CN103975387B - 用于信号的组合代码化的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法和装置用于执行对用于传送一部分信号的码字编码和解码中的一个。对于编码，使用组合函数的近似，从基于信号的值对至少一部分码字编码，其中，基于信号的值表示信号的一个或多个形态。对于解码，使用组合函数的近似，将至少一部分码字解码为基于信号的值，其中，基于信号的值表示信号的一个或多个形态。组合函数的近似基于基本函数集合的线性组合。

Description

用于信号的组合代码化的装置和方法

技术领域

本发明总体涉及处理器资源有效数字编码和解码。

背景技术

近二十年来，微型处理器速度增加了几个数量级，并且数字信号处理器(DSP)变得普遍存在。从模拟通信过渡到数字通信是切实可行的并且有吸引力。数字通信提供能够更有效地利用带宽并且允许将被使用的误差校正技术的主要优点。从而，通过使用数字技术，可以通过给定分配的谱空间发送更多信息，并且更可靠地发送信息。数字通信可以使用无线电链路(无线)或物理网络媒体(例如，光纤、铜网络)。

数字通信可以用于不同类型的通信，诸如，例如，语音、音频、图像、视频或遥测。数字通信系统包括发送设备和接收设备。在能够双向通信的系统中，每个设备都具有发送和接收电路。在数字发送或接收设备中，存在多阶段处理，通过所述多阶段处理，在信号在输入处(例如，麦克风、相机、传感器)被接收的阶段和数字版本的信号被用于调制载波并且被发射的阶段之间传递信号和所得到的数据。在(1)信号在输入处被接收并且然后被数字化之后，(2)可以应用一些初始噪声滤波，接着(3)源编码，以及(4)最终信道编码。在接收设备处，处理以相反顺序工作；信道解码，源恢复，并且然后到模拟的转换。将在随后页中描述的本发明可以被认为落入源编码和源恢复阶段两者中。

源编码(和对应信道解码)的主要目标在于，在将感知质量保持在可能范围的同时，减小比特率。不同标准已被开发用于不同类型的媒体。例如，JPEG标准应用至静止图像，而IS-127标准应用至音频。对实用性让步，源编码器通常使用与DSP寄存器长度相对应的矢量长度或者DSP寄存器长度的偶数倍(例如，128比特)来设计。现在，对于每个应用，都存在对所分配信道带宽的一些限制。基于该限制，源编码器/解码器的设计者将考虑正被编码的媒体的每个部分的所有自由度，决定特定数目的可能代码。例如，在语音编码的情况下，可能存在所建立的特定音频帧持续时间(例如，20msec，在此期间，采用160个模数采样)。从这些采样，信号的特定形态被转换为表示用于一个音频帧的那些形态的矢量。该矢量被设计成将特定数目的允许音频脉冲包括在每个音频帧中，并且特定数目的总幅度量将被分配给脉冲。由设计者作出的选择旨在，在停留在所分配的带宽内的同时，最大化感知质量。因为脉冲矢量是离散的，量化后的脉冲矢量可以列举采样可以被变换为的总数个唯一矢量值。用于每帧的矢量的总数个唯一可能性与所分配的带宽紧密相关，这是因为其必须可以在音频帧的时间间隔期间发送足够信息通过信道，以识别在该帧期间与音频最好地相对应的一个唯一帧。

在一些系统中，诸如，由3GPP2C.S0014-B所描述的，由第三代合作伙伴计划2公开的那些和授权给Peng等人的US6,236,960，准备用于信道编码的矢量到码字的编码，使用从组合函数确定的值，确定形成码字的矢量内的脉冲的代码化脉冲偏移。这些方法为如Mittal等人的美国专利公开2009-0234642中描述为阶乘脉冲代码化(FPC)的组合代码化的形式。FPC被描述为假定以下，可以使用总计M比特对矢量x_i代码化的技术

$m=\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\left|x_i\right|---\left(1\right)$

并且矢量x_i的所有值都是整数值，使得-m≤x_i≤m，其中，m是单位幅度脉冲的总数，并且n是矢量长度。总计M比特被用于以有效方式对N个组合代码化，使得描述组合的理论最小数目的以下表达成立：

$N=\underset{d=1}{\overset{\min (m,n)}{\mathrm{\Σ}}}F(n,d)D(m,d)2^d\≤2^M---\left(2\right)$

对于该等式，F(n,d)是跨过n个位置的d个非零矢量元素的组合的数目，由以下给出

$F(n,d)=\frac{n!}{d!(n-d)!}---\left(3\right)$

并且，D(m,d)是假设m个总单位脉冲的d个非零矢量元素的组合的数目，通过以下给出：

D(m,d)＝F(m-1,d-1) (4)

