DE19604273C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch im Hinblick auf das Kodieren eines Klangsignales, Zellkommunikationssystem, Zellnetzwerkelement und mobile Zell-Sender-/Empfänger-Einheit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch im Hinblick auf das Kodieren eines Klangsignales, Zellkommunikationssystem, Zellnetzwerkelement und mobile Zell-Sender-/Empfänger-EinheitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch im
Hinblick auf das Kodieren eines Klangsignales, ein Zellkom
munikationssystem, ein Zellnetzwerkelement und eine mobile
Sender-Empfänger-Einheit.
Das Erfordernis für effiziente digitale Sprachkodierungstechni
ken mit einem guten subjektiven Kompromiß zwischen der Qualität
und der Bitrate nimmt für viele Anwendungen zu, wie zum Bei
spiel für Sprachübertragung über Satelliten, Landmobile, ein
digitales Funk- oder ein gepacktes Netzwerk, Sprachspeicherung,
Sprachantwort und drahtloses Fernsprechen.
Eine der besten bekannten Techniken, die einen guten Kompromiß
zwischen Qualität und Bitrate erreichen kann, ist die sogenann
te Code Excited Linear Prediction (CELP) Technik. Gemäß dieser
Technik wird das Sprachsignal abgetastet bzw. gesampled und in
Blöcken von L-Abtastwerten (d. h. Vektoren) verarbeitet, wobei L
irgend eine vorbestimmte Zahl ist. Die CELP-Technik verwendet
ein Kodebuch.
Ein Kodebuch im Zusammenhang mit CELP ist ein indizierter Satz
von L-Abtastwert-langen Sequenzen, welche als L-dimensionale
Kodevektoren bezeichnet werden (Impulskombinationen, welche L-
verschiedene Positionen definieren und welche sowohl Null-
Amplitudenimpulse als auch Nicht-Null-Amplitudenimpulse, die zu
den jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeord
net werden, aufweist). Das Kodebuch weist einen Index k im Be
reich zwischen 1 und M auf, wobei M die Größe des Kodebuches
ist, die manchmal als Anzahl von Bits b ausgedrückt wird:
M = 2b
Ein Kodebuch kann in einem physikalischen Speicher (z. B. einer
Nachschlagtabelle) gespeichert werden oder kann sich auf einen
Mechanismus zum Verknüpfen des Index mit einem entsprechenden
Kodevektor beziehen (z. B. eine Formel).
Zum künstlichen Erzeugen von Sprache gemäß der CELP-Technik
wird jeder Block von Sprachabtastwerten bzw. -proben künstlich
hergestellt durch Filtern des geeigneten Kodevektors aus dem
Kodebuch durch zeitveränderliche Filter, welche die spektralen
Eigenschaften des Sprachsignales modellieren. Am Ende des Ko
dierers wird die synthetische Ausgabe für alle oder eine Teil
menge bzw. Untergruppe der Kodevektorkandidaten des Kodebuches
berechnet (Kodebuchsuche bzw. -suchlauf). Der gespeicherte bzw.
zurückgehaltene Kodevektor ist der, der die synthetische Ausga
be, die dem ursprünglichen Sprachsignal am nächsten kommt, ge
mäß einem gegenständlich gewichteten Verzerrungsmaß produziert.
Ein erster Typ von Kodebüchern sind die sogenannten
"stochastischen" Kodebücher. Ein Nachteil dieser Kodebücher
ist, daß mit ihnen oft ein beträchtlicher physikalischer Spei
cher verbunden ist. Sie sind stochastisch, d. h. zufällig, in
dem Sinne, daß der Pfad bzw. der Weg vom Index zu dem zugehöri
gen Kodevektor Nachschlagtabellen beinhaltet, die das Ergebnis
von zufällig erzeugten Zahlen oder statistischen Techniken
sind, die auf große Sprachtrainingssätze angewendet werden. Die
Größe der stochastischen Kodebücher tendiert dazu, durch Spei
cher- und/oder Suchkomplexität beschränkt zu sein.
Ein zweiter Typ von Kodebüchern sind die algebraischen Kodebü
cher. Im Gegensatz zu den stochastischen Kodebüchern sind die
die algebraischen Kodebücher keine Zufallskodebücher und erfor
dern keinen Speicher. Ein algebraisches Kodebuch ist ein Satz
bzw. eine Menge von indizierten Kodevektoren, in dem die Ampli
tuden und Positionen der Impulse des k-ten Kodevektors von sei
nem Index k über eine Regel, die keinen oder nur minimalen phy
sikalischen Speicher erfordert, erhalten werden können. Daher
ist die Größe eines algebraischen Kodebuchs nicht durch Spei
chererfordernisse beschränkt. Algebraische Kodebücher können
auch für eine effiziente Suche ausgelegt sein.
Aus der DE 43 15 313 A1 ist ein Verfahren zum Durchführen ei
ner Suche in einem Kodebuch im Hinblick auf das Kodieren eines
Sprachsignales bekannt. Das Kodebuch weist eine Mehrzahl von
Kodevektoren auf und wird nach einem optimalen Kodevektor
durchsucht, wobei der optimale Kodevektor über ein Korrelati
onsverfahren bestimmt wird. Das Kodebuch ist aufgeteilt in
Teilkodebücher, wobei jedes Teilkodebuch identische Impulsmu
ster aufweist.
Aus der EP 0 396 121 A1 ist ein System zum Kodieren von Breit
band-Audiosignalen unter Verwendung eines Vektorkodebuches be
kannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ei
ne Vorrichtung zum drastischen Reduzieren der Komplexität einer
Kodebuchsuche nach dem Kodieren eines Klangsignales und ein Zellkommunikationssystem, ein Zellnetzwerkelement,
eine mobile Zell-Sender-/Empfängereinheit, sowie ein bidirektionales drahtloses
Kommunikationssystem in einem Zellkommunikationssystem bereitzu
stellen, wobei das Verfahren und die Vorrichtung auf eine große
Klasse von Kodebüchern anwendbar sein soll.
Das Verfahren bzw. die Vorrichtung können
a-priori eine Teilmenge der Kodebuchim
pulskombinationen auswählen die in dieser Teilmen
ge zu suchenden Kombinationen im Hinblick auf eine Reduzierung
der Kodebuchsuchkomplexität speichern bzw. festhalten.
Die Größe eines Kodebuches wird dadurch erhöht,
daß die einzelnen Impulse des Kodevektors mit einer Nicht-Null-
Amplitude bzw. einer Amplitude, die nicht null ist, mindestens
eine von q möglichen Amplituden annehmen können, ohne daß die
Suchkomplexität erhöht wird.
Bei dem Verfahren ist die Komplexität der Suche reduziert, da nur eine
Teilmenge der Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen des Ko
debuches durchsucht wird.
Ferner ist im Betrieb wird die Komplexität der Suche reduziert, da nur ei
ne Teilmenge der Impulskombinationen des Kodebuches durchsucht
wird.
Es folgt die
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer
Klangsignalkodierungseinrichtung mit
einem Amplitudenwähler und einer opti
mierenden Steuereinrichtung bzw. einem
Kontroller in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer
Kodiereinrichtung, die mit der Kodier
einrichtung von Fig. 1 verbunden ist;
Fig. 3a eine Folge von Basisoperationen für die
schnelle Kodebuchsuche in Übereinstim
mung mit der vorliegenden Erfindung ba
sierend auf signalausgewählten Im
pulsamplituden;
Fig. 3b eine Folge von Operationen zum Vor-
Zuweisen einer der q Amplituden zu je
der Position p der Impuls-Amplituden-
/Positionskombinationen;
Fig. 3c eine Folge von Operationen, die die N
verschachtelte Schleifensuche mit sich
bringt, in der die innerste Schleife
übergangen wird, wenn der Beitrag der
ersten N-1 Impulse zu dem Zähler DAk T
als für nicht ausreichend gilt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der N
verschachtelten Schleifen, die bei der
Kodebuchsuche verwendet werden; und
Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm, wel
ches die Infrastruktur eines typischen
Zellkommunikationssystems veranschau
licht.
Fig. 5 veranschaulicht die Infrastruktur eines typischen Zell
kommunikationssystems 1.
Obwohl die Anwendung des Suchverfahrens und der Vorrichtung ge
mäß der Erfindung auf ein Zellkommunikationssystem als nicht
beschränkendes Beispiel in der vorliegenden Beschreibung offen
bart ist, sollte im Gedächtnis behalten werden, daß dieses Ver
fahren und die Vorrichtung mit denselben Vorteilen in vielen
anderen Typen von Kommunikationssystemen, in welchen das Kodie
ren eines Klangsignales erforderlich ist, verwendet werden kön
nen.
