專利名稱：通信系統(tǒng),接收器,糾正信道差錯的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過一個通信信道在發(fā)送器和接收器之間發(fā)送數(shù)據(jù)幀的一種接收器和一種通信系統(tǒng)，該接收器包括一種用于糾正接收數(shù)據(jù)中的傳輸差錯的糾錯裝置。
本發(fā)明還涉及糾錯裝置并涉及一種在接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀中糾正傳輸差錯的方法。
本發(fā)明廣泛地用于語音通信系統(tǒng)，尤其是采用IP(因特網(wǎng)協(xié)議)或者ATM(異步傳輸模式)協(xié)議的數(shù)字移動電信系統(tǒng)和話音傳輸系統(tǒng)。
美國專利5,432,778號描述了一種檢測在采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接收的語音幀中的傳輸差錯的方法。
本發(fā)明的目的是提供比在上述文件中用于在接收器端檢測接收數(shù)據(jù)幀中的傳輸差錯的裝置更便宜的和更簡單的裝置，以及用于糾正它們的裝置。為此目的，提出接收數(shù)據(jù)幀傳送代表語音單元的信息。因此，本發(fā)明提供本文首段所述的一種接收器、一種系統(tǒng)和一種裝置，并且，其特征在于，所述糾錯裝置包括-聲音識別裝置，用于識別接收數(shù)據(jù)幀中的語音單元；-檢測裝置，用于檢測所述識別的語音單元中的惡化部分；-合成裝置，用于合成相應(yīng)于所述惡化部分的語音單元的部分；和-替換裝置，用于以所述接收數(shù)據(jù)幀中的合成部分替換所述惡化部分。
不管所考慮的單元的類型或者大小，用于重新組成該語言的所有的字所需的語音單元的數(shù)量是受到限制的。然而，根據(jù)面對的應(yīng)用，這個數(shù)量可以是一個臨界的參數(shù)，特別是當(dāng)用于實現(xiàn)本發(fā)明的存儲器的容量和部件的計算能力應(yīng)受到限制時。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，本發(fā)明于是建議構(gòu)成接收信號的語音單元是音素或者雙音或者允許利用有限數(shù)量的單元重新構(gòu)成所有的語音字的任何其他聲音的單元。例如，在大多數(shù)的語言中，語音由五十個音素構(gòu)成。
參照以下敘述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面從和將利用非限定的例子的說明中變得明顯。
附圖中

圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的一個發(fā)送器和一個接收器的、裝備有一個糾錯裝置的系統(tǒng)的例子的傳輸鏈的方框圖。
圖2示出代表作為時間的函數(shù)的語言信號的3條曲線，以解釋由圖1所示的糾錯裝置實現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明的方法的主要步驟圖3示出圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的糾錯裝置的一個實施例。
圖4解釋根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一個例子，其中包括一個電話發(fā)送器和接收器。
圖1解釋包括根據(jù)本發(fā)明的一個發(fā)送器和一個接收器的系統(tǒng)的例子的傳輸和接收鏈。該發(fā)送器包括-一個信號源塊11，包括例如一個話筒和一個用于收集模擬語音信號并且產(chǎn)生由二進(jìn)制數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)字語音信號E(t)的A/D變換器；-一個編碼塊12，以對語音進(jìn)行編碼，一方面，通過發(fā)送代表語音信號E(t)的編碼符號序列A(t)，用于減少通過所述信道發(fā)送的信息數(shù)量并且用于對所述信道進(jìn)行編碼，另一方面，通過在發(fā)送的符號序列中引入冗余而用于減少傳輸差錯的概率；-一個調(diào)制塊13，用于將所述編碼塊12提供的符號A(t)變換為一個可通過一個通信信道14發(fā)送的已調(diào)信號U(t)。