并且2^d表示要求描述d个非零矢量元素的极性(符号)的组合。术语min(m,n)允许单位幅度脉冲的数目m超过矢量长度n的情况。在现有技术中已充分描述用于对该形式的矢量代码化和解码的方法和装置。而且，该代码化方法的实际实现已在3GPP2标准C.S0014-B中描述，其中，矢量长度n＝54，并且单位幅度脉冲的数目m＝7产生M＝35比特码字。

虽然n和m的这些值不导致任何不合理复杂性负担，但是较大值可能更快地导致问题，特别是在需要保持存储器和计算复杂性尽可能低的移动手持设备中。例如，用于一些应用(诸如，音频代码化)的该代码化方法的使用可能要求n＝144并且m＝28或更高。在这些情况下，与使用现有技术方法产生组合表达式F(n,d)相关联的资源成本对于实际实现可能太高。由Mittel等人的美国专利公开2009-0234642描述了减少计算用于在等式(1)中描述的类型的矢量的编码和解码的组合函数所需要的资源的方法，涉及近似技术。该技术使用多个数的几何平均的近似，以近似F(n,d)。

虽然大多数以上论述参考语音并且论述帧，但是在更一般情况下，不同类型的信号(例如，图像、视频、遥测和音频)可以通过在等式(1)中描述的类型的矢量来表征(整体或部分)。

附图说明

被认为是新颖的本发明的特征在所附权利要求中特别阐述。然而，关于操作的组织和方法的发明本身与其目标和优点一起可以通过参考以下详细说明被最好地理解，以下详细说明描述包括本发明的可实现概念的示例性实施例。所述描述意在结合附图进行，在附图中：

图1是编码器的框图。

图2是解码器的框图。

图3至图9是示出由图1和图2的组合函数生成器执行的步骤的流程图。

本领域技术人员将想到，图中的元件出于简单和清楚的目的而被图示，并且不必须按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改进对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

虽然本发明容许多个不同形式的实施例，但是在图中示出并且在此详细描述具体实施例，将理解，本公开将被认为是实施例的实例，并且不旨在将本发明限于所示出和描述的具体实施例。在以下说明书中，类似参考数字用于描述附图的多个图中的相同、类似或对应部件。

在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可以仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这样的实体或动作之间的任何实际这样的关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括元件列表的处理、方法、物品或装置不仅包括那些元件，而且可以包括未明确列出或者这样的处理、方法、物品或装置固有的其他元件。在没有更多约束的情况下，在“包括……一个”之前的元件不排除包括该元件的处理、方法、物品或装置中的附加相同元件的存在。

贯穿本文档，对“一个实施例”、“特定实施例”、“实施例”或类似术语的引用意指，与实施例结合描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。从而，这样的短语在本说明书中的多个地方的出现不一定所有均指相同实施例。而且，在没有限制的情况下，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适方式被组合。

如在此使用的术语“或者”将被解释为包括或者意指任何一个或任何组合。因此，“A、B或C”意指“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或动作的组合为固有地相互排他的一些方式时，将发生该定义的例外。

在本文档中对涉及信号(即，诸如在使用或不使用词语“信号”的情况下描述的串联或并联电压值的电气值)的动作作出参考。这些动作以多种动词形式被不同地描述为“耦合”、“接收”、“发射”、“使用”、“传送”、“生成”、“返回”、“传递”等。通常以信号执行动作或者动作作用于两个实体或功能之间的信号的形式描述这些动作。例如，“信号X从功能A被耦合至功能B”或者“实体A将信号X传送到功能B”。通常，实体或功能中的一个或另一个或者两者不被明确阐述。例如，“信号X从实体A返回”。在这些情况下，实体或功能中的一个或两者通常通过上下文清楚地暗示。将想到，动作可以包括作为除了两个实体或功能之外的实体的存储器或者作为实体或功能中的一个或另一个的一部分的存储器中的信号的存储和检索，并且存储器的使用可以将延迟添加到所描述的动作中。(这样的延迟将具有适用于正被描述的实施例的持续时间。)从而，被描述用于在两个实体或功能之间出现的信号的动作可以暗示作为动作的一部分在存储器中的存储。当实体或功能在相同设备中被具体化时，这特别为真。在一些实例中，涉及动作的实体或功能中的一个可以被明确地阐述为或者可以被暗示为存储器。结果，上述动作在多个实例中可以被解释为意指将信号“存储在”存储器中或者从存储器“检索”信号，或者解释为包括将信号“存储在”存储器中或者从存储器“检索”信号作为动作的第一部分。其仅一个实例包括“发射信号”，这在一些实施例中可以被解释为意指“存储信号”，其中，信号随后由可能未明确命名的实体或功能接收。