In einem Zellkommunikationssystem wie dem mit dem Bezugszeichen
1, wird ein Telekommunikationsdienst für eine große geographi
sche Fläche durch Unterteilen der großen Fläche in eine Anzahl
von kleineren Zellen bereitgestellt. Jede Zelle weist eine zel
lulare Basisstation bzw. Zellbasisstation 2 (Fig. 5) zum Be
reitstellen von Funksignalübertragungskanälen, Tonfrequenz- und
Datenkanälen auf.
Die Funksignalübertragungskanäle werden zum Beziffern von mobi
len Funktelefonen (mobile Sender-/Empfängereinheiten) wie zum
Beispiel 3 innerhalb der Grenzen der Bedeckungsfläche der Zell
basisstation (Zelle) verwendet, und zum Anmelden von Gesprächen
an andere Funktelefone entweder im Inneren oder außerhalb der
Zelle der Basisstation oder an ein anderes Netzwerk zum Bei
spiel das Public Switched Telephone Network (PSTN) 4.
Wenn ein Funktelefon 3 erfolgreich einen Anruf angemeldet oder
empfangen hat, wird ein Tonfrequenz- oder Datenkanal mit der
zellularen Basisstation 2 entsprechend der Zelle, in der das
Funktelefon 3 gelegen ist, eingestellt und eine Kommunikation
zwischen der Basisstation 2 und dem Funktelefon 3 findet über
den Tonfrequenz- oder Datenkanal statt. Das Funktelefon 3 kann
auch eine Steuer- oder Zeitablaufsinformation über den Funksi
gnalübertragungskanal empfangen, während des Verlaufs eines An
rufes.
Wenn ein Funktelefon 3 eine Zelle während eines Anrufes verläßt
und eine andere Zelle betritt, übergibt das Funktelefon den An
ruf an einen zur Verfügung stehenden Tonfrequenz- oder Datenka
nal in der neuen Zelle. Gleichermaßen, wenn kein Anruf in Bear
beitung ist, wird eine Steuer- bzw. Kontrollmeldung über den
Funksignalübertragungskanal gesandt, so daß das Funktelefon ein
Protokoll an die zur der neuen Zelle gehörige Basisstation 2
abgibt. Auf diese Weise ist eine mobilie Kommunikation über ei
nen großen geographischen Bereich möglich.
Das Zellkommunikationssystems 1 weist ferner ein Terminal bzw.
eine Datenstation 5 zum Steuern der Kommunikation zwischen den
zellularen Basisstationen 2 und dem Public Switched Telephone
Network 4 zum Beispiel während einer Kommunikation zwischen ei
nem Funktelefon 3 und dem PSTN 4 oder zwischen einem Funktele
fon 3 in einer ersten Zelle und einem Funktelefon 3 in einer
zweiten Zelle auf.
Natürlich ist ein bidirektionales drahtloses Funkkommunikati
onsuntersystem erforderlich zum Einrichten einer Kommunikation
zwischen jedem in einer Zelle gelegenen Funktelefon 3 und der
zellularen Basisstation 2 der Zelle. Solch ein bidirektionales
drahtloses Funkkommunikationssystem weist typischerweise sowohl
in dem Funktelefon 3 als auch in der zellularen Basisstation 2
folgendes auf: (a) einen Sender zum Kodieren des Sprachsignales
und zum Senden des kodierten Sprachsignales über eine Antenne,
die zum Beispiel mit dem Bezugszeichen 6 oder 7 gekennzeichnet
ist, und (b) einen Empfänger zum Empfangen eines gesandten ko
dierten Sprachsignales über dieselbe Antenne 6 oder 7 und zum
Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales. Wie es dem
einschlägigen Fachmann gut bekannt ist, ist eine Sprachkodie
rung erforderlich zum Reduzieren der Bandbreite, die notwendig
ist zum Übertragen von Sprache über das bidirektionale drahtlo
se Funkkommunikationssystem, d. h. zwischen einem Funktelefon 3
und einer Basisstation 2.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung eine effiziente digitale
Sprachkodierungstechnik mit einem guten subjektiven Kompromiß
zwischen Qualität und Bitrate bereitzustellen, z. B. für die bi
direktionale Übertragung von Sprachsignalen zwischen einer zel
lularen Basisstation 2 und einem Funktelefon 3 durch einen Ton
frequenz- oder Datenkanal. Fig. 1 ist ein schematisches Block
diagramm einer digitalen Sprachkodierungseinrichtung, die ge
eignet ist, diese effiziente Technik auszuführen.
Die Sprachkodierungseinrichtung von Fig. 1 ist dieselbe Kodie
rungseinrichtung, die in Fig. 1 der US-Stammanmeldung Nr.
07/927,528 veranschaulicht ist, zu der jedoch in Übereinstim
mung mit der vorliegenden Erfindung ein Amplitudenwähler 112
hinzugefügt wurde. Die US-Stammanmeldung Nr. 07/927,528 wurde
am 10. September 1992 für eine Erfindung mit der Bezeichnung
"DYNAMISCHES KODEBUCH ZUM EFFIZIENTEN SPRACHKODIEREN AUF DER
BASIS VON ALGEBRAISCHEN KODES" angemeldet.
Das analoge Sprachsignal wird abgetastet und blockverarbeitet
bzw. in Blöcken weiterverarbeitet. Es ist so zu verstehen, daß
die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung auf ein
Sprachsignal beschränkt ist. Das Kodieren von anderen Typen von
Klangsignalen kann auch in Erwägung gezogen werden.
In dem veranschaulichten Beispiel weist ein Block eines abgeta
steten Eingangssprachsignales S (Fig. 1) L aufeinanderfolgende
Abtastwerte auf. In der CELP Literatur wird L als "Teilbild"-
Länge bezeichnet und liegt typischerweise zwischen 20 und 80.
Ebenso werden die Blöcke von L Abtastwerten als L-dimensionale
Vektoren bezeichnet. Verschiedene L-dimensionale Vektoren wer
den im Verlauf des Kodierverfahrens erzeugt. Eine Liste von
diesen Vektoren, die in den Fig. 1 und 2 erscheinen, und ei
ne Liste der übertragenen Parameter ist im nachfolgenden gege
ben:
S Eingangssprachvektor;
R' tonhöhenbeseitigter Restvektor;
X Zielvektor bzw. Targetvektor;
D rückwärts gefilterter Zielvektor;
Ak
R' tonhöhenbeseitigter Restvektor;
X Zielvektor bzw. Targetvektor;
D rückwärts gefilterter Zielvektor;
Ak
Kodevektor des Index k von dem al
gebraischen Kodebuch; und
Ck
Ck
Neuerungsvektor (gefilterter Kode
vektor).
k Kodevektorindex (Eingabe des alge
braischen Kodebuches);
g Verstärkung;
STP Kurzzeitvorhersage-Parameter (definieren A(z)); und
LTP Langzeitvorhersage-Parameter (definieren eine Tonhöhenverstä rkung b und eine Tonhöhenverzöge rung T).
g Verstärkung;
STP Kurzzeitvorhersage-Parameter (definieren A(z)); und
LTP Langzeitvorhersage-Parameter (definieren eine Tonhöhenverstä rkung b und eine Tonhöhenverzöge rung T).
Es wird bevorzugt, zuerst die Sprachdekodiereinrichtung von
Fig. 2 zu beschreiben, welche die verschiedenen Schritte veran
schaulicht, die zwischen der digitalen Eingabe (Eingabe des De
multiplexers 205) und der abgetasteten Sprachausgabe (Ausgabe
des Synthesefilters 204) durchgeführt werden.
Der Demultiplexer 205 extrahiert 4 verschiedene Parameter aus
der binären Information, die er von einem digitalen Eingabeka
nal erhält, nämlich den Index k, die Verstärkung g, die Kurz
zeitvorhersage-Parameter STP und die Langzeitvorhersage-
Parameter LTP. Der aktuelle L-dimensionale Vektor S des Sprach
signales wird auf der Basis dieser vier Parameter aufgebaut
bzw. erzeugt, wie in der folgenden Beschreibung erklärt wird.
