專利名稱：用于對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信系統(tǒng)，并且特別地，涉及一種用于對具有端到端加密的通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
對于具有端到端加密的無線電通信系統(tǒng)，例如，如歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(European Telecommunications Standards Institute)(ETSI)所定義的陸地集群無線電(TErrestrial Trunked RAdio)(TETRA)系統(tǒng)，使接收終端中的解密模塊同發(fā)射終端中的加密模塊同步的同步信息，被嵌入在音頻數(shù)據(jù)流中。特別地，在加密音頻數(shù)據(jù)流的起點處，重復(fù)的同步信息替換語音信息，以便于確保當(dāng)加密語音數(shù)據(jù)開始傳出時，解密模塊是同步的。重復(fù)地安置同步信息，以允許所謂的延遲加入(lateentry)，并且使安置同步信息之間的時間周期隨機化。當(dāng)兩個安全系統(tǒng)正在通信并且雙方需要處于密碼算法中的完全相同的向量狀態(tài)時，該延遲加入出現(xiàn)。因此大部分安全系統(tǒng)將該向量作為第一個數(shù)據(jù)發(fā)送。然而，如果接收方丟失了該向量(接收移動站可能關(guān)機)，則該接收方將不再能夠解密消息的剩余部分。為了克服該問題，需要額外的同步。因此，在交織到數(shù)據(jù)中的小的部分中發(fā)送密碼向量。這使得移動站即使在丟失第一部分時仍能夠重新獲得密碼同步。該額外的同步被實現(xiàn)為所謂的幀挪用(frame stealing)。該幀挪用以這樣的方式實現(xiàn)，即同步信息替換某些音頻幀。丟棄由同步信息替換的音頻數(shù)據(jù)。
盡管幀挪用技術(shù)允許接收終端中的解密模塊同發(fā)射終端中的加密模塊之間的同步，但是該處理具有某些明顯的缺陷。
在TETRA通信系統(tǒng)中，如果幀已被挪用并且用于同步，則ACELP(Algebraic Code Excited Linear Predictive)(代數(shù)碼激勵線性預(yù)測)解碼器試圖使用壞幀指示(Bad Frame Indication)(BFI)算法重新構(gòu)造丟失的幀。BFI算法是ACELP標(biāo)準(zhǔn)的一部分。然而，重新構(gòu)造的結(jié)果常常遠(yuǎn)不是理想的，并且移動站揚聲器中的音頻信號的質(zhì)量是差的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種方法，所述方法通過計算使用錯誤檢測情況下進(jìn)行幀的第一解碼的輸出同不使用所述錯誤檢測情況下進(jìn)行所述幀的第二解碼的輸出之間的能量差，對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀的重要性進(jìn)行分類。
優(yōu)選地，根據(jù)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)對所述幀進(jìn)行編碼，并且所述方法包括下列步驟a)在啟用壞幀指示(BFI)功能的ACELP解碼器中對幀進(jìn)行第一解碼；b)在禁用所述BFI功能的所述ACELP解碼器中對所述幀進(jìn)行第二解碼；c)計算所述第一解碼輸出和所述第二解碼輸出之間的能量差。所述計算的能量差是所述重要性的測度。所述第一解碼和所述第二解碼的所述輸出是脈沖編碼調(diào)制信號。
為了允許在相同的條件下執(zhí)行這兩個解碼步驟，在所述第一解碼步驟之前存儲ACELP解碼器的狀態(tài)，并且在第二解碼步驟之前將該ACELP解碼器的狀態(tài)重新設(shè)定到所保存的狀態(tài)。另外，保存所述第一解碼和所述第二解碼的輸出，用于所述能量差的所述計算。
在一個實施例中，在數(shù)據(jù)流中的每個ACELP編碼幀上執(zhí)行步驟a)～c)。
優(yōu)選地，在所述計算步驟中，使用基本能量估計?？商鎿Q地，可以實現(xiàn)語音活動檢測(VAD)方法。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的設(shè)備。該設(shè)備包括解碼裝置和錯誤檢測裝置，其中所述解碼裝置適于在所述錯誤檢測裝置激活情況下解碼幀，并且在所述錯誤檢測裝置撤消激活情況下解碼所述幀。該設(shè)備進(jìn)一步包括處理器，其適于計算所述錯誤檢測裝置激活情況下進(jìn)行的所述幀解碼的輸出同所述錯誤檢測裝置撤消激活情況下進(jìn)行的所述幀解碼的輸出之間的能量差。
優(yōu)選地，所述解碼裝置是代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)解碼器，并且所述錯誤檢測裝置是壞幀指示(BFI)功能。該設(shè)備進(jìn)一步包括存儲器，用于在所述錯誤檢測激活情況下進(jìn)行所述第一解碼之前存儲ACELP解碼器的狀態(tài)，并且用于在所述錯誤檢測撤消激活情況下進(jìn)行所述第二解碼之前將所述ACELP解碼器的狀態(tài)重新設(shè)定為所保存的狀態(tài)。所述存儲器還適于存儲所述錯誤檢測激活情況下進(jìn)行的所述解碼的輸出和所述錯誤檢測撤消激活情況下進(jìn)行的所述解碼的輸出。對于所述能量差的所述計算，該輸出是必需的。