在此描述的实施例涉及对音频信号编码和解码。所述信号可以是语音、诸如音乐、视频、图像、遥测的其他音频、或有线或无线地转换为数字信息并且被传送的其他信号。在此描述的实施例涉及在将计算复杂性和存储器要求保持在可管理水平的意图的情况下，信息带宽减小。

现在转到附图，其中，类似数字指示类似组件，图1是根据特定实施例的无线电子通信设备100的框图。无线电子通信设备100代表多种类型的无线通信设备，诸如移动电话、移动个人通信设备、蜂窝基站、以及装配有无线通信功能的个人计算机。根据一些实施例，无线电子通信设备100包括无线电系统199、人机界面系统120、以及射频(RF)天线108。虽然使用无线电子通信设备的实例描述了编码的操作，但是将想到，可以在诸如发射和接收无线信号的固定网络基站或者发射和接收音频信号的固定网络调制解调器的有线电子通信设备中执行相同编码。

人机界面系统120是包括处理系统和支持处理系统的电子组件、这样的外围I/O电路和功率控制电路、以及与用户对接的电子组件(诸如，麦克风102、显示器/触摸键盘104、以及扬声器106)的系统。处理系统包括中央处理单元(CPU)和存储器。CPU处理主要涉及移动通信设备100的人机界面形态的在存储器中存储的软件指令，诸如，在显示器/键盘104上呈现信息(列表、菜单、图形等)并且在显示器/键盘104的触摸表面上检测人类输入。这些功能被示出为人机界面应用(HIA)130集合。HIA130还可以通过模拟/数字(A/D)转换器125从麦克风102接收语音音频，然后执行语音的语音识别，并且对由语音作出的命令进行响应。HIA130还可以通过数模转换器(D/A)135将诸如铃音的音调发送至扬声器106。人机界面系统120可以包括图1中未示出的其他人机界面设备，诸如，触觉设备和相机。

无线电系统199是包括处理系统和支持处理系统的电子组件、这样的外围I/O电路和功率控制电路、以及与诸如RF放大器和混合器的与天线对接的电子组件的系统。处理系统包括中央处理单元(CPU)和存储器。CPU处理主要涉及移动通信设备100的无线电接口形态的在存储器中存储的软件指令，诸如，发射已被编码为数据分组(被示出为发射器系统170)的数字化信号并且接收将被解码为数字化信号(被示出为接收器系统140)的数据分组。但是对于天线108以及接收器系统140和发射器系统170(在图1中未明确示出)的特定射频接口部分，无线电子通信设备100还代表很多有线通信设备，诸如，电缆节点或调制解调器。以下一些实施例是个人通信设备。

接收器系统140耦合至天线108。天线108截取可能包括具有数字编码信号的信道的射频(RF)信号。截取的信号被耦合至接收器系统140，接收器系统140解码该信号并且在这些实施例中将恢复后的数字化信号耦合至人机界面系统120，人机界面系统120将该信号转换为模拟信号，以驱动扬声器。在其他实施例中，恢复后的数字化信号可以用于在人机界面系统120的显示器上呈现图像或视频。发射器系统170接受来自人机界面系统120的数字化信号126，数字化信号126可以例如是数字化语音信号、数字化音乐信号、数字化图像信号、或数字化视频信号，其可以从接收器系统140耦合，存储在无线电子通信设备100中，或者源自耦合至电子通信设备100的电子设备(未示出)。发射器系统170分析数字化信号126并且将数字化信号126编码为数字分组，由天线108在RF信道上发射所述数字分组。

发射器系统170包括信号分析功能175，当其是语音信号时，根据一些实施例，信号分析功能175基于20msec帧，分析数字化信号126，用于诸如平均幅度、平均间距、下一帧的多个形态的预测、谱分量等的形态。在代码化系统设计期间，可以选择信号的特定形态，作为用于到基于信号的值(其是脉冲矢量)的转换的良好候选者。在一些实施例中，这些形态是在3GPP2C.S0014-B中描述的那些。发射器系统170进一步包括信号值生成器178，信号值生成器178可以包括任何数目的编码范例，包括但不限于由Peng等人描述的代码激励线性预测(CELP)语音代码化、用于音频、图像和视频的变换域代码化，包括基于离散傅里叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)、以及修改后的离散余弦变换(MDCT)的方法、基于小波的变换代码化、直接时域脉冲码调制(PCM)、差分PCM、自适应差分PCM(ADPCM)、或本领域中公知的子带代码化技术的家族中的任何一个。可以根据本发明有利地处理以上给出形式的多个基于信号的值。以上描述了用于3GPP2的实例，该实例描述了作为具有7个脉冲的54位置脉冲矢量的基于信号的值，每个都具有符号。另一个实例是可以使用具有144个位置和28个脉冲的脉冲矢量的音频音乐信号分析器。在Udar Mittal等人的“Low Complexity FactorialPulse Coding of MDCT Coefficients Using Approximation of CombinatorialFunctions”ICASSP2007的pp.I-289至I-292中描述了这样的应用。在一些实施例中，组合函数被用于对信号的所选形态编码，其中，所选形态不被转换为脉冲矢量。

