專利名稱：話音增強(qiáng)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電信網(wǎng)絡(luò)中的話音信號處理領(lǐng)域，特別是涉及用于提高電信網(wǎng)絡(luò)中的話音信號質(zhì)量的經(jīng)改進(jìn)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的電信網(wǎng)絡(luò)包括輸入和輸出裝置，例如電話機(jī)、市內(nèi)電話局和用于處理網(wǎng)絡(luò)中話音信號的一個或多個電話交換機(jī)。話音信號的特征在于，包括兩個區(qū)域，即低音區(qū)和高音區(qū)。一般認(rèn)為，低音區(qū)是話音信號低于300赫茲(Hz)的那部分，而高音區(qū)是話音信號高于300Hz的那部分。可以用電信網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個元件衰減低音頻區(qū)中的話音信號。
在1981年1月出版的電子工業(yè)協(xié)會(EIA)標(biāo)準(zhǔn)RS470，推薦由輸入電話站中的編解碼器(codec)把輸入話音信號衰減至大約低于300Hz。由于電信網(wǎng)絡(luò)中的背景噪聲存在于低音區(qū)，所以建議對輸入話音信號低音部分的幅度的這一衰減。減小輸入信號低音部分的幅度，還減小了網(wǎng)絡(luò)的背景噪聲。
此外，電信網(wǎng)絡(luò)的中央局也可衰減話音信號的低音頻區(qū)?？蓪⑿诺捞幚韱卧O(shè)置在中央局內(nèi)，它把模擬輸入話音信號轉(zhuǎn)換成它的數(shù)字信號。數(shù)字話音信號由數(shù)字電話交換機(jī)耦合到接收電話機(jī)。在向接收電話機(jī)提供信號之前，在最后一個交換機(jī)和接收電話機(jī)之間的另一個中央局處把它轉(zhuǎn)換回模擬格式。信道處理單元可以在模擬-數(shù)字變換過程中衰減輸入話音信號的低音部分。
因此，一些網(wǎng)絡(luò)在輸入電話機(jī)中和中央局中衰減輸入話音信號的低音區(qū)二次。衰減輸入信號的低音區(qū)導(dǎo)致在接收電話機(jī)處的話音信號不是講話者話音的真實表達(dá)。于是已提出用于補(bǔ)償在電話講話者話音中低音部分損耗的技術(shù)。
在電信網(wǎng)絡(luò)中增強(qiáng)話音信號的一種現(xiàn)有技術(shù)利用固定增益技術(shù)。在固定增益技術(shù)中，當(dāng)信號位于電信網(wǎng)絡(luò)中并在向接收電話機(jī)提供之前，放大話音信號的低音部分。這種技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某一點用固定增益補(bǔ)償了輸入信號的衰減。這種技術(shù)還放大了低音頻區(qū)內(nèi)的上述網(wǎng)絡(luò)背景噪聲。
此外，如果輸入話音信號是高聲的信號，即講話者以高分貝(dB)電平講話，那么固定增益技術(shù)將進(jìn)一步放大高分貝信號，從而導(dǎo)致在接收電話機(jī)中的信號聽起來很不舒服。另外，將固定增益施于高分貝輸入信號可導(dǎo)致過激勵/飽和不同的(over-driving/saturating different)網(wǎng)絡(luò)元件，從而使信號比起不應(yīng)用固定增益的信號要模糊。
當(dāng)在電信網(wǎng)絡(luò)上以音頻發(fā)送數(shù)據(jù)時，還會發(fā)生與用于話音增強(qiáng)的固定增益技術(shù)相關(guān)的另一個問題。當(dāng)越來越廣泛地運用傳真機(jī)和調(diào)制解調(diào)器耦合計算機(jī)時，對于電信系統(tǒng)就更加頻繁地發(fā)生這種情況。調(diào)制解調(diào)器或傳真機(jī)以高幅和高頻(如2700Hz)發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。因此，如果將固定增益技術(shù)應(yīng)用于音頻數(shù)據(jù)信號，那么不必作放大，從而導(dǎo)致在接收端很難使用的音頻數(shù)據(jù)信號。
已將用于檢測音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測器用于解決與音頻數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的問題。這些檢測器離固定增益增強(qiáng)電路很遠(yuǎn)，要求對增強(qiáng)電路配備外部控制鏈路以阻塞電路。這樣保證不放大音頻數(shù)據(jù)。
當(dāng)在電信網(wǎng)絡(luò)中傳播的輸入話音信號遇到或者必須通過包括固定增益話音增強(qiáng)電路的多個網(wǎng)絡(luò)元件(級聯(lián)網(wǎng)絡(luò))時，發(fā)生與先前發(fā)展的話音增強(qiáng)系統(tǒng)相關(guān)的另一個問題。當(dāng)已由固定增益技術(shù)調(diào)節(jié)了輸入話音信號時，現(xiàn)有技術(shù)的固定增益話音增強(qiáng)系統(tǒng)不能進(jìn)行檢測。因此，在級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的第一元件中被放大的話音信號可能再被網(wǎng)絡(luò)中的第二元件放大。這種附加放大可能導(dǎo)致話音信號的飽和，或者至少使信號在接收電話機(jī)中聽起來不舒服。此外，對話音信號作多次增強(qiáng)可以導(dǎo)致級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中話音信號的振蕩。
用于檢測是否預(yù)先增強(qiáng)(級聯(lián)檢測)信號的一種現(xiàn)有技術(shù)涉及到生成和檢測亞音頻音調(diào)(特別是，表示話音信號是否已被增強(qiáng)的大約為20Hz的音調(diào))。這種音調(diào)自由地通過一般不存在頻率選擇濾波的中央數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。然而，當(dāng)帶有亞音頻音調(diào)的話音信號離開數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，而且在被傳遞到用戶之前被轉(zhuǎn)換成模擬信號時，通過編解碼器和變壓器濾波除去該音調(diào)。于是，用戶可通過回到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商議來建立級聯(lián)狀態(tài)，而亞音頻音調(diào)不必在級聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)之間通過。沒有亞音頻音調(diào)，可能在網(wǎng)絡(luò)中再次增強(qiáng)先前已增強(qiáng)的信號，從而導(dǎo)致上述不能令人滿意的信號。
發(fā)明概述因此，需要一種排除與現(xiàn)有技術(shù)話音增強(qiáng)系統(tǒng)相關(guān)的問題的話音增強(qiáng)系統(tǒng)。
需要一種在網(wǎng)絡(luò)靜寂期間不放大電信網(wǎng)絡(luò)的背景噪聲的話音增強(qiáng)系統(tǒng)。
還需要一種不放大較高電平的話音信號的話音增強(qiáng)系統(tǒng)。
此外，還需要一種不過激勵或者飽和較高電平話音信號的話音增強(qiáng)系統(tǒng)。
此外，還需要一種話音增強(qiáng)系統(tǒng)，它檢測音頻數(shù)據(jù)的傳輸而不需要獨立的外部檢測器。
還需要一種在級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中有效地工作的話音增強(qiáng)系統(tǒng)。
還需要一種不會引起話音信號振蕩的話音增強(qiáng)系統(tǒng)。