所述處理器適于使用基本能量估計、或者可替換地使用語音活動檢測(VAD)方法，計算能量差。
本發(fā)明有利地允許·在不使音頻嚴(yán)重劣化的情況下進(jìn)行快速同步，·提高移動站揚聲器中的音頻質(zhì)量。


通過下面的詳細(xì)描述，結(jié)合附圖，將更加全面地理解和認(rèn)識本發(fā)明，在附圖中圖1是說明了在本發(fā)明一個實施例中的對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的方法的流程圖，圖2是說明了在本發(fā)明一個實施例中的用于實現(xiàn)對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的方法的設(shè)備的示圖。
具體實施例方式
參考圖1和圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的方法的一個實施例。在該實施例中，具有根據(jù)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)進(jìn)行編碼的幀形式的無線電信號，由ACELP解碼器202接收102。然后在錯誤檢測裝置204激活的情況下，在所述ACELP解碼器202中對第一個幀進(jìn)行第一解碼106。在所述第一解碼的步驟106之前，將ACELP解碼器202的狀態(tài)存儲104在設(shè)備200的存儲器208中。術(shù)語“ACELP解碼器的狀態(tài)”指在特定時間中ACELP解碼器的參數(shù)集合。在一個實施例中，所述錯誤檢測裝置204是壞幀指示(BFI)功能。在下一步驟中，使ACELP解碼器的狀態(tài)恢復(fù)110為存儲在所述存儲器209中的狀態(tài)。下一步，在所述錯誤檢測裝置204撤消激活的情況下，執(zhí)行所述ACELP解碼器202中的所述幀的第二解碼112。所述第一解碼106和所述第二解碼112的輸出被保存108、114在所述存儲器208中。ACELP解碼器202的輸出是脈沖編碼調(diào)制信號。保存在存儲器208中的所述輸出用于計算116所述第一106解碼輸出和所述第二112解碼輸出之間的能量差。該能量差是所述重要性的測度。
在所述計算步驟116中，使用基本能量估計。該基本能量估計是硬件或軟件實現(xiàn)的計算功能，其估計傳入信號的均方根(RMS)功率?？商鎿Q地，在計算步驟116中，使用語音活動檢測(VAD)方法。該VAD方法在通信系統(tǒng)中是公知的，例如在全球移動通信系統(tǒng)(GSM)中或在TETRA中，該VAD方法是用于識別話音數(shù)據(jù)比特存在或缺失的處理。
在操作中，針對數(shù)據(jù)流中的每個ACELP編碼幀，執(zhí)行如上文所述的基于所計算能量差的對幀重要性分類的方法。
在實際的實現(xiàn)方案中，在數(shù)字通信系統(tǒng)中使用對編碼幀重要性分類的方法，其中實現(xiàn)了具有幀挪用的幀同步處理。在基于幀的重要性選擇待挪用的幀時(即，待挪用的幀具有比其他幀的重要性低的重要性)，使幀挪用對音頻質(zhì)量的不利影響最小。
參考圖2，示出了用于在數(shù)字通信系統(tǒng)中對編碼幀重要性分類的設(shè)備200。該設(shè)備200包括解碼裝置202和錯誤檢測裝置204。
在一個實施例中，特別適用于TETRA系統(tǒng)，所述解碼裝置202是代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)解碼器并且所述錯誤檢測裝置204是壞幀指示(BFI)功能。
所述解碼裝置202適于在所述錯誤檢測裝置204激活的情況下解碼幀，并且在所述錯誤檢測裝置204撤消激活的情況下解碼所述幀。該設(shè)備200進(jìn)一步包括處理器206，其適于計算在所述錯誤檢測裝置204激活情況下進(jìn)行的所述幀的第一解碼106的輸出同所述錯誤檢測裝置204撤消激活情況下進(jìn)行的所述幀的第二解碼112的輸出之間的能量差。
該設(shè)備200進(jìn)一步包括存儲器208，用于在所述錯誤檢測裝置204激活情況下進(jìn)行所述第一解碼的步驟106之前，存儲解碼裝置202的狀態(tài)。所述存儲狀態(tài)用于在所述錯誤檢測裝置204撤消激活情況下進(jìn)行所述第二解碼的步驟112之前，將所述解碼裝置202重新設(shè)定為所存儲的狀態(tài)。
在一個實施例中，當(dāng)存儲器208的容量足夠大時，該存儲器可用于存儲ACELP解碼器202的狀態(tài)和ACELP解碼器202的輸出?？商鎿Q地，可以使用兩個存儲器模塊，其中第一存儲器模塊用于存儲所述狀態(tài)，而第二存儲器模塊用于存儲所述ACELP解碼器的輸出。
存儲器208是隨機存取存儲器(RAM)。
在一個實施例中，所述處理器206適于使用基本能量估計計算能量差。在可替換的實施例中，所述處理器206適于使用語音活動檢測(VAD)方法計算能量差。
在另一實施例中，基本能量估計或者VAD方法可以以專用集成電路的形式通過硬件實現(xiàn)。