信号126的所选形态通过信号分析功能175耦合至信号值生成器178，信号值生成器178将那些形态转换为基于信号的值179，基于信号的值179耦合至组合编码功能181。在不使用组合函数编码的信号的其他形态被耦合至另一个编码功能180。组合编码功能181基于组合函数，将基于信号的值179编码为带宽有效码字。分析可能涉及对脉冲矢量的多个部分的操作，而不是对整个脉冲矢量的操作，或者可以包括要求确定比特分配但是不基于脉冲矢量的操作。在3GPP2中，组合分析被用于确定脉冲矢量内的脉冲的偏移。在授权给Mittal的美国专利7,978,101中，使用算术代码化来组合来自组合函数编码器的最高有效比特，以实现更有效带宽。在该实例中，需要确定用于将给定长度的脉冲矢量代码化为给定长度的码字的最大数目脉冲，这要求组合函数的计算。由于组合函数的实时计算在具有有线处理资源的一些电子通信设备(诸如，一些行动电话)中不实用，所以组合函数生成器184可以结合组合代码化功能181被使用，以生成码字。组合编码功能181使用基于信号的值179执行操作。操作要求涉及阶数的组合函数的计算。对于这些操作，基于信号的值179的特性185从组合编码函数181被耦合至组合函数生成器184，例如，诸如信号矢量或码字或其一部分的长度(n)、或者用于代码化的脉冲的数目(m)(例如，可以使用脉冲对信号矢量的一部分代码化，并且在这样的实例中，特性可以是用于这样的代码化的脉冲的数目)、或者用于对信号矢量代码化的码字的最大长度(比特)，组合函数生成器184使用这些特性185，以基于基本函数的线性组合来生成组合函数186的近似(即，组合种类的数学公式的近似)。在一些实施例中，近似是分段近似。即，确定近似的最佳处理被解算用于在线性组合中使用的变量中的一个的所选集合值。近似186被返回到组合编码功能181，并且被用于生成码字或码字182的一部分，其然后耦合至分组生成器187。分组生成器187使用这些码字或其部分以及由其他编码功能180生成的其他码字，以形成耦合至信号发射器190的分组，用于转换到由天线108辐射的无线电信号。参考图3更详细地描述组合函数生成器184的操作。

参考图2，示出无线电子通信设备100的另一个框图。根据一些实施例，示出形成接收器系统140的框。接收器系统140通常被设计成能够对由发射器系统170编码的类型的信号解码。当天线108在RF信道上截取RF信号能量时，信号接收器260解调RF信号能量，以在特定实施例中生成数据分组。数据分组耦合至分组分离器257，分组分离器257确定数据分组是否传递用于特定无线电子通信设备100的信息信号(例如，语音、音频、图像或视频)。如果是这样的，则无线电子通信设备100设置接收器系统140的参数，以根据它们的类型(即，语音、音乐、图像、视频)和具体参数(例如，代码化速率)来解码数据分组。数据分组通过分组分离器257分离，并且要求组合解码的分组的那些部分作为码字被耦合至组合解码器功能251以用于解码，而由其他技术解码的部分作为码字被耦合至另一个解码函数250。组合解码器功能251对要求计算涉及阶数的组合函数的码字258执行操作，并且对于这些操作，从每个码字258或每个这样的码字的一部分确定的特性285被耦合至组合函数生成器284，组合函数生成器284使用这些特性285，以生成组合公式(组合函数)的线性近似286.。近似286被返回至组合解码器功能251，组合解码器功能251使用它们生成基于信号的值252，诸如，脉冲矢量或脉冲矢量的一部分，或者基于比特分配寻找脉冲。基于信号的值表示正被接收的信息信号(音频、语音、图像或视频)的一个形态或多个形态。基于信号的值252耦合至信号形态功能248，信号形态功能248使用基于信号的值252生成由基于信号的值252表示的形态。同时，来自分组的码字由其他解码器功能250接收，并且被用于生成涉及在数据分组中正接收的信号的其他形态的值。从基于信号的值252和涉及信号的其他形态的值导出的多个形态由信号合成功能245使用，以生成数字版本的信息信号246，其耦合至人机界面系统120，以用于呈现给用户。组合函数生成器284可以是组合函数生成器184，即，其可以是共享功能。