還需要檢測是否預(yù)先增強(qiáng)了話音信號，而不依賴于有無亞音頻音調(diào)。
因此，本話音增強(qiáng)系統(tǒng)的一個方面是在網(wǎng)絡(luò)呼叫靜寂期間防止放大背景噪聲。
本系統(tǒng)的另一個方面是自適應(yīng)地改變話音信號的放大倍數(shù)，從而不放大具有足夠強(qiáng)度的話音信號。
本系統(tǒng)的附加方面是保證不過激勵或者飽和高電平話音信號。
本發(fā)明的另一個方面是內(nèi)部檢測音頻數(shù)據(jù)的傳輸和適當(dāng)?shù)亟剐盘栐鰪?qiáng)。
本發(fā)明的話音增強(qiáng)系統(tǒng)的附加方面是成功地被應(yīng)用于級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
本系統(tǒng)的另一個方面是使引起話音信號振蕩的可能性減至最小。
本發(fā)明的另一個方面是提供用于檢測是否預(yù)先增強(qiáng)了話音信號而不依賴于有無亞音頻音調(diào)的系統(tǒng)和方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種話音增強(qiáng)系統(tǒng)，它基本上消除或者減少了與現(xiàn)有技術(shù)固定增益增強(qiáng)系統(tǒng)相關(guān)的缺點和問題。
包括本發(fā)明的自適應(yīng)增益控制話音增強(qiáng)器的系統(tǒng)包括接收話音信號的輸入端和接收話音信號的輸出端，以及在輸入端和輸出端之間的耦合。耦合包括的話音增強(qiáng)器包含確定音頻信號平均功率的功率平均器。話音增強(qiáng)器還包括衰減輸入信號預(yù)定部分的均衡器和響應(yīng)于確定的平均功率給均衡話音信號標(biāo)定并向輸出端提供標(biāo)定信號的輸出標(biāo)定器。
特別是，本發(fā)明的話音增強(qiáng)器包括音頻數(shù)據(jù)檢測器和級聯(lián)話音增強(qiáng)檢測器，兩者都可適當(dāng)?shù)亟乖捯粼鰪?qiáng)器工作。
用于向自適應(yīng)增益控制提供本發(fā)明的話音增強(qiáng)器的方法包括確定輸入話音信號的平均功率和響應(yīng)于輸入信號的平均功率確定標(biāo)定系數(shù)。本發(fā)明的方法還包括通過衰減輸入話音信號的預(yù)定部分，使輸入話音信號均衡。本方法還包括用確定的標(biāo)定系數(shù)對均衡輸入信號標(biāo)定和將標(biāo)定的話音信號耦合到輸出端。
更精確地說，用于提供自適應(yīng)增益控制話音增強(qiáng)的本方法包括根據(jù)檢測到音頻數(shù)據(jù)或者級聯(lián)增強(qiáng)把標(biāo)定話音信號與輸出端去耦合。
本發(fā)明的一個方面提供一種在電信網(wǎng)絡(luò)中提供話音增強(qiáng)的方法。該方法包括確定輸入音頻信號的平均功率和響應(yīng)于輸入音頻信號的平均功率確定自動增益因數(shù)。本方法還包括通過衰減輸入音頻信號的預(yù)定部分，并且標(biāo)定系數(shù)標(biāo)定均衡的音頻信號來均衡輸入音頻信號。本方法還包括將自動增益因數(shù)施于標(biāo)定的音頻信號。
此外，本發(fā)明的另一個方面包括向其平均功率高于預(yù)定最小平均功率電平但低于第一預(yù)定功率電平的音頻信號提供增益；使其平均功率高于第一預(yù)定功率電平并低于第二預(yù)定功率電平的音頻信號沒有變化，其中第二預(yù)定功率電平大于第一預(yù)定功率電平；和衰減其平均功率電平高于第二預(yù)定功率電平的音頻信號。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種向電信網(wǎng)絡(luò)中的音頻信號提供增強(qiáng)的方法。本方法包括確定輸入音頻信號的平均功率和響應(yīng)于輸入音頻信號的平均功率確定自動增益因數(shù)。本方法還包括通過衰減輸入音頻信號的預(yù)定部分使輸入音頻信號均衡并用標(biāo)定系數(shù)給均衡音頻信號標(biāo)定。本發(fā)明還包括通過向其平均功率高于預(yù)定最小平均功率電平但低于第一預(yù)定功率電平的音頻信號提供增益、使其平均功率高于第一預(yù)定功率電平并低于第二預(yù)定功率電平的音頻信號沒有變化(其中所述第二預(yù)定功率電平大于第一預(yù)定功率電平)并衰減其平均功率高于第二預(yù)定功率電平的音頻信號，將自動增益因數(shù)施于標(biāo)定的音頻信號。
本發(fā)明的附加方面是提供一種在電信網(wǎng)絡(luò)中向音頻信號提供增強(qiáng)的系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括用于確定音頻信號的平均功率的功率平均器。本系統(tǒng)還包括用于衰減音頻信號預(yù)定部分的均衡器和用于以標(biāo)定系數(shù)給均衡音頻信號標(biāo)定的輸出標(biāo)定器。本發(fā)明的系統(tǒng)還包括用于將自動增益因數(shù)施于標(biāo)定音頻信號的自動增益增強(qiáng)器，其中自動增益因數(shù)依賴于輸入音頻信號的平均功率。
此外，本發(fā)明的自動增益增強(qiáng)器還向平均功率電平高于預(yù)定最小平均功率電平但低于第一預(yù)定功率電平的音頻信號提供增益；不向平均功率高于第一預(yù)定功率電平并低于第二預(yù)定功率電平的音頻信號提供增益或衰減，其中第二預(yù)定功率電平大于第一預(yù)定功率電平，并且衰減平均功率電平高于第二預(yù)定功率電平的音頻信號。
本發(fā)明的自適應(yīng)增益控制(AGC)話音增強(qiáng)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)點在于，它提供了聽起來更象講話者的話音的增強(qiáng)話音信號。本自適應(yīng)增益控制話音增強(qiáng)系統(tǒng)同在電信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的話音信號或音頻數(shù)據(jù)信號相兼容。
本話音增強(qiáng)系統(tǒng)還包括消除與當(dāng)前可獲得的固定增益控制話音增強(qiáng)系統(tǒng)有關(guān)的問題的技術(shù)優(yōu)點。本系統(tǒng)的自適應(yīng)增益控制衰減高電平輸入話音信號并放大低電平輸入話音信號。因此，本發(fā)明不使起初在高電平上的輸入話音信號飽和。
本自適應(yīng)增益控制話音增強(qiáng)系統(tǒng)的附加技術(shù)優(yōu)點在于，當(dāng)在遙遠(yuǎn)的電話機(jī)之間正在進(jìn)行交談時它不放大靜寂周期。因此，當(dāng)不發(fā)送話音信號時，本系統(tǒng)不放大網(wǎng)絡(luò)背景噪聲。
本發(fā)明的另一個技術(shù)優(yōu)點在于，它能夠在級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中檢測已預(yù)先被增強(qiáng)的話音信號。對于檢測級聯(lián)結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)自我禁止，從而不再放大預(yù)先被增強(qiáng)的信號。這提供了阻止信號在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)振蕩狀態(tài)的技術(shù)優(yōu)點。
本系統(tǒng)的另一個技術(shù)優(yōu)點在于，它能夠檢測音頻數(shù)據(jù)的發(fā)送，而且如果需要的話，禁止信號的自適應(yīng)增益。對于檢測級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或者音頻數(shù)據(jù)，本發(fā)明還自我禁止，而且不需要外部控制鏈路或者檢測器。
