CN100578617C - 代码转换方法及代码转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种包含编码器电路和代码转换器电路的装置。编码器电路响应于话音输入信号以产生包含一系列包的比特流。代码转换器电路响应于该比特流产生中间比特流。代码转换器电路用于：(a)响应于该比特流的每个包中的数据类型，(i)实现包括可选模式语音(SMV，Selectable Mode Voice)编码在内的第一编码类型，或(ii)实现包括增强的可变速率(EVR，Enhanced VariableRate)编码在内的第二编码类型；以及(b)根据每个所述包选择所述第一或第二编码类型。

Description

代码转换方法及代码转换装置
技术领域
本发明通常涉及代码转换方法和/或体系，特别是涉及在可选模式语音编码器与增强的可变速率编解码器间进行转换的代码转换方法。
背景技术
图1是用于说明传统串联代码转换方法的系统10示例。系统10包括编码器12、解码器14、编码器16和解码器18。传统代码转换系统与脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation)数据的重建有关。当使用直接参数转换方法时，对脉冲编码调制数据的代码转换可能损坏话音质量且会导致2个不同的语音编码器之间的延迟。由于2个不同的语音编码器可能有不同的编码体系、帧(frame)大小、采样率和/或码本内容，因此重建话音信号而不严重降低话音质量是十分困难的。
发明内容
本发明涉及的装置包括编码器电路和代码转换器电路。编码器电路响应于话音输入信号以产生包含一系列包的比特流。代码转换器电路响应于该比特流产生中间比特流。代码转换器电路用于：(a)响应于该比特流的每个包中的数据类型，实现(i)包括可选模式语音(SMV，Selectable Mode Voice)编码在内的第一编码类型或(ii)包括增强的可变速率(EVR，Enhanced VariableRate)编码在内的第二编码类型；以及(b)根据每个所述包选择所述第一或第二编码类型。
本发明的目的、特性和优点包括提供一种代码转换方法，其可以：(i)在可选模式和增强的可变速率编/解码器(CODEC)之间转换；(ii)提高话音质量；和/或(iii)减少延时。
附图说明
从下面的详细描述和所附权利要求以及附图中，本发明的这些和其它目的、特性和优点将更明显，其中：
图1是表示传统串联编码方法的方框图；
图2是表示本发明的实施方式的方框图；
图3是比较传统方法(A)与本发明优选实施例(B)的方框图；
图4是图3中可选模式语音(SMV)解码器的方框图；
图5是使用代码转换框的增强可变速率/可选模式语音(EVRC/SMV)解码器的方框图；
图6是表示包含4个子帧的可选模式语音与包含3个子帧的增强可变速率之间的剩余信号帧的对准的时序图；
图7是类型选择方法图；
图8是类型0帧和类型1帧的二维曲线图；
图9是使用代码转换方法的可选模式语音编码器的流程图；以及
图10是表示使用代码转换的可选模式语音编码器的固定码本体系的方框图。
具体实施方式
本发明在二种不同语音编码器的主要参数(如帧大小、采样率等)为类似的代码转换系统中是十分有用的。稍微牺牲话音质量以换取一可接受的结果。与增强的可变速率编码器/解码器(EVRC CODEC)相比，本发明提供(i)代码转换话音质量优于或等于传统串联方法所能达到的话音质量(由于可选模式语音编码(SMV)已改进了速率选择处理)，(ii)音调跟踪处理，(iii)噪音抑制，和/或(iv)感知加权系数计算方法。
参照图2，系统90表示实现本发明的具体实施方式。系统90通常包括框(或电路)94、框(或电路)100、以及框(或电路)104。框94可用增强的可变速率编码器实现。框100可用代码转换处理框实现。框104可用可选模式语音解码器实现。通常，框100包括可选模式语音模块和代码转换逻辑部分。
