專利名稱：檢測信號處理器中噪涌的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理器，具體涉及具有噪涌檢測功能的信號處理器及其有關(guān)的檢測方法。
集成電路部件日益增長的集成度和造價(jià)的日益下降使許多以前不能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品已在商售上成為可能。利用集成電路技術(shù)中的先進(jìn)技術(shù)制作的一種可行的產(chǎn)品是數(shù)字無繩電話。數(shù)字無繩電話手機(jī)通過話筒接收模擬話音信號，并將模擬話音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字話音信號，再對該數(shù)字話音信號進(jìn)行壓縮，然后把壓縮的信號調(diào)制到一個(gè)射頻信號上，再經(jīng)天線將已調(diào)制射頻信號發(fā)送出去。發(fā)送的射頻信號由一個(gè)附近的基站接收下來，在那里將它轉(zhuǎn)換成模擬信號(或者保持?jǐn)?shù)字信號形式供數(shù)字交換設(shè)備使用)，最終轉(zhuǎn)發(fā)到目的地電話上。若從該目的地電話上接收到一個(gè)類似的信號時(shí)，這個(gè)電話信號按相反的順序得到同樣的處理?；緦?shù)字射頻信號發(fā)送給手機(jī)，該信號經(jīng)天線接收下來，通過解調(diào)、去壓縮，然后轉(zhuǎn)換成模擬話音信號，該模擬話音信號驅(qū)動手機(jī)的揚(yáng)聲器。
用于無繩電話手機(jī)工作的一種標(biāo)準(zhǔn)是英國的無繩電話第二代(CT-2)標(biāo)準(zhǔn)。CT-2手機(jī)從話筒接收模擬話音信號。該話音信號被轉(zhuǎn)換成為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式，再由一個(gè)自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)編碼器處理。然后，按照CT-2公用空間界面(CAI即，CommonAirInterface)協(xié)議進(jìn)行調(diào)制和發(fā)送給一個(gè)基站。CT-2為ADPCM編碼器的操作規(guī)定CCITTG.721ADPCM技術(shù)條件。往來于基站的發(fā)送信號和接收信號的發(fā)送和接收是以數(shù)據(jù)包的形式按“乒-乓”交替方式進(jìn)行的。CAI規(guī)定數(shù)據(jù)包的一部分包括信令信息，該信令信息包括的內(nèi)容諸如呼叫建立和終端請求，以及同時(shí)交換的信息。對于信號的接收，數(shù)據(jù)包由一個(gè)G.721AD-PCM解碼器接收、解調(diào)和處理數(shù)據(jù)包，然后從數(shù)字PCM形式轉(zhuǎn)換成為模擬形式，再提供給揚(yáng)聲器。
在數(shù)字無繩電話手機(jī)的操作過程中，既需要模擬功能也需要數(shù)字功能?？梢詰?yīng)用常規(guī)的集成電路諸如MotorolaMC145554m律PCM編碼解碼濾波器或MotorolaMC145557A律PCM編碼解碼濾波器執(zhí)行模擬到PCM的轉(zhuǎn)換和PCM到模擬的轉(zhuǎn)換?？梢詰?yīng)用常規(guī)的集成電路塊諸如MotorolaMC145532ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器來執(zhí)行PCM到ADPCM的轉(zhuǎn)換和ADPCM到PCM的轉(zhuǎn)換。模擬和數(shù)字方面的這些功能也可以組合在一個(gè)混合的信號處理集成電路內(nèi)。為了降低成本，希望在保持功能度(fanctionality)的情況下減小集成電路塊的尺寸。
在CT-2無繩電話系統(tǒng)中，手機(jī)與基站建立數(shù)字鏈路。該鏈路一般一直保持到呼叫通話的完成。某些情況下，呼叫通話期間在手機(jī)與基站之間的鏈路會失去(loss)或斷開。例如，如果用戶將手機(jī)移置到基站的服務(wù)范圍之外，則鏈路會失去。結(jié)果，因所接收數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，故只有高電平的白噪聲提供給揚(yáng)聲器，直至檢測到鏈路已斷開和噪聲被靜噪時(shí)為止。因此，會發(fā)生比最大電平低約3至6分貝(dB)的噪聲電平。CAI協(xié)議所規(guī)定的檢測鏈路失去的唯一方法是檢測出數(shù)據(jù)包信令部分中期望的同時(shí)交換的消息是否已不存在。然而，傳送同時(shí)交換的消息的時(shí)間間隔可能長到幾秒鐘?？s短檢測時(shí)間的一種途徑是在基站與手機(jī)之間強(qiáng)行周期性通信，它可使檢測時(shí)間減少到幾百毫秒。但即使這樣，在鏈路斷開之前用戶還會聽到響的噪聲。
為此，本發(fā)明以一種方式提供一種檢測信號處理器中噪涌的方法。連續(xù)地接收輸入信號，該輸入信號被自適應(yīng)地量化以提供出一個(gè)量化的差值信號。響應(yīng)量化的差值信號提供信號處理器的輸出信號。響應(yīng)量化差值信號中至少一個(gè)超過總能量估算值的樣值，提供出一個(gè)噪聲指示。