Die Sprachdekodiereinrichtung von Fig. 2 weist ein dynamisches
Kodebuch 208 auf, welches zusammengesetzt ist aus einem alge
braischen Kodegenerator 201 und einem adaptiven Vorfilter 202,
einem Verstärker 206, einem Addierer 207, einer Langzeitvorher
sageeinrichtung 203 und einem Synthesefilter bzw. Aufbaufilter
204.
In einem ersten Schritt erzeugt der algebraische Kodegenerator
201 einen Kodevektor Ak in Antwort auf den Index k.
In einem zweiten Schritt wird der Kodevektor Ak durch den adap
tiven Vorfilter 202 verarbeitet, dem die Langzeitvorhersage-
Parameter LTP zugeführt werden zum Erzeugen eines Ausgabeneue
rungsvektors Ck. Der Zweck des adaptiven Vorfilters 202 ist
der, den Frequenzinhalt des Ausgabeneuerungsvektors Ck dyna
misch zu steuern, so daß die Sprachqualität erhöht wird, d. h.
zum Verringern der akustischen Verzerrung, die durch Frequenzen
verursacht wird, die das menschlische Ohr stören. Typische
Übertragungsfunktionen F(z) für den adaptiven Vorfilter 202
sind im nachfolgenden gegeben:
Fa(z) ist ein Formant-Vorfilter, bei dem 0 < γ1 < γ2 < 1 Konstan
ten sind. Dieser Vorfilter verstärkt die Formant-Bereiche und
arbeitet sehr effektiv besonders bei Kodierraten unter 5 kbit/s.
Fb(z) ist ein Tonhöhenvorfilter, wobei T die mit der Zeit vari
ierende bzw. zeitabhängige Tonhöhenverzögerung ist und b0 ent
weder eine Konstante ist oder gleich dem Langzeittonhöhenvor
hersage-Parameter von den aktuellen oder vorhergehenden Teil
bildern ist. Fb(z) ist sehr effektiv zum Verstärken bzw. erhö
hen der Tonhöhen harmonischer Frequenzen bei allen Raten. Daher
weist F(z) typischerweise einen Tonhöhenvorfilter auf, der
manchmal mit einem Formant-Vorfilter kombiniert wird, nämlich:
F(z) = Fa(z) Fb(z)
In Übereinstimmung mit der CELP-Technik wird das abgetastete
Ausgangssprachsignal erhalten durch zuerst Skalieren des
Neuerungsvektors Ck von dem Kodebuch 208 mit der Verstärkung g
durch den Verstärker 206. Der Addierer 207 addiert dann die
skalierte Wellenform g Ck auf den Ausgang E (die Langzeitvor
hersagekomponente der Signalanregung des Synthesefilters 204)
der Langzeitvorhersageeinrichtung 203, die mit den LTP-
Parametern versehen ist und in einer Feedbackschleife plaziert
ist und eine Übertragungsfunktion B(z) aufweist, die wie folgt
definiert ist:
B(z) = bz-T,
wobei b und T jeweils die oben definierte Tonhöhenverstärkung
und -verzögerung sind.
Die Vorhersageeinrichtung 203 ist ein Filter mit einer Übertra
gungsfunktion, die in Übereinstimmung mit den letzten empfange
nen LTP-Parametern b und T ist zum Modellieren der Tonhöhenpe
riodizität der Sprache. Sie führt die geeignete Tonhöhenver
stärkung b und Verzögerung T der Samples bzw. Proben bzw. Ab
tastwerte ein. Das zusammengesetzte Signal E + gCk bildet die
Signalanregung des Synthesefilters 204, der eine Übertragungs
funktion 1/A(z) aufweist (A(z) wird in der folgenden Beschrei
bung definiert). Der Filter 204 liefert die korrekte Spektrum
form in Übereinstimmung mit den letzten empfangenen STP-
Parametern. Genauer gesagt, der Filter 204 formt die Resonanz
frequenzen (Formanten) der Sprache. Der Ausgabeblock ist das
künstlich gebildete gesamplede bzw. abgetastete Sprachsignal,
welches in ein Analogsignal mit geeignetem Anti-Umschalt-
Filtern in Übereinstimmung mit einer im Stand der Technik be
kannten Art konvertiert werden kann.
Es gibt viele Wege, einen algebraischen Kodegenerator 201 zu
entwerfen. Ein vorteilhaftes Verfahren, welches in der oben ge
nannten US-Patentanmeldung Nr. 07/927,528 offenbart ist, be
steht im Verwenden wenigstens eines N-verschränkten bzw. ver
schachtelten Einzelimpulspermutationskodes.
Dieses Konzept wird anhand eines einfachen algebraischen Kode
generators 201 veranschaulicht. In diesem Beispiel ist L = 40
und der Satz von 40-dimensionalen Kodevektoren enthält nur
N = 5 Nicht-Null-Amplitudenimpulse, welche Sp1 , Sp2 , Sp3 , Sp4 , Sp5
genannt werden. In dieser sorgfältigeren Schreibweise steht pi
für den Platz des i-ten Impulses innerhalb des Teilbildes (d. h.
pi reicht von 0 bis L-1). Es sei angenommen, daß der Impuls Sp1
auf acht mögliche Positionen p1 wie folgt eingeschränkt ist:
p1 = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 = 0 + 8m1; m1 = 0, 1 ... 7
Innerhalb dieser acht Positionen, die "Spur" #1 genannt werden
können, können Sp1 und sieben Null-Amplitudenimpulse frei per
mutieren. Dies ist ein "Einzelimpulspermutationskode". Es seien
nun fünf solcher "Einzelimpulspermutationskodes" durch ebensol
ches Beschränken der Positionen der verbleibenden Impulse in
einer ähnlichen Weise verschränkt (d. h. Spur #2, Spur #3, Spur
#4 und Spur #5).
p1 = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 = 0 + 8m1
p2 = 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36 = 1 + 8m2
p3 = 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, 37 = 2 + 8m3
p4 = 3, 8, 13, 18, 23, 28, 33, 38 = 3 + 8m4
p5 = 4, 9, 14, 19, 24, 29, 34, 39 = 4 + 8m5
p2 = 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36 = 1 + 8m2
p3 = 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, 37 = 2 + 8m3
p4 = 3, 8, 13, 18, 23, 28, 33, 38 = 3 + 8m4
p5 = 4, 9, 14, 19, 24, 29, 34, 39 = 4 + 8m5
Es sei angemerkt, daß die ganzen Zahlen mi = 0, 1, ..., 7 voll
die Position pi jedes Impulses Spi definieren. Somit kann ein
einfacher Positionsindex kp durch einfaches Multiplexen
(Bündeln bzw. im Multiplexbetrieb arbeiten) der mi's unter Ver
wendung der nachfolgenden Beziehung erhalten werden:
kp = 4096m1 + 512m2 + 64m3 + 8m4 + m5
Es sollte darauf hingewiesen werden, daß andere Kodebücher un
ter Verwendung der obigen Impulsspuren erhalten werden können.
Zum Beispiel können nur 4 Impulse verwendet werden, wobei die
ersten drei Impulse jeweils die Positionen in den ersten drei
Spuren belegen, während der vierte Impuls entweder die vierte
oder die fünfte Spur mit einem Bit um zu spezifizieren welche
Spur belegt. Diese Konstruktion erzeugt ein 13 Bit Positionsko
debuch.
Im Stand der Technik wird angenommen, daß die Nicht-Null-
Amplitudenimpulse eine feste Amplitude für alle praktischen
Zwecke aus Gründen der Komplexität der Kodevektorsuche haben.
In der Tat, wenn der Impuls Spi eine von q möglichen Amplituden
annehmen kann, müssen so viel wie qN Impulsamplitudenkombina
tionen in der Suche berücksichtigt werden. Zum Beispiel, wenn
die fünf Impulse des ersten Beispiels eine von q = 4 möglichen
Amplituden annehmen können, z. B. Spi = +1, -1, +2, -2 anstelle
einer festen Amplitude, springt die Größe des algebraischen Ko
debuches von 15 auf 15 + (5 × 2) Bits = 25 Bits; das bedeutet, daß
eine Suche tausendmal komplexer ist.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, die überraschende
Tatsache zu offenbaren, daß eine sehr gute Leistung mit q-
Amplitudenimpulsen erzielt werden kann, ohne einen hohen Preis
zu zahlen. Die Lösung besteht darin, die Suche auf eine be
schränkte Teilmenge bzw. Untergruppe von Kodevektoren zu be
schränken. Das Verfahren des Auswählens der Kodevektoren be
zieht sich auf das Eingangssprachsignal wie in der folgenden
Beschreibung beschrieben wird.