参照图3，图3是将传统系统50(图3A)与系统100(图3B)作比较的方框图。系统100表示本发明的优选实施例。传统系统50包括框(或电路)52、框(或电路)54、以及框(或电路)56。框52用码分多址(CDMA，Code DivisionMultiple Access)模块逻辑实现。框54用数字信号处理调制解调器(DSPM，Digital Signal Processing Modem)框实现。框56用数字信号处理语音(DSPV，Digital Signal Processsing Voice)框实现。框56包括框58和框60。框58用增强的可变速率模块实现。框60用可选模式语音模块实现。
系统100通常包括框(或电路)102、框(或电路)104以及框(或电路)106。与框12类似，框102可用码分多址调制解调器逻辑框实现。与框54类似，框104可用数字信号处理调制解调器(DSPM)框实现。框106可用数字信号处理语音框实现。然而，框106通常包括可选模式语音模块和代码转换逻辑部分。由于可选模式语音模块60和增强的可变速率模块58具有相同帧大小、相同采样率和相同速率选择结构，因此，可选模式语音模块于结构上看来像是增强的可变速率模块18的超集(superset)。
系统100示出的可选模式语音模块框已经嵌入针对增强的可变速率模块的代码转换逻辑，其具有若干优点。例如，可减少系统100中的只读存储器/随机存取存储器(ROM/RAM)中的数据表和程序大小(只读存储器/随机存取存储器通常在框106中实现，但为清楚起见已省略)。尤其是，可减少增强的可变速率程序代码和数据表的量(除线性频谱频率(LSF，Line Spectrum Frequency)码本和用于参数量化的某些程序代码之外)。与传统系统50所实现的增强的可变速率模块相比，由于系统100的可选模式语音模块改进了速率判决方法，所以可降低系统的平均传输速率(或可改进话音质量)。
与通过传统增强的可变速率解码器的解码话音相比，使用系统100的话音质量提高。当框106中比特流从增强的可变速率编码器转移到可选模式语音解码器中时，可选模式语音解码器产生的话音质量比增强的可变速率编码器有所提高，因为可选模式语音解码器具有改进的误差隐蔽过程和增强的后置滤波。本发明实现改进的可选模式语音编码器和解码器，以实现代码转换过程。
参照图4，图4示出了框106的方框图。框106通常包括改进的可选模式语音解码器和改进的可选模式语音编码器。可选模式语音解码器106提供代码转换功能的改进性能。解码器106通常包括输入比特流分析框(或电路)120。电路120提供信号给(i)电路122，(ii)增益框124和(iii)码本框126。电路122可用针对增强的可变速率编码的线性频谱频率码本来实现。框126可用固定码本实现。框122提供信号给滤波器框128。滤波器框128可用线性预测编码(LPC，Linear Predictive Coding)合成滤波器实现。框128提供信号给滤波器框130。滤波器框130可用提供已解码话音信号的后置滤波器框实现。增益框124通常接收来自电路120的信号以及来自电路126的信号。增益框124提供信号给求和框132。码本框134还接收来自电路120的信号。码本电路134可用提供信号给增益框136的自适应码本实现。增益框136提供信号给求和框132。
框138还接收来自电路120的信号。电路138可用提供信号给增益框140的随机矢量发生器框实现。增益框140通常提供整形滤波器142的信号和求和框132的信号所组合的信号给电路128。滤波器框144接收来自求和框146的信号，并提供信号给整形滤波器142。滤波器144可用带通滤波器实现。求和电路146接收来自增益反量化电路148的信号以及来自电路150的另一信号。电路150可用构造稀疏非零阵列电路实现。当处于模式0时(系统100通常工作在模式0或模式1)，整形滤波器142通常去掉(turn off)1/4速率。如果将该模式选择设置为0，则将框148、150、144、146和142关断，因为当可选模式语音编码处于模式0时，增强的可变速率编码在低于1/4速率的速率不工作。通常，增强的可变速率语音编码器不具有1/4速率模式，而可选模式语音编码器具有1/4速率模式。因此，当低于1/4速率工作时，而总是必须关断具有代码转换逻辑的可选模式语音解码器，所以输入比特流分析框120使用增强的可变速率编码包。