本發(fā)明以另一種方式提供一種具有噪涌檢測功能的信號處理器，它包括一個(gè)反向自適應(yīng)量化器、噪聲檢測裝置和輸出裝置。反向自適應(yīng)量化器響應(yīng)信號處理器的輸入信號I(K)，提供一個(gè)量化的差值信號dq(k)。噪檢測裝置與該反向自適應(yīng)量化器相耦合，接收信號dq(k)、一個(gè)預(yù)定數(shù)、以及一個(gè)噪聲閾值與該預(yù)定數(shù)之積，對多個(gè)樣值中所述預(yù)定數(shù)目的樣值的每個(gè)樣值計(jì)算一次被取樣的信號dq(k)的總能量估算值，響應(yīng)超過噪聲閾值與預(yù)定數(shù)之積的總能量估算值，提供出一個(gè)噪聲指示。反向自適應(yīng)量化器和輸出裝置實(shí)際上組成一個(gè)CCITT建議G.726-1990自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)解碼器，供其至少一個(gè)數(shù)據(jù)速率使用。
本發(fā)明以又一種方式提供一種檢測自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(AD-PCM)解碼器中噪涌的方法，該ADPCM解碼器實(shí)質(zhì)上符合CCITT建議G.726-1990，供其至少一個(gè)數(shù)據(jù)速率使用。在AD-PCM解碼器的輸入端接收輸入信號I(K)。由ADPCM解碼器中的自適應(yīng)速度控制部分形成信號dml(k)。該信號dml(k)與一個(gè)預(yù)定的能量閾值相比較。如果該信號dml(k)超過預(yù)定能量閾值，則提供一個(gè)噪聲指示。
本發(fā)明以再一種方式提供一種具有噪涌檢測功能的信號處理器，它包括自適應(yīng)差分脈調(diào)制(ADPCM)信號處理裝置和噪聲檢測裝置。該ADPCM信號處理裝置接收輸入信號I(K)，提供輸出信號Sd(k)。ADPCM信號處理裝置包括一個(gè)自適應(yīng)速率控制部分，該速度控制部分具有一個(gè)輸出端，用以提供輸出信號dml(k)。噪聲檢測裝置與自適應(yīng)速度控制部分相耦合，接收信號dml(k)和一個(gè)預(yù)定的能量閾值，將信號dml(k)與預(yù)定能量閾值相比較，當(dāng)信號dml(k)超過該預(yù)定能量閾值時(shí)，提供出一個(gè)噪聲指示。該ADPCM信號處理裝置實(shí)際上組成一個(gè)CCITT建議G.726-1990ADPCM解碼器，為其至少一個(gè)數(shù)據(jù)速率使用。
本發(fā)明的這些和其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合以下附圖閱讀下面的詳細(xì)描述將會更加清楚。


圖1示出內(nèi)含一個(gè)ADPCM編碼解碼器的電話手機(jī)的方框圖。
圖2示出符合CCITT建議G.721或G.726的先有技術(shù)AD-PCM解碼器的功能性的方框圖。
圖3示出圖1中ADPCM解碼器的一個(gè)實(shí)施例的功能性的方框圖。
圖4示出按照圖3所示的噪聲檢測器的檢測方法的流程圖。
圖5示出按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例實(shí)施的圖1中的AD-PCM代碼轉(zhuǎn)換器的方框圖。
圖6示出按照本發(fā)明實(shí)施的圖1中ADPCM解碼器的一個(gè)實(shí)施例的功能性的方框圖。
的方框圖。
圖7示出一個(gè)ADPCM編碼器的簡化方框圖，這對理解本發(fā)明很有用。
圖8示出按照本發(fā)明實(shí)施的圖1中ADPCM解碼器的第二個(gè)實(shí)施例的功能性方框圖。
圖1示出CT-2電話手機(jī)20，其內(nèi)含有一個(gè)ADPCM編碼器22，手機(jī)20符合CT-2標(biāo)準(zhǔn)。按照CT-2協(xié)議，電話信號以包的形式在手機(jī)10與基站(圖1中未示出)之間按半雙工或“乒-乓”交替的方式進(jìn)行接收和發(fā)送。天線24用于發(fā)送和接收電話信號的射頻已調(diào)波。射頻系統(tǒng)25與天線24相連接，用以接收和解調(diào)或是調(diào)制和發(fā)送電話數(shù)據(jù)的數(shù)字流。本文所用的術(shù)語“信號”是指隨時(shí)間變化的電信號，“數(shù)字信號”是指信號的一系列數(shù)字樣值，“包”含有一個(gè)數(shù)字信號部分，或者換句話說，包含電話信號規(guī)定數(shù)目的數(shù)字樣值，以及數(shù)字信令比特。
話筒30通過輸入信號線34向ADPCM編碼解碼器22提供模擬電話信號。在示例的實(shí)施例中，ADPCM22是一塊集成電路塊，內(nèi)含ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28和PCM編碼解碼器29。PCM編碼解碼器29執(zhí)行常規(guī)集成電路功能，諸如是MotorolaMC145554m律PCM編碼解碼器濾波器或MotorolaMC145557A律PCM編碼解碼器濾波器。從功能上說，PCM編碼解碼器29包括兩個(gè)部分，即A/D轉(zhuǎn)換器和帶通濾波器29a及D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器29b。