該接收器包括-一個解調(diào)塊15，用于解調(diào)從信道14收到的信號U＾(t)并用于獲得一個包括信道傳輸差錯的已解調(diào)信號；-一個解碼塊16，用于執(zhí)行所述編碼塊的相反的操作并在其輸出提供二進(jìn)制數(shù)據(jù)E＾(t)，其中包括在信道解碼期間沒有糾正的、并且尤其是由于用于無線傳輸在所述信道中的干擾或由于所述信道中的高噪音電平導(dǎo)致的差的接收所引起的剩余傳輸差錯；-一個特定的糾錯塊17，用于糾正在解碼信號E＾(t)中檢測的剩余傳輸差錯，并用于供給糾正的輸出信號S(t)；
-一個輸出塊18，包括例如一個D/A變換器和一個用于向用戶提供模擬輸出信號的揚聲器/頭帶式耳機。
由解碼塊16實現(xiàn)的信道解碼性能取決于傳輸條件和一個參數(shù)與信道解碼器可糾正的惡化的連續(xù)比特的最大數(shù)量相對應(yīng)的約束長度。例如，在低噪聲信道中，數(shù)據(jù)遭受很少的信道傳輸差錯。因此，一個小的約束長度足夠在該信道解碼電平獲得非常好的結(jié)果。相反，在高噪聲信道中，數(shù)據(jù)需要更大的冗余，即一個大的約束長度，以便在解碼期間確保一個好的識別概率。但是，冗余所具有的主要缺陷是增加了發(fā)送的信息量，這在信道具有有限的通帶時是不利的。
因此，本發(fā)明提供在解碼塊16之后增加一個特定的糾正塊17，用于檢測和糾正超過信道解碼器的糾正容量的剩余信道差錯而不必增加其約束長度。在或許遭受非常差的傳輸條件例如無線電干擾或者在信道中的任何其他噪聲現(xiàn)象的系統(tǒng)中，它是特別有利的。
根據(jù)本發(fā)明的一種糾錯方法可由例如圖2A、2B和2C所示的糾正塊17執(zhí)行。這些圖示出作為時間的函數(shù)的發(fā)送的數(shù)字語音信號E(t)(圖2A)、由解碼塊16提供給糾錯塊17的惡化的語音信號E＾(t)(圖2B)和在糾錯塊17的輸出端的糾正的語音信號S(t)(圖2C)。
根據(jù)本發(fā)明的基本的原理，由解碼器16提供的信號E＾(t)是由有限數(shù)量的確定的語音單元構(gòu)成的。從這個有力的假設(shè)開始，本發(fā)明提供由語音單元構(gòu)成的一個字典的運用，這些語音單元適合于重新組成聲音的語言的所有的字，和聲音識別裝置，用于在接收期間永久地識別接收信號中的字典的單元。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，音素字典被用于完成聲音識別和允許錯誤的數(shù)據(jù)幀的恢復(fù)，可達(dá)40ms的持續(xù)時間，它比最小的音素例如英文的(大約50ms)音素的持續(xù)時間更短，大多數(shù)的音素具有在大約80和130ms之間變化的長度。
根據(jù)本發(fā)明的用于糾正構(gòu)成惡化的信號E＾(t)的接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀中的傳輸差錯的方法包括下面的步驟-聲音識別步聚，用于永久地識別接收數(shù)據(jù)幀中的語音單元；-檢測步驟，用于檢測所述識別的語音單元中的惡化部分；
-合成步驟，用于合成相應(yīng)于所述惡化的部分的語音單元部分；和-替換步驟，用于以所述數(shù)據(jù)幀中的合成部分替換所述惡化的部分。
根據(jù)包括有解碼塊16的圖1，在由解碼器16實現(xiàn)的信道解碼期間，檢測步驟已經(jīng)部分地完成了該解碼器16對解調(diào)器輸出的信號A＾(t)中的差錯的檢測。這個檢測是利用常規(guī)的差錯檢測方法實現(xiàn)的，例如不用存儲器完成稱為CRC(循環(huán)冗余校驗)的方法，它提供惡化幀的一個指示符或BFI(壞幀指示符)，或者利用一個存儲器使用一個卷積碼和一個維特比(Viterbi)檢測器完成的一種方法。如前所述，對一定程度惡化的語音信號可以執(zhí)行這些方法。在這之外，采用差錯糾正器對于糾正由常規(guī)的信道解碼器遺留的剩余差錯是很有意義的。