本發(fā)明的附加技術(shù)優(yōu)點在于，它可以在現(xiàn)有的電信設(shè)備中實現(xiàn)(例如，在網(wǎng)絡(luò)的回波消除器中)，本系統(tǒng)還與現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)兼容。
本發(fā)明的另一個技術(shù)優(yōu)點在于，它檢測是否已預(yù)先增強(qiáng)話音信號，并阻止信號的過增強(qiáng)而不需要在信號中亞音頻音調(diào)。


為了更加全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，參照以下結(jié)合附圖描寫的說明書，附圖中相同標(biāo)號表示相同元件圖1示出本發(fā)明的話音增強(qiáng)系統(tǒng)的自適應(yīng)增益控制電路框圖；圖2示出由話音增強(qiáng)的自適應(yīng)增益控制電路執(zhí)行的步驟的典型流程圖；圖3A至圖3D示出在本發(fā)明的自適應(yīng)增益控制處理不同階段中的典型話音信號；圖4是示出在電信網(wǎng)絡(luò)中本發(fā)明的話音增強(qiáng)系統(tǒng)的可能位置的方框圖；圖5是加入本發(fā)明的話音增強(qiáng)的自適應(yīng)增益控制系統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)的方框圖；
圖6示出本發(fā)明的話音增強(qiáng)系統(tǒng)另一個實施例的方框圖；圖7是加入本發(fā)明的話音增強(qiáng)系統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)的方框圖；圖8示出根據(jù)圖6的話音增強(qiáng)系統(tǒng)的自動增益增強(qiáng)功能的例子；和圖9A和9B示出對于圖7的級聯(lián)話音增強(qiáng)器可能的操作方案。本發(fā)明的詳細(xì)描述參照附圖，描述本發(fā)明的實施例，其中相同的標(biāo)號表示各圖中相同或相應(yīng)部分。
圖1示出實現(xiàn)本發(fā)明的自適應(yīng)增益控制(AGC)話音增強(qiáng)系統(tǒng)的方框圖。把本發(fā)明的話音增強(qiáng)器10耦合到輸入端12和輸出端14。一般，輸入端12是從電話機(jī)提供輸入話音信號的任何裝置。輸出端14同樣包括用于對電話機(jī)產(chǎn)生輸出話音信號的任何裝置。
把輸入端12并聯(lián)耦合到話音增強(qiáng)器10輸入側(cè)的低音頻均衡器16、功率平均器18、低音與高音功率比較器20和音頻數(shù)據(jù)檢測器22。低音均衡器16(或者均衡器)通過衰減輸入信號高音部分的幅度使輸入話音信號均衡?？梢栽跍p小輸入話音信號高音部分的幅度的數(shù)字濾波器中具體體現(xiàn)低音頻均衡器16。在輸入話音信號的低音和高音區(qū)之間的標(biāo)準(zhǔn)分界是大約300Hz，雖然其它分界也是可行的且不偏離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。低音頻均衡器16實質(zhì)上使由輸入電話機(jī)引入或者來自中央局信道處理單元中的信號的模擬-數(shù)字變換的輸入信號的低音頻失真均衡。
話音增強(qiáng)器10的功率平均器18測量輸入信號的平均功率。測量可用多種方法實現(xiàn)，功率平均器18的一個實施例是使來自輸入端12的整流輸入信號通過的低通濾波器。
在話音增強(qiáng)器10的輸入側(cè)還包括級聯(lián)話音增強(qiáng)檢測器或者低音與高音功率比較器20。低音與高音比較器20檢測電信網(wǎng)絡(luò)中輸入信號的電勢級聯(lián)增強(qiáng)。低音與高音功率比較器20連續(xù)監(jiān)測輸入信號的低音與高音功率之比。已知，對于平均輸入信號而言，低音與高音功率比一般在某一預(yù)定的范圍內(nèi)。還已知，輸入電話機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中中央局的信道處理單元都衰減低音信號，從而減小該比率。低音與高音比較器20連續(xù)監(jiān)測輸入信號中的該比率。如果監(jiān)測的低音與高音功率比大大低于對增強(qiáng)信號預(yù)期的比率，那么低音與高音功率比較器20認(rèn)為不存在任何級聯(lián)增強(qiáng)電路。相反地，如果監(jiān)測的功率比與預(yù)期的比率相類似或者更高，那么低音與高音功率比較器20認(rèn)為存在級聯(lián)話音增強(qiáng)電路。低音與高音功率比較器20提供了檢測輸入話音信號何時已被預(yù)先增強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)點，從而話音增強(qiáng)器10可應(yīng)用于級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
音頻數(shù)據(jù)檢測器22還分析輸入信號。音頻數(shù)據(jù)檢測器22確定輸入話音信號是否是音頻數(shù)據(jù)。在該技術(shù)領(lǐng)域中，音頻數(shù)據(jù)檢測方法是眾所周知的，這里就不再詳細(xì)描述。話音增強(qiáng)器10配用了現(xiàn)有檢測技術(shù)中的一種方法，從而當(dāng)檢測出音頻數(shù)據(jù)時可以禁止對輸入信號作自適應(yīng)增益控制。音頻數(shù)據(jù)檢測器22的技術(shù)優(yōu)點是在檢測音頻數(shù)據(jù)在內(nèi)部傳輸?shù)皆捯粼鰪?qiáng)器10時不需要外部控制鏈路和檢測器。
把AGC增強(qiáng)禁止(enhancement disable)24耦合到低音與高音功率比較器20和音頻數(shù)據(jù)檢測器22。根據(jù)低音與高音功率比較器20和音頻數(shù)據(jù)比較器22的輸入，AGC增強(qiáng)禁止24確定開關(guān)26是否應(yīng)禁止話音增強(qiáng)器10。開關(guān)26的缺省位置(default position)使輸入信號實現(xiàn)話音增強(qiáng)，而且當(dāng)AGC增強(qiáng)禁止24確定已預(yù)先增強(qiáng)了輸入信號或者輸入信號是音頻數(shù)據(jù)時，禁止對輸入信號作話音增強(qiáng)。
把增益/衰減查詢表28耦合到功率平均器18。一旦在功率平均器18處確定了輸入信號的平均功率，把代表輸入信號的平均功率的信號發(fā)送到增益/衰減查詢表28。增益/衰減查詢表28包括應(yīng)用于輸入話音信號的標(biāo)定系數(shù)(這落在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思內(nèi))。編排增益/衰減查詢表28，從而如果輸入信號的平均功率很高，那么相應(yīng)的標(biāo)定系數(shù)很低。這樣做的技術(shù)優(yōu)點是禁止高電平信號的過度放大并禁止過激勵或使信號飽和。
如果輸入信號的平均功率足夠高，那么標(biāo)定系數(shù)可以小于1(unity)。如果測得輸入信號的平均功率很低，那么相應(yīng)的標(biāo)定系數(shù)很高。具有平均輸入功率的典型的輸入信號具有相應(yīng)的標(biāo)定系數(shù)，它對信號提供最小的增益或者衰減，從而保證所有信號接受AGC。自適應(yīng)地改變標(biāo)定系數(shù)的技術(shù)優(yōu)點是防止了話音信號的振蕩。
把輸出標(biāo)定器30耦合到增益/衰減查詢表28。還把輸出標(biāo)定器30耦合到低音頻均衡器16，后者向輸出標(biāo)定器30提供均衡的輸入信號。輸出標(biāo)定器30應(yīng)用來自增益/衰減查詢表28的預(yù)先確定的標(biāo)定系數(shù)，以相應(yīng)地放大或者衰減均衡的輸入信號。輸出標(biāo)定器30向輸出端14提供經(jīng)放大的信號。