A/D轉(zhuǎn)換器和帶通濾波器29a將模似2電話信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字電話信號，并將它按照A律或m律算法轉(zhuǎn)換成為PCM信號，通過輸入信號線33a將數(shù)字電話信號提供給ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28。從功能上說，ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28包括兩個(gè)部分，即ADPCM編碼器28a和ADPCM解碼器28b。ADPCM編碼器28a按照G.721標(biāo)準(zhǔn)依序地將64Kbps數(shù)字電話信號壓縮成為32kbpsADPCM信號，并通過信號線32a將ADPCM信號提供給時(shí)分雙工器部分26。然后，時(shí)分雙工器部分26將微處理器27來的信令比特與ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28來的壓縮后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組合起來，形成CT-2包。時(shí)分雙工器部分26向射頻系統(tǒng)25提供CT-2包，用以調(diào)制射頻載波，以向天線24提供一個(gè)已調(diào)制射頻信號，天線24將它發(fā)射出去，最后由基站接收。這種調(diào)制方式如CT-2CAI規(guī)范中所說明的，是由一個(gè)近似的高斯濾波器成形的二電平移頻鍵控(FSK)調(diào)制。
在接收方面，來自基站的包作為天線24上的已調(diào)制射頻信號被接收下來。射頻系統(tǒng)25接收射頻信號，并對它解調(diào)。然后，將包提供給時(shí)分雙工器部分26。時(shí)分雙工器部分26將包分裂成為兩個(gè)組成分量，使信令比特供給微處理器27使用。通過信號線32b，時(shí)分雙工器部分26將壓縮的數(shù)字信號經(jīng)過信號線32b供給ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28使用。接著，微處理器27讀出信令比特，執(zhí)行有關(guān)的信令功能，諸如建立呼叫和斷開呼叫。
ADPCM解碼器28b對以時(shí)分雙工器部分26接收的已壓縮的數(shù)字信號進(jìn)行“去壓縮”。在示例的實(shí)施例中，ADPCM解碼器28b作為CT-2手機(jī)的一部分符合CCITT建議G.721。ADPCM解碼器28b按照G.721ADPCM標(biāo)準(zhǔn)將32kbpsADPCM數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成64kbpsPCM信號。ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28通過輸入與輸出信號線32c連接到微處理器27，微處理器27啟動和控制ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器的操作。D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器29b通過輸入信號線33b接收PCM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)A律或m律“去壓縮”和D/A轉(zhuǎn)換，形成模擬電話信號，并通過輸出信號線35將模擬電話信號提供給揚(yáng)聲器31和振鈴器(圖1中未示出)。
每當(dāng)線路斷開時(shí)，將有一個(gè)高能量電平的隨機(jī)噪聲插入信號中。因此，檢測出鏈路斷開的一種可能方法是將接收信號的平均能量電平與一個(gè)閾值相比較，如果在一個(gè)預(yù)定時(shí)段內(nèi)平均能量電平超過了該閾值，則可以推斷出鏈路已經(jīng)斷開，并將輸出給揚(yáng)聲器31的信號靜噪(mnte)。
為了對這種方法計(jì)算平均功率，微處理器27必須對信號線33b上傳輸?shù)?、所接收的?shù)字PCM數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣，稱為“Sd(k)”，有關(guān)這方面的內(nèi)容將在下文中進(jìn)一步解釋。然而，對于某些系統(tǒng)，這種計(jì)算是不現(xiàn)實(shí)的。第一，PCM是一種對數(shù)格式的數(shù)據(jù)，計(jì)算功率時(shí)，必須將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成線性格式的數(shù)據(jù)。第二，在實(shí)施中，ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28和PCM編碼解碼器29包括在一塊集成電路塊內(nèi)(諸如混合式信號處理系統(tǒng)22)，若無專門附加的器件引腳(提供出數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和啟動信號)，信號線33b從外部無法應(yīng)用的。第三，某些應(yīng)用場合，諸如CT-2手機(jī)本身，在價(jià)格上極其引人注目，為了把價(jià)格降到最低，微處理器27就得降低性能，有可能沒有足夠的計(jì)算能力來實(shí)現(xiàn)功率計(jì)算。
