[发明专利]解码方法和包括自适应后置滤波器的系统

说明书

                  本发明的使用范围

本发明涉及可变位速率的语音编码，因此帧与帧之间的所述位速率可以不同，且更准确地说，涉及用以提高编码的语音的质量的方法和滤波器。

                   本发明的背景

可变位速率语音编码可以用来使一定水平的语音质量下的数据传输连接的容量达到最大，或使语音连接的平均位速率达到最小。这是可能的，因为语音是不均匀的，并且如果将语音分成短的片段，不同的片段可以用在每个片段中不同数量的位来表示，而在质量上没有可以感觉到的差别。使用固定位速率的编解码必须在一种折衷的位速率下工作，该位速率不能太高以便节约数据传输容量，但又必须足够高以便以足够的质量表示语音的不同部分。对于可以用较少数量的位来表示的声音来说，所述折衷速率没有必要那么高。语音编码的可变速率方法可以用来促进许多应用。分组交换网，如互联网，可以通过发送不同大小的分组来直接使用可变速率通信。码分多址系统(CDMA)也可以直接使用可变速率编码。在CDMA系统中，传输速率的平均降低减少了不同的传输造成的互相干扰并且使增加用户的数量成为可能。在所谓的第三代移动台系统中，很可能将以某种形式使用可变速率数据传输。除数据传输以外，可变速率编码在与话音记录和话音消息系统、例如电话应答机结合方面也有用，其中由于可变数据编码造成的节省被看成节省了记录容量。

有很多方法可以控制可变速率编解码的位速率。一种方法是根据监测数据传输网络的容量，由此根据可用的容量确定瞬时的位速率。在这样的系统中，还可以根据使用的容量为位速率设置上限和下限。尤其是在拥塞时，当系统迫使位速率降低时，容量的限制被视为降低了语音质量。

可变速率编码还可用来实现移动台的容错(error-tolerant)编码方法。在这样的方法中，根据传输信道的质量调整语音编码的位速率。当传输信道的质量好的时候，保持较高的位速率并且除编码的语音外只传送少量的纠错信息。在好的传输条件下，这种方法足以消除传输错误。当传输信道质量变得较差时，则降低位速率，由此较强的信道编码可被用于普通的固定速率传输信道。于是，借助于这种可纠正较大量错误的较强的信道编码使语音质量的降低达到最小。然而，当所述传输连接的质量降低时，多少也会降低语音质量，因为所述位速率被降低了。

典型的CELP编码器(码激励线性预测)包括许多用以模拟语音结构的滤波器，从包含在码本中的激励向量中为所述滤波器选出合适的激励信号。CELP编码器一般同时包括短期滤波器和长期滤波器，在两者中通过对从码本中选出的激励信号进行滤波而形成原始语音信号的合成版本。从码本中的激励向量中寻找出产生最佳激励信号的激励向量。在此寻找过程中，每个激励向量被加到同时包括短期滤波器和长期滤波器的合成器。把合成的语音信号与原始的语音信号相比较，考虑到人类听觉能力的反应，由此得到可与觉察出的语音质量相比较的特性。通过从码本中选出为上述语音信号部分产生最小加权误差信号的激励矢量来获得正被处理的语音信号的每个部分的最佳激励矢量。例如，在美国专利US-5 327 519的说明书中详细描述了这样的CELP编码器。

图1说明现有技术的固定速率CELP编码器的方框图的例子。所述编码器包括两个分析块，即短期分析块10和长期分析块11。这些分析块分析将被编码的语音信号s(n)，所述短期分析块主要分析语音信号频谱的各共振峰而所述长期分析块主要分析语音信号的周期性(音调)。所述各块产生乘数集合(mulitiplier sets)a(i)和b(i)，它们确定短期和长期滤波块的滤波特性。由所述短期分析块产生的乘数集合a(i)对应于待编码的语音信号的频谱的共振峰，而由所述长期分析块产生的乘数集合b(i)对应于待编码的语音信号的周期性(音调)。经由数据传输信道5将所述乘数集合a(i)和b(i)发送给接收器。对于待编码的语音信号的每一帧分别计算所述乘数集合，各帧的时间长度一般为20ms。