圖1中還示出透明通道(transpatent path)32。把透明通道32耦合到輸入端12和開關(guān)26的增強(qiáng)禁止位置34。把可變衰減器36置于透明通道32的兩端之間。可變衰減器36可以包括在話音增強(qiáng)器10中，當(dāng)話音增強(qiáng)器10在輸入端12檢測靜寂狀態(tài)時提供增強(qiáng)的噪聲抑制。當(dāng)檢測到靜寂時，把開關(guān)26置于增強(qiáng)禁止位置34上，而且，在輸入端12和輸出端14之間的通道靠近透明通道32。
一旦切換到透明通道32，就把可變衰減器36置成最小衰減。過了一段時間后，低于話音閾值的每個信號使可變衰減器36的衰減量增加(例如，每3毫秒衰減0.5分貝)到可變衰減器36的最大值。增加可變衰減器36的衰減量抑制了網(wǎng)絡(luò)的背景噪聲。這樣提供的技術(shù)優(yōu)點是在靜寂期間把背景噪聲的電平減至最小。
當(dāng)輸入信號的電平增加時，可變衰減器36的衰減量減至最小衰減。在大于預(yù)定閾值的輸入信號的短時間綜合(例如，輸入信號的3個采樣)之后，開關(guān)26移回到它的缺省位置，以允許輸入信號的自適應(yīng)增益控制。然后，把可變衰減器36復(fù)位到最小衰減。
應(yīng)注意，可以用獨立的分立器件或者單個集成電路具體實現(xiàn)圖1中所示的功能塊，而不偏離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。此外，應(yīng)注意，可以用軟件和硬件整體或部分地實現(xiàn)圖1中所示的功能塊。
結(jié)合圖2的流程圖和圖3A至3D的代表性信號，討論圖1的話音增強(qiáng)器10的操作過程。
圖2示出由用于輸入話音信號的AGC的本發(fā)明的話音增強(qiáng)器10執(zhí)行的代表性步驟。流程在步驟50處開始，而且在步驟52中，當(dāng)檢測到大于預(yù)定閾值的輸入信號時，開始本話音增強(qiáng)處理。在低于預(yù)定閾值時，在輸入端12處存在寂靜狀態(tài)，而且把話音增強(qiáng)器10的開關(guān)26置于增強(qiáng)禁止位置34。預(yù)定閾值的一個例子是-40dBmO，但是還可根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的靜態(tài)噪聲電平或者輸入話音信號的功率電平自適應(yīng)地予以改變。當(dāng)檢測到靜寂狀態(tài)并把開關(guān)26置于增強(qiáng)禁止位置34時，向輸出端14提供輸入信號而不作標(biāo)定。這樣做的技術(shù)優(yōu)點是在靜寂期間防止放大網(wǎng)絡(luò)背景噪聲的技術(shù)優(yōu)點?？蓪⑴c話音增強(qiáng)器10相關(guān)的任一方框(低音頻均衡器16、功率平均器18、低音與高音功率比較器20或者音頻數(shù)據(jù)檢測器22)用于檢測靜寂狀態(tài)和輸入話音信號。
一旦檢測到輸入信號，就在步驟54開始幀計數(shù)。話音增強(qiáng)器10運用幀系統(tǒng)把信號傳輸分成幾個時間周期。在話音增強(qiáng)器10中用到的典型的幀周期對應(yīng)于3毫秒。
一旦在輸入端12檢測到輸入話音信號，在步驟56，話音增強(qiáng)器10就確定是否已預(yù)先增強(qiáng)了輸入信號。如上面結(jié)合圖1所述，對于平均話音信號，低音與高音功率比基本上落在預(yù)定范圍內(nèi)。在步驟56，低音與高音功率比較器20測量低音與高音功率比以確定它是否與預(yù)先增強(qiáng)的信號相一致，所述信號表示存在級聯(lián)結(jié)構(gòu)。在步驟58，確定是否存在級聯(lián)增強(qiáng)。如果存在級聯(lián)增強(qiáng)，那么流程進(jìn)到步驟60，其中由AGC增強(qiáng)禁止24通過把適當(dāng)?shù)男盘柊l(fā)送到開關(guān)26或者它的同等元件，從而使開關(guān)26移到它的增強(qiáng)禁止位置34(見圖1)，來禁止AGC話音增強(qiáng)。由于開關(guān)26預(yù)置在缺省位置實現(xiàn)話音增強(qiáng)，所以如果在步驟58沒有檢測到級聯(lián)結(jié)構(gòu)，那么流程進(jìn)到步驟62。
在步驟62，檢測到存在音頻數(shù)據(jù)。音頻數(shù)據(jù)檢測器22實現(xiàn)已知的音頻數(shù)據(jù)檢測方法，這里就不必詳細(xì)描述了。在步驟64，詢問在輸入信號中是否存在音頻數(shù)據(jù)。如果音頻數(shù)據(jù)檢測器22檢測出在輸入端12有音頻數(shù)據(jù)傳輸，那么在步驟64，它把適當(dāng)?shù)男盘柊l(fā)送到AGC增強(qiáng)禁止24，這使得開關(guān)26或者它的同等元件移到增強(qiáng)禁止位置34(步驟60)。如果在步驟64中不存在音頻數(shù)據(jù)，那么流程進(jìn)到步驟66。
應(yīng)注意，在步驟56通過測量低音與高音功率比檢測級聯(lián)結(jié)構(gòu)和在步驟62檢測音頻數(shù)據(jù)的傳輸，可以同時發(fā)生或者以與圖2所述的相反順序發(fā)生。還應(yīng)注意，開關(guān)26或者它的同等元件的缺省位置是實現(xiàn)話音信號增強(qiáng)，這落在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思內(nèi)。一旦檢測到預(yù)先增強(qiáng)的信號或者音頻數(shù)據(jù)，開關(guān)26將禁止話音增強(qiáng)電路10工作。
在步驟66，功率平均器1 8測量輸入信號的功率，在步驟68，功率平均器18確定輸入信號的平均功率。在步驟70，功率平均器18把代表測得的平均功率的信號發(fā)送到增益/衰減查詢表28。在步驟70，增益/衰減查詢表28根據(jù)測得的平均輸入功率提供增益/衰減系數(shù)。如上所述，標(biāo)定系數(shù)與測得的平均功率相關(guān)，其中高平均功率的輸入信號對應(yīng)于低或衰減標(biāo)定系數(shù)，而低電平輸入信號對應(yīng)于放大標(biāo)定系數(shù)。在步驟72，低音均衡器16使輸入話音信號均衡。
圖3A示出代表性輸入話音信號的例子。X軸100是輸入信號的頻率，而Y軸102是輸入信號的幅度，以分貝(dB)為單位。輸入信號104與低音區(qū)106和高音區(qū)108相關(guān)。一般，雖然任何其它分界也是適當(dāng)?shù)模强蓪⒃诘鸵魠^(qū)106和高音區(qū)108之間的分界視為在300Hz處(即線109)。相對于高音區(qū)108，由輸入電話機(jī)或者中央局的信道處理單元或者由兩者衰減輸入信號104的低音區(qū)106。
圖3B示出在步驟72中由低音頻均衡器16應(yīng)用的傳遞函數(shù)110，其作用是使輸入信號104均衡。應(yīng)注意，傳遞信號1 10相對于輸入信號104的低音區(qū)106減小輸入信號的高音區(qū)108的幅度。
圖3C示出均衡信號信號113，它是緊接著在低音頻均衡器16中執(zhí)行均衡(步驟72)的信號104。在由傳遞函數(shù)110在低音頻均衡器16中進(jìn)行均衡之后，均衡信號113在信號的整個頻率范圍內(nèi)具有相對較平坦的幅度。應(yīng)注意，在步驟70中標(biāo)定系數(shù)的確定和在步驟72中輸入信號的均衡可以同時發(fā)生，或者以圖2所示相反的順序發(fā)生。然后，流程進(jìn)到步驟74，其中對均衡信號113標(biāo)定。輸出標(biāo)定器30把標(biāo)定系數(shù)施于均衡信號113。
