[发明专利]通信系统中噪声抑制方法及装置

说明书

本发明涉及一般的噪声抑制，尤其涉及通信系统中的噪声抑制。

通信系统中的噪声抑制技术广为人知。噪声抑制系统的目的是减少在语音编码中的背景噪声量，从而提高用户编码语音信号的总体性能。完成语音编码的通信系统包括：语音信箱系统、蜂窝无线电话系统、干线通信系统、航空通信系统等等，但也不局限于这些。

一种已被蜂窝无线电话系统采用的噪声抑制技术是频谱相减。在这种方法中，用一适当的分频器将音频输入分成单独的频带(信道)，此单独的频谱信道然后根据每个信道的噪声能量含量进行衰减。这种频谱相减方法利用背景噪声功率频谱密度估算值，为每个信道中的语音产生一信噪比(SNR)，反过来再利用它为每个单独的信道计算一增益系数。然后用该增益系数作为输入，去修正每个单独频谱信道的信道增益。这些信道然后再合并产生经过噪声抑制的输出波形。这种频谱相减方法在模拟蜂窝无线电话系统中实现的一个例子，可参阅美国专利号为4811404的专利，由Vilmur发明，遵照本发明应用指派人的意见，在此一并作为参考。

如前面提到的美国专利中所说一样，当有一突发的、背景噪声电平迅增时，原有的噪声抑制技术受到严重影响。为克服前述技术的这个缺陷，在前述的Vilmur的美国专利中采用的是：若经M帧后依旧没有更新任何一个背景噪声估算，将进行强制更新噪声估算值而不管音量和，此处Vilmur推荐M在50到300之间取值。由于Vilmur所说的一帧是10ms，并假定M取为100，则不管音量VMSUM(也就是不管是否需要进行一次更新)，每一秒至少进行一次更新。

不管音量而强制更新噪声估算会导致即使没有额外的背景噪声加入，用户的语音信号也会衰减。这又反过来导致终端用户接收到的声音质量下降。而且，输入信号不是用户语音信号(如“连续的音乐”)时会导致问题，因为噪声估算的强制更新会在连续的时间间隔内发生。这是由于音乐可能在几秒(或几分种)内没有足够的停顿允许进行正常的背景噪声估算更新。前述技术因此允许每M帧就进行一次强迫更新，因为它没有一种机制能将背景噪声从非稳态输入信号中区分出来。无效的强迫更新不仅减弱了输入信号，同时，由于频谱估算是根据时变非稳态输入来更新的，从而会导致它产生严重变形。

因此，在通信系统中，需要使用一种更为精确和可靠的噪声抑制系统。

图1概括性地描述了一用于通信系统的语音编码器的方框图。

图2概括性地描述了与本发明对应的噪声抑制系统的方框图。

图3概括性地描述了在与本发明对应的噪声抑制系统中所产生的帧对帧重叠。

图4概括性地描述了在与本发明对应的噪声抑制系统中所产生的预加重样值的梯形开窗。

图5概括性地描述了如图2所描述的频谱偏差估算器的方框图，它用于与本发明对应的噪声抑制系统中。

图6概括性地描述了如图2所描述的更新判决器的操作步骤流程图，用于与本发明对应的噪声抑制中。

图7概括性地描述了一采用与本发明对应的噪声抑制系统而从中受益的通信系统的方框图。

图8概括性地描述了采用以前技术实现时，与语音信号的噪声抑制有关的变量。

图9概括性地描述了采用与本发明对应的噪声抑制系统实现时，与语音信号的噪声抑制有关的变量。

图10概括性地描述了采用以前技术实现时，与音乐信号的噪声抑制有关的变量。

图11概括性地描述了采用与本发明对应的噪声抑制系统实现时，与音乐信号的噪声抑制有关的变量。

在通信系统中实现的噪声抑制系统，在背景噪声电平突增期间，它提供一种经改进的更新判决。该噪声抑制系统通过持续地监视频谱能量偏差以及根据预定阈值标准进行的强迫更新来产生更新。此频谱能量偏差由对先前功率频谱成分的数值进行指数加权的单元来决定。指数加权是当前输入能量的函数，意思是说，输入信号能量越高，该指数窗口就越长。反过来，此信号能量越低，该指数窗口就越短。这样一来，该噪声抑制系统防止了在连续非稳态输入信号(诸如“连续的音乐”)期间进行强迫更新。