参照图5，图5示出了增强的可变速率编码/可选模式语音解码(EVRC/SMV)过程200。图5是图4方框图的处理流程。过程200通常包括框(或电路)202、框(或电路)204、框(或电路)206以及框(或电路)208。框202可实现解缩(unpacking)功能。框204可实现使用增强的可变速率编码表重建量化值。框206可用模式选择框实现。框208可由可选模式语音解码器实现。框202鉴别输入包中编码的语音编码器类型(如增强的可变速率编码或可选模式语音解码)，之后解缩(un-pack)该比特。框202还针对语音编码器实现拆包(un-packet)结构。如果输入包为增强的可变速率编码格式，则框202应象增强的可变速率编码解缩框一样操作。框208通常包括框(或电路)220、框(或电路)222、框(或电路)224、框(或电路)226、框(或电路)228、框(或电路)230、框(或电路)232、框(或电路)234。
如果输入包来自增强的可变速率编码器，则启用框204。框204使用增强的可变速率编码解缩程序构造量化参数(如线性预测编码系数、音调、码本索引以及增益)。在重建每个参数之后，通常将3个子帧参数转换成4个子帧参数(如自适应的、固定的、码本和增益)。在全速率下，增强的可变速率编码有3个子帧，且可选模式语音编码有4个子帧。通常线性预测系数(LPC，Linear Preditive Coefficients)不改变。
通常使用线性插值产生音调延时、音调和固定码本增益。由于固定码本索引表示脉冲位置，因此在构建帧的固定码本信号之后，可将该信号分成4个子帧大小。
尽管可选模式语音编码有6种模式(4种速率)和2种类型(如类型0和类型1)，通常增强的可变速率编码只处理1模式(具有3种速率)。电路206实现适当的模式选择程序。如果输入包为增强的可变速率编码包，则可选模式语音解码器将在模式0下工作(如全速率、半速率和1/8速率)。通常，类型1帧表示平稳语音帧，且类型0帧表示非平稳语音帧。对固定码本而言，类型0帧分配得到较多比特。对自适应码本而言，类型1帧分配得到较多比特。在编码比特流中，可选模式语音帧通常具有类型选择位。增强的可变速率编码比特流通常不支持类型选择位。因为从可选模式语音编码至增强的可变速率编码的转换过程在类型1帧工作(如具有子帧大小为53、53和54，将结合图6详细描述)，所以半速率不需要任何额外的速率选择。可象增强的可变速率编码类型1帧那样改变几个码本内容和一个比特参数。
框220根据每个子帧产生音调激励信号。框222可根据每个子帧产生剩余激励信号，因为增强的可变速率帧与可选模式语音帧间的固定码本是不同的。框220通常有2个不同的码本，一个用于可选模式语音编码，且另一个用于增强的可变速率编码。产生剩余信号的方法有类似的实现。框224可为增益框，其应针对自适应和固定码本，具有增强的可变速率与可选模式语音编码之间的缩放操作。
框226、228、230、232和234提供对于可选模式语音编码和增强的可变速率编码增益的缩放调整，因为可选模式语音编码和增强的可变速率编码有不同的增益动态范围和扩大的增益步幅。框220、222、224、226、228、230、232和234通常与传统的可选模式语音编码设计相同，但增加了增益缩放程序。
参照图6，图6示出了可选模式语音编码帧260与增强的可变速率编码帧262的比较。图6示出了在二种语音编码器系统间帧260和262的映射。即使工作在全速率下，增强的可变速率编码帧262包括3个子帧264a-264c。可选模式语音编码帧260总是包括4个子帧266a-266n。需要映像子帧266a-266d的长度，以便调节子帧264a-264n的数量。这种映射对剩余信号特别有用。因为对特定的固定码本而言，通常已经知道最佳脉冲位置，所以通常可按图6所示对齐剩余信号的长度。首先，如果输入包从增强的可变速率编码中产生，则帧262包括3个子帧264a-264c的解码脉冲位置(53、53、54个采样)。之后，帧260包括含有40个采样的4个子帧266a-266d。如果可选模式语音编码器需要产生增强的可变速率编码包262，则4个子帧266a-266d包含3个子帧264a-264c(53、53、54个采样)。
