作器完成線性或非線性濾波或主編碼器產(chǎn)生的編碼信號(hào)進(jìn)行逼近，這樣根據(jù)某個(gè)準(zhǔn)則，結(jié)果增強(qiáng)信號(hào)就會(huì)更接近于目標(biāo)信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生若干優(yōu)勢(shì)。編碼均衡器的乘法性質(zhì)允許在相同比特速率下，對(duì)主編碼器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)時(shí)，與加法糾錯(cuò)相比，具有更大的糾錯(cuò)動(dòng)態(tài)范圍。這在對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行編碼時(shí)尤其具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿祟惖穆犛X系統(tǒng)具有較大的動(dòng)態(tài)范圍。
編碼均衡操作的轉(zhuǎn)換功能可被分解為幅度和相位頻譜。相位頻譜主要確定在時(shí)域-頻域平面內(nèi)事件的時(shí)間置換。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大部分編碼器通過使用零相位頻譜(或任何具有較小、平滑組時(shí)延的其他頻譜)可用轉(zhuǎn)換函數(shù)來代替最佳相位頻譜而只產(chǎn)生性能的極小下降。這樣，只有幅度頻譜需要被編碼。這是與使用附加其他信號(hào)來對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)的系統(tǒng)比較。附加信號(hào)的編碼不能開發(fā)人類聽覺系統(tǒng)的不敏感性，以至于察覺在時(shí)域-頻域平面內(nèi)很短的時(shí)間置換。
如果編碼均衡操作器與LPAS編碼結(jié)合，將能去除LPAS模式的固有缺點(diǎn)。這樣，編碼均衡操作器就能準(zhǔn)確地描述波谷。而且，它還能在諧波結(jié)構(gòu)內(nèi)準(zhǔn)確模仿非諧波波峰。
編碼均衡方法可用于補(bǔ)償主編碼器的不足，針對(duì)編碼模型的問題得到更高性能。這在CELP環(huán)境中尤其清楚，其中變換域編碼均衡用于提高非話音信號(hào)的性能(例如音樂和背景噪音)，這些信號(hào)在使用時(shí)域CELP模型進(jìn)行編碼時(shí)性能并不很好。甚至在新的編碼模式中清除話音的性能也被提高。
編碼均衡器操作器乘法特性與早期的加法性質(zhì)的方法正好相反。這意味著，(例如)幅度和相位信息能夠分離并單獨(dú)進(jìn)行編碼。通常相位信息可以省略，這在早期方法中是不可能的。
編碼均衡器操作器能夠非常容易地在內(nèi)嵌模式中運(yùn)行。比特會(huì)因?yàn)橹T如信道差錯(cuò)或降低比特速率的需要等原因來降低速率，因此編碼均衡器操作器會(huì)變得透明而且還可從主解碼器得到效果相當(dāng)不錯(cuò)的解碼信號(hào)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還很清楚，上述關(guān)于圖2-13的實(shí)施例可以使用諸如適合的編程數(shù)字信號(hào)處理器或其他數(shù)字處理器來很容易地實(shí)現(xiàn)，或者使用諸如適合的編程處理器結(jié)合與之連接的附加的外部電路來實(shí)現(xiàn)。
雖然本發(fā)明的范例實(shí)施例已經(jīng)在上面進(jìn)行了具體描述，但它并沒有限定本發(fā)明的范圍，還可在各種實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，以便產(chǎn)生能夠在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)木幋a信息的發(fā)射機(jī)，包括一個(gè)主編碼器，具有一個(gè)輸入來接收輸入信號(hào)，具有一個(gè)第一輸出來響應(yīng)輸入信號(hào)提供目標(biāo)信號(hào)，具有一個(gè)第二輸出來響應(yīng)輸入信號(hào)提供一個(gè)能夠匹配目標(biāo)信號(hào)的主編碼信號(hào)，具有一個(gè)第三輸出來響應(yīng)所述輸入信號(hào)提供能夠再現(xiàn)所述主編碼信號(hào)的編碼信息；一個(gè)增強(qiáng)估算機(jī)，具有耦合到所述主編碼器上的輸入來接收所述主編碼信號(hào)和所述目標(biāo)信號(hào)，所述增強(qiáng)估算機(jī)具有一個(gè)輸出，響應(yīng)所述主編碼信號(hào)和所述目標(biāo)信號(hào)來提供能夠表示所述主編碼信號(hào)與所述目標(biāo)信號(hào)匹配程度的增強(qiáng)信息；和一個(gè)編碼器，具有耦合到所述增強(qiáng)估算機(jī)上的輸入來接收所述增強(qiáng)信息，具有一個(gè)輸出來提供所述增強(qiáng)信息的編碼表達(dá)式；和一個(gè)耦合到所述主編碼器的輸出，用于向傳輸介質(zhì)輸出所述能夠再現(xiàn)主編碼信號(hào)的編碼信息，所述輸出也耦合到所述編碼器上，用于向傳輸介質(zhì)輸出所述增強(qiáng)信息的所述編碼表達(dá)式。