圖3D輸出兩個代表性的標(biāo)定輸出信號，其中信號114示出緊接著正的或者放大標(biāo)定系數(shù)之后的均衡信號113，而信號116表示緊接著負(fù)的或者衰減標(biāo)定系數(shù)之后的均衡信號113。緊接著把標(biāo)定系數(shù)施于輸入信號，處理進(jìn)到幀計數(shù)器步驟76。為了避免標(biāo)定系數(shù)改變得太快，每隔N幀就調(diào)節(jié)標(biāo)定系數(shù)，使其最大改變XdB，例如，N可以是24(對應(yīng)于3毫秒)，而X可以是0.5dB。因此，在步驟76幀計數(shù)器增數(shù)，而在步驟78確定幀的數(shù)量是否已超過N。如果還沒超過，那么流程進(jìn)到步驟74，其中把預(yù)先確定的同一標(biāo)定系數(shù)施于輸入信號，直至幀計數(shù)超過N。在步驟78，如果幀的數(shù)量超過N，那么流程回到步驟52，其中重新開始整個處理過程。這樣就防止了標(biāo)定系數(shù)改變得太快。
應(yīng)注意，圖2的流程允許對輸入信號作連續(xù)的自適應(yīng)增益控制(AGC)。信號傳輸每隔N幀重新確定標(biāo)定系數(shù)，這樣隨著輸入信號改變就可改變輸入信號的增益。還應(yīng)注意，參照圖2和圖3A-3D所述的方法代表了本發(fā)明的一個可行實施例，而其它實施例也是可行的，且不偏離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。
圖4示出典型的電信網(wǎng)絡(luò)中回聲消除器網(wǎng)絡(luò)元件80中的話音增強(qiáng)器10實施例的方框圖。回聲消除器網(wǎng)絡(luò)元件80的一個例子是由DSC通信有限公司生產(chǎn)銷售的EC24回聲消除器。在耦合到遠(yuǎn)程輸入端86的回聲消除器網(wǎng)絡(luò)元件80中示出話音增強(qiáng)器10，其中所述輸入端86提供正在回聲消除器網(wǎng)絡(luò)元件80中處理的輸入話音信號。話音增強(qiáng)器10對結(jié)合圖1至3D所述的輸入話音信號進(jìn)行必需的AGC標(biāo)定，而且通過延伸輸出線(tail out)88向混合器90提供經(jīng)增強(qiáng)的信號。由延伸輸入線(tail in)92通過加法電路84把混合器90耦合到回波消除器自適應(yīng)濾波器82。加法電路84向遠(yuǎn)程輸出端94提供輸出信號。在現(xiàn)有技術(shù)中，回波消除器元件80在雙向傳輸線中消除回波影響的操作是眾所周知的，這里就不再討論。還應(yīng)注意，當(dāng)在電信網(wǎng)絡(luò)中的其它元件位于話音增強(qiáng)器10的適當(dāng)位置上時，不必把話音增強(qiáng)器10設(shè)置在回波消除器網(wǎng)絡(luò)元件80中。應(yīng)注意，可以把包括話音增強(qiáng)器10的回波消除器網(wǎng)絡(luò)元件80設(shè)置在電話交換機(jī)中或與其分開。
圖5示出作為網(wǎng)絡(luò)例子的電信網(wǎng)絡(luò)120，其中可以配用本發(fā)明的AGC話音增強(qiáng)系統(tǒng)以改進(jìn)從輸入端12到輸出端14的話音信號傳輸。網(wǎng)絡(luò)120可以是陸上通信線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)。輸入端12包括耦合到中央局122的輸入電話機(jī)。中央局122在信道處理單元中把模擬話音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。中央局122對電話交換機(jī)124提供耦合。交換機(jī)124被耦合到包括話音增強(qiáng)器10的回波消除器網(wǎng)絡(luò)元件80。把回波消除器元件80耦合到交換機(jī)126或者其它元件。交換機(jī)126示出的實施例，把包括話音增強(qiáng)器10的回波消除器網(wǎng)絡(luò)元件81設(shè)置在交換機(jī)內(nèi)而不是在其外部?？梢圆捎迷捯粼鰪?qiáng)器10的任一個位置而不偏離它的發(fā)明構(gòu)思。交換機(jī)126被耦合到中央局128，它又反過來耦合到輸出端14。前面已描述在網(wǎng)絡(luò)120的回波消除器80和81中的AGC話音增強(qiáng)器10的功能。應(yīng)注意，當(dāng)進(jìn)行電話交談時，輸入端12和輸出端14將交換角色，從而在輸入端12和輸出端14之間提供雙向通信鏈路。應(yīng)注意，回波消除器網(wǎng)絡(luò)元件80和81中話音增強(qiáng)器10的實施例是本發(fā)明的話音增強(qiáng)器10定位的一個例子。
在本發(fā)明的話音增強(qiáng)器10的操作過程中，輸入端12接收輸入話音信號。低音頻均衡器16通過衰減輸入信號的高音部分使輸入信號均衡。這實際上使先前由網(wǎng)絡(luò)的各種元件衰減其低音區(qū)的信號均衡。功率平均器18測量并確定輸入信號的平均功率。增益/衰減查詢表28提供根據(jù)測得的平均功率將施于輸入信號的標(biāo)定系數(shù)。輸出標(biāo)定器30將標(biāo)定系數(shù)施于均衡信號并向輸出端14提供標(biāo)定信號。連續(xù)更新標(biāo)定系數(shù)，從而當(dāng)輸入信號的電平改變時，標(biāo)定系數(shù)也相應(yīng)改變。這樣就對話音信號提供了自適應(yīng)的增益控制。話音增強(qiáng)器10的缺省模式是向話音信號提供話音增強(qiáng)。
音頻數(shù)據(jù)檢測器22分析輸入信號以確定它是否包括與標(biāo)準(zhǔn)話音信號相反的音頻數(shù)據(jù)。低音與高音功率比較器20測量輸入信號中低音部分與高音部分的功率比以確定是否已在網(wǎng)絡(luò)中增強(qiáng)了該信號。如果檢測到預(yù)先已作增強(qiáng)或者是音頻數(shù)據(jù)，那么AGC增強(qiáng)禁止24將使交換機(jī)26將增強(qiáng)的話音信號與輸出端14去耦。
因此，本發(fā)明的AGC話音增強(qiáng)系統(tǒng)通過將標(biāo)定系數(shù)施于輸入話音信號并放大/衰減輸入話音信號以在接收電話機(jī)處提供能更好地代表說話者話音的信號，確保自適應(yīng)增益控制。本發(fā)明通過連續(xù)和自適應(yīng)地監(jiān)測輸入信號并適當(dāng)?shù)亟o輸入信號標(biāo)定，消除與現(xiàn)有技術(shù)固定增益話音增強(qiáng)系統(tǒng)相關(guān)的問題。響應(yīng)于輸入信號的變化，從而在輸出端(即，接收電話機(jī))接收到輸入信號時，獲得對輸入話音信號更加真實的表示。
圖6示出提供話音信號增強(qiáng)的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法另一個實施例的方框圖。圖6的話音增強(qiáng)器130與圖1的話音增強(qiáng)器10十分相似，而且以與參照圖1-5所述的話音增強(qiáng)器10相同的方法進(jìn)行操作。話音增強(qiáng)器130耦合到輸入端12和輸出端14。話音增強(qiáng)器130包括耦合在輸入端12和輸出端14之間的信號處理器131。信號處理器131根據(jù)在輸入端10接收到的話音信號進(jìn)行操作，為在輸入電話站或者在信道處理單元中執(zhí)行數(shù)字化期間對話音信號的衰減作用向話音信號提供適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。信號處理器131用兩步處理提供經(jīng)增強(qiáng)的話音信號。首先，它通過使信號均衡和標(biāo)定消除在輸入端12的衰減作用。其次，它向標(biāo)定信號提供適當(dāng)?shù)脑鲆婊蛘咚p，從而不僅從話音信號中除去衰減，而且使輸入信號處于對聽者顯得舒服的電平上。