圖2與方框圖形式示出符合CCITT建議G.721或G.726的一種先有技術(shù)ADPCM解碼器40的功能性方框圖。ADPCM解碼器40包括反向自適應(yīng)量化器41、重建信號計(jì)算器42、自適應(yīng)預(yù)測器43、輸出PCM格式轉(zhuǎn)換器45、同步編碼調(diào)整器46、量化器標(biāo)度因數(shù)自適應(yīng)器47、自適應(yīng)速度控制部分48和音調(diào)與階越檢測器49。這些功能性方框中每一個(gè)方框部分的工作是眾所周知的，并在CCITT建議G.726-1990中已經(jīng)描述了。
圖3以方框圖形式示出圖1中ADPCM解碼器28b的一個(gè)實(shí)施例的功能性方框圖。ADPCM解碼器28b包括數(shù)字接收增益級44和噪聲檢測器50。雖然圖3所示的實(shí)施例對ADPCM解碼器28b是優(yōu)選的，但其它實(shí)施例可能省掉數(shù)字接收增益級44。除此之外，所有其它方框部分所起的作用類同于G.721或G.726中規(guī)定的如圖2上所示ADPCM解碼器中相應(yīng)部分的作用。數(shù)字接收增益級44接收重建信號Sr(k)和一個(gè)可變增益系數(shù)。作為響應(yīng)，數(shù)字接收增益級44提供出一個(gè)具有標(biāo)注為“Sg(k)”增益的重建信號及一個(gè)標(biāo)記為“同步不能執(zhí)行”的信號，后者送往同步編碼調(diào)整器46。這樣，數(shù)字接收增益級44允許線性增益調(diào)整。
噪聲檢測器50接收重建信號Sr(k)和以下三個(gè)參數(shù)標(biāo)注為“N”的樣值個(gè)數(shù)，在能量計(jì)算中使用;一個(gè)標(biāo)注為“NETH”的能量閾值;以及一個(gè)標(biāo)注為“ND”的噪聲檢測啟動信號。微處理器27通過ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28(圖3中未示出)的一個(gè)常規(guī)的串行通信端口(SCP)向ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28提供給參數(shù)N、NETH和ND。噪聲檢測器50響應(yīng)超過標(biāo)注為“ETH”的一個(gè)預(yù)定閾值的標(biāo)注為“EAVE”的Sr(k)的平均能量，提供一個(gè)噪聲指示標(biāo)注為“NOISE”。執(zhí)行這種能量計(jì)算的一種方法是在N個(gè)樣值期間累加信號Sr(k)的絕對值來接近EAVE，然后將所得結(jié)果除以N，它表示為EAVE＝(1/N)(Σ|Sr(k)|)〔1〕式中，“Σ”代表累加運(yùn)算符，而累加的時(shí)段是從k＝0到k＝N-1。然而，這種計(jì)算對于某些信號處理器(DSP)來說是煩索的。一種特定應(yīng)用的DSP包括的指令數(shù)目減至最少，以使實(shí)時(shí)信號處理應(yīng)用場合中的運(yùn)行最佳化。對于G.721ADPCM，除法指令是不需要的。因此，為了使令數(shù)目減至最少，希望在平均功率計(jì)算中對于除法指令的需求減至最少。
如果對總能量而不是平均能量進(jìn)行計(jì)算，則可在無除去法指令的情況下作平均功率計(jì)算。如果在N個(gè)樣值上標(biāo)注為NEAVE”的能量超過NETH，則噪聲檢測器50通過輸出“NOISE”來解決此問題。數(shù)學(xué)上用下式表示IF〔NEAVE＝Σ|Sr(k)|)≥NETH〕THEN(NOISE＝1)ELSE(NOISE＝0)〔2〕式中，如前所述，累加時(shí)段是從k＝0到k＝N-1。因?yàn)闃又禂?shù)N和平均能量閾值可以預(yù)先確定，所以它們的乘積NETH是已知的。圖1中的微處理器27將NETH提供給噪聲檢測器50，該檢測器50執(zhí)行式〔2〕的平均能量估算，據(jù)此提供NOISE。響應(yīng)NOISE的觸發(fā)，微處理器27對接收的信號衰減或靜噪。這種靜噪可在ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28中或在PCM編碼解碼器29中發(fā)生，或者直接地經(jīng)信號線35加給揚(yáng)聲器31。在優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)字接收增益級44通過將增益系數(shù)調(diào)定到0以允許微處理器27對接收的信號靜噪。
圖4示出按照圖3的噪聲檢測器50的檢測方法的流程圖，并采用相同的參考標(biāo)號。ADPCM解碼器28b在步驟51檢驗(yàn)標(biāo)注為“ND”的噪聲檢測控制比特是否被位來開始執(zhí)行噪聲檢測的例行程序。如果ND未被置位，則噪聲檢測器50不能工作，并在步驟52使NOISE置0和步驟61使CNTR＝-1之后，流程返回到主程序。如果ND被置位，則在步驟53檢驗(yàn)標(biāo)注為“CNTR”的計(jì)數(shù)器變量。CNTR是一個(gè)內(nèi)部變量，它監(jiān)測著還有多個(gè)|Sr(k)|值尚待累加。在接通電源后，CNTR置為-1，且ADPCM編碼解碼器22復(fù)位。如果ND＝1(啟動)和CNTR為負(fù)值，則在步驟54CNTR被初始化為N，N是將在能量計(jì)算中使用的|Sr(k)|樣值的個(gè)數(shù)。在步驟55，在N個(gè)樣值上代表總能量估值的內(nèi)部變量NEAVE被初始化為0。