在一些实施例中，除了由RF组件执行的信号发射器190和信号接收器260的一些或所有功能之外，用于无线电系统199的处理系统可以执行在发射器系统170和接收系统140中所示的所有框的功能。对于执行在此描述的唯一功能的有线电子通信设备的实施例，除了天线之外，框图可以与图1和图2中所示的框图相同。对于执行在此描述的独特功能并且耦合至音频信号而不是RF信号的有线电子通信设备，图1和图2的信号发射器190和信号接收器260是音频信号发射器和接收器，而不是RF信号发射器和接收器。

参考图3，示出根据特定实施例的用于执行对码字编码和解码中的一个的方法300的一些步骤。码字表示信号的一个或多个形态。在一个实施例中，在步骤303处，由例如信号分析功能175(图1)从诸如A/D转换器125(图1)的信号源接收诸如信号126(图1)的信号。在步骤305中，使用组合函数的近似(例如，图1，186)，从诸如信号179(图1)的基于信号的值，对至少一部分码字编码。基于信号的值(例如，图1，179)表示信号126(图1)的一个或多个形态。近似基于基本函数集合的线性组合，并且可以是分段近似。例如，参考等式(12)和(13)，函数f(m)是基本函数，并且从这些基本函数的线性组合获得近似码字在步骤307处被发射，例如，由组合编码功能181耦合至分组生成器187，其中，码字被形成为分组，然后被路由至信号发射器190，并且由信号发射器发射为RF调制分组。将想到，码字的传输可以是到存储器，其中，码字被存储，直到其由诸如组合编码功能181(图1)的功能读取并且使用为止。

在另一个实施例中，在步骤309处，通过分组分离器257(图2)，由例如组合解码功能251(图2)从例如信号接收器260的信号接收器接收诸如包括在RF信号中的码字的至少一部分码字。将想到，码字的接收可以是从存储器，其中，码字已被存储，直到其由诸如组合解码功能251(图2)或分组分离器257(图2)的功能读取和使用为止。在步骤310中，使用组合函数的近似(例如，图2，286)，至少一部分码字被解码为基于信号的值，诸如，信号252(图2)。基于信号的值252(图2)表示例如信号246(图2)的信号的一个或多个形态，其可以包括信息信号，诸如，视频、语音、图像或音频信号。近似基于基本函数集合的线性组合，并且可以是分段近似。在步骤313处，从诸如信号合成功能245(图2)的信号源发射信号，所述信号源将信号发射至D/A功能135(图2)。在一些实施例中，在步骤305、310中使用的近似可以是相同函数，并且在两个替代步骤中使用的组合函数可以是相同函数。将进一步想到，当在同时接收并且发射信号的固定网络设备中执行时，替代步骤可以基本同时被执行。

参考图4，示出根据特定实施例的用于执行对码字编码和解码中的一个的方法300的步骤，包括参考图3所描述的那些。在步骤315中，在步骤305、310中的一个中使用的组合函数的近似(例如，图1，186，图2，286)被用于计算分别编码或解码至少一部分码字所需的比特数目。

参考图5，示出根据特定实施例的用于执行对码字编码和解码中的一个的方法300的一些步骤，包括参考图3所描述的那些。关于图5中所示的实施例，基于信号的值(例如，图1，179，图2，252)是脉冲矢量。在步骤320中，接收表征脉冲矢量或其一部分的至少一个矢量特性。特性值可以是被识别为m的脉冲计数、或者被识别为n的码字或其部分的长度。在步骤325处，组合函数的分段近似使用特性值(m和n中的一个)和其他的预定义或已知值，来确定码字或其一部分的长度。在一些实施例中，接收两个特性值。码字的长度可以被称为码字中的比特数目。对于一些实施例

$m\≡\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\left|x_i\right|---\left(11\right)$

其中，每个x_i是脉冲矢量(或脉冲矢量的一部分)的整数元素。

参考图6，示出根据特定实施例的用于对码字编码和解码中的一个的方法300的步骤，包括参考图5所描述的那些。对于这些实施例中的一些，脉冲矢量或其一部分具有预先确定的长度n，并且在步骤330处通过以下确定组合函数的近似(例如，图1，186，图2，286)

${\tilde{G}}_n\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_k\left(m\right),m_i<m\&le;m_{i+1}---\left(12\right)$