2.權(quán)利要求1中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述發(fā)射機(jī)可在移動(dòng)電話中提供。
3.權(quán)利要求1中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述輸入信號(hào)是聲音信號(hào)而且所述主編碼器執(zhí)行線性預(yù)測(cè)編碼過程。
4.權(quán)利要求1中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述估算機(jī)包括一個(gè)頻域轉(zhuǎn)換器，用于形成所述目標(biāo)信號(hào)和所述主編碼信號(hào)的對(duì)應(yīng)頻域變換。
5.權(quán)利要求4中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器包括一個(gè)耦合到轉(zhuǎn)換器上的除法裝置，用于使所述轉(zhuǎn)換信號(hào)除以其他所述轉(zhuǎn)換信號(hào)產(chǎn)生包括關(guān)于需要轉(zhuǎn)換函數(shù)信息的所述增強(qiáng)信息。
6.權(quán)利要求5中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器被耦合到所述除法裝置上，并且響應(yīng)所述關(guān)于該需要轉(zhuǎn)換函數(shù)的信息，轉(zhuǎn)換函數(shù)產(chǎn)生能夠逼近所述需要轉(zhuǎn)換函數(shù)的逼近功能。
7.權(quán)利要求6中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器包括自相關(guān)函數(shù)發(fā)生器，用于接收關(guān)于所述需要的轉(zhuǎn)換函數(shù)的信息并從中產(chǎn)生自相關(guān)函數(shù)。
8.權(quán)利要求7中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述逼近函數(shù)是一個(gè)濾波器函數(shù)，而其中所述編碼器包括耦合到所述自相關(guān)函數(shù)發(fā)生器上的系數(shù)發(fā)生器，系數(shù)發(fā)生器響應(yīng)所述自相關(guān)函數(shù)，產(chǎn)生定義該逼近函數(shù)的濾波器系數(shù)。
9.權(quán)利要求9中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器包括耦合到所述系數(shù)發(fā)生器上的頻率轉(zhuǎn)換器，用于完成基于該濾波器系數(shù)的頻率轉(zhuǎn)換以便產(chǎn)生頻率轉(zhuǎn)換逼近函數(shù)。
10.權(quán)利要求9中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器包括耦合到所述頻率轉(zhuǎn)換器上的量化器，用于對(duì)頻率轉(zhuǎn)換逼近函數(shù)的濾波器系數(shù)進(jìn)行量化。
11.權(quán)利要求6中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器提供所述逼近函數(shù)，格式為一系列連續(xù)的綜合定義為所述逼近函數(shù)的逼近級(jí)。
12.權(quán)利要求5中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述關(guān)于所需要轉(zhuǎn)換功能的信息僅包括關(guān)于需要的傳輸函數(shù)的幅度信息。