所述存儲器208適于存儲所述錯誤檢測激活情況下執(zhí)行的所述第一解碼106的輸出和所述錯誤檢測撤消激活情況下執(zhí)行的所述第二解碼112的輸出。然后在所述計算116所述能量差的處理中使用所存儲的輸出。在計算所述能量差之后，所述處理器206通過對特定幀做標(biāo)志118，指出該特定幀的重要性。為了對編碼幀重要性分類的目的，使用了ACELP解碼器。該ACELP解碼器用于準(zhǔn)確地模擬遠(yuǎn)端解碼器中發(fā)生的事件。由于其并非是對遠(yuǎn)端解碼器中的發(fā)生事件的估計，而是遠(yuǎn)端解碼器的準(zhǔn)確模擬，因此所獲得的分類結(jié)果優(yōu)于其他的方法。ACELP解碼器還用于對幀的重要性分類，而處理器206將標(biāo)志添加到編碼數(shù)據(jù)流的各個幀。而且在發(fā)射路徑中，從編碼幀的流中挪用具有指出低重要性的標(biāo)志的幀，并且使用同步信息將該幀替換。
由于本發(fā)明適用于通信系統(tǒng)的元件的發(fā)射路徑，因此其可以在移動站和通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施中實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法通過計算錯誤檢測激活情況下進(jìn)行幀的第一解碼(106)的輸出同所述錯誤檢測撤消激活情況下進(jìn)行所述幀的第二解碼(112)的輸出之間的能量差，對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀的重要性進(jìn)行分類。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)對所述幀進(jìn)行編碼，所述方法包括以下步驟a)在啟用壞幀指示(BFI)功能的ACELP解碼器中，對幀進(jìn)行第一解碼(106)；b)在禁用所述BFI功能的所述ACELP解碼器中，對所述幀進(jìn)行第二解碼(112)；c)計算(116)所述第一解碼(106)輸出和所述第二解碼(112)輸出之間的能量差。所述能量差是所述重要性的測度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述第一解碼(106)之前存儲所述ACELP解碼器的狀態(tài)，并且在所述第二解碼(112)之前將所述ACELP解碼器的狀態(tài)重新設(shè)定(110)到所保存的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中在所述計算步驟(116)中，使用語音活動檢測(VAD)方法。
5.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中在所述計算步驟(116)中，使用基本能量估計。
6.一種用于對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀重要性分類的設(shè)備(200)，包括解碼裝置(202)和錯誤檢測裝置(204)，其中所述解碼裝置(202)適于在所述錯誤檢測裝置(204)激活情況下解碼幀，并且在所述錯誤檢測裝置(204)撤消激活情況下解碼所述幀，并且所述設(shè)備(200)進(jìn)一步包括處理器(206)，其適于計算所述錯誤檢測裝置(204)激活情況下進(jìn)行的所述幀解碼的輸出同所述錯誤檢測裝置(204)撤消激活情況下進(jìn)行的所述幀解碼的輸出之間的能量差，其中所述能量差是所述重要性的測度。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(200)，其中所述解碼裝置(202)是代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)解碼器，并且所述錯誤檢測裝置(204)是壞幀指示(BFI)功能。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備(200)，進(jìn)一步包括存儲器(208)，用于在所述錯誤檢測裝置(204)激活情況下進(jìn)行所述第一解碼(106)之前存儲解碼裝置(202)的狀態(tài)，并且用于在所述錯誤檢測裝置(204)撤消激活情況下進(jìn)行所述第二解碼(112)之前將所述解碼裝置重新設(shè)定為所存儲的狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求6～8中的任何一個所述的設(shè)備(200)，其中所述處理器(206)適于使用語音活動檢測(VAD)方法計算能量差。
10.如權(quán)利要求6～8中的任何一個所述的設(shè)備(200)，其中所述處理器(206)適于使用基本能量估計計算能量差。
全文摘要
一種方法，所述方法通過計算使用錯誤檢測情況下進(jìn)行幀解碼的輸出同不使用所述錯誤檢測情況下進(jìn)行所述幀解碼的輸出之間的能量差，對數(shù)字通信系統(tǒng)中編碼幀的重要性進(jìn)行分類。根據(jù)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測(ACELP)對所述幀進(jìn)行編碼。所述方法包括下列步驟在啟用壞幀指示(BFI)功能的ACELP解碼器中，對幀進(jìn)行第一解碼(106)；在禁用所述BFI功能的所述ACELP解碼器中，對所述幀進(jìn)行第二解碼(112)；計算(116)所述第一解碼輸出和所述第二解碼輸出之間的能量差。所述計算的能量差是所述重要性的測度。
文檔編號G10L19/005GK101019327SQ200580008230
公開日2007年8月15日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者漢斯·克里斯蒂安·布隆貝格, 彼得·威廉·希爾丁·斯文森 申請人:摩托羅拉公司(在特拉華州注冊的公司)