[发明专利]话音增强系统和方法

说明书

发明的技术领域

本发明一般涉及电信网络中的话音信号处理领域，特别是涉及用于提高电信网络中的话音信号质量的经改进的方法和装置。

发明背景

现代的电信网络包括输入和输出装置，例如电话机、市内电话局和用于处理网络中话音信号的一个或多个电话交换机。话音信号的特征在于，包括两个区域，即低音区和高音区。一般认为，低音区是话音信号低于300赫兹(Hz)的那部分，而高音区是话音信号高于300Hz的那部分。可以用电信网络中的一个或多个元件衰减低音频区中的话音信号。

在1981年1月出版的电子工业协会(EIA)标准RS470，推荐由输入电话站中的编解码器(codec)把输入话音信号衰减至大约低于300Hz。由于电信网络中的背景噪声存在于低音区，所以建议对输入话音信号低音部分的幅度的这一衰减。减小输入信号低音部分的幅度，还减小了网络的背景噪声。

此外，电信网络的中央局也可衰减话音信号的低音频区。可将信道处理单元设置在中央局内，它把模拟输入话音信号转换成它的数字信号。数字话音信号由数字电话交换机耦合到接收电话机。在向接收电话机提供信号之前，在最后一个交换机和接收电话机之间的另一个中央局处把它转换回模拟格式。信道处理单元可以在模拟-数字变换过程中衰减输入话音信号的低音部分。

因此，一些网络在输入电话机中和中央局中衰减输入话音信号的低音区二次。衰减输入信号的低音区导致在接收电话机处的话音信号不是讲话者话音的真实表达。于是已提出用于补偿在电话讲话者话音中低音部分损耗的技术。

在电信网络中增强话音信号的一种现有技术利用固定增益技术。在固定增益技术中，当信号位于电信网络中并在向接收电话机提供之前，放大话音信号的低音部分。这种技术在网络内的某一点用固定增益补偿了输入信号的衰减。这种技术还放大了低音频区内的上述网络背景噪声。

此外，如果输入话音信号是高声的信号，即讲话者以高分贝(dB)电平讲话，那么固定增益技术将进一步放大高分贝信号，从而导致在接收电话机中的信号听起来很不舒服。另外，将固定增益施于高分贝输入信号可导致过激励/饱和不同的(over-driving/saturating different)网络元件，从而使信号比起不应用固定增益的信号要模糊。

当在电信网络上以音频发送数据时，还会发生与用于话音增强的固定增益技术相关的另一个问题。当越来越广泛地运用传真机和调制解调器耦合计算机时，对于电信系统就更加频繁地发生这种情况。调制解调器或传真机以高幅和高频(如2700Hz)发送音频数据。因此，如果将固定增益技术应用于音频数据信号，那么不必作放大，从而导致在接收端很难使用的音频数据信号。

已将用于检测音频数据传输的检测器用于解决与音频数据传输相关的问题。这些检测器离固定增益增强电路很远，要求对增强电路配备外部控制链路以阻塞电路。这样保证不放大音频数据。

当在电信网络中传播的输入话音信号遇到或者必须通过包括固定增益话音增强电路的多个网络元件(级联网络)时，发生与先前发展的话音增强系统相关的另一个问题。当已由固定增益技术调节了输入话音信号时，现有技术的固定增益话音增强系统不能进行检测。因此，在级联网络的第一元件中被放大的话音信号可能再被网络中的第二元件放大。这种附加放大可能导致话音信号的饱和，或者至少使信号在接收电话机中听起来不舒服。此外，对话音信号作多次增强可以导致级联网络中话音信号的振荡。

用于检测是否预先增强(级联检测)信号的一种现有技术涉及到生成和检测亚音频音调(特别是，表示话音信号是否已被增强的大约为20Hz的音调)。这种音调自由地通过一般不存在频率选择滤波的中央数字网络。然而，当带有亚音频音调的话音信号离开数字网络，而且在被传递到用户之前被转换成模拟信号时，通过编解码器和变压器滤波除去该音调。于是，用户可通过回到网络进行商议来建立级联状态，而亚音频音调不必在级联的网络之间通过。没有亚音频音调，可能在网络中再次增强先前已增强的信号，从而导致上述不能令人满意的信号。

发明概述

因此，需要一种排除与现有技术话音增强系统相关的问题的话音增强系统。

需要一种在网络静寂期间不放大电信网络的背景噪声的话音增强系统。

还需要一种不放大较高电平的话音信号的话音增强系统。

此外，还需要一种不过激励或者饱和较高电平话音信号的话音增强系统。

此外，还需要一种话音增强系统，它检测音频数据的传输而不需要独立的外部检测器。

还需要一种在级联网络中有效地工作的话音增强系统。