估计通信系统中的噪声电平的方法技术方案

一种估计包括语音信息和噪声的数据中的噪声的方法，包括以下步骤：接收数据作为输入值序列；通过对输入值应用第一非线性映射来变换数据，其中，映射的导函数的大小随输入值大小的增加而减小，对经过变换的数据进行平滑；以及通过应用与第一非线性映射相反的第二非线性映射来对经过平滑变换的数据进行变换，以确定输入数据中的噪声的估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通信系统。更具体地，本专利技术涉及一种估计通信系统中的噪 声电平的方法和装置。
技术介绍
在通信系统中提供了这样一种通信网络该通信网络能够将两个通信终 端连接在一起，从而这两个终端可以在呼叫或者其它通信事件中互相发送信 息。该信息可包括语音、文本、图像或者视频。现代通信系统基于数字信号的传输。将诸如由麦克风采集到的语音的模 拟信息输入到一个终端的发送器处的模数转换器中，并将所述模拟信息转换 成数字信号。然后，对该数字信号进行编码并置于数据包中，以通过信道传 输到目的终端的接收器。在输入语音的终端附近的背景噪声和数字信号中的语音信息被一起传 输。这导致在目的终端处输出的语音信息受到与信号一起传输的噪声的影响 而模糊不清。此外，信号中噪声的存在干扰了语音信号编码，导致可听见的 编码失真增加或者传输速率增加。人们已经尝试对信号进行滤波以减小输入到发送终端处的编码器中的噪 声的强度。为了从输入到编码器中的信号中去除噪声，需要对噪声电平进行 估计。用于诸如移动设备的终端的低复杂性的噪声电平估计通常利用递归低通 滤波器或者时间平均对频域输入信号进行平滑来估计噪声电平。低通滤波器的一个示例是如等式1所示的一阶自回归滤波器= -1] + (1 - )刺 等式(l)其中，贝"]是已滤波元素n的输出，x是已滤波元素n的输入，而a是 平滑系数，其值介于O和1之间。通过增加平滑系数(x来获得平滑(smoothing)的增加。低通滤波器的另一示例是相同的自回归滤波器的快速实施，如等式(2)5所示乂"]=剩+ 0;(少-4"])， 等式(2)低复杂性的噪声电平估计技术具有低内存需求，非常适用于具有低计算 能力和有限内存空间的装置。但是，使用低通滤波器产生噪声电平估计的一个问题是，当输入信号由 背景噪声和语音组成时，由于多个语音时段而引起的信号能量的增加导致偏 高的噪声值估计。在现有技术的方法中，当检测到语音存在时，通过调整噪声电平估计来 减小这个问题。在现有技术的方法中，在检测到语音活动期间增加的平滑用 于解决由于信号中的语音存在而引起的信号能量的增加。但是，由于多种原 因，语音存在检测并不总是可靠的。当语音检测器最近刚刚被初始化时，可 能没有足够的历史信息来可靠地把噪声和语音区别开。此外，语音和噪声电 平可能会被混淆。这尤其出现在当语音的最初几帧具有的能量低而被误认为 背景噪声时。此外，当噪声和/或语音电平随时间变化时，语音和噪声电平也 可能会被混淆。当语音被误检测为噪声时，会导致偏高的噪声电平估计。另 一方面，当噪声被误检测为语音时，噪声电平估计器将无法有效地利用可用 信息，导致不太精确的估计。因此，本专利技术的目的之一在于克服现有技术所呈现的问题。本专利技术的另 一目的在于，在不使用具有大内存需求的复杂计算方法的情况下，提供一种 提高输出信号的质量的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方案，提供了一种估计包括语音信息和噪声的数据中 的噪声的方法，所述方法包括以下步骤接收数据作为输入值序列；通过对 输入值应用第一非线性映射来变换数据，其中，映射的导函数的大小随输入 值大小的增加而减小；对经过变换的数据进行平滑；以及，通过应用与第一 非线性映射相反的第二非线性映射来对经过平滑且经过变换的数据进行变 换，以确定输入数据中的噪声的估计。根据本专利技术的第二方案，提供了一种用于估计包括语音信息和噪声的数 据中的噪声的噪声估计装置，所述装置包括接收器件，其用于接收数据作 为输入值序列；第一变换器件，其用于通过对输入值应用第一非线性映射来变换数据，其中，映射的导函数的大小随输入值大小的增加而减小；平滑器 件，其用于对经过转换的数据进行平滑；以及，第二变换器件，其用于通过 应用与第一非线性映射相反的第二非线性映射来对经过变换且经过平滑的数 据进行变换，以确定输入数据中的噪声的估计。