传送冗余帧信息的系统和方法
【专利说明】
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002] 本申请案主张2013年10月11日申请的标题为"传送冗余帧信息的系统和方法 (SYSTEMS AND METHODS OF COMMUNICATING REDUNDANT FRAME INFORMATION)" 的第61/ 890，092号美国临时专利申请案和2014年10月8日申请的标题为"传送冗余帧信息的系统和 方法"的第14/509,817号美国非临时专利申请案的优先权，以上申请案的内容以全文引用 的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本发明大体上涉及传送冗余帧信息。
【背景技术】
[0004] 技术的进步已经产生了更小且更强大的计算装置。举例来说，目前存在各种便携 式个人计算装置，包含无线计算装置，例如较小、轻重量且易于由用户携带的便携式无线电 话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置。更具体来说，便携式无线电话(例如，蜂窝式电话和因 特网协议(IP)电话)可经由无线网络传送话音和数据包。另外，许多此类无线电话包含并入 其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态相机、数码摄像机、数字记 录器和音频文件播放器。
[0005] 例如无线电话等电子装置可经由网络发送和接收数据。举例来说，可经由电路交 换网络(例如，公共交换电话网络(PSTN)、全球移动通信系统(GSM)网络等)或包交换网络 (例如，因特网协议话音(Vo IP)网络、长期演进话音(VoLTE)网络等)发送和接收音频数据。 在包交换网络中，音频包可个别地从源装置路由到目的地装置。由于网络条件，音频包可能 无序地到达。目的地装置可将所接收包存储在去抖动缓冲器中且可在需要时重新布置所接 收的包。
[0006] 当传送音频数据时可使用各种编码方案。举例来说，取决于音频帧类型，码激励线 性预测（CELP)方法或基于频域的经修改离散余弦变换(MDCT)可用以紧凑地表示语音和音 频。为了在编码较大带宽（例如，高达8千赫兹(kHz)宽带(WB )、16kHz超宽带(SWB)或20kHz全 频带)时改善低位速率(例如，13.2千位每秒(kbps )、24.4kbps等)下的译码效率，通常使用 例如CELP或MDCT等波形匹配译码技术编码较低频带核心（例如，高达6.4kHz或高达8kHz)。 执行带宽扩展(BWE)，其模型化高频带(例如，>6.4kHz或>8kHz)且编码"辅助信息"（例如，与 高频带参数相关联）。高频带辅助信息可包含模型化精细和粗略时间演进两者的线性预测 (LP)滤波器系数和增益参数。编码器或源装置可将辅助信息连同低频部分一起发送到目的 地装置，使得目的地装置可在目的地装置处合成音频帧的高频部分以用于高质量重构。
【发明内容】
[0007] 因为包交换网络中的包可无序地到达，所以有可能即使特定包(例如，对应于音频 帧N)损坏或丢失，后续包(例如，对应于音频帧N+2)也可无错误且在去抖动缓冲器中可用。 因此，在后续帧(例如，帧N+2)中包含可用以重构前一帧(例如，帧N)的冗余译码信息(例如， 错误校正信息)可为有用的。
[0008] 本发明描述传送冗余帧信息的系统和方法。根据所描述的技术，当带宽扩展(BWE) 方案在使用中时，音频帧可包含四种类型的数据:经编码低频带核心，高频带辅助信息，与 前一帧的低频带部分相关联的冗余译码信息，以及与前一帧的高频带参数相关联的冗余译 码信息。当前帧的低频带核心和高频带辅助信息可共同称为"主要"译码。前一帧的低频带 和高频带的冗余译码信息可共同称为"部分副本"。因此，帧可包含用于其自身的低频带和 高频带的主要译码位，且帧还可包含用于前一帧的低频带和高频带的部分副本位。
[0009] 当帧擦除条件发生(例如，前一帧未被接收或由于网络错误而损坏)时，冗余译码 信息可由接收器使用以重构前一帧。此外，分配给四种类型的数据(即，低频带核心、高频带 辅助信息、前一帧的低频带核心的部分副本，和前一帧的高频带的部分副本）中的每一者的 位数目可基于正发射的音频信号的性质而动态调整。甚至当成功地接收前一帧(例如，在清 洁信道条件中）时，解码器也可在解码主要译码位之前分离主要译码位与部分副本位。