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種變形，可以采用一種原始的互補檢測方法作為對由解碼器16使用的常規(guī)的特定的檢測裝置的一種補充。這涉及對于在識別步驟期間的聲音識別結(jié)果的使用和根據(jù)語音字典的單元而對所識別的語音單元中的差錯進(jìn)行同時檢測的對信號E＾(t)的合成。為此目的，本發(fā)明直接采用由聲音識別的得分(score)所提供的信息，它指示出在字典的單元中識別當(dāng)前單元的一個概率。在超出例如在80％和100％之間的一個第一固定的識別閾值的情況下，認(rèn)為該單元以不需要糾正的方式被識別。在例如低于10％至20％的一個第二固定的識別閾值(小于第一閾值)的情況下，認(rèn)為該單元以沒有糾正的可能性的方式而不被識別。在該兩個閾值之間，識別得分還用于指示要糾正的剩余差錯率。
聲音識別和差錯檢測步驟的結(jié)果示于圖2B中。在聲音識別步驟期間，在字典的單元中識別由水平大括號21強調(diào)的語音單元，在通過與字典所有的并行單元比較它們的接收期間，聲音識別步驟永久地完成數(shù)據(jù)幀的識別。對于理解該圖所需的一個假設(shè)，單元21的開始和結(jié)尾與字典的給定單元是完全同步的。根據(jù)上述的檢測方法檢測由語音單元21的雙水平箭頭22強調(diào)的錯誤的部分。
合成和替換步驟的結(jié)果示于圖2C。由雙水平箭頭23強調(diào)的識別的語音單元21的部分和相應(yīng)于錯誤的部分22根據(jù)包含在字典中的信息被合成，用于替換接收數(shù)據(jù)幀的單元21中的錯誤的部分22。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的糾錯裝置的主要功能的方框圖。該裝置的輸入端接收例如由圖1所示的解碼器16提供的惡化的語音信號E＾(t)，以便在輸出端向揚聲器提供一個糾正的語音信號S(t)。它包括-一個存儲器TM，用于存儲語音單元的字典的信息，此信息由允許對每一個語音單元的識別和合成的特性構(gòu)成；-一個識別處理器RP，例如在申請No.EP 0788 648-Al中描述的那種類型，用于接收信號E＾(t)并用于永久地識別字典的語音單元；-一信號處理器類型的控制器DSP，用于從處理器RP和/或一個特定的外部差錯檢測器接收有關(guān)當(dāng)前幀的質(zhì)量的信息E＾(t)，以便確定它是否包括傳輸差錯；一一個合成處理器SP，用于在控制器DSP的控制下并且利用包含在所述存儲器TM中的參考單元的信息實現(xiàn)相應(yīng)于錯誤的部分的參考單元部分的合成，并用于以接收數(shù)據(jù)幀E＾(t)中的合成部分替換所述錯誤的部分，以便獲得糾正的輸出信號S(t)；-一個D/A變換器D/A，用于將處理器SP提供的數(shù)字輸出信號S(t)變換為用于揚聲器的模擬信號。
根據(jù)選擇用于檢測識別語音單元中的差錯的方法，兩個變型是可能的。根據(jù)第一種方法，控制裝置DSP一方面從處理器RP接收僅關(guān)于識別的字典單元的信息，另一方面接收來自一個特定的外部檢測裝置的壞幀指示符BFI，該指示符是來自解碼器16所實現(xiàn)的信道解碼步驟。根據(jù)互補方法，它還從處理器RP接收一個從聲音識別得分導(dǎo)出的差錯的指示。
圖4說明一個根據(jù)本發(fā)明的用于在至少一個發(fā)送器41和至少一個接收器42之間通過一個通信信道43發(fā)送數(shù)據(jù)幀的通信系統(tǒng)的例子。在圖4的實施例中，發(fā)送器41是移動無線電話系統(tǒng)的一個基站，而接收器42是一個蜂窩電話機。該電話機的基站分別包括圖1所示的單元類型的一個傳輸鏈和一個接收鏈。作為該通信類型的功能，尤其是雙向的功能，當(dāng)例如電話機向基站發(fā)送的一個消息時，發(fā)送器和接收器的功能可以是互換的。
本發(fā)明還適用于許多其它的包括其它類型的發(fā)送器和接收器的系統(tǒng)，例如采用配備有如同VOIP(IP話音)或者VOATM(通過ATM傳送話音)的語音傳輸協(xié)議層的發(fā)送器/接收器的計算機的在因特網(wǎng)上的聲音通信系統(tǒng)。