對于隨后的樣值，在步驟53檢測到CNTR為正值。在步驟56，將|Sr(k)|與NEAVE相加，并在步驟57使CNTR減1。在步驟58再測試CNTR，判定它是否為負(fù)值。對每一個(gè)樣值都重量復(fù)步驟56、57和58，直至CNTR遞減到-1時(shí)為止。當(dāng)CNTR遞減到-1時(shí)，NEAVE代表了在由N的樣值間隔次數(shù)所規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)總能量的估算值。對于G.721的32kbps ADPCM樣值間隔是125μs，因而NEAVE代表了在(N)＊(125μs)間隔內(nèi)信號中總能量的估算值。在步驟59，NEAVE與NETH相比較。如果NEAVE不小于NETH，則在步驟60使NOISE置位。
用與此不同的一些途徑實(shí)施該算法也是可能的。圖4所示的流程圖顯示出一種遞減的樣值計(jì)數(shù)器的工作方式。也可以將一個(gè)遞減的樣值計(jì)數(shù)器初始化為0，然后當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到N值時(shí)將NEAVE值與NETH值相比較。另外，在步驟60處響應(yīng)步驟59NEAVE是否小于NETH的測試結(jié)果為“否”，使NOISE置位。在另一個(gè)實(shí)施例中，這是響應(yīng)對NEAVE是否大于NETH的測試結(jié)果是肯定的，使NOISE置位。
圖5示出按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例實(shí)施圖1中示出的AD-PCM代碼轉(zhuǎn)換器28的方框圖。請注意，圖5是按照代表硬件電路的功能性方框圖來示明ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28的。與圖3相對照，圖3示出ADPCM解碼器28b的功能性方框圖。圖5示出ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28的各功能性方框如何執(zhí)行圖3所示例的各種功能。圖5中，對應(yīng)于編碼器功能的方框標(biāo)注為“28a”，對應(yīng)于解碼器功能的方框標(biāo)注為“28b”，而其余的方框均兼執(zhí)行兩種功能中的一部分。
ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28包括數(shù)字信號處理器(DSP)70。DSP70連接到通信母線73上，用以從通信母線73接收數(shù)據(jù)和向通信母線73提供數(shù)據(jù)。時(shí)鐘發(fā)生器72接收到由一個(gè)晶體振蕩器(圖中未示出)輸出的、標(biāo)注為“SPC”的信號。時(shí)鐘發(fā)生器72與DSP70相連接，向DSP70提供時(shí)鐘信號。一個(gè)串行控制端口(SCP)71也連接到通信母線73上。SCP71通過信號線32C連接到圖1中的微處理器27上。SCP71可使微處理器27初始化和控制ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28的操作。SCP71包括多個(gè)寄存器用以存儲ND、N、NETH、微處理器27來的增益系數(shù)、以及ADPCM解碼器28b來的NOISE。
ADPCM編碼器28a′包括輸出鎖存器81、并/串轉(zhuǎn)換部分82、輸出緩沖器84和寄存器控制器85。輸入鎖存器80通過輸入信號線33a連接到圖1中的PCM編碼解碼器29。輸入鎖存器80鎖存PCM編碼解碼器29來的數(shù)字PCM數(shù)據(jù)字，并通過通信母線73將數(shù)據(jù)提供給DSP70。DSP70通過微碼執(zhí)行G.721ADPCM編碼器的功能。DSP70還通過通信母線73將ADPCM數(shù)據(jù)字提供給輸出鎖存器81。ADPCM數(shù)據(jù)字可以是8、4、3或2個(gè)比特，分別對應(yīng)于數(shù)據(jù)速率64、32、24或16kbps。然而，在CT-2手機(jī)中，采用對應(yīng)于G.72132kbps數(shù)據(jù)速率的4比特?cái)?shù)據(jù)字。并/串轉(zhuǎn)換部分82與輸出鎖存器81相連接，向輸出緩沖器84提供串行的ADPCM數(shù)據(jù)字，輸出緩沖器84通過信號線32a向圖1中的時(shí)分雙工器部分26提供數(shù)據(jù)。寄存器控制器85與與鎖存器81、并/串變換部分82和輸出緩沖器84相連接，響應(yīng)標(biāo)注為“BCLKT”的時(shí)鐘輸入信號和標(biāo)注為“FST”的控制信號，控制上述部件81、82、84的工作。
