专利名称：具有参数化带宽扩展的通信终端设备及其带宽扩展的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有带宽扩展设备的通信终端设备，该带宽扩展设备用于在窄带语音信号的低频和/或高频侧通过合成至少一个基于该窄带语音信号的频带来扩展窄带语音信号的带宽。
在当今引入市场中的、作为通信终端设备的实例的移动电话中，有关的GSM标准规定了，将统一的净比特率用于语音编码器，该语音编码器执行将语音信号编码成数据减少的窄带语音信号的功能，这些窄带语音信号通过通信终端设备的发射输出级来辐射。GSM特定的净比特率为12.2kbit/s，并且例如涉及广泛推广的EFR编解码器。然而，编解码器的进一步发展的目的在于，对于语音编码器来说可以以不同的净比特率工作。与此相关地，应提及NB-AMR编解码器(“Narrow BandAdaptive Multi Rate”，窄带自适应多速率)，该NB-AMR编解码器能够为语音编码器的运行总共实现八种不同的净比特率，也就是净比特率4.75；5.15；5.9；6.7；7.4；7.95；10.2和12.2kbit/s。在此，从较低的净比特率期望，它们恰好在比较恶劣的无线电传输路径中显示出优点，因为可以使所辐射的信号配备有较高的冗余。
同样在现有技术中公开了设置具有带宽扩展设备的通信终端设备的措施，该带宽扩展设备借助合适的算法来分析由通信终端设备接收到的窄带语音信号，并且基于该分析来合成至少一个其它的频带。目前采用的窄带语音信号通常位于300Hz和3400Hz之间的频带中。在该频带的低频侧和高频侧都可以通过合成建立附加的频带，以致实现带宽扩展。但是迄今仅建议了使这种具有带宽扩展的通信终端设备与以唯一的净比特率工作的语音编码器相关联。
由此出发，本发明所基于的任务是提供一种通信终端设备，其中即使在采用窄带语音信号的多种净比特率时也可以执行质量上令人满意的带宽扩展。也将说明一种用于在通信终端设备中扩展窄带语音信号的带宽的方法，该方法可以应用在以窄带语音信号的多种净比特率工作的通信终端设备中。
该任务在通信终端设备方面通过一种具有带宽扩展设备的通信终端设备来解决，该带宽扩展设备用于在窄带语音信号的低频和/或高频侧通过合成至少一个基于窄带语音信号的频带来扩展窄带语音信号的带宽，其中，该带宽扩展设备与存储器相连接，在该存储器中存放有参照表(Verweistabelle)，该参照表针对窄带语音信号的至少两种净比特率分别包含带宽扩展的至少一个参数值。
因此在新的通信终端设备中规定，提供一个存储器，该存储器针对分别采用的净比特率包含决定带宽扩展质量的合适的参数值。该措施基于本发明人的知识，即用于带宽扩展的最佳的参数化可能取决于，语音编码器恰好采用哪种净比特率，所接收的窄带语音信号源于该语音编码器。由于该原因，设置例如包含凭经验求出的参数值的存储器，其中针对各个净比特率可以分别执行听觉测试。
在一种优选的实施形式中，存放在存储器中的参照表可以考虑将合成的频带的能量和合成的频带的频谱结构作为带宽扩展的参数。这意味着，针对各个净比特率在参照表中存放值，这些值中的一个说明合成的频带的能量的情况，而第二参数值决定合成的频带的频谱结构。
例如在比较低的净比特率的情况下，合成的频带的能量倒可能是微小的，因为在这里在窄带语音信号中出现非自然信号(Artefakt)的概率更可能是高的。窄带语音信号中的非自然信号原则上导致在合成的频带中的差错，因为合成基于对窄带语音信号的分析。所以在低比特时将合成的频带的总能量保持为低可能是有利的。
即使由合成的频带的频谱结构看来，也可以考虑出现非自然信号的概率。只要充分定位在窄带语音信号的频带之内的非自然信号，就可以在合成的频带中针对那些频率规定微小的强度，这些频率基于窄带语音信号中的带有非自然信号的频率分量。
上述任务在方法方面通过一种用于在通信终端设备中扩展窄带语音信号的带宽的方法来解决，该方法具有以下步骤a)检测通信终端设备的窄带语音信号的净比特率，b)访问包含参照表的存储器，以便确定适合于所检测的净比特率的至少一个参数值，该参照表包含在至少两种净比特率和带宽扩展的参数值之间的分配，c)基于在步骤b)中针对当前的比特率所确定的参数，借助带宽扩展设备来执行带宽扩展。
在该方法中考虑了以下事实，即例如在通信连接的过程中，也可以从产生窄带语音信号的语音编码器的第一净比特率转换为第二净比特率。由于该原因，在步骤a)中检测语音编码器的当前的净比特率，使得基于该净比特率在步骤b)中可以找到带宽扩展的合适的参数值。基于步骤b)的结果，于是可以在步骤c)中尽可能有利地执行带宽扩展。