其中，每个乘数是常数，每个范围界限m_i是正整数，m_i+1>m_i+1，并且l是线性组合函数f_k(m)的总数量。线性组合函数还被称为基本函数。

对于这些实施例中的一些，长度n不被预先确定，使得

$\tilde{G}(n,m)=\underset{k=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_k\left(m\right),m_i\left(n\right)<m\&le;m_{i+1}\left(n\right)---\left(13\right)$

其中，每个乘数是常数，并且每个范围界限m_i是正整数，其是n的函数并且m_i+1>m_i+1。

在一些实施例中，泰勒级数的一些删余项可以被用作函数f_k(m)。在其他实施例中，至少两个函数f_k(m)是非常数函数，并且至少一个函数f_k(m)可以不通过采用函数f_k(m)中的另一个的非负幂生成。以下等式(14)描述这样的函数集合的实例。

参考图7，示出根据特定实施例的用于执行对码字编码和解码中的一个的方法300的步骤，包括参考图6所描述的那些。在这些实施例中的一些中，在步骤335处，组合函数的近似被确定为组合函数的近似

$G_n\left(m\right)={\log }_2\left(\underset{d=1}{\overset{\min (m,n)}{\mathrm{\&Sigma;}}}F(n,d)F(m-1,d-1)2^d\right)---\left(14\right)$

其中，F(n,d)和F(m-1,d-1)是等式(3)中给出的组合函数。

用于生成等式(14)的近似的有用函数f_k(m)集合被发现为函数{1,log₂(m),m·log₂(m),m,m²}。可以看出，一些函数不是其他函数的正幂。在一些实施例中，值log₂(m)和m·log₂(m)从存储在表中的值导出，而不是每次使用它们时计算值log₂(m)和m·log₂(m)。

参考图8，示出根据特定实施例的用于执行对码字编码和解码中的一个的方法300的步骤，包括参考图6所描述的那些。在这些实施例中的一些中，在步骤340处，通过解算通过最小化给出的受约束优化问题获得乘数和范围界限m_i

$\underset{i=m_i+1}{\overset{m_{i+1}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(G_n\left(m\right)-\underset{k=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_i\left(m\right))}^2---\left(15\right)$

条件为

$\underset{i=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_i\left(m\right)\&GreaterEqual;G_n\left(m\right)$ 和 $\underset{i=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_i\left(m\right)-G_n\left(m\right)<\mathrm{\&epsiv;}---\left(16\right)$

其中，ε是容许误差值。在一些实施例中，ε为0.015。将想到，其他成本函数和误差限制可以用于限定近似函数可以被优化用于将在特定电子设备中使用的代码化方案感兴趣的m和n的所有值并且被存储。这可以使用在可以使用基本时间量来解算近似的离线处理中涉及迭代的传统优化技术离线作出。然后，仅用于C_k的值需要被存储，用于m和n的预定范围。当执行该优化时，m和n中的任一个可以保持为常数，而另一个被优化。在另一种方法中，它们中的一个可以被限定为另一个的函数，并且然后可以通过改变它们中的另一个来确定m和n的值，完成所述优化。

在一个实例中，G'_n(m)被优化用于从6至120的n并且用于从1至560的m的所有值。对于每个n，域m被划分为p＝4段，由S＝{0,m₁,m₂,m₃,m₄}＝{0,min(2·n-4,30),min(2·n+40,120),360,560}给出。计算用于所有矢量长度n、内插段p和基本函数的数目的的值。在该方法中，特性(其是整数值特性)中的一个的域被划分为两个或更多段，使得不是所有值都被表示。从而，在特性的所选范围内，选择每个特性的多个值，以表示该特性的所有值的域。在以上实例中，在1至560的所选范围内，选择m的四个值。两个值是n的函数。然后，确定的值的优化被执行用于跨过其他特性范围的域的每段(其在本实例中是6至120)。该方法在此被称为‘分段近似’。该方法可以扩展至划分两个特性的范围。在分段近似的该实例中，仅约120*5*4＝2400个存储器位置需要用于存储目的，并且组合函数生成器184、284确定资源受限电子设备中的组合函数的值变得可行。通过比较，用于直接存储用于n＝{6:120}和m＝{1:560}的G'_n(m)的存储器要求将为115*560＝64,400个存储器位置。可以通过经验确定可能限制域的段的数目的确定，以便满足将被实现的期望近似差ε。

参考图9，示出根据特定实施例的用于执行对码字编码和解码中的一个的方法300的步骤，包括参考图6描述的多个形态。在这些实施例中，代替组合函数使用基于对数的近似F′(x,y)，诸如，在Mittel等人的美国专利公开2009-0234642(其通过引用结合于此)和Udar Mittal等人的“Low Complexity FactorialPulse Coding of MDCT Coefficients Using Approximation of CombinatorialFunctions”ICASSP2007的pp-I-289至I-282中描述的。在这些实施例中的一些中，F′(x,y)可以被确定为

