[发明专利]从基于CELP的语音编码器中去除回旋噪声的系统和方法

说明书

本发明涉及数字语音通信，更具体地说是涉及当在包括低或中级非周期信号的背景噪声中进行操作时从象向量和激励线性预测（VSELP）编码器这样的基于码激励线性预测（CELP）的编码器中去除回旋噪声。

北美的蜂窝电信系统正在从当前的模拟调频（FM）形式向数字系统发展。为了进行传输，数字系统必须对语音进行编码并接着在接收方从接收到的编码传输信号中合成出语音。对于市场上可接受的系统，合成的语音不仅是清晰的，而且要尽可能地接近原始语音。

码本激励线性预测是一种用于语音编码的技术，其基本技术包括在随机分布激励向量的码本中寻找产生一个与输入序列最接近的输出序列（当经过音调（pitch）与线性预测编码（LPC）短期（short term）合成滤波器滤波后）的向量。为完成这项任务，在码本中所有的候选激励向量必须均经语音和LPC合成滤波器滤波以产生一个可与输入序列进行比较的候选输出序列。使得CELP成为广泛计算的算法，它具有包括1024个入口，每个入口具有40个样本的典型码本。另外，常使用一个增加计算量的误差加权滤波器。

许多技术已被认为可以减轻CELP编码器的计算量。快速数字信号处理器有助于实时地实现象CELP这样的非常复杂的算法。另一种策略是被称作向量和激励线性预测编码（VSELP）的CELP算法的变形。电信工业组织（TIA）已采纳了一个使用一全速率8.0Kbps VSELP语音编码器，防错卷积编码，差分正交移相键控（QPSK）调制和一个时分，多址（TDMA）模式的IS54标准。见IS54修订A，文本号EIA/TIA PN2398。

在Gerson的美国专利第4，817，157号中公开了当前采用的VSELP码本搜寻方法。Gerson指出了针对繁多的码本搜索存在的极高的计算复杂性的问题。Gerson技术是以用按格雷（Gray）码排列的一组向量和码向量对VSELP判断函数进行递归修改为基础的。通过大量地搜索Gray码排序码向量集的集合来获得取最低码向量。电子工业协会（EIA）在1991年8月出版了作为双模式移动站，基站蜂窝电话系统兼容标准的EIA/TIA暂行标准PN 2759。该标准采纳了Gerson VSELP码本搜索方法。

使用LPC系数模拟输入语音的基于CELP的编码器适用于纯净的信号;而当在输入信号中出现背景噪音时，编码器在模拟信号时效果较差。这就导致当在接收方解码后会出现某些噪声。这些噪声严重地降低了传输语音的听觉质量。

因而本发明的一个目的是当在噪声背景条件下进行操作时通过去除在静音阶段的回旋噪声从而在由象VSELP编码器那样的一个基于CELP的编码器处理的语音的听觉方面提供改进。

根据本发明，在没有检测到语音时去除输入信号的低频部分，从而在静音阶段去除回旋噪声。这样导致在接收器方较好的语音听觉。本发明使用了语音活动检测器（VAD）以区分周期信号（如语音）和非周期信号（如噪声）。这种VAD使用了许多VSELP编码器的内部参数来确定语音和非语音条件。更具体地说，即使是实际输入信号并不具有任何周期性，VSELP编码器也倾向于从非周期性输入信号中确定出音调信息。这样从一非语音信号中确定出音调就产生了在接收器方重现信号中的回旋噪声。为防止VSELP编码器根据非周期信号确定音调，对于输入信号使用一个高通滤波器来去除VSELP编码器搜索的音调信息。去除音调信息只允许码搜索过程产生语音帧信息。可选地，可以使VSELP编码器说明一个非音调条件并继续进行没有音调信息的处理。

根据下述对一个参照图例的本发明的最优实施例的详细描述可以较好地理解前述的和其它的目标，方面和优点，其中：

图1为使用两个VSELP激励码本的语音解码器的模块图;

图2为使用两个VSELP激励码本和一个过去的激励的长期滤波器的语音合成器的模块图;

图3为用于从VSELP编码器中去除回旋噪声的电路的模块图;

图4为一个说明语音活动检测处理的结构的模块图。