根据本专利技术的第三方案，提供了一种用于估计包括语音信息和噪声的数 据中的噪声的噪声估计装置，所述装置包括接收器，其被设置为接收数据 作为输入值序列；第一变换器，其被设置为通过对输入值应用第一非线性映 射来变换数据，其中，映射的导函数的大小随输入值大小的增加而减小；平 滑器，其被设置为对经过变换的数据进行平滑；以及，第二变换器，其被设 置为通过应用与第一非线性映射相反的第二非线性映射来对经过变换且经过 平滑的数据进行变换，以确定输入数据中的噪声的估计。本专利技术的实施方式提供了多个优点。根据本专利技术的实施方式提供的方法，对己经经过变换的信号进行平滑以 确定噪声估计的一个优点是，当发生语音存在检测误差时，对输入信号值大 的增加的敏感性减小导致噪声电平估计的较小偏差。这提高了噪声电平估计 的精度，并允许将简单的语音检测方法用于本专利技术的实施方式。在已知的噪声电平估计方法中，对高能量信号电平来说，需要改变滤波 器中的平滑系数，以补偿语音检测误差。但是，在本专利技术的实施方式中，响 应于语音存在的检测，降低了平滑系数需要改变的程度。这改善了对变化的 噪声电平的追踪，并加快了噪声电平估计的初始收敛。由于噪声电平估计的精度得到了提高，因此可在本专利技术中使用简单的递 归滤波器，以获得否则只有更复杂的方法才可获得的结果。由于可在本专利技术的实施方式中使用简单的低通滤波器和简单的语音检测 方法，因此需要的计算复杂性也较小。附图说明为了更好地理解本专利技术以及表示本专利技术如何实施，下面将参考随后的附图对本专利技术的实施方式进行描述图1 (a)所示的是具有大的突然的能量变化的信号的图表；图1 (b)所示的是经过低通滤波器滤波的具有大的突然的能量变化的信号的图表图1 (c)所示的是当输入信号1 (a)的值在通过低通滤波器对该信号进 行滤波之前反转为倒数值并且之后再次反转时的具有大的突然的能量变化的 信号的图表；图2 (a)所示的是具有小的突然的能量变化的信号的图表； 图2 (b)所示的是经过低通滤波器滤波的具有小的突然的能量变化的信 号的图表；图2 (c)所示的是当输入信号1 (a)的值在通过低通滤波器对该信号进 行滤波之前反转为倒数值并且之后再次反转时的具有小的突然的能量变化的 信号的图表；图3所示的是通信网络；图4所示的是根据本专利技术的一个实施方式的发送终端；以及 图5所示的是根据本专利技术的一个可选实施方式的发送终端。具体实施例方式首先参照图1，该图所示的是对具有大的突然的能量变化的信号随时间 进行平滑的效果。图1 (a)所示的是以分贝(dB)为测量单位的输入信号的 能量电平。信号的能量电平显示为从0dB急剧增加到10dB并保持在该电平， 直到信号的能量急剧减小到0dB。这样，输入信号可被视为包括信号增加到 10dB的正步(positive step)和信号从10dB开始减小的负步(negative step)。图1 (b)所示的是当利用低通滤波器对输入信号1 (a)进行滤波时的信 号的能量电平。在本专利技术的一个优选实施方式中，该低通滤波器是递归滤波 器。如图所示，当通过低通滤波器对信号进行滤波时，与输入信号增加到 10dB相比，经过滤波的信号更加缓慢地增加到10dB。如图l (b)所示，可 以看到，与输入信号从10dB开始减小相比，经过滤波的信号更加缓慢地从 10dB开始减小。图1 (c)所示的是当输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计包括语音信息和噪声的数据中的噪声的方法，包括以下步骤：　接收数据作为输入值序列；　通过对输入值应用第一非线性映射来变换数据，其中，映射的导函数的大小随输入值大小的增加而减小；　对经过变换的数据进行平滑；以及　 通过应用与第一非线性映射相反的第二非线性映射来对经过变换且经过平滑的数据进行变换，以确定输入数据中的噪声的估计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：科恩沃斯，卡斯滕范德伯格瑟恩森，约恩伯根海姆，
申请(专利权)人：斯凯普有限公司，
类型：发明
国别省市：IE[爱尔兰]