信號處理器131包括耦合到輸入端12的均衡器132。均衡器132還耦合到輸出標(biāo)定器134，它反過來耦合到自動增益增強(qiáng)器(AGE)136。均衡器132、輸出標(biāo)定器134和AGE136在輸入端12和輸出端14之間形成一條通道，而且執(zhí)行增強(qiáng)話音信號所需的信號處理。均衡器132與話音增強(qiáng)器10中的低音頻均衡器16相類似，而且通過衰減輸入信號中高音部分的幅度使輸入話音信號均衡。在數(shù)字濾波器中可以使均衡器132具體化，所述濾波器減小輸入信號中高音部分的幅度。均衡器132實質(zhì)上使輸入電話機(jī)引入或者中央局信道處理單元中的信號進(jìn)行模擬-數(shù)字變換所造成的輸入信號的低音頻失真均衡。
輸出標(biāo)定器134耦合到均衡器1332，而且接收來自均衡器132的均衡信號。輸出標(biāo)定器134向它從均衡器132接收到的全部均衡的信號提供增益。在輸出標(biāo)定器134的一個實施例中，它向均衡信號提供例如大約為9dB的預(yù)定、固定數(shù)量的增益。在另一個實施例中，輸出標(biāo)定器134運用增益/衰減查詢表137提供適當(dāng)?shù)脑鲆婧瘮?shù)。根據(jù)從輸入端12接收到的話音信號的平均功率(如由功率平均器18所確定的)，查詢表137向輸出標(biāo)定器134提供控制信號。這種方法允許動態(tài)確定由標(biāo)定器134向話音信號提供的增益或衰減。通過這種方法，輸出標(biāo)定器134向從均衡器132接收到的整個均衡的信號提供增益，導(dǎo)致校正實際上由輸入電話機(jī)或者中央局引起衰減的信號。被均衡和標(biāo)定的所得話音信號導(dǎo)致聽起來更加自然的話音信號。
向AGE136提供來自輸出標(biāo)定器134的輸出標(biāo)定話音信號，以作進(jìn)一步處理。AGE136向輸出標(biāo)定信號提供重要的信號處理，從而對于聽者而言，在輸出端14提供的信號聽起來很舒服。AGE136向它從標(biāo)定器134接收到的信號提供適當(dāng)數(shù)量的增益或者衰減。運用如由功率平均器18和增益/衰減查詢表137所確定的測定平均功率，AGE136向來自輸出標(biāo)定器134的標(biāo)定信號提供適當(dāng)?shù)淖詣釉鲆嬖鰪?qiáng)。如此構(gòu)成AGE136和表137，從而從輸入端12不獲得靜寂期間，低電平信號接收適當(dāng)增益，平均電平信號接收不到任何增益，并適當(dāng)衰減“熱”或者高電平信號。通過這種方法，信號處理器131提供的增強(qiáng)話音信號由聽者聽起來更自然，或以舒適的聆聽電平更真實地代表講話者的話音。
如前所述，話音增強(qiáng)器130還包括功率平均器18、音頻數(shù)據(jù)檢測器22和增益/衰減查詢表28，這與圖1的話音增強(qiáng)器10相類似。如前所述，話音增強(qiáng)器130的功率平均器18測量輸入信號的平均功率。根據(jù)這個平均功率測量，功率平均器18向均衡器132、輸出標(biāo)定器134和AGE136提供控制信號，從而由信號處理器131適當(dāng)?shù)靥幚磔斎胄盘枴＿€向增益/衰減查詢表28提供來自功率平均器18的平均功率測量，從而在向來自輸出標(biāo)定器134的輸出標(biāo)定信號提供適當(dāng)增益或衰減的過程中，由AGE136使用它們。
功率平均器18的一個重要特征在于，如果它檢測到低于預(yù)定閾值(如-30dBmO)的信號，它就提供控制信號，從而均衡器132、輸出標(biāo)定器134和AGE136實際上通過信號處理器131在輸入端12和輸出端14之間提供一條透明通道，從而實際上不發(fā)生任何處理。例如，當(dāng)在輸入端12存在靜寂狀態(tài)時，這非常重要。功率平均器18檢測靜寂狀態(tài)并保證在信號處理器131內(nèi)不放大網(wǎng)絡(luò)的背景信道噪聲。此外，還可以建立信號處理器131，從而當(dāng)在輸入端12檢測到靜寂狀態(tài)時提供如圖1中的可變衰減器36的功能。在靜寂期間，這允許網(wǎng)絡(luò)的背景噪聲被抑制。
在圖6中，音頻數(shù)據(jù)檢測器22還包括在話音增強(qiáng)器130中。音頻數(shù)據(jù)檢測器22執(zhí)行已知的音頻數(shù)據(jù)檢測技術(shù)以確定從輸入端12接收到的信號是否包括音頻數(shù)據(jù)。如果檢測器22檢測在從輸入端12接收到的信號中存在音頻數(shù)據(jù)，那么它產(chǎn)生由信號處理器131中的元件接收的控制信號，從而信號處理器131實質(zhì)上在輸入端12和輸出端14之間形成一條透明通道。當(dāng)在音頻中出現(xiàn)數(shù)據(jù)時，這實質(zhì)上阻止了任何信號處理。
圖7示出在網(wǎng)絡(luò)138中，在由標(biāo)號130和130’所表示的兩個不同位置上部署了話音增強(qiáng)器130。在圖7中的網(wǎng)絡(luò)138與在圖5中的網(wǎng)絡(luò)120相類似，但包括的話音增強(qiáng)器130和130’在輸入端12和輸出端14之間串聯(lián)耦合。輸入端12包括耦合到中央局122的輸入電話機(jī)。中央局122在信道處理單元中把模擬話音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。中央局122對網(wǎng)絡(luò)138提供耦合，所述網(wǎng)絡(luò)138可以包括與圖5的網(wǎng)絡(luò)120中的交換機(jī)124和126相類似的幾個電話交換機(jī)(但在圖7中未清楚示出)。一般，交換機(jī)反過來耦合到或者包括諸如圖5的元件80的回波消除器元件(圖7中未示出)，其中可以包括話音增強(qiáng)器130或130’。雖然未示出與圖7的網(wǎng)絡(luò)138中的回波消除器或交換機(jī)相連的話音增強(qiáng)器130和130’，但應(yīng)理解話音增強(qiáng)器130和130’可以被設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)138中的幾個位置上。
圖8示出關(guān)于圖6中話音增強(qiáng)器130的增益/衰減查詢表137的附加細(xì)節(jié)。如前所述，增益/衰減查詢表137向AGE136提供輸入，用于處理來自輸出標(biāo)定器134的輸出標(biāo)定信號。運用存儲在增益/衰減查詢表137中的信息，AGE136將適當(dāng)?shù)卦龈叩碗娖叫盘柣蛘咚p高電平信號，從而使提供給輸出端14的信號位于可接受的功率電平上。注意，AGE136向整個輸出標(biāo)定信號提供增益或衰減是十分重要的。圖8以圖解形式示出包括在查詢表137中的信息。X軸表示對信號的網(wǎng)絡(luò)的輸入功率(以dBmO為單位)，而Y軸表示由AGE136提供的增益或衰減。曲線140表示增益/衰減查詢表137中那些變量之間的關(guān)系。
如前所述，查詢表137接收來自功率平均器18的輸入信號的平均功率。對于平均功率低于最小預(yù)定電平的信號，查詢表137假設(shè)在線路上存在靜寂狀態(tài)，向信號不提供增益或衰減。在圖8示出例子中，假設(shè)平均輸入功率低于-30dBmO的信號是靜寂的，不需要由AGE136對該信號進(jìn)行任何處理。這保證了不再不必要或者有害地放大網(wǎng)絡(luò)中的背景噪聲。對于平均功率高于最小預(yù)定電平的信號，這些信號要求增益，使它們提高到可接受的聆聽電平。
如前所述，查詢表137和AGE136向這種低頻信號提供增益。在如圖8所示的例子中，對于平均功率在-30dBmO和-18dBmO之間的信號，增益是+4dB(如曲線140所示)。因此，平均功率在這個范圍內(nèi)的信號接收大約為4dB的預(yù)定增益量。應(yīng)注意，如果需要的話，增益函數(shù)可以改變。繼續(xù)參考圖8中AGE136的曲線140的例子，根據(jù)在-18dBmO和-15dBmO之間的由圖8所示的階躍函數(shù)，平均功率高于-18dBmO至-15dBmO的輸入信號將接收增益。當(dāng)信號的平均功率電平增高時，這與減小向這些信號提供的增益量相對應(yīng)。