Der praktische Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Zunahme der Größe des dynamischen algebraischen Kodebuches 208
dadurch zu ermöglichen, daß einzelne Impulse verschiedene mög
liche Amplituden annehmen können, ohne daß die Komplexität der
Kodevektorsuche vergrößert wird.
Das gesamplede bzw. abgetastete Sprachsignal S wird auf einer
Block bei Block Grundlage durch das Kodiersystem von Fig. 1,
welches in 11 Bausteine, beziffert von 102 bis 112, aufgeteilt
ist, kodiert. Die Funktion und der Betrieb der meisten dieser
Bausteine sind bezüglich der Beschreibung in der US-Stamman
meldung Nr. 07/927,528 unverändert. Daher, obwohl die folgende
Beschreibung wenigstens kurz die Funktion und den Betrieb eines
Bausteins erklärt, wird sich auf die Sache konzentriert, die
neu in bezug auf die Offenbarung der US-Stammanmeldung Nr.
07/927,528 ist.
Für jeden Block von L Samples bzw. Abtastwerten des Sprachsi
gnales wird ein Satz von Linear Predictive Coding (LPC) Parame
tern, sogenannte Kurzzeitvorhersage-Parameter (STP) in Überein
stimmung mit einer bekannten Technik durch einen LPC-Spektrum
analysator 102 erzeugt. Genauer gesagt, der Analysator 102
formt die spektralen Eigenschaften eines jeden Blocks S von L
Samples bzw. Abtastwerten.
Der Eingabeblock S des L-Abtastwertes wird durch einen weißma
chenden Filter bzw. Analysefilter 103, der die folgende Über
tragungsfunktion basierend auf den aktuellen Werten der STP-
Parameter hat, weiß gemacht bzw. analysiert:
wobei a0 = 1, und z ist die übliche Variable der sogenannten
z-Transformierten. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, erzeugt der
weißmachende Filter 103 einen Restvektor R.
Ein Tonhöhenextraktor bzw. eine Tonhöhenmaskeneinrichtung 104
wird verwendet zum Berechnen und Quantisieren der LTP-
Parameter, nämlich der Tonhöhenverzögerung T und der Tonhöhen
verstärkung g. Der Anfangszustand des Extraktors 104 wird auch
auf einen Wert FS von einem Anfangszustandextraktor 110 ge
setzt. Ein detailliertes Verfahren zum Berechnen und Quantisie
ren der LTP-Parameter ist in der US-Stammpatentanmeldung Nr.
07/927,528 beschrieben und sollte dem Fachmann bekannt sein.
Dementsprechend wird dies nicht weiter in der vorliegenden Of
fenbarung beschrieben.
Einer Filterantwortencharakterisierungseinrichtung 105 (Fig.
1) werden die STP- und LTP-Parameter zugeführt zum Berechnen
einer Filterantwortencharakterisierung FRC zur Verwendung in
den späteren Schritten. Die FRC-Information besteht aus den
folgenden drei Komponenten, wobei n = 1, 2, ... L.
- - f(n): Frequenzgang bzw. Antwort von F(z)
Es sei angemerkt, daß F(z) typischerweise den Tonhöhenvorfilter beinhaltet. - - h(n):
wobei γ ein gegenständlicher Faktor ist. Noch allgemeiner, h(n) ist die Impulsantwort bzw. An sprechempfindlichkeit von F(z)W(z)/A(z), welches die Kaskade des Vorfilters F(z), des gegenständ lichen bzw. Wahrnehmungs-Gewichtungsfilters W(z) und des Synthesefilters 1/A(z) ist. Es sei angemerkt, daß F(z) und 1/A(z) dieselben Filter sind, die in dem Dekoder von Fig. 2 verwendet werden. - - U(i, j): Autokorrelation von h(n) entsprechend dem
folgenden Ausdruck:
Der Lanzeitvorhersageeinrichtung 106 wird das vergangene Anre
gungssignal (d. h. E + gCk des vorherigen Teilbildes) zugeführt
zum Bilden der neuen E-Komponente unter Verwendung der geeigne
ten Tonhöhenverzögerung T und der Verstärkung b.
Der Anfangszustand des gegenständlichen Filters 107 wird auf
den Wert FS gesetzt, der von dem Anfangszustandsextraktor 110
geliefert wird. Der tonhöhenentledigte Restvektor R' = R - E, der
durch einen Subtrahierer 121 (Fig. 1) berechnet wird, wird
dann dem Wahrnehmungsgewichtungsfilter 107 zugeführt zum Erhal
ten eines Zielvektors X am Ausgang des letzteren Filters. Wie
in Fig. 1 dargestellt ist, werden die STP-Parameter an den
Filter 107 angelegt zum Ändern seiner Übertragungsfunktion in
Beziehung zu diesen Parametern. Grundsätzlich ist X = R' - P,
wobei P den Beitrag der Langzeitvorhersage (LTP) einschließlich
des "Rufens" bzw. gedämpfter Schwingungen von den vergangenen
Anregungen darstellt. Das MSE-Kriterium, welches auf Δ ange
wandt wird, kann nun in den folgenden Matrixnotationen festge
stellt werden:
wobei H eine L × L untere Dreiecks-Toeplitz-Matrix ist, die von
der h(n) Antwort wie folgt gebildet wird. Der Term h(0) besetzt
die Matrixdiagonale und h(1), h(2), ... h(L - 1) besetzen die je
weiligen unteren Diagonalen.
Ein Rückwärts-Filterungsschritt wird durch den Filter 108 von
Fig. 1 durchgeführt. Durch das auf Null Setzen der Ableitung
der obigen Gleichung mit Bezug auf die Verstärkung g erhält man
den Bestwert der Verstärkung wie folgt:
Mit diesem Wert für g wird die Minimierung zu:
Es ist das Ziel, den besonderen Index k zu finden, für den die
Minimierung erzielt wird. Es sei angemerkt, daß, da ∥X∥2 eine
feste Größe ist, derselbe Index durch Maximieren der folgenden
Größe erhalten werden kann:
wobei D = (XH) und αk 2 = ∥AkHT∥2.
In dem Rückwärtsfilter 108 wird ein rückwärts gefilterter Ziel
vektor D = (XH) berechnet. Der Ausdruck "rückwärts Filtern" für
diese Operation kommt von der Interpretation von (XH) als das
Filtern eines zeitumgekehrten X.
Nur ein Amplitudenwähler 112 wurde zu Fig. 1 der oben erwähn
ten US-Stammpatentanmeldung Nr. 07/927,528 hinzugefügt. Die
Funktion des Amplitudenwähler 112 ist es, die Kodevektoren Ak,
die durch den Optimierungskontroller bzw. die Optimierungssteu
ereinheit 109 gesucht werden, auf die vielversprechendsten Ko
devektoren Ak zu beschränken, wobei die Komplexität der Kode
vektorsuche vermindert wird. Wie im Vorhergehenden beschrieben
worden ist, ist jeder Kodevektor Ak eine Impuls-Amplituden-
/Positionskombinationswellenform, welche L verschiedene Posi
tionen p definiert und welche sowohl Null-Amplitudenimpulse als
auch Nicht-Null-Amplitudenimpulse, die den jeweiligen Positio
nen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, aufweist,
wobei jeder Nicht-Null-Amplitudenimpuls wenigstens einen der q
verschiedenen möglichen Amplituden annimmt.
Es wird nun auf die Fig. 3a, 3b und 3c Bezug genommen. Der
Zweck des Amplitudenwählers 112 ist es, eine Funktion Sp zwi
schen den Positionen p der Kodevektorwellenform und den q mög
lichen Werten der Implusamplituden vorzubestimmen bzw. im vor
aus festzustellen. Die vorbestimmte Funktion Sp wird in Bezie
hung zu dem Sprachsignal vor der Kodebuchsuche erhalten. Genau
er gesagt, Vorbestimmen dieser Funktion besteht in einem Vor-
Zuordnen bzw. -Zuweisen, in Beziehung auf das Sprachsignal, we
nigsten einer der q möglichen Amlituden zu jeder Position p der
Wellenform (Schritt 301 von Fig. 3a).