F′(x,y)＝R′(y·P′(2·x-y+1)-y-Q′(y)) (17)

其中，P'(x)≈log₂(x)，R'(k)≈2^k，并且其中，k＝y·P′(2·x-y+1)-y-Q′(y)。通过这些定义，P'(x)和Q'(y)是可以被计算并且存储在具有有限处理资源的通信设备中的存储器中的值，并且R'(k)≈2^k可以被计算为具有有限处理资源的通信设备中的删余值。然后，组合函数G_n(m)的近似使用有限处理器资源可以被确定为

${G^{\&prime;}}_n\left(m\right)={\log }_2\left(\underset{d=1}{\overset{\min (m,n)}{\mathrm{\&Sigma;}}}{F}^{\&prime;}(n,d)F^{\&prime;}(n-1,d-1)2^d\right)---\left(18\right)$

在一些实施例中，数量G_n(m)可以是用于使用m个脉冲的长度为n的脉冲矢量的组合编码或解码所需的比特数目。比特可以形成整个码字、或表示脉冲矢量所表示的信号的相同一个或多个形态码字的一部分。在很多情况下，比特的数目已被设定，并且要求计算多少脉冲可以用于编码，使得G_n(m)小于或等于所设立的比特数目。例如，Ashley等人的美国专利公开2011/0096830A1描述一个这样的实例。这可以要求计算G_n(m)以用于m的多种值。在这样的情况下，可能优选使用G'_n(m)(等式18)的近似(等式13)，以用于计算组合函数G_n(m)。在该情况下，可以说，是用于计算组合函数G_n(m)的近似，这是因为G_n(m)是最终被近似的值。近似(等式13)可以基于基本函数集合的线性组合，并且可以是分段近似。

在诸如以上描述的那些的实施例中，参考等式(18)和(19)，通过解算通过最小化以下给出的受约束优化问题，获得乘数和范围界限m_i

$\underset{i=m_i+1}{\overset{m_{i+1}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{({G^{\&prime;}}_n\left(m\right)-\underset{k=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_i\left(m\right))}^2---\left(19\right)$

条件为

$\underset{i=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_i\left(m\right)\&GreaterEqual;G_n\left(m\right)$ 和 $\underset{i=0}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k^i\&CenterDot;f_i\left(m\right)-G_n\left(m\right)<\mathrm{\&epsiv;},---\left(20\right)$

其中，ε是容许误差值。用于等式20中的ε的值不一定与用于等式16中的ε的值相同。函数G'_n(m)可以被优化用于将在特定电子设备中使用的编码方案感兴趣的并且被存储的m和n的所有值。这可以使用在可以使用主要时间量解算近似的离线处理中涉及迭代的传统优化技术离线来完成。然后，仅用于C_k的值需要被存储用于m和n的预定范围。当执行该优化时，m和n中的一个可以保持不变，而另一个被优化。在另一种方法中，它们中的一个可以被限定为另一个的函数，并且然后可以通过改变它们中的另一个来确定m和n的值，完成所述优化。

可以使用在可以由CPU的处理器读取的计算机可读介质上包含的编程指令来执行在本文档中所示的处理，例如(但不限于)在图3至图9中描述的方法步骤。计算机可读介质可以是能够存储将由微处理器执行的指令的任何有形介质。介质可以是以下中的一个或者包括以下一个或多个：CD盘、DVD盘、磁或光盘、磁带、以及基于硅的可移动或不可移动存储器。还可以以分组化或非分组化有线或无线传输信号的形式承载编程指令。

在以上说明书中，描述了本发明的具体实施例。然而，本领域普通技术人员将想到，在不脱离权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以作出多种修改和改变。从而，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改都旨在包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解算方案、或可能导致任何益处、优点、或解算方案出现或者变得更加显著的任何元件不被解释为任何或所有权利要求的关键的、所要求的或必要特征。本发明仅通过包括在本申请的未决期间作出的任何修改的所附权利要求和所授权的那些权利要求的所有等同物来限定。

Claims (14)

1.一种用于信号的组合代码化的方法，所述方法包括：

使用组合函数的近似来发射码字，所述码字包括的至少一部分是从基于信号的值被编码，所述组合函数是基于被线性组合的基本函数集合，其中，所述基于信号的值是脉冲矢量并且表示被接收信号的一个或多个形态；或者

