基于最优路径搜索的CVSD编码方法和编码器与流程

本发明涉及cvsd编码，具体而言，涉及一种基于最优路径搜索的cvsd编码方法和编码器。

背景技术：

1、连续可变斜率增量cvsd(continuously variable slope delta)，由于具有实现简单，无需加入错误检验和纠错电路等特点，被广泛应用于复杂网络环境中的语音通信。

2、当前cvsd编码算法主要基于国标cvsd编码器原理实现，以下简称国标cvsd编码算法，其实现原理如图1所示。其中，音节平滑滤波器：h1(z)＝g1/(1-a1z-1)；编码器主积分转移函数：h2c(z)＝g2c(1+c1z-1)/(1-b1z-1-b2z-2)；译码器主积分转移函数为：h2d(z)＝g2d/(1-b1z-1-b2z-2)。编译码器中相关参数建议取值如下表所示，由于h2c(z)具有两个极点和一个零点，使相应的编码系统为混合双积分增量调制(dm-mi)形式。

3、

4、由于国标cvsd编码器基于混合双积分增量调制系统实现，该系统在进行cvsd编码时存在“过冲”缺陷而引发震荡，使该系统存在不稳定现象，同时国标cvsd编码值原始路径跟踪性较差，导致解码后话音质量较差，因此cvsd编码器在设计上存在改进空间。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明第一方面提供了一种基于最优路径搜索的cvsd编码方法。

3、本发明第二方面提供了一种基于最优路径搜索的cvsd编码器。

4、本发明提供的一种基于最优路径搜索的cvsd编码方法，包括：

5、对连续话音信号进行线性采样获取采样点的pcm采样值；

6、假设当前采样点的cvsd编码为0或1，对当前采样点的cvsd编码进行解码操作后获取0码重建值和1码重建值，其中，0码重建值表示当前采样点的cvsd编码为0时对其进行解码操作获取的重建值，1码重建值表示当前采样点的cvsd编码为1时对其进行解码操作获取的重建值；

7、分别计算0码重建值和1码重建值与当前采样点的pcm采样值之间的路径失真度，并根据路径失真度选择与pcm采样值最接近的重建值对应的cvsd编码值，作为当前采样点的cvsd编码值；将确定的cvsd编码值对应的重建值作为下一采样点进行解码操作时的输入信号。

8、根据本发明上述技术方案的基于最优路径搜索的cvsd编码方法，还可以具有以下附加技术特征：

9、在上述技术方案中，所述路径失真度的计算方法包括：

10、ep(n)＝[yp(n)-x(n)]2,p＝0或1

11、其中，ep(n)表示第n个采样点的pcm采样值与cvsd编码为p时获取的重建值之间的路径失真度，yp(n)表示cvsd编码为p时通过解码操作获取的重建值，x(n)表示第n个采样点的pcm采样值，p表示cvsd编码值。

12、在上述技术方案中，路径失真度越小，表示对应的cvsd编码取值解码操作后获取的重建值越接近采样点的pcm采样值；则有，根据最小路径失真度选择当前采样点的cvsd编码值：

13、

14、其中，em(n)表示选取的最小路径失真度，m表示最终确定的当前采样点的cvsd编码值。

15、在上述技术方案中，对当前采样点的cvsd编码进行解码操作，包括：

16、将现有cvsd编码结果与当前采样点假设的cvsd编码结合形成解码数据源；

17、对解码数据源中的cvsd编码值进行连码检测；

18、根据连码情况动态调整增量步长；

19、对增量步长结果进行平滑滤波后与δmin叠加产生解码过程数据，其中，δmin表示增量步长最小值；

20、将解码数据源与解码过程数据相乘后进行积分运算，获取当前采样点的cvsd编码为0或1时对其进行解码操作获取的重建值。

21、在上述技术方案中，采用音节平滑滤波器对增量步长结果进行平滑滤波，所述音节平滑滤波器包括：

22、h1(z)＝g1/(1-a1z-1)

23、采用译码器主积分转移函数对解码数据源与解码过程数据的相乘结果进行积分运算，所述译码器主积分转移函数包括：

24、h2d(z)＝g2d/(1-b1z-1-b2z-2)

25、其中，g1表示时间常数；a1表示增益因子；g2d、b1、b2均表示与工作频率、通带频率及采样频率相关的系数；z表示上一采样点确定的cvsd编码值对应的重建值。

26、在上述技术方案中，所述连码情况包括无连码、2连码、3连码和4连码；

27、根据连码情况动态调整增量步长包括根据连码情况选择对应的增量步长。

28、在上述技术方案中，对当前采样点的cvsd编码进行解码操作，还包括：

29、对译码器主积分转移函数的积分运算结果进行滤波后得到重建值。

30、在上述技术方案中，对第一个采样点获取其对应的0码重建值和1码重建值时，z的取值为0。

31、本发明提供的基于最优路径搜索的cvsd编码器，包括：

32、采样单元，接收连续话音信号，并对连续话音信号进行线性采样获取采样点的pcm采样值；

33、重建单元，接收已完成的cvsd编码结果信号，并将已完成的cvsd编码结果信号与当前采样点的cvsd编码结合后进行解码操作，获取0码重建值和1码重建值，其中，当前采样点的cvsd编码假设为0或1；

34、路径失真度计算单元，接收pcm采样值、0码重建值和1码重建值，并分别计算0码重建值和1码重建值与当前采样点的pcm采样值之间的路径失真度；

35、路径选择单元，选择路径失真度最小的重建值对应的cvsd编码作为当前采样点的cvsd编码值。

36、在上述技术方案中，所述重建单元包括：

37、连码检测器，对解码数据源中的cvsd编码值进行连码检测，其中，解码数据源表示已完成的cvsd编码结果信号与当前采样点的cvsd编码结合后产生的cvsd编码；

38、自适应步长调节器，与连码检测器相连，根据连码检测器的输出结果动态调整增量步长；

39、第一乘法器，与自适应步长调节器相连，接收增量步长初始值δ0和自适应步长调节器的输出结果，并对两者进行乘法运算；

40、音节平滑滤波器，与第一乘法器相连，接收上一采样点确定的cvsd编码值对应的重建值和第一乘法器的输出结果，对第一乘法器的输出结果进行平滑滤波处理；

41、加法器，与音节平滑滤波器相连，接收增量步长最小值δmin和音节平滑滤波器的输出结果，并对两者进行加法运算；

42、第二乘法器，接收解码数据源信号以及加法器的输出结果，并对两者进行乘法运算；

43、积分器，与第二乘法器相连，利用译码器主积分转移函数对第二乘法器的输出结果进行积分运算获取重建值。

44、综上所述，由于采用了上述技术特征，本发明的有益效果是：

45、针对当前国标cvsd编码算法存在的系统不稳定现象、解码后声音质量较差的问题，本发明提出一种基于最优路径搜索的cvsd编码方法和编码器基于最优路径搜索，在进行cvsd编码时，根据cvsd编码特性，对每个采样点的采样值根据所有可能的编码值分别计算重建值，根据重建值与原始待编码值的误差，搜索选择出最优编码值。该方法可以解决当前国标cvsd编码器存在的不稳定问题，同时具备更好的抗误码能力。

46、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。