[发明专利]一种信号处理方法和处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种信号处理方法和处理装置。

背景技术

在实时语音通信系统中，对语音数据的传输要求实时可靠，例如VoIP(Voice over IP，基于IP的语音)系统。但由于网络系统自身的不可靠特性，数据包在从发送端到接收端传输过程中有可能会被丢弃或者不能及时的达到目的地，而这两种情况都被接收端认为是网络丢包。而发生网络丢包是不可避免的，同时也是影响语音通话质量最主要因素之一，因此在实时通信系统中需要健壮的丢包隐藏方法来恢复丢失的数据包，使得在发生网络丢包的情况下仍获得良好的通话质量。

G.722是ITU-T制定的应用于语音通信的语音编码算法。G.722编码器的原理示意图如图1所示：在发送端，G.722编码器把宽带语音分成高低两个子带，并使用ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调制)分别对两个子带进行编码并通过网络一起发送给接收端。在接收端，使用ADPCM解码器对两个子带分别解码，然后使用QMF(QuadratureMirror Filter，正交镜像滤波)合成滤波器合成最终的信号。

在现有技术中给出了适用于G..722的PLC(Packet Loss Concealment，丢包隐藏)算法，对于两个不同的子带采用了不同的PLC算法，低带部分的PLC算法，即图1中的虚线框中①的部分，而对于高带的PLC算法，对应图1中的虚线框②。对于低带信号，xl(n)，n＝0，...，L-1对应当前收到的数据帧解码后对应的信号、而yl(n)，n＝0，...，L-1对应当有丢包时利用zl(n)，n＝-289，...，-1合成的信号，zl(n)，n＝0，...，L-1对应进行完CROSS-FADING(交叉衰减)后最终输出的低带信号；对于高带信号，zh(n)为最终输出的高带信号。得到低带信号zl(n)和高带信号zh(n)后，对低带信号zl(n)和高带信号zh(n)作QMF，合成最终要输出的宽带信号y(n)。

下面对低带信号做详细介绍：

在没有丢包的情况下，zl(n)＝xl(n)，即CROSS-FADING时不改变重构信号。

在有丢包情况下，对于第一个丢失的数据帧，使用短时预测器和长时预测器对历史信号zl(n)，n＜0进行分析，并提取出语音类别信息；接着使用上述预测器和类别信息，使用线性预测基音周期重复的方法生成信号yl(n)；然后重构丢失帧的信号zl(n)＝yl(n)，n＝0，…，L-1。另外，ADPCM的状态也要随之同步更新，直到遇到一个好帧。另外，不仅要生成丢失的帧所对应信号，也需要生成用于CROSS-FADING的10ms信号yl(n)，n＝L，…，L+79，那么一旦收到一个好帧，就对收到的好帧信号xl(n)，n＝L，…，L+79和yl(n)，n＝L，…，L+79做CROSS-FADING处理。注意到此类CROSS-FADING仅在发生丢帧后，接收端收到第一个好帧数据时才进行。    

图2为现有技术中给出的低带部分基于基音周期重复部分的LPC模块的更详细的框架。

当数据帧是好帧时，zl(n)被存储到一个缓冲区里面以备后用。

当遇到第一个坏帧时，则需要分两步来合成最终的信号yl(n)。首先对历史信号zl(n)，n＝-297，…，-1进行分析，然后结合分析的结果合成信号yl(n)，n＝0，…，L-1，其中L是数据帧的帧长。

该基于基音周期重复部分的LPC模块具体包括以下部分：

(1)LP分析(Linear Prediction，线性预测)

短时分析滤波器A(z)和合成滤波器和1/A(z)均为基于8阶LP的滤波器。LP分析滤波定义为：

A(z)＝1+a₁z^-1+a₂z^-2+…+a₈z^-8

历史信号zl(n)通过滤波器A(z)的LP分析之后，得到残差信号e(n)，n＝-289，…，-1：