在权利要求4至6中给出了本方法的优选的实施形式，这些其主题已经在上面借助通信终端设备的说明进行了阐述。
以下为了示范将借助唯一的附图
来更详细地阐述本发明，该附图展示了通信终端设备的示意性的框图。
如从该附图中可以看出，在移动通信终端设备中，在发送侧，语音信号从话筒1出发到达被用于压缩数据传输速率的语音编码器2。语音编码器2按照“线性预测编码”(LPC)的方法来工作，其中以人的说话节拍来模拟语音信号的形成过程。语音编码器2以不同的净比特率工作，更确切地说，以在网络侧针对进行发送的通信终端设备以及同时针对进行接收的移动通信终端设备所规定的那种净比特率来工作。在考虑两条无线电路径的情况下实现该规定，这两条无线电路径从进行发送的移动通信终端设备通过参与的网络结构通向进行接收的移动通信终端设备，其中应与该进行接收的移动通信终端设备进行通信连接。例如在通信连接的过程中产生恶化时，可以如下改变净比特率，即将它降低到较低的值上。
进行接收的移动通信终端设备的处理器3在网络侧收到关于以下内容的信息，即当前应将何种净比特率用于这两个移动通信终端设备之间的连接。处理器3根据该信息访问存放有参照表的存储器4，该参照表包含语音编码器2的所有可能的净比特率，并且包括带宽扩展的至少主要参数的分别所属的值，借助带宽扩展设备5来进行该带宽扩展。
在发送侧的语音编码器2和在接收侧的带宽扩展设备5之间，实际上连接了其它的功能元件，这些元件此外也承担编码后的语音信号的无线电传输，但是在这里出于清晰性的原因未在附图中示出。
带宽扩展的主要参数例如是借助带宽扩展设备5合成的附加频带的总能量，该附加频带例如位于窄带语音信号的高频侧，该窄带语音信号应被反馈到语音编码器2上。另一个重要参数是合成的频带中强度的频谱分布。
带宽扩展的这两种所述的主要参数考虑了以下事实，即在窄带语音信号中可能恰好在低比特率时存在非自然信号，这些非自然信号在带宽扩展方法中也对合成的频带产生影响。总之可以从以下事实出发，即在低比特率时窄带语音信号中的非自然信号的概率更可能大。基于此，恰好在低比特率时，不仅合成的频带的总能量将是低的，而且合成的频带的频谱加权将如下地存在，即对频率间隔进行低的加权，在这些频率间隔中在语音信号的窄频带中的所属频率间隔中非自然信号以高的概率存在。
带宽扩展设备5的输出信号被传送到扬声器6上，通过该扬声器6来实现语音信号的输出，该输出信号既包括窄带语音信号，又包括源自带宽扩展的合成的频带。
权利要求
1.通信终端设备，其具有带宽扩展设备，用于在窄带语音信号的低频和/或高频侧通过合成至少一个基于所述窄带语音信号的频带来扩展所述窄带语音信号的带宽，其特征在于，所述带宽扩展设备(5)与存储器(4)相连接，在所述存储器中存放有参照表，所述参照表针对所述窄带语音信号的至少两种净比特率分别包含所述带宽扩展的至少一个参数值。
2.按权利要求1所述的通信终端设备，其特征在于，所述存放在所述存储器(4)中的参照表考虑将合成的频带的能量和所述合成的频带的频谱结构作为所述带宽扩展的参数。
3.用于在通信终端设备中扩展窄带语音信号的带宽的方法，具有以下步骤a)检测所述通信终端设备的窄带语音信号的净比特率，b)访问包含参照表的存储器(4)，以便确定适合于所检测的净比特率的至少一个参数值，所述参照表包含在至少两种净比特率和带宽扩展的参数值之间的分配，c)基于在步骤b)中针对当前的比特率所确定的参数，借助带宽扩展设备(5)来执行所述带宽扩展。
4.按权利要求3所述的方法，其中，所述参照表考虑将合成的频带的能量和所述合成的频带的频谱结构作为参数。
5.按权利要求3或4之一所述的方法，其中，所述合成的频带的能量随着净比特率的下降而下降。
6.按权利要求3至5之一所述的方法，其中，所述合成的频带的频谱结构考虑在所述窄带语音信号中的某些频率处出现非自然信号的概率。
全文摘要
在具有带宽扩展设备(5)的通信终端设备中，该带宽扩展设备(5)用于在窄带语音信号的低频和/或高频侧通过合成至少一个基于该窄带语音信号的频带来扩展该窄带语音信号的带宽，在采用多种净比特率时执行质量上令人满意的带宽扩展的任务通过以下方式来解决，即带宽扩展设备(5)与存储器(4)相连接，在该存储器中存放有参照表，该参照表针对窄带语音信号的至少两种净比特率包含带宽扩展的至少一个参数值。此外还说明了一种用于在通信终端设备中扩展窄带语音信号的带宽的方法，该窄带语音信号可能以至少两种净比特率存在。
文档编号G10L21/038GK1711591SQ200380102777
公开日2005年12月21日 申请日期2003年10月30日 优先权日2002年11月8日
发明者F·罗伦茨, S·A·克林克 申请人:西门子公司