接收码字并且使用组合函数的近似来将至少一部分所述码字解码为基于信号的值，所述组合函数是基于被线性组合的基本函数集合，其中，所述基于信号的值是脉冲矢量并且表示信号的一个或多个形态，并且发射所述信号；

接收至少一个矢量特性值，所述至少一个矢量特性值表征所述脉冲矢量或者其一部分；以及

通过使用所述至少一个矢量特性值，从所述组合函数的所述近似，来确定所述码字或其部分的长度，其中，所述至少一个矢量特性值是脉冲计数m和矢量长度n中的一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述近似是分段近似。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使用所述组合函数的所述近似，用于计算将至少一部分所述码字进行编码或解码之一所需要的比特数目。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中，m和n通过来发生联系，并且其中，每个x_i是所述脉冲矢量或一部分所述脉冲矢量的整数元素。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲矢量或其部分具有由n给出的长度，并且所述方法进一步包括：将所述组合函数的所述近似确定为

m_i＜m≤m_i+1，其中，每个乘数是常数，每个范围界限m_i是正整数，m_i+1>m_i+1，并且l是基本函数f_k(m)的总数量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述函数f_k(m)中的至少一个是非常数函数，并且所述函数f_k(m)中的至少一个不是通过采用所述函数f_k(m)中的另一个的非负幂来生成的。

7.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：将确定为所述组合函数G_n(m)的近似

$G_n\left(m\right)={\log }_2\left(\underset{d=1}{\overset{\min (m,n)}{\&Sigma;}}F\right(n,d\left)F\right(m-1,d-1\left)2^d\right),$

其中F(n,d)是跨过n个位置的d个非零矢量元素的组合的数目，F(m–1,d–1)是假设m个单位脉冲的d个非零矢量元素的组合的数目，2^d表示要求描述d个非零矢量元素的极性的组合，并且min(m,n)允许单位脉冲的数目m超过矢量长度n的情况。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述函数f_k(m)包括函数：{1,log₂(m),m·log₂(m),m,m²}。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：通过解算受约束优化问题来获得所述乘数和范围界限m_i，所述受约束优化问题由

最小化来给出

条件是和

其中，ε是容许误差值，并且f_i(m)是基本函数。

10.一种用于信号的组合代码化的装置，所述装置包括：

信号发射器和信号接收器中的一个；以及

组合函数生成器，所述组合函数生成器耦合至所述信号发射器和所述信号接收器中的所述一个，其中

所述信号发射器使用组合函数的近似来发射码字，所述码字包括的至少一部分是从基于信号的值被编码，所述组合函数是基于由所述组合函数生成器生成的基本函数集合，其中所述基本函数集合是被线性组合的，其中，所述基于信号的值是脉冲矢量并且表示已接收到的信号的一个或多个形态，以及

所述信号接收器接收码字，所述码字包括的至少一部分所述码字是使用组合函数的近似被解码为基于信号的值，所述组合函数是基于由所述组合函数生成器生成的基本函数集合，其中所述基本函数集合是被线性组合的，其中，所述基于信号的值是脉冲矢量并且表示已发射的信号的一个或多个形态，

其中，所述组合函数生成器：

接收至少一个矢量特性值，所述至少一个矢量特性值表征所述脉冲矢量或者其一部分；以及

通过使用所述至少一个矢量特性值，从所述组合函数的所述近似，来确定所述码字或其部分的长度，其中，所述至少一个矢量特性值是脉冲计数m和矢量长度n中的一个。

11.根据权利要求10所述的装置，

其中，m和n通过来发生联系，并且其中，每个x_i是所述脉冲矢量或一部分所述脉冲矢量的整数元素。

12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述脉冲矢量或其部分具有由n给出的长度，并且所述组合函数生成器将所述组合函数的所述近似确定为

其中，每个乘数是常数，每个范围界限m_i是正整数，m_i+1>m_i+1，并且l是基本函数f_k(m)的总数量。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述函数f_k(m)中的至少一个是非常数函数，并且所述函数f_k(m)中的至少一个不能通过采用所述函数f_k(m)中的另一个的非负幂来生成。

14.根据权利要求12所述的装置，所述组合函数生成器将确定为所述组合函数G_n(m)的近似

$G_n\left(m\right)={\log }_2\left(\underset{d=1}{\overset{\min (m,n)}{\&Sigma;}}F\right(n,d\left)F\right(m-1,d-1\left)2^d\right),$

其中F(n,d)是跨过n个位置的d个非零矢量元素的组合的数目，F(m–1,d–1)是假设m个单位脉冲的d个非零矢量元素的组合的数目，2^d表示要求描述d个非零矢量元素的极性的组合，并且min(m,n)允许单位脉冲的数目m超过矢量长度n的情况。