ADPCM解碼器28b′包括串/并轉(zhuǎn)換部分90、輸入鎖存器91、波形解碼器92以及輸出鎖存器93。串/并變換部分90通過輸入信號線32b接收按ADPCM編碼的數(shù)據(jù)比特流，將該數(shù)據(jù)流組合成為ADPCM數(shù)字，并將該數(shù)據(jù)字提供給輸入鎖存器91。輸入鎖存器91存儲ADPCM數(shù)據(jù)字，使之可供DSP70應(yīng)用。波形解碼器92接收標(biāo)注為“FSR”和“BCLKR”的輸入信號。信號BCLKR給接收到的數(shù)據(jù)定時(shí)鐘，而信號FSR確定工作方式。信號BCLKR和信號FSR合起來確定是以數(shù)據(jù)速率64、32、24還是16kbps工作。然而，在CT-2手機(jī)中，采用了對應(yīng)于G.721 32kbps數(shù)據(jù)速率的4比特?cái)?shù)據(jù)字。DSP70執(zhí)行G.721 ADPCM解碼器的功能，它具有微碼形式的圖3中示例的數(shù)字接收增益和噪聲檢測功能。DSP70向輸出鎖存器93提供數(shù)字PCM信號Sd(k)，輸出鎖存器92隨后通過信號線33b向PCM編解碼器29提供該數(shù)字PCM信號Sd(k)。
ADPCM代碼轉(zhuǎn)換器28執(zhí)行G.721ADPCM編碼器和G.721ADPCM解碼器的功能。圖5中，幾塊集成電路硬件幫助DSP70執(zhí)行上述每種功能。在DSP70中運(yùn)行的微碼實(shí)際上執(zhí)行圖3功能性方框圖要求的功能，所以，DSP70對ADPCM編碼器和解碼器的功能來說是共享的。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖3的功能性方框圖中是某一些或者全部都可由硬件電路來實(shí)現(xiàn)。然而，從DSP70實(shí)施噪檢測器50和數(shù)字接收增益級44的效率上看，利用在執(zhí)行其它的編碼器和解碼器功能中不需要的那些備用時(shí)鐘周期，用微碼來實(shí)現(xiàn)是較佳的?；谕瑯拥睦碛?，在噪聲檢測器50啟動NOISE后，通過向數(shù)字接收增益級44提供“增益系數(shù)＝0”來使接收到的聲頻信號靜噪也是較佳的。
圖6示出按照本發(fā)明實(shí)施圖1的ADPCM解碼器28b第二實(shí)施例128b和功能性方框圖。與圖3中相同的所有其它單元都保留它們先前的參考標(biāo)號。ADPCM解碼器128b除了噪聲檢測器50接收來自反向自適應(yīng)量化器41的信號dq(k)而不是以信號Sr(k)作為其輸入信號以外，都與圖3的AFDPCM解碼器28b相似。
ADPCM解碼器128b利用信號dq(k)而不是信號Sr(k)能夠在話音段部分與噪涌之間作出較好地鑒別。參看圖7，可以更好地理解所作的改進(jìn);圖7示出一個(gè)對理解本發(fā)明有益的ADPCM編碼器200的簡化方框圖。
ADPCM編碼器200一般包括求和裝置201、自適應(yīng)量化器202和自適應(yīng)預(yù)測器203。自適應(yīng)預(yù)測器203產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)注為“X＾(k)”的輸入信號估算值，求和裝置201從標(biāo)注為“X(k)”的原信號中減去這個(gè)“X＾(k)”，以提供一個(gè)標(biāo)注為“d(k)”的差值信號。然后，自適應(yīng)量化器202在量化之前對信號d(k)定標(biāo)，產(chǎn)生寬度可變的碼字信號I(k)。信號I(k)是ADPCM碼字，它構(gòu)成遠(yuǎn)端處的解碼器的一個(gè)輸入。如前所述，解碼器拾取信號J(k)和執(zhí)行反向量化，產(chǎn)生量化的差值信號dq(k)。然后，這個(gè)值與輸入信號估算值X＾(k)相，產(chǎn)生重建信號Sr(k)。在正常情況下，解碼器跟蹤編碼器，也就是說，在解碼器處計(jì)算的信號dq(k)的值與在編碼器處計(jì)算的信號dq(k)的值相同，這是因?yàn)?，信號dq(k)的兩種型式是從同一信號I(k)在相反自適應(yīng)量化中得到的。這樣，解碼器處的信號dq(k)具有與編碼器處的號dq(k)一樣低的方差(variance)。同樣地，在正常情況下，解碼器處在信號Sr(k)跟蹤編碼器處的信號Sr(k)，在信號Sr(k)與原輸入信號X(k)之間的唯一差別是量化過程中引入的誤差分量。
在數(shù)學(xué)上，信噪比(S/N)是度量預(yù)測器性能的一個(gè)典型質(zhì)量因數(shù)。S/N等于原輸入信號與方差之比，亦即S2x除以量化誤差的方差S2e(這里S2e是量化誤差信號e(k)＝dq(k)-d(k)的方差)，或即S/N＝S2x/S2e〔3〕S/N也可以表示為預(yù)測器增益Gp與信號-量化噪聲比S/Nq之積。為了提高S/N，ADPCM編碼器試圖將差值信號d(k)的方差S2d減小到最小程度，從而可使量化的差值信號dq(k)的方差減小到最小程度S/N＝Gp＊S/Nq＝(S2x/S2d)＊(S2d/S2e)＝S2x/S2e〔4〕式中，S2x/S2d是自適應(yīng)預(yù)測器203性能的測量值，S2d/S2e是自適應(yīng)量化器202性能的測量值。
當(dāng)解碼器跟蹤編碼器時(shí)，亦即鏈路牢靠時(shí)，dq(k)的方差比Sr(k)的方差小得多。然而，當(dāng)鏈路已經(jīng)損失(loss)時(shí)，信號I(k)的隨機(jī)值使信號dq(k)的方差增加到幾乎等于Sr(k)的方差。所以，采用dq(k)來取代Sr(k)，在正常工作期間噪聲檢測器50能更免受錯(cuò)誤觸發(fā)的影響。此外，因?yàn)檎９ぷ髌陂gdq(k)中的能量小，所以在維持對錯(cuò)誤觸發(fā)的給定抗擾度下，可以減小積分時(shí)間。減小積分時(shí)間又導(dǎo)致需要較少的比特?cái)?shù)來貯存NEAVE。例如圖3的噪聲檢測器50需要約40ms的積分時(shí)間在語音與噪聲能量段之間維持10%的裕度，而圖6的噪聲檢測器50只需5ms的積分時(shí)間來維持同樣的裕度。還有，較快的檢測時(shí)間使聽者耳朵里的爆音(POP)更有辨別力(more subtle)。
