专利名称：宽频语音传输方法、系统以及语音处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及宽频语音传输方法、系统以及语音 处理j殳备。
背景技术：
随着现代通信技术的不断发展，在各种不同形式的网络中出现了形 式多样的宽带语音服务并得到了迅速发展，业界已普遍存在基于综合接入设备(IAD)以及基于家庭网关(HGW)的VoIP语音服务。其应用模式多为沿用普通模拟电话接入IAD设备或家庭网关设 备。网关设备为模拟电话提供语音编解码处理，编解码多采用GJ29、 G.723、以及G.711等方法，采样频率为8KHz，支持的频宽为300 ~ 3400Hz，其中，G711方式未进行语音流压缩，可达到类似公共交换电 话网PSTN的语音音质。从用户角度出发，因电话机与普通PSTN话机无区别，此种方式较 难给用户直接的VoIP语音体验。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种宽频语音传输方法、系统、以 及语音处理设备，可大大改善语音交谈的音质，能更清楚地听到通话并 更好地识别讲话者。此外，传输更高质量的音频信号也由此成为可能， 使用户具有更好的使用体验。根据本发明一方面，提出一种宽频语音传输系统，其中 宽频话机，包括外围器件，配置于建立通话连接；麦克风，在通 话连接建立后，采集声波形成笫一模拟语音流并传送给转接器，所述第 一模拟语音流的频宽为50~7000Hz;扬声器，在通话连接建立后，接收并输出所述转接器传送的所述第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50 ~ 7000Hz;转接器，将所述第一模拟语音流传送给语音处理设备，以及将所述 第二模拟语音流传送给所述宽频话机；语音处理设备，包括接口，接收所述转接器发送的所述第一模拟 语音流，以及将所述第二模拟语音流发送给所述转接器；采样单元，对 所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz,将所述第一模拟语 音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及将第二数字语音流 转换成第二模拟语音流；数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编 码处理，编码后语音传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流 进行解码后传输给所述采样单元。此外，所述转接器下行使用RJ11接口，上行使用RJ45接口，并 且利用所述上行RJ45接口中闲置线芯传送第一^=莫拟语音流和所述第二 模拟语音流。此外，所述接口通过RJ45接口五类线的4、 5线芯接收所述第一模 拟语音流、发送所述第二模拟语音流。根据本发明另 一方面，提出 一种宽频语音传输系统中语音处理设 备，包括接口，接收转接器发送的笫一模拟语音流，以及将第二模拟 语音流发送给所述转接器；采样单元，对所述第一模拟语音流进行采 样，采样频率为16KHz，将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流 送入数字处理单元，以及将第二数字语音流转换成所述第二模拟语音 流；数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编码处理，编码后语音 传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流进行解码后传输给所 述采样单元。此外，所述接口通过RJ45接口五类线的4、 5线芯接收所述第一模拟语音流、发送所述第二模拟语音流。根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输方法，其中 发送方法，包括建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50~7000Hz;对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz;将所述第一 数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps;接收方法，包括接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第 二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为 50 ~ 7000Hz;输出频宽为50 ~ 7000Hz的所述第二模拟语音流。