Zum Vor-Zuweisen einer der q Amplituden zu jeder Position p der
Wellenform wird ein Amplitudenschätzvektor B in Antwort auf den
rückwärts gefilterten Zielvektor D und den tonhöhenbeseitigten
Restvektor R' berechnet. Genauer gesagt, der Amplitudenschätz
vektor B wird berechnet durch Aufsummieren (Unterschritt 301-1
von Fig. 3b) des rückwärts gefilterten Zielvektors D in nor
mierter Form:
und des tonhöhenbeseitigten Restvektor R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B der Form:
wobei β eine feste Konstante mit einem typischen Wert von 1/2
ist (der Wert von β wird zwischen 0 und 1 gewählt in Abhängig
keit vom Prozentsatz der Nicht-Null-Amplitudenimpulse, die in
dem algebraischen Kode verwendet werden).
Für jede Position der Wellenform wird die Amplitude Sp, die zu
der Position p vorzugewiesen werden soll, erhalten durch Quan
tisieren eines entsprechenden Amplitudenschätzwertes Bp des
Vektors B. Genauer gesagt, für jede Position P der Wellenform
wird ein spitzen-normierter Amplitudenschätzwert Bp des Vektors
B quantisiert (Unterschritt 301-2 von Fig. 3b) unter Verwen
dung des folgenden Ausdrucks:
wobei Q (.) die Quantisierungsfunktion ist und
ein Normierungsfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-
Null-Amplitudenimpulse darstellt.
In dem wichtigen Spezialfall, in dem:
- - q = 2, das heißt, die Impulsamplituden können nur zwei Werte annehmen (d. h. Spi = ±1); und
- - die Nicht-Null-Amplitudenimpulsdichte N/L ist kleiner als oder gleich 15%;
kann der Wert von β gleich null sein; dann reduziert sich der
Amplitudenschätzvektor B einfach auf den rückwärts gefilterten
Zielvektor D und folglich ist
Sp = sign(Dp).
Der Zweck des Optimierungskontrollers 109 ist es, den besten
Kodevektor Ak aus dem algebraischen Kodebuch auszuwählen. Das
Auswahlkriterium ist in der Form eines Verhältnisses gegeben,
das für jeden Kodevektor Ak zu berechnen ist und über alle Ko
devektoren (Schritt 303) zu maximieren ist:
wobei D = (XH) und αk 2 = ∥AkHT∥2.
Da Ak ein algebraischer Kodevektor mit N Nicht-Null-Amplituden
impulsen der jeweiligen Amplituden Spi , ist der Zähler das Qua
drat von
und der Nenner ist ein Energieterm, der ausgedrückt werden kann
als:
wobei U(pi, pj) die Korrelation ist, die verknüpft ist mit zwei
Einheitsamplitudenimpulsen, einen an der Position pi und den
anderen an der Position pj. Diese Matrix wird in Übereinstim
mung mit der obigen Gleichung in der Filterantwortencharakteri
sierungseinrichtung 105 berechnet und in den Satz Parametern,
auf die in dem Blockdiagramm von Fig. 1 als FRC verwiesen
wird, eingeschlossen.
Ein schnelles Verfahren zum Berechnen des Nenners (Schritt 304)
beinhaltet die N verschachtelten Schleifen, die in Fig. 4 dar
gestellt sind, in denen die abgekürzte Schreibweise S(i) und
SS(i, j) anstelle der jeweiligen Größen "Spi " und "Spi Spj" ver
wendet wird. Die Berechnung des Nenners αk 2 ist der am meisten
Zeit verbrauchende Prozeß. Die Berechnungen, die zu αk 2 beitra
gen, welche in jeder Schleife von Fig. 4 ausgeführt werden,
können auf getrennte Zeilen von der äußersten Schleife an zur
innersten Schleife wie folgt geschrieben werden:
wobei pi die Position des i-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses
ist. Es sei angemerkt, daß die N verschachtelten Schleifen von
Fig. 4 es ermöglichen, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse des
Kodevektors Ak in Übereinstimmung mit N verschränkten Einzelim
pulspermutationskodes zu beschränken.
In der vorliegenden Erfindung wird die Suchkomplexität dra
stisch reduziert durch Beschränken der Teilmenge von Kodevekto
ren Ak, welche als Kodevektoren gesucht werden von denen die N
Nicht-Null-Amplitudenimpulse die Funktion, die in Schritt 301
von Fig. 3a vorbestimmt worden ist, respektieren bzw. erfül
len. Die vorfestgesetzte bzw. vorbestimmte Funktion wird er
füllt, wenn jeder N Nicht-Null-Amplitudenimpuls eines Kodevek
tors Ak eine Amplitude gleich der Amplitude hat, die der Positi
on p des Nicht-Null-Amplitudenimpulses vorzugewiesen wurde.
Dieses Beschränken der Teilmenge von Kodevektoren wird durchge
führt durch zuerst Kombinieren der vorbestimmten Funktion Sp
mit den Eingängen der Matrix U(i, j) (Schritt 302 von Fig. 3a),
dann durch Verwenden der N verschränkten Schleifen von Fig. 4,
wobei angenommen wird, daß alle Impulse S(i) fest, positiv und
von Einheitsamplitude (Schritt 303) sind. Somit wird, obwohl
die Amplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse jeden der q mög
lichen Werte in dem algebraischen Kodebuch annehmen kann, die
Suchkomplexität reduziert auf den Fall von festen Impulsampli
tuden. Genauer gesagt, die Matrix U(i, j), die durch die Filter
antwortencharakterisierungseinheit 105 geliefert wird, wird mit
der vorbestimmten Funktion in Übereinstimmung mit der folgenden
Beziehung kombiniert (Schritt 302):
U'(i, j) = Si Sj U(i, j),
wobei Si von dem Auswahlverfahren des Amplitudenauswählers 112
resultiert, Si ist nämlich die Amplitude, die für eine einzelne
Position i folgend auf die Quantisierung des entsprechenden
Amplitudenschätzvektors ausgewählt wird.
Mit dieser neuen Matrix kann die Berechnung für jede Schleife
des schnellen Algorithmus auf eine getrennte Zeile, von der
äußersten zu der innersten Schleife wie folgt geschrieben wer
den:
wobei px die Position des x-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses
des Wellenform ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die
abhängt von der Amplitude Spx , welche vorzugewiesen einer Posi
tion px unter den Positionen p ist und von der Amplitude Spy ,
welche vorzugewiesen zu einer Position py unter den Positionen
p ist.
Um die Suchkomplexität weiter zu verringern, kann man (siehe
Fig. 3c) insbesondere, aber nicht ausschließlich, die innerste
Schleife überspringen, immer wenn die folgende Ungleichung wahr
ist:
wobei Spn die Amplitude ist, die zu der Position pn zugeordnet
ist, Dpn ist die pn-te Komponente des Zielvektors D, und TD ist
ein Schwellwert in bezug auf den rückwärts gefilterten Zielvek
tor D.
Das globale Signalanregungssignal E + gCk wird durch einen Ad
dierer 120 (Fig. 1) aus dem Signal gCk von dem Kontroller 109
und dem Ausgang E von der Vorhersageeinrichtung 106 berechnet.
Der Anfangszustandextraktorbaustein 110, der durch einen Wahr
nehmungsgewichtungsfilter mit einer Übertragungsfunktion
1/A(zγ-1), die in Abhängigkeit zu den STP-Parametern variiert,
gebildet ist, subtrahiert von dem Restsignal R das Signalanre
gungssignal E + gCk für den einzigen Zweck des Erhaltens des
endgültigen Filterzustandes FS zum Verwenden als Anfangszustand
im Filter 107 und dem Tonhöhenextraktor 104.
Der Satz von vier Parametern k, g, LTP und STP wird in das ge
eignete Format für den digitalen Kanal durch einen Multiplexer
111 konvertiert, der das Verfahren zum Kodieren eines Blockes S
von Samples des Sprachsignales vervollständigt.
Claims (38)
1. Verfahren zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) im
Hinblick auf das Kodieren eines Klangsignales, wobei das Kodebuch (208) aus
einem Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, wobei
jede Impuls-Amplituden-/Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p)
definiert, die L Abtastwerten des Klangsignales zugeordnet sind, und sowohl Null-
Amplituden-Impulse als auch Nicht-Null-Amplituden-Impulse aufweist, die den
jeweiligen Positionen P = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei
jeder der Nicht-Null-Amplituden-Impulse wenigstens eine von q möglichen
Amplituden annimmt, mit den Schritten:
Vorauswählen einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) aus dem Kodebuch (208) in Bezug auf das Klangsignal; und
Durchsuchen nur der Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden- /Positionskombination;
wobei:
der Schritt des Vorauswählens ein Vorbestimmen in Bezug auf das Klangsignal einer Funktion (Sp) zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
der Schritt des Durchsuchens das Durchsuchen nur der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches (208), welche Nicht-Null- Amplituden-Impulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) haben, umfaßt.
