本發明專利技術公開了一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換方法，所述的裝置包括擴展單元和訓練單元，所述的擴展單元包括窄帶碼流分離單元、窄帶碼流解析單元、窄帶能量計算單元、碼書映射單元、函數映射單元、高頻時域包絡及頻域包絡編碼單元、高頻能量編碼單元、碼流合成單元以及高頻能量解碼單元。所述的方法包括以下步驟：窄帶碼流解析；碼書映射；窄帶能量計算；函數映射；編碼和碼流合成。本發明專利技術第一次實現了將G.729編碼得到的窄帶碼流擴展成可以作為G.729.1解碼器輸入的寬帶碼流，可以直接將現有電話通信網絡傳來的窄帶碼流直接通過G.729.1解碼輸出得到寬帶語音，實現了寬帶終端對窄帶終端的兼容。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種通信技術，特別是。
技術介紹
語言是人們互相交流的主要載體，語音是語言的聲學表現，故語音通信一直是通信技術研究的重要組成部分。早期通信網絡從無到有的建設過程中，由于技術、成本、系統復雜度等諸多原因，所支持的語音帶寬大多設計成剛好能滿足基本的通信要求。例如:公用電話網(PSTN)有效頻率范圍僅是0.3 3.4KHz。GSM數字蜂窩電話有效帶寬不超過4KHz。普通調幅廣播有效帶寬不超過5KHz。在提高通信質量的研究過程中人們發現，較窄的帶寬已成為語音品質提升的一個主要瓶頸。盡管有一些寬帶音頻編碼標準可以直接利用，但從盡可能降低編碼速率、減少音質損失等方面考慮，主要針對語音的寬帶(0.05 7KHz)語音編碼研究仍然是熱點。從國際電信聯盟ITU、第三代合作伙伴計劃3GPP等標準化組織近年來不斷推出新的寬帶語音編碼標準上，就不難看到這一點。但這些寬帶語音編碼標準對碼流格式、編碼速率等改變很大，沒有考慮對既有通信網絡及協議的兼容，因此支持這些編碼標準的終端設備在現有通信網絡條件下，無法獲得期望的寬帶性能。換句話說，只有在發送終端、接收終端和通信網絡 均支持寬帶語音傳輸標準的情況下，才能獲得寬帶的語音品質。通信網絡的升級是一個復雜、漫長、漸進的過程，如何盡早在現有網絡傳輸條件下獲得寬帶語音的品質就成為一個亟待解決的現實問題。人工語音帶寬擴展方式無疑是此問題的一個有效的解決辦法。所謂的人工語音帶寬擴展是僅僅利用窄帶語音的信息來重建寬帶語音的過程。隨著處理器速度的提高和寬帶語音編碼技術的進步，從1980年代末和1990年代初期開始人們開始研究帶寬擴展方法。下面結合幾篇中國專利，對現有技術中的帶寬擴展技術進行簡要介紹?，F有技術中提出了多個應用于帶寬擴展技術及改進現有技術的方案:1、在申請于2002年10月30日、公開于2005年3月2日、公開號為CN1589469A的專利中提出:一種基于頻譜折疊和噪聲整形技術的帶寬擴展方案。該方案先對窄帶音頻信號的至少一部分進行頻譜折疊產生頻譜折疊后的音頻信號，在對頻譜折疊后的音頻信號至少一部分進行噪聲整形產生整形后的噪聲信號，最后通過合并器將整形后的噪聲信號和頻譜折疊后的音頻信號合并為寬帶信號。本方案的特征在于通過將整形后的噪聲信號與頻譜折疊后的信號合并可以屏蔽由頻譜折疊引入的金屬聲音。2、在申請于2006年9月8日、公開于2008年3月12日、公開號為CN101140759A的專利中，申請人提出了一種音頻或語音信號的帶寬擴展方案。該方案先求模擬語音或音頻信號中的高頻信號分量的頻譜包絡，再在頻域空間將頻譜包絡與高頻信號分量對應的低頻信號分量進行合成，得到重建的高頻信號分量，將頻域的高頻信號變換到時域空間的高頻信號。3、在申請于2009年7月31日、公開于2011年3月23日、公開號為CN1601990253A的專利中，申請人公開了一種帶寬擴展方法及其裝置。在該方案中先將一段時域信號通過預處理分為高頻部分和低頻部分，并變換到頻域，計算得到帶寬擴展所需參數，進而實現帶寬擴展。上述方案都需要將傳輸的窄帶碼流完全解碼后再進行帶寬擴展，且后兩項技術還涉及到了時頻變換，所以這些方案的計算量和系統時延都比較大，使處理成本上升、音質下降，甚至在媒體網關等密集處理系統完全無法應用。
技術實現思路