根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输中发送方法，包括 建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的 频宽为50~7000Hz;对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数 字语音流，所述采样频率为16KHz;将所述笫一数字语音流进行编码处 理并发送，编码后的语音传输速率为64Kbps。根据本发明另一方面，提出一种宽频语音传输中接收方法，包括 建立呼叫连接后接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第二数字 语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50 ~ 7000Hz;输出频宽为50 ~ 7000Hz的所述第二才莫拟语音流。与现有技术相比，本发明通过语音处理设备接口的设计、外接宽频 话机的设计以及语音处理能力的设计，使得在实现VoIP业务功能时， 大大改善语音交谈的音质，能更清楚地听到通话并更好地识别讲话者。 此外，传输更高质量的音频信号也由此成为可能，使用户具有更好的使 用体验。
图l示出本发明中宽频语音传输系统结构图 图2示出本发明传输系统中语音处理i殳备结构图。 图3示出本发明语音处理设备中接口的实施例。 图4示出本发明宽频语音的发送方法流程图。 图5示出本发明宽频语音的接收方法流程图。
具体实施方式
下面根据附图和较佳实施例对本发明予以详细的描述，使本领域技术人员更易于理解本发明，但不是用来限定本发明的范围。高质量宽频语音实现系统中影响VoIP语音通话质量的因素很多， 从语音处理设备如IAD/家庭网关类终端角度出发，主要有以下几方 面codec、回声抑制、抗抖动、抗丢包、抗时延能力以及语音帧补偿 能力等等。为了克服上述影响因素以改善语音交谈的音质，不仅需要提 高语音处理设备的语音处理能力，还需要能够采集到宽频语音，即需要 与具有处理宽频语音能力的电话机相配合。图1示出本发明中宽频语音传输系统结构图，包括宽频话才几、转 接器、以及语音处理设备。由宽频话机发送语音流的过程中，宽频话机的外围器件，配置于建 立通话连接，并在通话连接建立后，麦克风釆集声波形成模拟语音流， 所述模拟语音流的频宽为50~7000Hz，并将所述模拟语音流通过转接 器传送给语音处理设备。语音处理设备对所述模拟语音流采样，所述采 样频率为16KHz，对所述采样后的数字语音流进行编码处理。采用 G，722编码，编码后语音传输速率为64Kbps。由宽频话机接收语音流的过程中，语音处理设备将数字语音流进行 解码处理，将解码后所述数字语音流转换成模拟语音流，并通过转接器 传送给宽频话机，由于宽频话机的外围器件已建立通话连接，则宽频话 机的扬声器接收到频宽为50 ~ 7000Hz的所述才莫拟语音流并进行输出。传统PSTN话机的扬声器、麦克风的频宽在300Hz 3400Hz,而本 发明能够提供与现有技术不同的频宽范围，即50~7000HZ,与现有技 术相比发生了变化，而这种变化是本领域4支术人员无法事先预测或推理 出来的，具有预料不到的技术效果。由于在现有技术支持频宽基础上采集到的语音数据无法满足宽频高 清语音的业务需求，故在此基础上将扬声器、麦克风的频宽拓宽为50~ 7000Hz以适应宽频采样电路、宽频编码的要求，即更换为支持50 ~ 7000Hz的器件，将传统话机升级为具备宽频功能的宽频话机。因此， 可以为语音处理i殳备进行G.722编码并为实现高质量语音提供可能。因 为现有技术中即使语音处理设备釆用G.722编码，进行编码的基础语音的频宽是300Hz~ 3400Hz，也只能是对现有技术中语音质量的补充或弥 补，无法达到本发明提出的频宽范围，也就无法满足高质量语音通信的 要求。本发明所述宽频话机除扬声器与麦克风与现有技术不同外，其他部 分与现有技术相同，在此不详细说明。比如，外围器件还可以包括屏幕、键盘、电池等。因宽频电话及固定电话等终端上行均为RJ11接口，无法与语音处 理设备的FXS接口相连，故需要通过转接器将五类线接口转接为RJ11 接口及五类线接口，以将用户已有的固定电话和电脑等设备与语音处理 设备相连接。图2示出本发明中语音处理设备结构图。包括接口、采样单元和 数字处理单元。语音处理设备的改进之处在于模数数模转换电路采样频率，以及编 码处理。在模数采样中的采样频率由普通8K更换为16KHz,可以处理 频宽为50~7000Hz的模拟语音流采样。编码处理支持G722编码，以 同扩频(50~7000Hz)及16K采样频率适配。通过外部交换站FXS接口向外置的宽频话机采集原始语音流及信 令流，由采样单元对PCM总线(非线性脉冲编码调制)传输的PCM 流进行采样，釆样频率为16KHz，将采样数据流送入数字处理单元。数 字处理单元对数据流进行G722编码，完成G/722编码所要求的回声抑 制功能、VAD&CNG、 PLC、 AGC等等。由此，将语音频宽拓宽为 50~7000Hz，使人们听到更清晰的高质量语音。G722编码是支持比特率为64， 56和48kbps多频率语音编码算 法。