Vorauswählen einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) aus dem Kodebuch (208) in Bezug auf das Klangsignal; und
Durchsuchen nur der Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden- /Positionskombination;
wobei:
der Schritt des Vorauswählens ein Vorbestimmen in Bezug auf das Klangsignal einer Funktion (Sp) zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
der Schritt des Durchsuchens das Durchsuchen nur der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches (208), welche Nicht-Null- Amplituden-Impulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) haben, umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des
Vorbestimmens der Funktion einen Schritt des Vor-Zuweisens durch die
vorbestimmte Funktion (Sp) einer der q möglichen Amplituden zu jeder Position p
aufweist, und wobei die vorbestimmte Funktion (Sp) erfüllt ist, wenn jeder der
Nicht-Null-Amplituden-Impulse einer Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen
(Ak) eine Amplitude hat, die gleich der der Amplitude ist, die durch die
vorbestimmte Funktion (Sp) der Position p des Null-Amplituden-Impulses vor
zugewiesen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des
Vor-Zuweisens einer der q möglichen Amplituden zu jeder Position p die Schritte
aufweist:
Verarbeiten des Klangsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
Berechnen eines Amplituden-Schätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
Quantisieren eines Amplitudenschätzwertes Bp des Vektors B für jede der Positionen p zum Erhalten der Amplitude, die für die Position p auszuwählen ist.
Verarbeiten des Klangsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
Berechnen eines Amplituden-Schätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
Quantisieren eines Amplitudenschätzwertes Bp des Vektors B für jede der Positionen p zum Erhalten der Amplitude, die für die Position p auszuwählen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des
Berechnens eines Amplitudenschätzvektors B den Schritt des Aufsummierens des
rückwärts gefilterten Zielsignales D in normierter Form:
zu dem tonhöhenentledigten Restsignal R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B der Form:
wobei β eine feste Konstante ist, umfaßt.
zu dem tonhöhenentledigten Restsignal R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B der Form:
wobei β eine feste Konstante ist, umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei β eine feste Konstante mit einem Wert
zwischen 0 und 1 ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
für jede der Positionen p der Quantisierungsschritt das Quantisieren eines
spitzennormierten Amplitudenschätzwertes Bp des Vektors B unter Verwendung
des folgenden Ausdruckes umfaßt:
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, welcher eine Spitzenamplitude des Nicht-Null-Amplituden- Impulses darstellt.
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, welcher eine Spitzenamplitude des Nicht-Null-Amplituden- Impulses darstellt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Impulskombinationen (Ak) eine Anzahl N von Nicht-Null-Amplituden-
Impulsen aufweist, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Beschränkens
der Positionen p der Nicht-Null-Amplituden-Impulse in Übereinstimmung mit
wenigstens einem N-verschränkten Einzelimpulspermutationskode umfaßt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) eine Anzahl N von Nicht-
Null-Amplituden-Impulsen aufweist, und daß der Schritt des Suchens einen Schritt
des Maximierens eines gegebenen Verhältnisses mit einem Nenner αk 2, der durch
N verschachtelte Schleifen in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Beziehung
berechnet wird, umfaßt:
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N-verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplituden-Impulses der Kombination ist und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, welche von der einer Position px unter den Positionen p vor-zugewiesenen Amplitude SPx und der einer Position py unter den Positionen p vor-zugewiesenen Amplitude SPy abhängig ist.
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N-verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplituden-Impulses der Kombination ist und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, welche von der einer Position px unter den Positionen p vor-zugewiesenen Amplitude SPx und der einer Position py unter den Positionen p vor-zugewiesenen Amplitude SPy abhängig ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des
Maximierens des gegebenen Verhältnisses einen Schritt des Überspringens von
wenigstens der inneren Schleife der N-verschachtelten Schleifen umfaßt, immer
wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist
wobei SPn die Amplitude ist, die der Position pn vorzugewiesen ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D, und TD ein Schwellwert in Bezug auf den rückwärts gefilterten Zielvektor D ist.
wobei SPn die Amplitude ist, die der Position pn vorzugewiesen ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D, und TD ein Schwellwert in Bezug auf den rückwärts gefilterten Zielvektor D ist.
10. Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) im
Hinblick auf das Kodieren eines Klangsignales, wobei das Kodebuch (208) aus
einem Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, wobei
jede Impuls-Amplituden-/Positionskombination (Ak) L-verschiedene Positionen (p)
definiert, die L-Abtastwerten des Klangsignales zugeordnet sind, und sowohl Null-
Amplitudenimpulse als auch Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die den
jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei
jeder der Nicht-Null Amplitudenimpulse eine von q möglichen Amplituden
annimmt, mit:
einer Einrichtung zum Vorauswählen einer Teilmenge von Impuls-Amplituden- Positionskombinationen aus dem Kodebuch (208) in Bezug auf das Klangsignal; und
einer Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge von Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei:
die Vorauswahleinrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Beziehung zu dem Klangsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültigen Amplituden aus den q möglichen Amplituden, und die Sucheinrichtung eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls- Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, welche Nicht- Null-Amplitudenimpulse aufweisen, die die vorbestimmte Funktion (Sp) erfüllen.
einer Einrichtung zum Vorauswählen einer Teilmenge von Impuls-Amplituden- Positionskombinationen aus dem Kodebuch (208) in Bezug auf das Klangsignal; und
einer Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge von Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei:
die Vorauswahleinrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Beziehung zu dem Klangsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültigen Amplituden aus den q möglichen Amplituden, und die Sucheinrichtung eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls- Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, welche Nicht- Null-Amplitudenimpulse aufweisen, die die vorbestimmte Funktion (Sp) erfüllen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Vorbestimmen der Funktion eine Einrichtung zum Vor-Zuweisen
durch die vorbestimmte Funktion (Sp) einer der q möglichen Amplituden zu jeder
Position p aufweist und wobei die vorbestimmte Funktion (Sp) beachtet wird, wenn
jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse einer Impuls-Amplituden-
/Positionskombination (Ak) eine Amplitude aufweist, die gleich der Amplitude ist,
die durch die vorbestimmte Funktion (Sp) der Position p des Nicht-Null-
Amplitudenimpulses vorzugewiesen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Vor-Zuweisen einer der q möglichen Amplituden zu jeder Position
p aufweist:
eine Einrichtung zum Verarbeiten des Klangsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
eine Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und auf das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
eine Einrichtung zum Quantisieren für jede der Positionen p eines Amplitudenschätzvektors Bp des Vektors B zum Erhalten der Amplitude, welche für die Position p auszuwählen ist.
eine Einrichtung zum Verarbeiten des Klangsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
eine Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und auf das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
eine Einrichtung zum Quantisieren für jede der Positionen p eines Amplitudenschätzvektors Bp des Vektors B zum Erhalten der Amplitude, welche für die Position p auszuwählen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B eine Einrichtung
zum Aufaddieren (207) des rückwärts gefilterten Zielsignales D in normierter
Form:
zu dem tonhöhenentledigten Restsignales R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B in der Form:
aufweist, wobei β eine feste Konstante ist.
zu dem tonhöhenentledigten Restsignales R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B in der Form:
aufweist, wobei β eine feste Konstante ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß β eine feste
Konstante mit einem Wert zwischen 0 und 1 ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Quantisierungseinrichtung eine Einrichtung zum Quantisieren eines
spitzennormierten Amplitudenschätzwertes Bp für den Vektor B für jede der
Positionen p unter Verwendung des folgenden Ausdruckes aufweist:
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse darstellt.
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse darstellt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Impulskombinationen (Ak) eine Anzahl N von Nicht-Null-Amplituden
impulsen aufweist, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Beschrän
ken der Positionen p der Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Übereinstimmung mit
wenigstens einem N-verschachtelten Einzelimpulspermutationskode aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die jede der Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen eine Anzahl N von
Nicht-Null-Amplitudenimpulsen aufweist und daß die Sucheinrichtung eine
Einrichtung zum Maximieren eines gegebenen Verhältnisses, welches einen
Nenner αK 2 aufweist, und eine Einrichtung zum Berechnen des Nenners αK 2 mit
Hilfe von N verschachtelten Schleifen in Übereinstimmung mit der folgenden
Beziehung aufweist:
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses der Kombination ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die von der einer Po sition px unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spx und von einer der Position py unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spy , abhängt.