繼續(xù)參考圖8的例子，對于平均輸入功率在-15dBmO和-10dBmO之間的信號，查詢表137和AGE136不向這些信號提供任何增益。一旦由均衡器132和輸出標(biāo)定器134處理這些信號，它們就處于可被接受的電平，從而不需要由GE136作任何附加處理。一旦信號的輸入功率超過-10dBmO，如圖所示，可以實現(xiàn)把衰減引入被接收的信號的階躍函數(shù)。因此，當(dāng)信號從-10dBmO增加到-7dBmO時，AGE136將開始根據(jù)由圖8中的曲線140所示的階躍函數(shù)衰減信號。一旦信號達(dá)到-7dBmO，那么將由查詢表137和AGE136引入由圖8中-4dB所示的預(yù)定數(shù)量的衰減。通過這種方法，本發(fā)明的話音增強(qiáng)器130不但消除了來自網(wǎng)絡(luò)元件的話音信號中低音衰減的作用，還增高了低電平信號并衰減了高電平信號，在輸出端14產(chǎn)生聽者更能接受的信號。應(yīng)注意，只通過示例的方法提供了圖8中曲線140的值和形狀，但是這并不意味限制本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的入員應(yīng)理解，曲線140可具有不同的閾值和值，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思。
參照圖9A和9B，這些附圖(結(jié)合圖8)示出如何將本發(fā)明用于級聯(lián)檢測目的。換句話說，用于檢測何時預(yù)先增強(qiáng)了話音信號并適當(dāng)?shù)靥幚硇盘?。如上所述，提供增?qiáng)的話音信號面臨著一個問題，那就是，給定的話音信號可能通過試圖將增益引入該信號的多個網(wǎng)絡(luò)元件。因此，本發(fā)明提供識別何時預(yù)先增強(qiáng)話音信號的新技術(shù)，并阻止信號通過后來的增強(qiáng)被“損壞”。話音增強(qiáng)器130實質(zhì)上通過連續(xù)測量來自輸入端12的輸入信號的平均功率并適當(dāng)?shù)卦O(shè)定由均衡器132和輸出標(biāo)定器134所作的信號處理以及由AGE136提供的增益實現(xiàn)這個任務(wù)。運用上述級聯(lián)算法，話音信號不接收不適當(dāng)?shù)脑鲆娑赡軐?dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)中不可用的信號。
圖9A中的曲線144表示在第一話音增強(qiáng)器130中均衡器132和輸出標(biāo)定器134的功能，而曲線146表示在與第一話音增強(qiáng)器級聯(lián)耦合的第二話音增強(qiáng)器中均衡器130和輸出標(biāo)定器134的功能。例如，在圖7(在網(wǎng)絡(luò)138中，話音增強(qiáng)器130與話音增強(qiáng)器130’耦合)中示出這種情況。對每個話音增強(qiáng)器的信號處理器136中的均衡器132和輸出標(biāo)定器134進(jìn)行編程，根據(jù)接收到的信號的輸入功率接通或斷開。由圖9A中的曲線144表示話音增強(qiáng)器130的接通和斷開狀態(tài)，而由圖9B中的曲線146表示話音增強(qiáng)器130’的接通和斷開狀態(tài)。
如上所述，功率平均器18測量輸入信號的功率，并向均衡器132和輸出標(biāo)定器134提供控制信號。如前面對于話音增強(qiáng)器130的AGE136的操作過程的描述，必須檢測和適當(dāng)?shù)靥幚磔斎胄盘柕撵o寂狀態(tài)。因此，圖9A和9B中的曲線144和曲線146示出，當(dāng)輸入信號的功率低于最小預(yù)定電平(例如-30dBmO)時，均衡器132和輸出標(biāo)定器134為斷開狀態(tài)。一旦第一話音增強(qiáng)器130的輸入信號的功率超過最小預(yù)定值，那么均衡器132和輸出標(biāo)定器134將處理信號，以消除信號低音部分的衰減作用。例如，輸入信號的這種處理可導(dǎo)致把大約9dB的增益加到信號的低音部分。這可以采用新方法來實現(xiàn)，即首先衰減信號的高音部分，然后向整個信號提供增益。前面詳細(xì)描述了該方法，特別是相對于圖3A-3D所作的討論。
只要輸入信號的功率低于最大預(yù)定電平(圖9A中示為-10dBmO)，第一話音增強(qiáng)器130中信號處理器136的均衡器132和輸出標(biāo)定器134將向輸入信號提供這種處理。一旦輸入信號的功率電平高于-10dBmO，就不再需要對信號的低音部分提供增益，而且不再需要信號處理器136的均衡器132和輸出標(biāo)定器134功能，而且關(guān)閉這些功能。應(yīng)注意，如圖8所示，對于輸入功率大于最大預(yù)定電平(-10dBmO)的信號，實際上由AGE136衰減這些信號。根據(jù)本發(fā)明，這樣保證了高電平或“熱”信號接受適當(dāng)?shù)男盘柼幚怼?br> 參照圖9B，曲線146表示第二話音增強(qiáng)器130中均衡器132和輸出標(biāo)定器134的功能。曲線146假設(shè)把話音增強(qiáng)器130與另一個話音增強(qiáng)器130串聯(lián)耦合，對輸入信號提供話音增強(qiáng)。這由圖7中耦合的話音增強(qiáng)器130和130’表示。當(dāng)在電話機(jī)12處接收、由中央局122處理和向話音增強(qiáng)器130提供輸入信號時，如上所述，話音增強(qiáng)器130用信號處理器131提供信號處理。根據(jù)輸入信號的功率，它可導(dǎo)致均衡和輸出標(biāo)定該信號，并由AGE136增高整個信號。假設(shè)是這種情況，而且輸入信號需要這兩種信號處理，那么至少向離開話音增強(qiáng)器130的信號提供4dB的增益。這意味著，當(dāng)在第二話音增強(qiáng)器130’處接收信號時，它將接收已增高的信號。這導(dǎo)致圖9B的曲線146從用于啟動均衡器132和輸出標(biāo)定器134的預(yù)定最小電平移位例如-30dBmO到-26dBmO。在曲線146的另一端，由于在話音增強(qiáng)器130中AGE136、均衡器132和輸出標(biāo)定器134已提供增益，所以由于AGE136和均衡器132與輸出標(biāo)定器134之間的差分導(dǎo)致第二話音增強(qiáng)器在大約23dBmO處斷開。但應(yīng)注意，由于AGE136與輸出標(biāo)定器134分開，所以如果預(yù)先增強(qiáng)信號，那么AGE136可以向該信號提供衰減，從而輸出標(biāo)定器不會過量增加該信號。這樣保證完成級聯(lián)檢測，而且信號不飽和并且不會變得不可使用。
通過這種方法，運用本發(fā)明可以增強(qiáng)話音信號，而且避免了與話音信號通過幾個網(wǎng)絡(luò)元件可能提供信號增強(qiáng)相關(guān)的問題。
雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解可進(jìn)行各種變化、替代和變更，而不偏離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
權(quán)利要求