13.權(quán)利要求1中所述的發(fā)射機(jī)，包括一個(gè)合成器，它將一個(gè)輸入耦合到所述主編碼器上，接收關(guān)于主信號(hào)的所述編碼信息，并將另一個(gè)輸入耦合到所述編碼器上，接收所述增強(qiáng)信息的所述編碼顯示，該合成器具有一個(gè)輸出提供合成信號(hào)，它具有主要部分對(duì)應(yīng)于所述主編碼信號(hào)的相關(guān)編碼信息和輔助部分對(duì)應(yīng)于所述增強(qiáng)信息的編碼顯示，所述合成器輸出被耦合到所述發(fā)射機(jī)的該輸出上。
14.用于從傳輸介質(zhì)接收編碼信息并對(duì)編碼信息進(jìn)行解碼的接收機(jī)，包括一個(gè)再生器，具有一個(gè)輸入，用于接收部分所述編碼信息，并有一個(gè)輸出，用于響應(yīng)所述編碼信息，提供能夠匹配目標(biāo)信號(hào)的再現(xiàn)信號(hào)；一個(gè)解碼器，具有一個(gè)輸入，用于接收部分編碼信號(hào)，并有一個(gè)輸出，用于響應(yīng)所述編碼信息，提供能夠顯示再現(xiàn)信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)匹配程度的增強(qiáng)信息；和一個(gè)耦合到所述再生器和所述解碼器上的增強(qiáng)器，以便接收所述再現(xiàn)信號(hào)和所述增強(qiáng)信息，它具有一個(gè)能夠響應(yīng)所述再現(xiàn)信號(hào)和所述增強(qiáng)信息的輸出，用于產(chǎn)生一個(gè)能夠比所述再現(xiàn)信號(hào)更接近目標(biāo)信號(hào)的增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)。
15.權(quán)利要求14中所述的接收機(jī)，其中所述增強(qiáng)器是選擇性操作的，以允許所述再現(xiàn)信號(hào)在不被增強(qiáng)的情況下橫越所述增強(qiáng)器。
16.權(quán)利要求14中所述的接收機(jī)，其中所述增強(qiáng)器包括耦合到所述再生器的頻域轉(zhuǎn)換器以便形成所述再現(xiàn)信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換。
17.權(quán)利要求16中所述的接收機(jī)，其中所述增強(qiáng)器包括耦合到所述轉(zhuǎn)換器和解碼器上的乘法器，以便使所述轉(zhuǎn)換過的再現(xiàn)信號(hào)乘以所述增強(qiáng)信息。
18.權(quán)利要求17中所述的接收機(jī)，其中所述增強(qiáng)信息包括定義濾波器的濾波器系數(shù)。
19.權(quán)利要求17中所述的接收機(jī)，其中所述增強(qiáng)器包括一個(gè)耦合到所述乘法器上的反向頻域轉(zhuǎn)換器，以便完成所述乘法器乘積輸出信號(hào)的反向頻域轉(zhuǎn)換。
20.權(quán)利要求17中所述的接收機(jī)，其中所述增強(qiáng)信息描述具有很多濾波級(jí)的多級(jí)濾波器，所述增強(qiáng)器包括耦合到所述解碼器上的乘積發(fā)生器并且響應(yīng)所述增強(qiáng)信息，產(chǎn)生定義所述多級(jí)濾波器相應(yīng)級(jí)的濾波級(jí)轉(zhuǎn)換函數(shù)的乘積，所述乘積對(duì)應(yīng)定義所述多級(jí)濾波器的全部濾波器轉(zhuǎn)換函數(shù)，所述乘積發(fā)生器具有耦合到所述乘法器上的輸出以便為所述乘法器提供所有濾波轉(zhuǎn)換函數(shù)。
21.權(quán)利要求20中所述的接收機(jī)，其中所述乘積發(fā)生器是可選擇操作的，以便排除任何所述乘積的濾波級(jí)轉(zhuǎn)換函數(shù)。
22.權(quán)利要求14中所述的接收機(jī)，其中所述接收機(jī)可在蜂窩電話中提供。
23.權(quán)利要求14中所述的接收機(jī)，其中所述目標(biāo)信號(hào)是聲音信號(hào)的表達(dá)式，并且所述再生器執(zhí)行線性預(yù)測(cè)編碼過程。
24.對(duì)輸入信號(hào)編碼以便產(chǎn)生用于在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)木幋a信息的方法，包括響應(yīng)輸入信號(hào)產(chǎn)生目標(biāo)信號(hào)；響應(yīng)輸入信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)需要能匹配目標(biāo)信號(hào)的主編碼信號(hào)；響應(yīng)輸入信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)編碼信息，主編碼信號(hào)可從中得到再現(xiàn)；響應(yīng)主編碼信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)，產(chǎn)生能夠表示主編碼信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)匹配程度的增強(qiáng)信息；產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)信息的編碼表達(dá)式；和向傳輸介質(zhì)輸出增強(qiáng)信息的編碼表達(dá)式和能夠再現(xiàn)編碼信號(hào)的信息。