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses der Kombination ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die von der einer Po sition px unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spx und von einer der Position py unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spy , abhängt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein
richtung zum Berechnen des Nenners αK 2 eine Einrichtung aufweist, zum Über
springen wenigstens der innersten Schleife der N-verschachtelten Schleifen,
immer wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist,
wobei Spn die der Position pn vorzugewiesene Amplitude ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D ist, und TD ein Schwellwert ist bezüglich des rückwärts gefilterten Zielvektors D.
wobei Spn die der Position pn vorzugewiesene Amplitude ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D ist, und TD ein Schwellwert ist bezüglich des rückwärts gefilterten Zielvektors D.
19. Zellkommunikationssystem zum Bedienen eines großen geographischen
Bereiches, welcher in eine Mehrzahl von Zellen unterteilt ist, mit:
mobilen Sender/Empfängereinheiten (3);
Zellbasisstationen (2), die jeweils in den Zelten gelegen sind;
einer Einrichtung (5) zum Steuern der Kombination zwischen den Zellbasisstationen;
einem bidirektionalen drahtlosen Kommunikationsuntersystem zwischen jeder mobilen Einheit (3), die in einer Zelle gelegen ist, und der Zellbasisstation (2) der einen Zelle, wobei das bidirektionale drahtlose Kommunikationsuntersystem sowohl in der mobilen Einheit (3) als auch in der Zellbasisstation (2) (a) einen Sender mit einer Einrichtung zum Kodieren eines Sprachsignales und eine Einrichtung zum Übertragen des kodierten Sprachsignales, und (b) einen Empfänger mit einer Einrichtung zum Empfangen eines gesendeten kodierten Sprachsignales und eine Einrichtung zum Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales aufweist;
wobei
die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine Vorrichtung aufweist zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) in Hinblick auf das Kodieren des Sprachsignales, wobei das Kodebuch aus einem Satz von Im puls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, und jede Impuls-Amplituden- /Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die L Abtast werten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null-Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der Nicht-Null-Amplitudenim pulse eine von q möglichen Amplituden annehmen kann, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswahlen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
mobilen Sender/Empfängereinheiten (3);
Zellbasisstationen (2), die jeweils in den Zelten gelegen sind;
einer Einrichtung (5) zum Steuern der Kombination zwischen den Zellbasisstationen;
einem bidirektionalen drahtlosen Kommunikationsuntersystem zwischen jeder mobilen Einheit (3), die in einer Zelle gelegen ist, und der Zellbasisstation (2) der einen Zelle, wobei das bidirektionale drahtlose Kommunikationsuntersystem sowohl in der mobilen Einheit (3) als auch in der Zellbasisstation (2) (a) einen Sender mit einer Einrichtung zum Kodieren eines Sprachsignales und eine Einrichtung zum Übertragen des kodierten Sprachsignales, und (b) einen Empfänger mit einer Einrichtung zum Empfangen eines gesendeten kodierten Sprachsignales und eine Einrichtung zum Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales aufweist;
wobei
die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine Vorrichtung aufweist zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) in Hinblick auf das Kodieren des Sprachsignales, wobei das Kodebuch aus einem Satz von Im puls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, und jede Impuls-Amplituden- /Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die L Abtast werten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null-Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der Nicht-Null-Amplitudenim pulse eine von q möglichen Amplituden annehmen kann, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswahlen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
20. Zellkommunikationssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Vorbestimmen der Funktion eine Einrichtung zum
Vor-Zuweisen durch die vorbestimmte Funktion (Sp) einer der q möglichen
Amplituden zu jeder Position p aufweist und wobei die vorbestimmte Funktion (Sp)
beachtet wird, wenn jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse einer Impuls-
Amplituden-/Positionskombination (Ak) eine Amplitude aufweist, die gleich der
Amplitude ist, die durch die vorbestimmte Funktion (Sp) der Position p des Nicht-
Null-Amplitudenimpulses vorzugewiesen ist.
21. Zellkommunikationssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Vor-Zuweisen einer der q möglichen Amplituden zu jeder
Position p aufweist:
eine Einrichtung zum Verarbeiten des Sprachsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
eine Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und auf das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
eine Einrichtung zum Quantisieren für jede der Positionen p eines Amplitudenschätzvektors Bp des Vektors B zum Erhalten der Amplitude, welche für die Position p auszuwählen ist.
eine Einrichtung zum Verarbeiten des Sprachsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
eine Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und auf das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
eine Einrichtung zum Quantisieren für jede der Positionen p eines Amplitudenschätzvektors Bp des Vektors B zum Erhalten der Amplitude, welche für die Position p auszuwählen ist.
22. Zellkommunikationssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B eine Ein
richtung zum Aufaddieren (207) des rückwärts gefilterten Zielsignales D in nor
mierter Form:
und des tonhöhenentledigten Restsignales R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B in der Form:
aufweist, wobei β eine feste Konstante ist.
und des tonhöhenentledigten Restsignales R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B in der Form:
aufweist, wobei β eine feste Konstante ist.
23. Zellkommunikationssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß β eine feste Konstante ist mit einem Wert zwischen 0 und 1.
24. Zellkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Quantisierungseinrichtung eine Einrichtung zum
Quantisieren eines spitzennormierten Amplitudenschätzwertes Bp für den Vektor B
für jede der Positionen p unter Verwendung des folgenden Ausdruckes aufweist:
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse darstellt.
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse darstellt.
25. Zellkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der Impulskombinationen (Ak) eine Anzahl N von Nicht-
Null-Amplitudenimpulsen aufweist, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung
zum Beschränken der Positionen p der Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Über
einstimmung mit wenigstens einem N-verschachtelten Einzelimpulspermutations
kode aufweist.
26. Zellkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die jede der Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen
eine Anzahl N von Nicht-Null-Amplitudenimpulsen aufweist und daß die
Sucheinrichtung eine Einrichtung zum Maximieren eines gegebenen
Verhältnisses, welches einen Nenner αK 2 aufweist, und eine Einrichtung zum
Berechnen des Nenners αK 2 mit Hilfe von N verschachtelten Schleifen in
Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung aufweist:
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses der Kombination ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die von der einer Position px unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spx und von einer der Position py unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spy , abhängt.
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses der Kombination ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die von der einer Position px unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spx und von einer der Position py unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spy , abhängt.
27. Zellkommunikationssystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Berechnen des Nenners αK 2 eine Einrichtung aufweist,
zum Überspringen wenigstens der innersten Schleife der N-verschachtelten
Schleifen, immer wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist,
wobei Spn , die der Position pn vorzugewiesene Amplitude ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D ist, und TD ein Schwellwert ist bezüglich des rückwärts gefilterten Zielvektors D.
wobei Spn , die der Position pn vorzugewiesene Amplitude ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D ist, und TD ein Schwellwert ist bezüglich des rückwärts gefilterten Zielvektors D.