1．一種在電信網(wǎng)絡(luò)中提供話音增強(qiáng)的方法，其特征在于，包括下列步驟確定輸入音頻信號的平均功率；響應(yīng)于上述輸入音頻信號的平均功率，確定自動增益系數(shù)；通過衰減上述輸入音頻信號的預(yù)定部分，使輸入音頻信號均衡；用標(biāo)定系數(shù)對所述均衡音頻信號標(biāo)定；和將所述自動增益系數(shù)施于所述標(biāo)定的音頻信號。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟通過中止所述輸入音頻信號的均衡過程；和通過設(shè)定所述標(biāo)定系數(shù)和自動增益系數(shù)以使所述輸入音頻信號沒有變化，來檢測所述輸入音頻信號中的音頻數(shù)據(jù)，并對所述輸入信號中的音頻數(shù)據(jù)的檢測作出響應(yīng)。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用自動增益系數(shù)步驟還包括；向平均功率高于預(yù)定最小平均功率電平但低于第一預(yù)定功率電平的音頻信號提供增益；使平均功率高于第一預(yù)定功率電平并低于第二預(yù)定功率電平的音頻信號沒有變化，其中所述第二預(yù)定功率電平大于所述第一預(yù)定功率電平；和衰減平均功率電平高于所述第二預(yù)定功率電平的音頻信號。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在電信網(wǎng)絡(luò)的回波消除器中執(zhí)行所述確定平均功率、確定自動增益系數(shù)、均衡、標(biāo)定和應(yīng)用步驟。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輸入音頻信號的預(yù)定部分基本上高于300Hz。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用自動增益系數(shù)的步驟還包括在預(yù)定時間內(nèi)運用預(yù)先確定的自動增益系數(shù)。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定自動增益系數(shù)的步驟還包括限定連續(xù)自動增益系數(shù)之間的變化量的步驟。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟通過中止對所述輸入音頻信號的均衡過程；和通過設(shè)定標(biāo)定系數(shù)和自動增益系數(shù)以使所述輸入音頻信號沒有變化，來檢測所述輸入音頻信號中的靜寂周期，并對所述輸入音頻信號中靜寂的檢測作出響應(yīng)。
9．如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括衰減所述輸入音頻信號的步驟，從而使靜寂期間的噪聲電平最小。
10．一種對電信網(wǎng)絡(luò)中的音頻信號提供增強(qiáng)的方法，其特征在于，包括下列步驟確定輸入音頻信號的平均功率；響應(yīng)于所述輸入音頻信號的平均功率確定自動增益系數(shù)；通過衰減所述輸入音頻信號的預(yù)定部分，使所述輸入音頻信號均衡；用標(biāo)定系數(shù)給所述均衡音頻信號標(biāo)定；和通過向平均功率高于預(yù)定最小平均功率電平但低于第一預(yù)定功率電平的音頻信號提供增益；使平均功率高于第一預(yù)定功率電平并低于第二預(yù)定功率電平的音頻信號沒有變化，其中所述第二預(yù)定功率電平大于所述第一預(yù)定功率電平；和衰減平均功率電平高于所述第二預(yù)定功率電平的音頻信號，將所述自動增益系數(shù)施于所述標(biāo)定的音頻信號。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在電信網(wǎng)絡(luò)的回波消除器中執(zhí)行所述確定平均功率、確定自動增益系數(shù)、均衡、標(biāo)定和應(yīng)用步驟。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述輸入音頻信號的預(yù)定部分基本上高于300Hz。
13．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用自動增益系數(shù)的步驟還包括在預(yù)定時間內(nèi)運用所述預(yù)先確定的自動增益系數(shù)。
14．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟；通過中止所述輸入音頻信號的均衡；和通過設(shè)定所述標(biāo)定系數(shù)和自動增益系數(shù)以使所述輸入音頻信號沒有變化，來檢測所述輸入音頻信號中的音頻數(shù)據(jù)，而且對在所述輸入信號中的音頻數(shù)據(jù)的檢測作出響應(yīng)。
15．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟；通過中止所述輸入音頻信號的均衡；和通過設(shè)定所述標(biāo)定系數(shù)和自動增益系數(shù)以使所述輸入音頻信號沒有變化，來檢測所述輸入音頻信號中的靜寂周期，并對在所述輸入音頻信號中的靜寂的檢測作出響應(yīng)。
16．一種對電信網(wǎng)絡(luò)中向音頻信號提供增強(qiáng)的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于確定所述音頻信號平均功率的功率平均器；用于衰減所述音頻信號的預(yù)定部分的均衡器；用于用標(biāo)定系數(shù)給所述均衡音頻信號標(biāo)定的輸出標(biāo)定器；和用于將自動增益系數(shù)施于標(biāo)定音頻信號的自動增益增強(qiáng)器，其中所述自動增益系數(shù)依賴于所述輸入音頻信號的平均功率。
17．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測所述輸入音頻信號中音頻數(shù)據(jù)和阻止所述均衡器、輸出標(biāo)定器和自動增益增強(qiáng)器改變所述音頻信號的音頻數(shù)據(jù)檢測器。
18．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自動增益增強(qiáng)器還包括增加高平均功率高于預(yù)定最小平均功率電平但低于第一預(yù)定功率電平的音頻信號；不增加或衰減平均功率高于所述第一預(yù)定功率電平并低于第二預(yù)定功率電平的音頻信號，其中所述第二預(yù)定功率電平高于所述第一預(yù)定功率電平；和衰減平均功率電平高于所述第二預(yù)定功率電平的音頻信號。
19．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測所述音頻信號中音頻數(shù)據(jù)的音頻數(shù)據(jù)檢測器，其中所述音頻數(shù)據(jù)檢測器可用于阻止所述均衡器、輸出標(biāo)定器和自動增益增強(qiáng)器改變所述音頻信號。
20．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，把所述功率平均器、均衡器、輸出標(biāo)定器和自動增益增強(qiáng)器設(shè)置在電信網(wǎng)絡(luò)的回波消除器中。
21．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，由所述均衡器衰減的所述音頻信號的預(yù)定部分基本上高于300Hz。
22．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于提供自動增益增強(qiáng)器對音頻信號應(yīng)用自動增益系數(shù)的增益/衰減查詢表。
全文摘要
一種用于對電信網(wǎng)絡(luò)(138)中向音頻信號提供增強(qiáng)的系統(tǒng)(130)。本系統(tǒng)(130)包括用于確定所述音頻信號的平均功率的功率平均器(18)。本系統(tǒng)(130)還包括用于衰減所述音頻信號預(yù)定部分的均衡器(132)和用于用標(biāo)定系數(shù)給所述均衡音頻信號標(biāo)定的輸出標(biāo)定器(134)。本發(fā)明的系統(tǒng)(130)還包括用于將自動增益系數(shù)施于所述標(biāo)定音頻信號的自動增益增強(qiáng)器(136),其中所述自動增益系數(shù)依賴于所述輸入音頻信號的平均功率。
文檔編號H03G9/02GK1212100SQ96180138
公開日1999年3月24日 申請日期1996年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者托馬斯·T·奧希達(dá)里, 艾倫·Y·湯 申請人:Dsc電訊有限合伙公司