[0010] 在特定方面，一种对帧进行解码的方法包含在计算装置的解码器处接收第二音频 帧，其中所述第二音频帧在音频信号中跟随第一音频帧。所述第二音频帧包含分配给与所 述第二音频帧相关联的主要译码信息(例如，经编码低频带核心和高频带参数)的第一数目 的位。所述第二音频帧还包含分配给与所述第一音频帧相关联的冗余(例如，部分副本)译 码信息的第二数目的位。所述第二音频帧进一步包含所述第一音频帧的帧类型(例如，部分 副本帧类型）的指示符。所述方法包含响应于与所述第一音频帧相关联的帧擦除条件，基于 所述指示符确定所述第二音频帧的分配给与所述第一音频帧相关联的所述冗余译码信息 的所述第二数目的位。所述方法进一步包含基于所述冗余译码信息对所述第一音频帧进行 解码。
[0011] 在另一特定方面中，一种对帧进行解码的方法包含在计算装置的解码器处接收第 一音频帧和第二音频帧。所述第二音频帧在音频信号中跟随所述第一音频帧。所述第二音 频帧包含分配给与第二音频帧相关联的主要译码信息的第一数目的位、分配给与第一音频 帧相关联的冗余译码信息的第二数目的位，以及第一音频帧的帧类型的指示符。所述方法 还包含对所述第一音频帧进行解码。所述方法进一步包含基于所述指示符确定所述第二音 频帧的分配给与所述第二音频帧相关联的主要译码信息的所述第一数目的位。所述方法包 含基于所述主要译码信息对所述第二音频帧进行解码。在特定实施例中，所述方法包含通 过从总位数(例如，用以表示第二音频帧)减去分配给第一音频帧的部分副本的第二数目的 位而确定分配给与所述第二音频帧相关联的主要译码信息的第一数目的位。
[0012] 在另一特定方面中，一种对帧进行编码的方法包含在第一计算装置的编码器处对 音频信号的第一音频帧进行编码，以及将所述第一音频帧从所述第一计算装置发射到第二 计算装置。所述方法还包含基于所述第一音频帧的帧类型确定所述第二音频帧的第一数目 的位以分配给与所述第二音频帧相关联的主要译码信息且确定所述第二音频帧的第二数 目的位以分配给与所述第一音频帧相关联的冗余译码信息。所述第二音频帧在音频信号中 跟随所述第一音频帧。所述方法还包含对所述第二音频帧进行编码且将所述第二音频帧从 所述第一计算装置发射到所述第二计算装置。所述第二音频帧包含主要译码信息的第一数 目的位、冗余译码信息的第二数目的位，以及第一音频帧的帧类型的指示符。
[0013] 在另一特定方面中，一种设备包含经配置以接收第二音频帧的接收器。所述第二 音频帧在音频信号中跟随第一音频帧。所述第二音频帧包含分配给与所述第二音频帧相关 联的主要译码信息的第一数目的位。所述第二音频帧还包含分配给与所述第一音频帧相关 联的冗余译码信息的第二数目的位。所述第二音频帧进一步包含所述第一音频帧的帧类型 的指示符。所述设备还包含解码器，其经配置以响应于与所述第一音频帧相关联的帧擦除 条件，基于所述指示符确定所述第二音频帧的分配给与所述第一音频帧相关联的冗余译码 信息的所述第二数目的位。所述解码器经配置以基于所述冗余译码信息对第一音频帧进行 解码。
[0014] 在另一特定方面中，一种设备包含经配置以接收第一音频帧和在音频信号中跟随 所述第一音频帧的第二音频帧的接收器。所述第二音频帧包含分配给与所述第二音频帧相 关联的主要译码信息的第一数目的位。所述第二音频帧还包含分配给与所述第一音频帧相 关联的冗余译码信息的第二数目的位。所述第二音频帧进一步包含所述第一音频帧的帧类 型的指示符。所述设备还包含解码器，其经配置以对所述第一音频帧进行解码，且基于所述 指示符确定所述第二音频帧的分配给与所述第二音频帧相关联的主要译码信息的所述第 一数目的位。所述解码器经配置以基于所述主要译码信息对第二音频帧进行解码。
[0015] 在另一特定方面中，一种设备包含经配置以对音频信号的第一音频帧进行编码的 编码器。所述编码器还经配置以基于所述第一音频帧的帧类型确定所述第二音频帧的第一 数目的位以分配给与所述第二音频帧相关联的主要译码信息且确定所述第二音频帧的第 二数目的位以分配给与所述第一音频帧相关联的冗余译码信息。所述编码器进一步经配置 以对所述第二音频帧进行编码。所述第二音频帧在音频信号中跟随所述第一音频帧。所述 第二音频帧包含主要译码信息的第一数目的位、冗余译码信息的第二数目的位，以及第一 音频帧的帧类型的指示符。所述设备还包含经配置以将所述第一音频帧和所述第二音频帧 发射到目的地装置的发射器。
