本发明专利技术公开了一种窄带码流转换为宽带码流的转换方法，所述的装置包括扩展单元和训练单元，所述的扩展单元包括窄带码流分离单元、窄带码流解析单元、窄带能量计算单元、码书映射单元、函数映射单元、高频时域包络及频域包络编码单元、高频能量编码单元、码流合成单元以及高频能量解码单元。所述的方法包括以下步骤：窄带码流解析；码书映射；窄带能量计算；函数映射；编码和码流合成。本发明专利技术第一次实现了将G.729编码得到的窄带码流扩展成可以作为G.729.1解码器输入的宽带码流，可以直接将现有电话通信网络传来的窄带码流直接通过G.729.1解码输出得到宽带语音，实现了宽带终端对窄带终端的兼容。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通信技术，特别是。
技术介绍
语言是人们互相交流的主要载体，语音是语言的声学表现，故语音通信一直是通信技术研究的重要组成部分。早期通信网络从无到有的建设过程中，由于技术、成本、系统复杂度等诸多原因，所支持的语音带宽大多设计成刚好能满足基本的通信要求。例如:公用电话网(PSTN)有效频率范围仅是0.3 3.4KHz。GSM数字蜂窝电话有效带宽不超过4KHz。普通调幅广播有效带宽不超过5KHz。在提高通信质量的研究过程中人们发现，较窄的带宽已成为语音品质提升的一个主要瓶颈。尽管有一些宽带音频编码标准可以直接利用，但从尽可能降低编码速率、减少音质损失等方面考虑，主要针对语音的宽带(0.05 7KHz)语音编码研究仍然是热点。从国际电信联盟ITU、第三代合作伙伴计划3GPP等标准化组织近年来不断推出新的宽带语音编码标准上，就不难看到这一点。但这些宽带语音编码标准对码流格式、编码速率等改变很大，没有考虑对既有通信网络及协议的兼容，因此支持这些编码标准的终端设备在现有通信网络条件下，无法获得期望的宽带性能。换句话说，只有在发送终端、接收终端和通信网络 均支持宽带语音传输标准的情况下，才能获得宽带的语音品质。通信网络的升级是一个复杂、漫长、渐进的过程，如何尽早在现有网络传输条件下获得宽带语音的品质就成为一个亟待解决的现实问题。人工语音带宽扩展方式无疑是此问题的一个有效的解决办法。所谓的人工语音带宽扩展是仅仅利用窄带语音的信息来重建宽带语音的过程。随着处理器速度的提高和宽带语音编码技术的进步，从1980年代末和1990年代初期开始人们开始研究带宽扩展方法。下面结合几篇中国专利，对现有技术中的带宽扩展技术进行简要介绍。现有技术中提出了多个应用于带宽扩展技术及改进现有技术的方案:1、在申请于2002年10月30日、公开于2005年3月2日、公开号为CN1589469A的专利中提出:一种基于频谱折叠和噪声整形技术的带宽扩展方案。该方案先对窄带音频信号的至少一部分进行频谱折叠产生频谱折叠后的音频信号，在对频谱折叠后的音频信号至少一部分进行噪声整形产生整形后的噪声信号，最后通过合并器将整形后的噪声信号和频谱折叠后的音频信号合并为宽带信号。本方案的特征在于通过将整形后的噪声信号与频谱折叠后的信号合并可以屏蔽由频谱折叠引入的金属声音。2、在申请于2006年9月8日、公开于2008年3月12日、公开号为CN101140759A的专利中，申请人提出了一种音频或语音信号的带宽扩展方案。该方案先求模拟语音或音频信号中的高频信号分量的频谱包络，再在频域空间将频谱包络与高频信号分量对应的低频信号分量进行合成，得到重建的高频信号分量，将频域的高频信号变换到时域空间的高频信号。3、在申请于2009年7月31日、公开于2011年3月23日、公开号为CN1601990253A的专利中，申请人公开了一种带宽扩展方法及其装置。在该方案中先将一段时域信号通过预处理分为高频部分和低频部分，并变换到频域，计算得到带宽扩展所需参数，进而实现带宽扩展。上述方案都需要将传输的窄带码流完全解码后再进行带宽扩展，且后两项技术还涉及到了时频变换，所以这些方案的计算量和系统时延都比较大，使处理成本上升、音质下降，甚至在媒体网关等密集处理系统完全无法应用。
技术实现思路
为解决 现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种既可以提高窄带语音通信质量又可以降低算法运算量和系统时延的窄带码流转换为宽带码流的转换装置及转换方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:一种窄带码流转换为宽带码流的装置的转换方法，在进行窄带码流到宽带码流的在线转换之前，对于工作语种需要且仅需要一次“离线”建立转换时所需要的映射关系，即进行窄带码流转换成宽带码流时所需转换关系的训练；在完成训练后再进行窄带码流转换成宽带码流，具体包括以下步骤: A、窄带码流解析Al、窄带码流分离窄带码流分离单元将接收到的窄带码流前18bit分离出来，即为L0、L1、L2、L3，其中第Ibit是L0，第2bit到第8bit是LI，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是L3。第一层的最后14bit即为GA1、GA2、GBU GB2，其中第67bit到第69bit是GA1，第70bit 到第 72bit 是 GA2，第 73bit 到第 76bit 是 GB1，第 77bit 到第 80bit 是 GB2 ；A2、窄带LSP重建LSP重建单元接收窄带码流分离单元分离出的L0、L1、L2、L3，并通过码书搜索得到窄带的LSP，具体实现步骤如下:A21、LSP量化系数重建LSP量化系数重建单元根据L0、L1、L2、L3解析出LSP的量化输出,具体实现如下:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种窄带码流转换为宽带码流的转换方法，其特征在于：在进行窄带码流到宽带码流的在线转换之前，对于工作语种需要且仅需要一次“离线”建立转换时所需要的映射关系，即进行窄带码流转换成宽带码流时所需转换关系的训练；在完成训练后再进行窄带码流转换成宽带码流，具体包括以下步骤：A、窄带码流解析A1、窄带码流分离窄带码流分离单元（11）将接收到的窄带码流前18bit分离出来，即为L0、L1、L2、L3，其中第1bit是L0，第2bit到第8bit是L1，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是L3；第一层的最后14bit即为GA1、GA2、GB1、GB2，其中第67bit到第69bit是GA1，第70bit到第72bit是GA2，第73bit到第76bit是GB1，第77bit到第80bit是GB2；A2、窄带LSP重建LSP重建单元（121）接收窄带码流分离单元（11）分离出的L0、L1、L2、L3，并通过码书搜索得到窄带的LSP，具体实现步骤如下：A21、LSP量化系数重建LSP量化系数重建单元（1211）根据L0、L1、L2、L3解析出LSP的量化输出具体实现如下：l^i=L1i(L1)+L2i(L2)i=1,···,5L1i(L1)+L3i-5(L3)i=6,···,10---(1)其中L1是10维的2bit码书，L2、L3是5维的5bit码书；A22、LSP量化系数重置LSP量化系数重置单元（1212）根据LSP量化系数重建单元（1211）输出的LSP量化输出，完成LSP量化系数的重置，具体实现如下：式（1）中的循环变量i取值范围从2到10，每次增加1；每次循环中执行：若满足l^i-1>l^i-J条件，则执行l^i-1=(l^i+l^i-1-J)/2,l^i=(l^i+l^i-1+J)/2操作；LSP量化系数重置单元（1212）共执行上述循环两次，其中第一次循环时令J=0.0012，第二次循环时令J=0.0006；A23、当前帧LSP量化系数重建当前帧LSP量化系数重建单元（1213）根据LSP量化系数内插单元输出的内插后的LSP系数，重建出当前m帧的LSP量化系数qim，具体实现如下：q^im=(1-Σn=14p^i,n)l^im+Σn=14p^i,nl^im-ni=1,···,10---(2)其中，当mq^i<0.005,则q^i=0.005;A243、如果qi+1^-qi^-0.0391<0,则qi+1^=qi^+0.0391,i＝1,…,9；A244、如果q10^>3.135,则q10^=3.135;A3、反射系数重建A31、线性预测系数重建LSP到线性预测系数转换单元根据谱包络重建单元输出的当前帧的LSP系数，完成线性预测系数的重建工作；A311、不同于A22循环变量的循环变量i取值范围从1到5，每次增加1；每次变量i循环时①f1(i)＝?2q2i?1f1(i?1)+2f1(i?2)；②循环变量j取值范围从i?1到1，每次循环变量j循环时，执行f1[i]＝f1[i?1](j)?2q2i?1f1[i?1](j?1)+f1[i?1](j?2)操作；其中，f1(0)＝1,f1(?1)＝0；将q2i?1替换成q2i即可得到f2(i)；A312、f1`=f1(i)+f1(i-1)i=1,...,5f2`=f2(i)-f2(i-1)i=1,...,5---(3)A313、ai=05f1`(i)+0.5f2`(i)i=1,...,50.5f1`(11-i)-0.5f2`(11-i)i=6,...,10---(4)A32、反射系数重建线性预测系数到反射系数转换单元（1222）根据LSP转换成线性预测系数单元（1221）输出的线性预测系数ai，完成反射系数ki的重建，具体实现如下：A321、am(m)=-km;A322、am-1(i)=[ami+kmam(m-i)]/(1-ki);其中，m＝10,9,…,1,i＝1,2,…,m?1，A4、残差能量计算A41、自适应码书增益解析自适应码书增益解析单元（1232）根据宽带码流分离单元（21）分离出的GA1,GB1，解析出固定码书增益，具体实现如下：g^p=yA1(GA1)+yB1(GB1)---(5)A42、固定码书增益解析固定码书增益解析单元（1231）根据宽带码流...
【技术特征摘要】
1.一种窄带码流转换为宽带码流的转换方法，其特征在于:在进行窄带码流到宽带码流的在线转换之前，对于工作语种需要且仅需要一次“离线”建立转换时所需要的映射关系，即进行窄带码流转换成宽带码流时所需转换关系的训练；在完成训练后再进行窄带码流转换成宽带码流，具体包括以下步骤: A、窄带码流解析 Al、窄带码流分离 窄带码流分离单元(11)将接收到的窄带码流前18bit分离出来，即为L0、L1、L2、L3，其中第Ibit是L0，第2bit到第8bit是LI，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是L3 ;第一层的最后 14bit 即为 GA1、GA2、GB1、GB2，其中第 67bit 到第 69bit 是 GA1，第 70bit到第 72bit 是 GA2，第 73bit 到第 76bit 是 GB1，第 77bit 到第 80bit 是 GB2 ； A2、窄带LSP重建 LSP重建单元(121)接收窄带码流分离单元(11)分离出的L0、L1、L2、L3，并通过码书搜索得到窄带的LSP，具体实现步骤如下: A2ULSP量化系数重建 LSP量化系数重建单元(1211)根据L0、L1、L2、L3解析出LSP的量化输出^，具体实现如下:2.根据权利要求1所述的一种窄带码流转换为宽带码流的转换方法，其特征在于:所述的窄带码流转换成宽带码流时所需转换关系的训练方法，包括以下步骤: G1、码书映射关系的训练 映射码书训练单元(23)在扩展单元(I)工作之前先对一帧数为LEN、时长为180分钟的宽带语音码流样本经宽带码流解析单元(22)部分解码得到低频L...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈喆，殷福亮，李文月，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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