已通過例子描述和解釋了包括一個發(fā)送器和一個接收器、一個糾錯裝置的一種系統(tǒng)、以及一種經(jīng)濟的和相對容易地檢測和糾正信道的超過信道解碼器糾正容量的傳輸差錯的方法。應(yīng)該注意，在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下，所述的實施例的很多變型是可能的。
權(quán)利要求
1．一種接收器，用于接收通過一個通信信道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，并且包括一個糾錯裝置，用于糾正接收數(shù)據(jù)中的傳輸差錯，其特征在于，所述糾錯裝置包括-聲音識別裝置，用于識別接收數(shù)據(jù)幀中的語音單元；-檢測裝置，用于檢測所述識別的語音單元中的惡化部分；-合成裝置，用于合成相應(yīng)于所述惡化部分的語音單元的部分；和-替換裝置，用于以所述接收數(shù)據(jù)幀中的合成部分替換所述惡化部分。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其特征在于，所述語音單元是音素或者雙音。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其特征在于，所述糾錯裝置包括存儲裝置，用于存儲與由聲音識別裝置和合成裝置使用的語音單元相關(guān)的信息。
4．包括如權(quán)利要求1所述的接收器的電話設(shè)備。
5．一個糾錯裝置，用于糾正接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀中的傳輸差錯，其特征在于，它包括-聲音識別裝置，用于識別接收數(shù)據(jù)幀中的語音單元；-檢測裝置，用于檢測所述識別的語音單元中的惡化部分；-合成裝置，用于合成相應(yīng)于所述惡化的部分的語音單元部分；和-替換裝置，用于以所述數(shù)據(jù)幀中的合成部分替換所述惡化的部分。
6．一種通信系統(tǒng)，用于在一個發(fā)送器和一個接收器之間通過一個通信信道發(fā)送數(shù)據(jù)幀，所述接收器包括一個糾錯裝置，用于糾正所述接收數(shù)據(jù)中的傳輸差錯，其特征在于，所述糾錯裝置包括-聲音識別裝置，用于識別接收數(shù)據(jù)幀中的語音單元；-檢測裝置，用于檢測所述識別的語音單元中的惡化部分；-合成裝置，用于合成相應(yīng)于所述惡化的部分的語音單元部分；和-替換裝置，用于以所述數(shù)據(jù)幀中的合成部分替換所述惡化的部分。
7．一種糾錯方法，用于糾正接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀中的傳輸差錯，其特征在于，它包括下面的步驟-聲音識別步驟，用于永久地識別接收數(shù)據(jù)幀中的語音單元；-檢測步驟，用于檢測所述識別的語音單元中的惡化部分；-合成步驟，用于合成相應(yīng)于所述惡化的部分的語音單元部分；和-替換步驟，用于以所述數(shù)據(jù)幀中的合成部分替換所述惡化的部分。
全文摘要
本發(fā)明提出改進(jìn)糾正信道傳輸差錯的常規(guī)的方法的性能而不必增加編碼該信道的冗余。它對于在或許遭受非常差的傳輸條件例如無線干擾或者在該信道中的任何其他噪聲現(xiàn)象的系統(tǒng)中是特別有利的。本發(fā)明提供在對該信道解碼之后增加一個特定的糾正裝置,用于檢測和糾正超過信道解碼器糾正容量的剩余的信道差錯。還提出由解碼器提供的信號是由有限數(shù)量的確定的語音單元構(gòu)成的語音信號。本發(fā)明提供借助語音單元的字典的接收信號的永久的聲音識別,用于檢測傳輸差錯,并用于根據(jù)語音字典用合成部分替換接收信號中的錯誤的部分來糾正它們。應(yīng)用:移動電話機,通過因特網(wǎng)/ATM等傳送話音。
文檔編號G10L19/005GK1281299SQ0012411
公開日2001年1月24日 申請日期2000年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月20日
發(fā)明者L·德佩辛 申請人:皇家菲利浦電子有限公司