[发明专利]利用复杂性分布而进行的数字信号中的传送误差掩饰

说明书

技术领域

本发明涉及电信领域中的数字信号的处理。这些信号例如可以是语音信号、音乐信号、视频信号或更普遍的多媒体信号。 

本发明介入于适于这样的信号的传送/接收的编码/解码系统。更具体地，本发明有关于当接收时使得可能在存在数据块丢失的情况下改善已解码信号的质量的处理。 

背景技术

存在用于将音频数字信号转换为数字形式并压缩它的各种技术。最普遍的技术是： 

-波形编码方案，诸如PCM(代表“脉冲编码调制”)编码和ADPCM(代表“自适应差分脉冲编码调制”)编码， 

-通过合成进行的基于分析的参数编码方案，诸如CELP(代表“码激励线性预测”)编码，以及 

-子带或基于变换的感知编码方案。 

这些技术逐采样地(PCM或ADPCM)或者以被称为“帧”的采样块(CELP和变换编码)而按照依次方式来处理输入信号。对于所有这些编码器而言，已编码的值此后被变换为在传送信道上传送的二进制序列(train)。 

取决于这个信道的质量和传输的类型，干扰可能影响所传送的信号，并在由解码器接收的二进制序列中产生误差。虽然这些误差可能以被隔离的方式而出现在二进制序列中，但是其非常频繁地发生在突发中。那么，它是与错误的或未被接收的完整信号部分对应的比特分组。例如在移动网络上的传送中遭遇这类问题。还在分组网络、且具体地在因特网类型的网络上的传送中遭遇这类问题。 

当传送系统或负责接收的模块使得可能检测出所接收的数据是高度错误的(例如，在移动网络上)、或者数据块尚未被接收或被二进制误差破坏(例如，分组传送系统的情况)时，那么实现用于隐藏(conceal)所述误差的过程。 

要被解码的当前帧然后被宣称已擦除(erased)(“坏帧”)。这些过程使得可能在解码器处基于发源于先前帧的信号和数据来推断(extrapolate)遗失信号的采样。 

已经主要在参数和预测编码器的情况下实现了这些技术(已擦除帧的恢复/隐藏的技术)。它们使得可能在存在已擦除帧的情况下、极大地限制在解码器处察觉的主观的信号恶化。这些算法依赖于用于编码器和解码器的技术，并且事实上构成了解码器的扩展。用于隐藏已擦除帧的装置的目的是基于被认为有效的(多个)最后的先前帧来推断已擦除帧的参数。 

由预测编码器操纵或编码的特定参数展示了高的帧间相关性(情况：LPC(代表“线性预测编码”)参数，其代表谱包络；以及LTP(代表“长期预测”)参数，其代表信号(例如，用于有声声音(voiced sound)的信号)的周期性。由于这个相关性，重新使用最后有效帧的参数来合成已擦除帧比使用错误的或随机的参数有利得多。 

在CELP激励生成中，传统地如下获得已擦除帧的参数。 

通过简单地复制最后有效帧的LPC参数或另外地通过引入特定的阻尼(damping)(例如，在G723.1标准化编码器中使用的技术)，而基于所述参数来获得要被重构的帧的LPC参数。此后，检测语音信号中的发声部(voicing)或非发声部(non-voicing)，以便确定在已擦除帧电平上的信号的调和性程度。 

如果信号是无声的(unvoiced)，则可以以随机方式(通过从过去的激励提取码字，通过过去激励的增益的轻微阻尼，通过从过去激励中的随机选择，或者还使用可能全部错误的已传送代码)来生成激励信号。 

如果信号是有声的，则音调周期(pitch period)(也称为“LTP滞后”)通常是对于先前帧而计算的音调周期，其任选地具有轻微的“抖动”(用于连续误差帧的LTP滞后的值的增加，LTP增益被取为非常接近于1或等于1)。因此，激励信号被限于基于过去的激励而执行的长期预测。 

计算已擦除帧的这类推断的复杂性通常与对有效帧(或者“好帧”)进行解码的复杂性相当：代替对参数的解码和逆量化而使用基于过去来估计的且任选地轻微修改的参数，并然后使用如此获得的参数而以与用于有效帧的方式相同的方式来合成所重构的信号。 

其它类型的编码不允许通过使用基于过去而估计的参数进行的解码器扩展来推断已擦除的帧。例如，对于在不凭借语音预测模型的情况下逐采样地对信号进行编码的PCM时间编码就是这样。对于用于执行推断的解码器而言，没有参数是直接可用的。