圖8示出按照本發(fā)明對圖1中ADPCM解碼器28b的第三實(shí)施例228b的功能性方框圖。ADPCM解碼器228b除了ADPCM解碼器228b包括一個(gè)與ADPCM解碼器28b的噪聲檢測器50不一樣一的噪聲檢測器250以外都與圖3的ADPCM解碼器28b相似。所有其它單元都相同，并保留它們先前的參考標(biāo)號。噪檢測器250接收標(biāo)注為“dmlTH”的能量閾值，提供NOISE為其輸出，并從接收來自自適應(yīng)速度控制部分48的信號dml(k)而不是以信號Sr(k)或dq(k)為其輸入信號。信號dml(k)是信號I(k)的一個(gè)長期的平均值，并利用下式按照G.721或G.726標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遞歸計(jì)算
dml(k)＝(1-2-7)＊dml(k)+2-7＊F〔I(k〕〔5〕式中，F(xiàn)〔I(k)〕與量化的編碼器輸出信號I(k)有關(guān)，其關(guān)系如表1所示表1|I(k)|01234567F[I(k)]00011137因?yàn)閰?shù)dq(k)是參數(shù)I(k)值反向量化的結(jié)果，所以dml(k)的計(jì)算是dq(k)中能量的另一個(gè)近似值，不同的是該能量在整個(gè)時(shí)間內(nèi)連續(xù)地計(jì)算。因此，ADPCM解碼器228b利用了已有的估值來檢測噪聲。結(jié)果是ADPCM解碼器228b提供出比圖3的ADPCM解碼器28b較好的噪聲鑒別，但是，它交不如ADPCM解碼器128b的鑒別力好。不過，ADPCM碼器228b不需要附加的計(jì)算，因而所需的集成電路面積較小。噪聲檢測器250不執(zhí)行圖4的流程圖，在由信號ND啟動時(shí)，只是將信號dml(k)與信號dmlTH相比較。如果信號dml(k)超過信號dmlTH，則噪聲檢測器250啟動信號NOISE。此外，數(shù)字信號處理器需要較少的指令來執(zhí)行ADPCM解碼器228b的功能，并因?yàn)樽赃m應(yīng)速度控制部分48已經(jīng)計(jì)算出信號dml(k)，所以噪聲檢測實(shí)際上是瞬時(shí)的。
雖然本發(fā)明是在優(yōu)選實(shí)施例的上下文中描述的，但很顯然，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以以極多的方式來修改本發(fā)明，并可設(shè)想出不同于上面具體提出和敘述的許多實(shí)施例。例如，信號處理器可以采用差值信號的任一種重建方式(該差值信號表明輸入信號與該輸入信號估算值之間的差值，并對輸入信號進(jìn)行噪涌檢測)。雖然在G.726 ADPCM有情況下噪檢測器128b對信號dq(k)執(zhí)行噪聲檢測，但對于其它的編碼方案而言，噪聲檢測器可應(yīng)用相應(yīng)的信號。據(jù)此，試圖用所附的權(quán)利要求書覆蓋對本發(fā)明的所有修改，它們都?xì)w入本發(fā)明的真實(shí)精神和范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在信號處理器(128b)中檢測噪涌的方法，其特征在于包括以下步驟連續(xù)地接收輸入信號(41)；自適應(yīng)量化所述輸入信號(41)，以提供一個(gè)量化的差值信號；響應(yīng)上述量化的差值信號，提供(42、43、44、45、46、47、48、49)信號處理器的輸出信號；響應(yīng)上述量化的差值信號中超過總能量估算值的至少一個(gè)樣值，提供一個(gè)噪聲指示(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述的提供出噪聲指示(50)的步驟包括以下步驟將上述總能量估算值初始化(55)為0;按預(yù)定的次數(shù)將上述量化差值信號的絕對值與上述總能量估算值相加(56、57、58);如果上述總能量估值超過一個(gè)預(yù)定的閾值，則提供(59、60)上述噪聲指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，提供噪聲指示的步驟，當(dāng)所述總能量估算值超過所述預(yù)定次數(shù)與能量閾值之積時(shí)，提供所述噪聲指示(59、60)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供出所述噪聲指示(50)的步驟包括以下步驟將一個(gè)計(jì)數(shù)器初始化(54)到一個(gè)預(yù)定值;初始化(55)上述總能量估算值為0;一個(gè)相加(56)步驟，按照CCITT建議G.726的至少一個(gè)數(shù)據(jù)速率，將實(shí)際上符合CCITT建議G.726的ADPCM解碼器(128b)的差值信號dq(k)的絕對值與上述總能量估算值相加;將所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值減1(57);重復(fù)上述相加步驟(56)和減1步驟(57)，直到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值小于0時(shí)為止;如果上述總能量估算值超過一個(gè)預(yù)定的閾值，則提供(59、60)所述噪聲指示。