参照图7，图7示出了类型选择方法300。方法300可用于平稳和非平稳参数之间分类，以及区分音调、增益和延时的偏差(variance)。通常，非平稳帧比平稳帧的增益小且偏差大。方法300通常包括判别步骤302、判别步骤304、步骤306、判别步骤308、判别步骤310、步骤312、步骤314、以及步骤316。判别步骤302确定包是否为增强的可变速率编码包。如果不是，则方法300转到步骤316，且该过程停止。如果该包为增强的可变速率编码包，则方法300转到步骤304。判别步骤304确定系统100是否工作在全速率或半速率。如果系统100不工作在全速率或半速率，则方法300转到步骤316。如果系统100工作在全速率或半速率，则方法300转到步骤306。步骤306提取音调、增益和延时偏差参数。接着，步骤308确定音调和增益是否大于第一阈值(如THR1)。如果不是，则方法300转到步骤312，其表示该包为类型1包。如果音调和增益大于第一阈值THR1，则方法300转到判别步骤310。判别步骤310确定音调延时偏差是否小于第二阈值(如THR2)。如果是，则该方法转到步骤314，其表示该包为类型0包。
参照图8，图8示出了类型0和类型1帧的二维曲线。图8的曲线表示使用二个特征参数区分类型0和1。当音调增益和滞后的值大于一个或多个预定阈值时，选择类型1帧。
参照图9，图9示出了代码转换过程中可选模式语音编码器的流程图。A.可选模式语音编码编码器框A具有增强的可变速率编码线性频谱频率(EVRC LSF)码本和量化功能，因为增强的可变速率编码的线性频谱频率量化方法与可选模式语音编码的线性频谱频率量化方法不同。在量化之后，将码本索引打包成增强的可变速率编码包格式。
B.可选模式语音编码器框B具有增强的可变速率编码增益码本和量化功能，因为增强的可变速率编码的增益量化方法与可选模式语音编码的增益量化方法之间不同。在量化之后，将码本索引打包成增强的可变速率编码包格式。
C.在模式1，可选模式语音编码应按三种不同代数码本使用宽度优先搜索方法搜索最佳脉冲位置。增强的可变速率编码应按一种包含不同码本内容的代数码本使用深度首先搜索方法搜索最佳脉冲位置。因此，可选模式语音编码编码器需要有另一搜索模块，以搜索增强的可变速率编码的固定码本。可选模式语音编码编码器的固定码本模块应有二种方法(针对增强的可变速率编码的深度首先搜索方法和针对可选模式语音编码的宽度首先搜索)，因为二种搜索方法之间不存在任何公共程序。
D.该框根据业务选项控制代码转换框。
参照图10，图10示出了表示具有代码转换的可选模式语音编码器的固定码本体系400的方框图。体系400通常包括框402、框404、框406、框408、框410、框412和框414。框402可为码本搜索逻辑框。框404可为增强的可变速率编码逻辑框。框406、框408、框410和框412可用码本框实现。框414可为增强的可变速率编码码本框。如果特定编码器工作在增强的可变速率编码模式，则码本搜索逻辑402使用具有在剩余信号中增强的可变速率编码码本414的增强的可变速率编码逻辑404寻找最佳脉冲位置。
在一个示例中，本发明可用于CDMA2000移动通信系统。另一个示例是，本发明可用于全球第三代CDMA系统，如IS-20001X标准规范中所规定的。然而，本发明其它设计中也易于实现。
根据本说明的教导，可使用传统的通用数字计算机实现图5、7和9的流程图所实现的功能，对本领域技术人员而言这是十分明显的。根据本发明中的教导，专业程序员可容易地编写适当的软件代码，对本领域技术人员而言这是十分明显的。
如这里所述，用ASIC、FPGA或将传统的组成电路相互连接成适当的网络，也可实现本发明，对本领域技术人员而言这种改变是十分明显的。