在G722中，语音信号采样频率为16KHz。与3.6kHz的频率语音 编码相比较，GJ22可以处理频率达7kHz音频信号宽带。G/722编码 器是基于子带自适应差分脉沖编码(SB-ADPCM)原理的。信号被分 为两个子带，并且采用ADPCM技术对两个子带的样本进行编码。在语音处理设备将语音传送给宽频话机时，数字处理单元采集数字 语音流进行解码处理，所述解码后数字语音流以传统PCM流方式传输给所述采样单元，采样单元将所述数字语音流转换成模拟语音流，并通过转接器传送给宽频话机，则宽频话机接收到频宽为50 ~ 7000Hz的模 拟语音流。此外，语音处理设备还可以包括其他单元，比如，用作呼叫建立协 议处理的SIP协议处理单元，处理数据路由请求的路由处理单元，以及 提高语音质量的其他单元等。语音处理设备可以是家庭网关/IAD，上行 多为 ADSL2+或FTTB+LAN或FTTH ， 下行提供LAN或 LAN+POTS。负责完成模拟语音流的收集、AD/DA转换、语音编解码 处理、回声抑制处理、网络抖动及时延规避处理，静音检测及压缩处 理、舒适背景噪音播;^文等相关语音性能处理。目前业界多数语音处理设备，如家庭网关主要面向于数据应用，下 行接口多为LAN口。当家庭网关提供VoIP应用后，会在下行多添加l 至2个RJ11的FXS接口接入固定话机，硬件上仍需升级，不利于业务 的快速提供。本发明旨在将原LAN 口中的一个作为FXS接口 ，将接口 中闲置线芯用于传送模拟语音流，可以保证数据与语音业务同时使用时 相互之间无串扰。如图3所示，例如选择LAN1作为FXS接口，在RJ45接口五类线 的8根线芯中，已规定好将第1、 2、 3、 6线芯用于传送数据，而本发 明将第4、 5线芯用于传送语音流。在这种方式下，网关可从LAN1 口 的第4、 5线芯获得语音信号，笫1、 2、 3、 6线芯获得数据流，可以保 证数据与语音业务同时使用时相互之间无串扰。该LAN1 口也可接入家 中的普通两芯电话线(RJ11接口 )，网关从4、 5线芯提取语音，即可 同时兼容RJ11双绞线及RJ45五类线的接入。而且沿用普通的Ethenet LAN接口作为FXS接口，不需要网关下行增加额外的RJ11接口作为 FXS接口。转接器下行使用RJ11接口，上行使用RJ45接口，并且利用上行 RJ45接口中闲置线芯传送模拟语音流。下面以电话呼出场景为例来说明语音处理设备的工作原理，其中数 字处理单元的功能由DSP芯片来实现。由采样单元采集FXS接口上的模拟信令流，送至SIP协议处理单元作呼叫建立协议处理。呼叫建立 后，采样单元采集FXS接口上的模拟语音流，经16kHz釆样后送至 DSP芯片执行语音流编码，电学回声抑制等功能。此时语音流的频宽范 围达到50~7000HZ。为达到较好的语音质量，仍需由其他单元根据通 话状态选择性地启用舒适背景噪音处理、静音检测及压缩、jitter buffer 等功能。图4示出本发明宽频语音的传输方法，其中，发送宽频语音的过 程，包括以下步骤在步骤110,建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述 第一模拟语音流的频宽为50 ~ 7000Hz;传统PSTN话机的扬声器、麦克风的频宽在300Hz~3400Hz，而本 发明支持的频宽可以扩展到50~7000HZ。在步骤120，对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语 音流，所述采样频率为16KHz;在步骤130，将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后 的语音传输速率为64Kbps。图5示出本发明宽频语音的传输方法，其中，接收宽频语音的过 程，包括以下步骤在步骤210，建立呼叫连接后，接收第二数字语音流并解码；在步骤220，将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述 第二^:莫拟语音流的频宽为50 ~ 7000Hz;在步骤230，输出频宽为50 7000Hz的所述笫二模拟语音流。人耳可以听到20Hz到20KHz的声音，频镨越宽，能够采样到的内 容也越多，相对来说，语音质量也越高。故本发明为取得比以往固定电 话机更好的语音质量，将频宽扩展至50~7000Hz。为实现提高语音清 晰度的目的，不仅需要采样到宽频语音，还需要通过宽频话机与语音处 理设备的配合来传输宽频语音。本发明中涉及的高清语音的技术实现里，需要在现有家庭网关/IAD 设备中增加G722高清编码，以及基于此编码的电学回声抑制、舒适背检测及压缩、jitter buffer功能，16k采样频率等关键 技术。G.722编码的采样频率较PSTN提高一倍，达到16KHz，支持的 频宽为50~7000Hz，可大大改善了语音交谈的音质，让我们能更清楚 地听到通话，并更好地识别讲话者。此外，传输更高质量的音频信号 (如音乐)也由此成为可能。
权利要求