5.在實(shí)質(zhì)上符合CCITT建議G.726-1990并對其至少以一個(gè)數(shù)據(jù)速率工作的一種自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)解碼器(228b)中檢測噪涌的一種方法，其特征在于，包括以下步驟在ADPCM解碼器(228b)的一個(gè)輸入端上接收輸入信號I(k);在ADPCM解碼器(228b)的自適應(yīng)速度控制部分(48)中形成信號dml(k);將上述信號dml(k)與一個(gè)預(yù)定的能量閾值相比較;如果上述信號dml(k)超過所述預(yù)定能量閾值，則提供一個(gè)噪聲指示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述的提供噪聲指示的步驟，當(dāng)噪聲檢測啟動信號被激發(fā)時(shí)，若所述信號d ml (k)超過所述預(yù)定能量閾值，則提供出一個(gè)噪聲指示。
7.一種具有噪涌檢測的信號處理器(128b)，其特征在于一個(gè)反向自適應(yīng)量化器(41)，響應(yīng)信號處理器(128b)的輸入信號I(k)，提供量化的差值信號dq(k);噪檢測裝置(50)，與上述的反向自適應(yīng)量化器(41)相耦合，接收上述信號dq(k)、一個(gè)預(yù)定的數(shù)目以及一個(gè)噪聲閾值與所預(yù)定數(shù)目之積，對于多個(gè)樣值中上述預(yù)定樣值數(shù)目的樣值的每個(gè)取樣計(jì)算一次所述信號dq(k)的總能量估算值，并響應(yīng)所述總能量估算值超過所述噪聲閾值與所述預(yù)定數(shù)目之積，提供一個(gè)噪聲指示;輸出裝置(42、43、44、45、46、47、48、49)，與所述反向自適應(yīng)量化器(41)相耦合，響應(yīng)所述量化的差值信號dq(k)，提供信號處理器的輸出信號Sd(k);所述反向自適應(yīng)量化器(41)和所述輸出裝置(42、43、44、45、46、47、48、49)實(shí)際上構(gòu)成一個(gè)CCITT建議G.726-1990自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)解碼器，供其至少一個(gè)數(shù)據(jù)速率使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號處理器(128b)，其特征在于，所述輸出裝置(42、43、44、45、46、47、48、49)的數(shù)字接收增益級(44)接收信號Sr(k)和一個(gè)增益系數(shù)，用于將上述信號Sr(k)乘以所述增益系數(shù)，以提供一個(gè)具有增益SR(k)的重建信號，并在所述增益數(shù)不等于單位增益時(shí)，以所述信號SR(k)取代所述輸出裝置(42、43、44、45、46、47、48、49)中所述信號Sr(k)。
9.一種具有噪涌檢測的信號處理器(228b)，其特征在于自適應(yīng)分脈碼調(diào)制(ADPCM)信號處理裝置(228b)，用于接收輸入信號I(k)和提供輸出信號Sd(k);上述ADPCM信號處理裝置(228b)包括一個(gè)自適應(yīng)速度控制部分(48)，它具有一個(gè)輸出端以提供輸出信號dml(k);噪檢測裝置(250)，與所述自適應(yīng)速度控制部分(48)相連接，用以接收所述信號dml(k)和一個(gè)預(yù)定的能量閾值，將所述信號dml(k)與所述預(yù)定能量閾值相比較，并響應(yīng)上述信號dml(k)超過所述預(yù)定能量閾值，提供一個(gè)噪聲指示;上述ADPCM信號處理裝置(228b)實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)CCITT建議G.726-1990 ADPCM解碼器，供其至少一個(gè)數(shù)據(jù)速率使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號處理器(228b)，其特征在于，ADPCM信號處理裝置(228b)有一個(gè)積分?jǐn)?shù)字接收增益級(44)，接收信號Sr(k)和一個(gè)增益系數(shù)，將上述信號Sr(k)乘以所述增益系數(shù)，以提供一個(gè)具有增益Sg(k)的重建信號，并當(dāng)所述增益系數(shù)不等于單位增益時(shí)，以所述信號Sg(k)取代所述信號Sr(k)。
全文摘要
ADPCM解碼器(128b)的信號處理器接收輸入信號。反向自適應(yīng)量化器(41)按照CCITT建議G.726的算法處理輸入信號，提供量化的差值信號d
文檔編號H04M1/725GK1111421SQ94108219
公開日1995年11月8日 申請日期1994年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月12日
發(fā)明者盧斯·A·博內(nèi)特, 卡洛斯·A·格里夫斯, 喬斯·G·科利特 申請人:莫托羅拉公司