本发明还包括计算机产品，其可为包含指令的存储介质，用于对计算机编程以执行本发明中的过程。存储介质包括任何类型的盘，如软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、闪存、磁或光卡、或适合于存储电子指令的任何类型介质，但不限制于此。
尽管参照其中的优选实施例对本发明作了特别的展示和描述，本领域的技术人员应理解可作形式和细节上的不同变化而不偏离本发明的实质和范围。

Claims (18)

1.一种代码转换装置，用于在编码器与增强的可变速率编解码器之间进行转换，该代码转换装置包括：
编码器电路，其响应于话音输入信号以产生包含一系列包的比特流；以及
代码转换器电路，其响应于所述比特流以产生中间比特流，其中所述代码转换器电路用于：(a)响应于所述比特流的每个所述包中的数据类型，(i)当在第一模式时，实现包括可选模式语音编码的第一编码类型，和(ii)当在第二模式时，实现包括增强的可变速率编码的第二编码类型；以及(b)根据每个所述包选择所述第一或第二编码类型。
2.根据权利要求1的装置，还包括：
解码器电路，其响应于所述中间比特流以产生一重建数据流。
3.根据权利要求2的装置，其中所述代码转换器电路的构成为通过确定每个所述包是否为帧类型0或1，来选择所述第一或第二编码类型，其中在所述解码器电路中以1/2速率或全速率进行所述确定。
4.根据权利要求1的装置，其中所述装置在所述编码器电路中实现增强的可变速率编码固定码本和可选模式语音编码固定码本。
5.根据权利要求1的装置，其中在编码器电路于分析一个或多个可选模式语音编码的线性频谱频率参数之后，所述装置使用增强的可变速率编码的线性频谱频率量化。
6.根据权利要求1的装置，其中在分析可选模式语音编码的音调和固定码本增益之后，所述装置使用增强的可变速率编码的增益量化和码本。
7.根据权利要求2的装置，其中所述装置在所述解码器电路中选择模式1的输入增强的可变速率编码包。
8.根据权利要求1的装置，其中所述装置在所述编码器电路中通过使用模式1构造增强的可变速率编码包。
9.根据权利要求1的装置，其中所述装置将所述代码转换电路合并到所述编码器电路中。
10.一种代码转换装置，用于在编码器与增强的可变速率编解码器之间进行转换，该代码转换装置包括：
用于响应于话音输入信号以产生包含一系列包的比特流的装置；以及
用于响应于所述比特流以产生中间比特流的装置，其中用于产生中间比特流的所述装置用于：(a)响应于所述比特流的每个所述包中的数据类型，(i)当在第一模式时，实现包括可选模式语音编码的第一编码类型，或(ii)当在第二模式时，实现包括增强的可变速率编码的第二编码类型；以及(b)根据每个所述包选择所述第一或第二编码类型。
11.一种代码转换方法，包括步骤：
(A)响应于话音输入信号以产生包含一系列包的比特流；以及
(B)响应于所述比特流以产生中间比特流，其中步骤(B)用于：(a)响应于所述比特流的每个所述包中的数据类型，(i)当在第一模式时，实现包括可选模式语音编码的第一编码类型，或(ii)当在第二模式时，实现包括增强的可变速率编码的第二编码类型；以及(b)根据每个所述包选择所述第一或第二编码类型。
12.根据权利要求11的方法，还包括步骤：
响应于所述中间比特流以产生一重建数据流。
13.根据权利要求11的方法，其中所述方法包括通过确定每个所述包是否为帧类型0或1，来选择所述第一或第二编码类型，其中所述方法以1/2速率或全速率进行所述确定。
14.根据权利要求11的方法，其中所述方法在编码器中实现增强的可变速率编码固定码本和可选模式语音编码固定码本。
15.根据权利要求11的方法，其中所述方法在分析一个或多个可选模式语音编码的线性频谱频率参数之后，使用增强的可变速率编码的线性频谱频率量化。
16.根据权利要求11的方法，其中在分析可选模式语音编码的音调和固定码本增益之后，所述方法使用增强的可变速率编码增益量化和码本。
17.根据权利要求11的方法，其中所述方法选择模式1的输入增强的可变速率编码包。
18.根据权利要求11的方法，其中所述方法通过使用模式1构造增强的可变速率编码包。
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