[0016] 由所揭示实施例中的至少一者提供的特定优点包含在音频流的较晚帧中提供所 述音频流的较早帧的冗余译码信息的能力。包含在所述较晚帧中的冗余译码信息可例如当 较早帧由于网络错误而损坏或丢失时实现较早帧的重构。本发明的其它方面、优点和特征 将在审阅全部申请案之后变得显而易见，所述全部申请案包含以下部分:【附图说明】、具体实 施方式和权利要求书。
【附图说明】
[0017] 图1是说明可操作以传送冗余帧信息的系统的特定实施例的图；
[0018] 图2是说明包含另一音频帧的冗余译码信息的音频帧的特定实施例的图；
[0019]图3是说明包含另一音频帧的冗余译码信息的音频帧的另一特定实施例的图； [0020]图4是说明高频带增益帧码簿的特定实施例的图；
[0021] 图5是说明经配置以对冗余帧信息进行编码的并行路径编码器的特定实施例的 图；
[0022] 图6是说明经配置以解码冗余帧信息的单个路径解码器的特定实施例的图；
[0023] 图7和图8共同地描绘说明基于包含在后续帧中的冗余译码信息对帧进行解码的 方法的特定实施例的流程图；
[0024] 图9是说明将帧的冗余译码信息编码到后续帧中的特定实施例的流程图；以及
[0025] 图10是可操作以根据图1-9的系统和方法执行操作的无线装置的框图。
【具体实施方式】
[0026] 下文参考图式描述本发明的特定实施例。在描述和附图中，为了描绘和描述的实 施例的清楚，由共同参考标号指定共同特征。
[0027] 参考图1，展示可操作以传送冗余帧信息的系统的特定实施例且大体上指定为 100。系统100包含第一计算装置110和第二计算装置120。第一计算装置110和第二计算装置 120可经配置以经由包交换网络传送数据，例如音频帧。举例来说，包交换网络可包含VoIP 网络、VoLTE网络或另一包交换网络。在说明性实施例中，第一计算装置110和第二计算装置 120各自包含移动电话、计算装置(例如，膝上型计算机、桌上型计算机、平板计算机、服务器 计算机等）、媒体播放器、游戏装置、机顶盒装置、导航装置、包交换网络的组件、经配置以传 送音频数据的另一装置，或其任何组合。
[0028] 第一计算装置110可包含处理器112(例如，中央处理单元(CPU)、数字信号处理器 (DSP)等)和存储器114。在特定实施例中，存储器114存储可由处理器112执行以执行本文所 描述的各种操作的指令。第一计算装置110还可包含编码器116和发射器118。编码器116可 对由发射器118发射(例如，经由包交换网络）的音频帧进行编码。在替代实施例中，第一计 算装置110除发射器118之外还可包含接收器，或可包含经配置以发射和接收数据的收发 器。编码器116可对音频帧序列进行编码，包含说明性音频帧131、132、133和134。在图1中， 音频帧131、132、133和134是音频信号的四个连续帧且分别表示为第(N-1)帧、第N帧、第(N+ 1 )帧以及第(N+2)帧。为便于阅读，这些帧在本文中分别被称作帧N-I、帧N、帧N+1和帧N+2。应注 意，虽然图1中以左到右次序说明音频帧131-134，但这不应解译为暗示音频帧131-134以此 次序由第二计算装置120接收。如本文进一步描述，音频帧可无序地到达目的地装置或可能 由于网络错误而丢失。
[0029] 音频帧131-134中的每一者可包含经编码低频带信号（"LB核心"）和高频带参数 ("HB参数"）。帧的LB核心和HB参数可共同地被称作帧的主要译码。在特定实施例中，音频帧 131-134中的每一者具有固定大小，且分配到经编码低频带核心和高频带参数的带宽量(例 如，帧的位数目）可在帧之间动态调整，如本文进一步描述。为了改善在网络错误存在下的 音频解码性能，音频帧131-134中的一或多者可包含前一帧的冗余译码信息。冗余译码信息 可包含低频带冗余译码信息和/或高频带参数冗余译码信息。前一帧的低频带和高频带的 冗余译码信息