為解決 現有技術存在的上述問題，本專利技術要設計一種既可以提高窄帶語音通信質量又可以降低算法運算量和系統時延的窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換裝置及轉換方法。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下:一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的裝置的轉換方法，在進行窄帶碼流到寬帶碼流的在線轉換之前，對于工作語種需要且僅需要一次“離線”建立轉換時所需要的映射關系，即進行窄帶碼流轉換成寬帶碼流時所需轉換關系的訓練；在完成訓練后再進行窄帶碼流轉換成寬帶碼流，具體包括以下步驟: A、窄帶碼流解析Al、窄帶碼流分離窄帶碼流分離單元將接收到的窄帶碼流前18bit分離出來，即為L0、L1、L2、L3，其中第Ibit是L0，第2bit到第8bit是LI，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是L3。第一層的最后14bit即為GA1、GA2、GBU GB2，其中第67bit到第69bit是GA1，第70bit 到第 72bit 是 GA2，第 73bit 到第 76bit 是 GB1，第 77bit 到第 80bit 是 GB2 ；A2、窄帶LSP重建LSP重建單元接收窄帶碼流分離單元分離出的L0、L1、L2、L3，并通過碼書搜索得到窄帶的LSP，具體實現步驟如下:A21、LSP量化系數重建LSP量化系數重建單元根據L0、L1、L2、L3解析出LSP的量化輸出,具體實現如下:本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換方法，其特征在于：在進行窄帶碼流到寬帶碼流的在線轉換之前，對于工作語種需要且僅需要一次“離線”建立轉換時所需要的映射關系，即進行窄帶碼流轉換成寬帶碼流時所需轉換關系的訓練；在完成訓練后再進行窄帶碼流轉換成寬帶碼流，具體包括以下步驟：A、窄帶碼流解析A1、窄帶碼流分離窄帶碼流分離單元（11）將接收到的窄帶碼流前18bit分離出來，即為L0、L1、L2、L3，其中第1bit是L0，第2bit到第8bit是L1，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是L3；第一層的最后14bit即為GA1、GA2、GB1、GB2，其中第67bit到第69bit是GA1，第70bit到第72bit是GA2，第73bit到第76bit是GB1，第77bit到第80bit是GB2；A2、窄帶LSP重建LSP重建單元（121）接收窄帶碼流分離單元（11）分離出的L0、L1、L2、L3，并通過碼書搜索得到窄帶的LSP，具體實現步驟如下：A21、LSP量化系數重建LSP量化系數重建單元（1211）根據L0、L1、L2、L3解析出LSP的量化輸出具體實現如下：l^i=L1i(L1)+L2i(L2)i=1,···,5L1i(L1)+L3i-5(L3)i=6,···,10---(1)其中L1是10維的2bit碼書，L2、L3是5維的5bit碼書；A22、LSP量化系數重置LSP量化系數重置單元（1212）根據LSP量化系數重建單元（1211）輸出的LSP量化輸出，完成LSP量化系數的重置，具體實現如下：式（1）中的循環變量i取值范圍從2到10，每次增加1；每次循環中執行：若滿足l^i-1>l^i-J條件，則執行l^i-1=(l^i+l^i-1-J)/2,l^i=(l^i+l^i-1+J)/2操作；LSP量化系數重置單元（1212）共執行上述循環兩次，其中第一次循環時令J=0.0012，第二次循環時令J=0.0006；A23、當前幀LSP量化系數重建當前幀LSP量化系數重建單元（1213）根據LSP量化系數內插單元輸出的內插后的LSP系數，重建出當前m幀的LSP量化系數qim，具體實現如下：q^im=(1-Σn=14p^i,n)l^im+Σn=14p^i,nl^im-ni=1,···,10---