28. Zellnetzwerkelement (2) mit (a) einem Sender mit einer Einrichtung zum
Kodieren eines Sprachsignales und einer Einrichtung zum Senden des kodierten
Sprachsignales und (b) einem Empfänger mit einer Einrichtung zum Empfangen
eines gesendeten kodierten Sprachsignales und einer Einrichtung zum
Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales;
wobei die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) in Hinblick auf das Kodieren des Sprachsignales aufweist, wobei das Kodebuch aus einem Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, und jede Impuls- Amplituden-/Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die L Abtastwerten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null- Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse eine von q möglichen Amplituden annehmen kann, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswählen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und
eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
wobei die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) in Hinblick auf das Kodieren des Sprachsignales aufweist, wobei das Kodebuch aus einem Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, und jede Impuls- Amplituden-/Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die L Abtastwerten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null- Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse eine von q möglichen Amplituden annehmen kann, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswählen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und
eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
29. Eine mobile Zell-Sender-/Empfänger-Einheit (3) mit (a) einem Sender mit
einer Einrichtung zum Kodieren eines Sprachsignales und einer Einrichtung zum
Senden des kodierten Sprachsignales, und (b) einem Empfänger mit einer
Einrichtung zum Empfangen eines gesendeten kodierten Sprachsignales und
einer Einrichtung zum Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales;
wobei die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf
das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern
und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine
Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch in Hinblick
auf das Kodieren des Sprachsignales aufweist, wobei das Kodebuch aus einem
Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationenen (Ak) besteht, und jede Impuls-
Amplituden-/Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die
L Abtastwerten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null-
Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen
Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der
Nicht-Null-Amplitudenimpulse einen von q möglichen Amplituden annehmen kann,
wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswählen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden /Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und
eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden /Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
eine Einrichtung zum Vorauswählen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden /Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und
eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden /Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
30. In einem Zellkommunikationssystem zum Bedienen eines großen
geographischen Bereiches, der in eine Mehrzahl von Zellen unterteil ist, und mit
mobilen Sender-/Empfängereinheiten (3); Zellbasisstationen (2), die jeweils in den
Zellengelegen sind; und einer Einrichtung (5) zum Steuern der Kommunikation
zwischen den Zellbasisstationen (2);
ein bidirektionales drahtloses Kommunikationsuntersystem zwischen jeder mobilen Einheit (3), die in einer Zelle gelegen ist, und der Zellbasisstation (2) der einen Zelle, wobei das bidirektionale drahtlose Kommunikationsuntersystem sowohl in der mobilen Einheit (3) als auch in der Zellbasisstation (2) (a) einen Sender mit einer Einrichtung zum Kodieren eines Sprachsignales und einer Einrichtung zum Senden des kodierten Sprachsignales, und (b) einen Empfänger mit einer Einrichtung zum Empfangen eines gesendeten kodierten Sprachsignales und einer Einrichtung zum Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales, aufweist;
wobei wobei die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) in Hinblick auf das Kodieren des Sprachsignales aufweist, wobei das Kodebuch aus einem Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, und jede Impuls- Amplituden-/Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die L Abtastwerten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null- Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse einen von q möglichen Amplituden annehmen kann, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswählen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und
eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
ein bidirektionales drahtloses Kommunikationsuntersystem zwischen jeder mobilen Einheit (3), die in einer Zelle gelegen ist, und der Zellbasisstation (2) der einen Zelle, wobei das bidirektionale drahtlose Kommunikationsuntersystem sowohl in der mobilen Einheit (3) als auch in der Zellbasisstation (2) (a) einen Sender mit einer Einrichtung zum Kodieren eines Sprachsignales und einer Einrichtung zum Senden des kodierten Sprachsignales, und (b) einen Empfänger mit einer Einrichtung zum Empfangen eines gesendeten kodierten Sprachsignales und einer Einrichtung zum Dekodieren des empfangenen kodierten Sprachsignales, aufweist;
wobei wobei die Sprachsignalkodierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf das Sprachsignal anspricht, zum Erzeugen von Sprachsignalkodierparametern und wobei die Sprachsignalkodierparametererzeugungseinrichtung eine Vorrichtung zum Durchführen einer Suche in einem Kodebuch (208) in Hinblick auf das Kodieren des Sprachsignales aufweist, wobei das Kodebuch aus einem Satz von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) besteht, und jede Impuls- Amplituden-/Positionskombination (Ak) L verschiedene Positionen (p) definiert, die L Abtastwerten des Sprachsignales zugeordnet sind, und sowohl Null- Amplitudenimpulse und Nicht-Null-Amplitudenimpulse aufweist, die jeweiligen Positionen p = 1, 2, ... L der Kombination zugeordnet sind, und wobei jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse einen von q möglichen Amplituden annehmen kann, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Vorauswählen von dem Kodebuch einer Teilmenge von Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen in Bezug zu dem Sprachsignal, und
eine Einrichtung zum Durchsuchen nur der Teilmenge der Impuls-Amplituden- /Positionskombinationen (Ak) nach einer zum Kodieren des Klangsignales besten Impuls-Amplituden-/Positionskombination;
wobei die Vorauswahlrichtung eine Einrichtung zum Vorbestimmen, in Bezug auf das Sprachsignal, einer Funktion (Sp) aufweist, zum Vor-Zuweisen zu den Positionen p = 1, 2, ... L gültige Amplituden aus den q möglichen Amplituden; und
die Einrichtung zum Durchsuchen eine Einrichtung zum Beschränken der Suche auf die Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen (Ak) des Kodebuches aufweist, die Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Bezug auf die vorbestimmte Funktion (Sp) aufweisen.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Vorbestimmen der Funktion eine Einrichtung zum
Vorzuweisen durch die vorbestimmte Funktion (Sp) einer der q möglichen
Amplituden zu jeder Position p aufweist und wobei die vorbestimmte Funktion (Sp)
beachtet wird, wenn jeder der Nicht-Null-Amplitudenimpulse einer Impuls-
Amplituden-/Positionskombination (Ak) eine Amplitude aufweist, die gleich der
Amplitude ist, die durch die vorbestimmte Funktion (Sp) der Position p des Nicht-
Null-Amplitudenimpulses vorzugewiesen ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Vor-Zuweisen einer der q möglichen Amplituden zu jeder Position
p aufweist:
eine Einrichtung zum Verarbeiten des Sprachsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
eine Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und auf das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
eine Einrichtung zum Quantisieren für jede der Positionen p eines Amplitudenschätzvektors Bp des Vektors B zum Erhalten der Amplitude, welche für die Position p auszuwählen ist.
eine Einrichtung zum Verarbeiten des Sprachsignales zum Erzeugen eines rückwärts gefilterten Zielsignales D und eines tonhöhenentledigten Restsignales R';
eine Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B in Antwort auf das rückwärts gefilterte Zielsignal D und auf das tonhöhenentledigte Restsignal R'; und
eine Einrichtung zum Quantisieren für jede der Positionen p eines Amplitudenschätzvektors Bp des Vektors B zum Erhalten der Amplitude, welche für die Position p auszuwählen ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Berechnen eines Amplitudenschätzvektors B eine Einrichtung
zum Aufaddieren (207) des rückwärts gefilterten Zielsignales D in normierter
Form:
und des tonhöhenentledigten Restsignales R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B in der Form:
aufweist, wobei β eine feste Konstante ist.
und des tonhöhenentledigten Restsignales R' in normierter Form:
zum dadurch Erhalten eines Amplitudenschätzvektors B in der Form:
aufweist, wobei β eine feste Konstante ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß β eine feste
Konstante ist mit einem Wert zwischen 0 und 1.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet,
daß die Quantisierungseinrichtung eine Einrichtung zum Quantisieren eines
spitzennormierten Amplitudenschätzwertes Bp für den Vektor B für jede der
Positionen p unter Verwendung des folgenden Ausdruckes aufweist:
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse darstellt.
wobei der Nenner
ein Normierfaktor ist, der eine Spitzenamplitude der Nicht-Null-Amplitudenimpulse darstellt.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Impulskombinationen (Ak) eine Anzahl N von Nicht-Null-Amplituden
impulsen aufweist, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Beschrän
ken der Positionen p der Nicht-Null-Amplitudenimpulse in Übereinstimmung mit
wenigstens einem N-verschachtelten Einzelimpulspermutationskode aufweist.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
daß die jede der Impuls-Amplituden-/Positionskombinationen eine Anzahl N von
Nicht-Null-Amplitudenimpulsen aufweist und daß die Sucheinrichtung eine
Einrichtung zum Maximieren eines gegebenen Verhältnisses, welches einen
Nenner αK 2 aufweist, und eine Einrichtung zum Berechnen des Nenners αK 2 mit
Hilfe von N-verschachtelten Schleifen in Übereinstimmung mit der folgenden
Beziehung aufweist:
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N-verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses der Kombination ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die von der einer Position px unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spx und von einer der Position py unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spy , abhängt.
wobei die Berechnung für jede Schleife in eine getrennte Zeile von einer äußersten Schleife zu einer innersten Schleife der N-verschachtelten Schleifen geschrieben wird, wobei pn die Position des n-ten Nicht-Null-Amplitudenimpulses der Kombination ist, und wobei U'(px, py) eine Funktion ist, die von der einer Position px unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spx und von einer der Position py unter den Positionen p vorzugewiesenen Amplitude Spy , abhängt.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Berechnen des Nenners αK 2 eine Einrichtung aufweist, zum
Überspringen wenigstens der innersten Schleife der N-verschachtelten Schleifen,
immer wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist,
wobei Spn die der Position pn vorzugewiesene Amplitude ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D ist, und TD ein Schwellwert ist bezüglich des rückwärts gefilterten Zielvektors D.
wobei Spn die der Position pn vorzugewiesene Amplitude ist, Dpn die pn-te Komponente des Zielvektors D ist, und TD ein Schwellwert ist bezüglich des rückwärts gefilterten Zielvektors D.
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