1.宽频语音传输系统，其中宽频话机，包括外围器件，配置于建立通话连接；麦克风，在通话连接建立后，采集声波形成第一模拟语音流并传送给转接器，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；扬声器，在通话连接建立后，接收并输出所述转接器传送的所述第二模拟语音流，所述第二模拟语音流的频宽为50～7000Hz；转接器，将所述第一模拟语音流传送给语音处理设备，以及将所述第二模拟语音流传送给所述宽频话机；语音处理设备，包括接口，接收所述转接器发送的所述第一模拟语音流，以及将所述第二模拟语音流发送给所述转接器；采样单元，对所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz，将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及将第二数字语音流转换成第二模拟语音流；数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编码处理，编码后语音传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流进行解码后传输给所述采样单元。
2. 如权利要求l所述宽频语音传输系统，其中，所述转接器下行 使用RJ11接口 ，上行使用RJ45接口 ，并且利用所述上行RJ45接口中 闲置线芯传送第一模拟语音流和所述笫二模拟语音流。
3. 如权利要求1所述宽频语音传输系统，其中，所述接口通过 RJ45接口五类线的4、 5线芯接收所述第一模拟语音流、发送所述第二 模拟语音流。
4. 宽频语音传输系统中语音处理设备，包括接口，接收转接器发送的第一模拟语音流，以及将笫二模拟语音流 发送给所述转接器；采样单元，对所述第一模拟语音流进行采样，采样频率为16KHz， 将所述第一模拟语音流转换成第一数字语音流送入数字处理单元，以及 将第二数字语音流转换成所述第二模拟语音流；数字处理单元，对所述第一数字语音流进行编码处理，编码后语音 传输速率为64Kbps，以及将所述第二数字语音流进行解码后传输给所 述采样单元。
5. 如权利要求4所述语音处理设备，其中，所述接口通过RJ45 接口五类线的4、 5线芯接收所述第一模拟语音流、发送所述第二模拟 语音流。
6. 宽频语音传输方法，其中 发送方法，包括建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语 音流的频宽为50 ~ 7000Hz;对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述 采样频率为16KHz;将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输 速率为64Kbps;以及 接收方法，包括接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语 音流的频宽为50~7000Hz;输出频宽为50 ~ 7000Hz的所述第二模拟语音流。
7. 宽频语音传输中发送方法，包括建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音 流的频宽为50~7000Hz;对所述笫一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采 样频率为16KHz;将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后的语音传输速 率为64Kbps。
8.宽频语音传输中接收方法，包括 建立呼叫连接后接收第二数字语音流并进行解码处理； 将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流，所述第二模拟语音 流的频宽为50 ~ 7000Hz;以及输出频宽为50 ~ 7000Hz的所述第二模拟语音流。
全文摘要
本发明提出一种宽频语音传输方法、系统以及语音处理设备，其中发送方法，包括建立呼叫连接后采集声波形成第一模拟语音流，所述第一模拟语音流的频宽为50～7000Hz；对所述第一模拟语音流进行采样，转换成第一数字语音流，所述采样频率为16KHz；将所述第一数字语音流进行编码处理并发送，编码后语音传输速率为64Kbps；以及接收方法，包括接收第二数字语音流并进行解码处理；将所述第二数字语音流转换成第二模拟语音流；输出频宽为50～7000Hz的所述第二模拟语音流。本发明可大大改善语音交谈的音质，能更清楚地听到通话并更好地识别讲话者。
文档编号H04M1/253GK101325622SQ200810135279
公开日2008年12月17日 申请日期2008年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者刘文超, 韩建亭, 彦 黄 申请人:中国电信股份有限公司