(2)其中，當mq^i<0.005,則q^i=0.005;A243、如果qi+1^-qi^-0.0391<0,則qi+1^=qi^+0.0391,i＝1,…,9；A244、如果q10^>3.135,則q10^=3.135;A3、反射系數重建A31、線性預測系數重建LSP到線性預測系數轉換單元根據譜包絡重建單元輸出的當前幀的LSP系數，完成線性預測系數的重建工作；A311、不同于A22循環變量的循環變量i取值范圍從1到5，每次增加1；每次變量i循環時①f1(i)＝?2q2i?1f1(i?1)+2f1(i?2)；②循環變量j取值范圍從i?1到1，每次循環變量j循環時，執行f1[i]＝f1[i?1](j)?2q2i?1f1[i?1](j?1)+f1[i?1](j?2)操作；其中，f1(0)＝1,f1(?1)＝0；將q2i?1替換成q2i即可得到f2(i)；A312、f1`=f1(i)+f1(i-1)i=1,...,5f2`=f2(i)-f2(i-1)i=1,...,5---(3)A313、ai=05f1`(i)+0.5f2`(i)i=1,...,50.5f1`(11-i)-0.5f2`(11-i)i=6,...,10---(4)A32、反射系數重建線性預測系數到反射系數轉換單元（1222）根據LSP轉換成線性預測系數單元（1221）輸出的線性預測系數ai，完成反射系數ki的重建，具體實現如下：A321、am(m)=-km;A322、am-1(i)=[ami+kmam(m-i)]/(1-ki);其中，m＝10,9,…,1,i＝1,2,…,m?1，A4、殘差能量計算A41、自適應碼書增益解析自適應碼書增益解析單元（1232）根據寬帶碼流分離單元（21）分離出的GA1,GB1，解析出固定碼書增益，具體實現如下：g^p=yA1(GA1)+yB1(GB1)---(5)A42、固定碼書增益解析固定碼書增益解析單元（1231）根據寬帶碼流...
【技術特征摘要】
1.一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換方法，其特征在于:在進行窄帶碼流到寬帶碼流的在線轉換之前，對于工作語種需要且僅需要一次“離線”建立轉換時所需要的映射關系，即進行窄帶碼流轉換成寬帶碼流時所需轉換關系的訓練；在完成訓練后再進行窄帶碼流轉換成寬帶碼流，具體包括以下步驟: A、窄帶碼流解析 Al、窄帶碼流分離 窄帶碼流分離單元(11)將接收到的窄帶碼流前18bit分離出來，即為L0、L1、L2、L3，其中第Ibit是L0，第2bit到第8bit是LI，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是L3 ;第一層的最后 14bit 即為 GA1、GA2、GB1、GB2，其中第 67bit 到第 69bit 是 GA1，第 70bit到第 72bit 是 GA2，第 73bit 到第 76bit 是 GB1，第 77bit 到第 80bit 是 GB2 ； A2、窄帶LSP重建 LSP重建單元(121)接收窄帶碼流分離單元(11)分離出的L0、L1、L2、L3，并通過碼書搜索得到窄帶的LSP，具體實現步驟如下: A2ULSP量化系數重建 LSP量化系數重建單元(1211)根據L0、L1、L2、L3解析出LSP的量化輸出^，具體實現如下:2.根據權利要求1所述的一種窄帶碼流轉換為寬帶碼流的轉換方法，其特征在于:所述的窄帶碼流轉換成寬帶碼流時所需轉換關系的訓練方法，包括以下步驟: G1、碼書映射關系的訓練 映射碼書訓練單元(23)在擴展單元(I)工作之前先對一幀數為LEN、時長為180分鐘的寬帶語音碼流樣本經寬帶碼流解析單元(22)部分解碼得到低頻L...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳喆，殷福亮，李文月，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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