25.權(quán)利要求24中所述的方法，其中所述輸出步驟包含在蜂窩電話中運(yùn)行發(fā)射機(jī)。
26.權(quán)利要求24中所述的方法，其中所述輸入信號(hào)是聲音信號(hào)，其中所述產(chǎn)生所述主要編碼信號(hào)的步驟包括執(zhí)行線性預(yù)測(cè)編碼的步驟。
27.權(quán)利要求24中所述的方法，其中所述產(chǎn)生增強(qiáng)信號(hào)的步驟包括形成目標(biāo)信號(hào)和主要編碼信號(hào)的對(duì)應(yīng)頻域轉(zhuǎn)換。
28.權(quán)利要求27中所述的方法，其中所述產(chǎn)生增強(qiáng)信息的步驟包括將其中一個(gè)轉(zhuǎn)換信號(hào)除以其他轉(zhuǎn)換信號(hào)以便產(chǎn)生關(guān)于所需的轉(zhuǎn)換函數(shù)的信息。
29.權(quán)利要求28中所述的方法，其中所述產(chǎn)生編碼表達(dá)式的步驟包括產(chǎn)生一個(gè)逼近所需轉(zhuǎn)換函數(shù)的逼近函數(shù)。
30.權(quán)利要求29中所述的方法，其中所述產(chǎn)生逼近函數(shù)的步驟包括從所述關(guān)于所需轉(zhuǎn)換函數(shù)信息中的產(chǎn)生一個(gè)自相關(guān)函數(shù)。
31.權(quán)利要求30中所述的方法，其中所述逼近函數(shù)是一個(gè)濾波器函數(shù)，其中所述產(chǎn)生該逼近函數(shù)的步驟包括響應(yīng)所述自相關(guān)函數(shù)，產(chǎn)生定義所述逼近函數(shù)的濾波器系數(shù)。
32.權(quán)利要求31中所述的方法，其中產(chǎn)生逼近函數(shù)的步驟包括基于濾波器系數(shù)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換以便產(chǎn)生頻率轉(zhuǎn)換逼近函數(shù)。
33.權(quán)利要求32中所述的方法，其中所述產(chǎn)生逼近函數(shù)的步驟包括對(duì)頻率轉(zhuǎn)換逼近函數(shù)中的濾波器系數(shù)進(jìn)行量化。
34.權(quán)利要求29中所述的方法，其中所述產(chǎn)生逼近函數(shù)的步驟包括僅使用所需轉(zhuǎn)換函數(shù)的有關(guān)幅度信息來產(chǎn)生逼近函數(shù)。
35.權(quán)利要求29中所述的方法，其中所述產(chǎn)生逼近函數(shù)的步驟包括確定逼近函數(shù)的格式為一系列連續(xù)的綜合定義為所述逼近函數(shù)的逼近級(jí)。
36.權(quán)利要求24中所述的方法，其中所述輸出步驟包括產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合信號(hào)，它具有對(duì)應(yīng)于編碼信息的主要部分，而主要編碼信號(hào)正是從此編碼信息中再現(xiàn)出來，和對(duì)應(yīng)于增強(qiáng)信號(hào)編碼表達(dá)式的輔助部分。
37.用于對(duì)從傳輸介質(zhì)接收的編碼信息進(jìn)行解碼的方法包括從所述編碼信息中再現(xiàn)一個(gè)與目標(biāo)信號(hào)匹配的再現(xiàn)信號(hào)；從編碼信息中得到顯示再現(xiàn)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)匹配情況的增強(qiáng)信息；響應(yīng)再現(xiàn)信號(hào)和增強(qiáng)信息，產(chǎn)生一個(gè)能夠比再現(xiàn)信號(hào)更接近目標(biāo)信號(hào)的增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)。
38.權(quán)利要求37中所述的方法，選擇性地包括上述產(chǎn)生增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)的步驟。
39.權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述產(chǎn)生增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)的步驟包括形成再現(xiàn)信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換。
40.權(quán)利要求39中所述的方法，其中所述產(chǎn)生增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)的步驟包括將轉(zhuǎn)換的再現(xiàn)信號(hào)乘以增強(qiáng)信息。
41.權(quán)利要求40中所述的方法，其中增強(qiáng)信號(hào)包括定義濾波器的濾波系數(shù)。
42.權(quán)利要求40中所述的方法，其中所述產(chǎn)生增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)的步驟包括對(duì)所述乘法步驟中產(chǎn)生的乘積結(jié)果進(jìn)行反向頻域變換。
43.權(quán)利要求40中所述的方法，其中增強(qiáng)信息描述多級(jí)濾波器具有多個(gè)濾波級(jí)，其中所述產(chǎn)生增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)的步驟包括產(chǎn)生定義相應(yīng)多級(jí)濾波器級(jí)的濾波級(jí)轉(zhuǎn)換函數(shù)的乘積，所述結(jié)果對(duì)應(yīng)一個(gè)定義多級(jí)濾波器的所有濾波轉(zhuǎn)換函數(shù)。
44.權(quán)利要求43中所述的方法，其中所述產(chǎn)生乘積的步驟包括選擇性地從乘積中排除任何濾波級(jí)轉(zhuǎn)換函數(shù)。
45.權(quán)利要求37中所述的方法，其中傳輸介質(zhì)是蜂窩電話網(wǎng)的通信信道。
46.權(quán)利要求37中所述的方法，其中目標(biāo)信號(hào)是聲音信號(hào)的表達(dá)式，而再現(xiàn)步驟包括執(zhí)行一個(gè)線性預(yù)測(cè)編碼過程。
47.權(quán)利要求4中所述的發(fā)射機(jī)，其中所述頻域轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)傅立葉變換器用于形成傅立葉變換。
48.權(quán)利要求16中所述的接收機(jī)，其中所述頻域變換器包括一個(gè)傅立葉變換器用于形成傅立葉變換。
49.權(quán)利要求19中所述的接收機(jī)，其中所述反向頻域轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)反向傅立葉變換器用于形成反向傅立葉變換。
50.權(quán)利要求27中所述的方法，其中所述形成頻域轉(zhuǎn)換的步驟包括形成傅立葉變換。
51.權(quán)利要求39中所述的方法，其中所述形成頻域轉(zhuǎn)換的步驟包括形成傅立葉變換。
52.權(quán)利要求42中所述的方法，其中所述進(jìn)行反向頻域轉(zhuǎn)換的步驟包括產(chǎn)生反向傅立葉變換。
全文摘要
在通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)端,響應(yīng)輸入信號(hào)產(chǎn)生目標(biāo)信號(hào)(30)和主要編碼信號(hào)(121),其中主要編碼信號(hào)要與目標(biāo)信號(hào)匹配。同時(shí)產(chǎn)生的還有編碼增強(qiáng)信號(hào)(36)顯示主編碼信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)的匹配程度。在接收機(jī)端,主編碼信號(hào)被再現(xiàn)(133),編碼增強(qiáng)信息被解碼(37),并通過將解碼增強(qiáng)信息加到再現(xiàn)的主編碼信號(hào)上來產(chǎn)生編碼增強(qiáng)再現(xiàn)信號(hào)(135)。
文檔編號(hào)H03M7/36GK1334952SQ9981625
公開日2002年2月6日 申請(qǐng)日期1999年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者R·哈根, B·克萊恩 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司