DE3685520T2

DE3685520T2 - Kodier- und uebertragungseinrichtung zur ausfuehrung einer kodierung mit adaptiver quantisierung.

Info

Publication number: DE3685520T2
Application number: DE19863685520
Authority: DE
Inventors: Kohei Iseda; Tomohiko Taniguchi; Shoji Tominaga; Yoshihiro Tomita; Shigeyuki Unagami
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2006-06-28
Also published as: EP0206352B1; DE3685520D1; EP0206352A3; EP0206352A2; CA1292071C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kodier- und Übertragungsgerät, bei dem ein Eingangssignal beispielsweise ein Sprachsignal oder ein Bildsignal kodiert wird und von einer Übertragungsseite an eine Empfängerseite übertragen wird und ein empfangenes Signal dekodiert wird, um ein ursprüngliches Signal an der Empfängerseite zu werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kodierungsgerät mit niedriger Bitrate (Bandbreiten-Kompressions-Kodierungsgerät), beispielsweise ein ADPCM (adaptive differentielle Impuls-Codemodulation) ein System CODEC (Kodierer und Dekodierer), welches eine Kodierung eines Sprach- oder Bildsignals mit niedriger Bitrage ausführt.
Wenn das Sprachsignal etc. übertragen wird, ist eine Bandbreitenkompression erforderlich, um eine effiziente Ausnutzung einer Übertragungsleitung sicher zu stellen. Das Kodier- und Übertragungsgerät mit niedriger Bitzahl für die Sprachübertragung führt eine Informationskompression aus, wahrend es die Qualität des Sprachsignales beibehält, welches eine Herabsetzung von Leitungskosten für die Übertragung der Sprachinformation in Geräten beispielsweise für die Verwendung von mobilem Funkverkehr, Satellitenkommunikation oder einem System zur Kommunikation zwischen Büros und eine Herabsetzung von erforderlicher Speicherkapazität, beispielsweise für die Speicherung von Sprachinformation in einem Audio-Antwortsystem ermöglicht.
Ein ADPCM-Kodiergerät bezieht sich auf die vorliegende Erfindung, indem es Kodierung durch adaptive Quantisierung ausführt. In dem ADPCM-Kodiergerät wird eine Differenz zwischen einem gegenwärtigen Eingangssignal X und einem vorausgesagtem Wert X, der auf der Basis von vergangenen Eingangssignalen erhalten wird, erzeugt und auf der Übertragungsseite quantisiert. Gleichzeitig wird eine adaptive Quantisierung, bei der die Größe eines Quantisierungsschrittes entsprechend einem Quantisierungspegel eines unmittelbar vor dem gegenwärtig abgetastetem Signal abgetasteten Signals erhöht oder erniedrigt wird, um eine schnelle Adaption an eine plötzliche Änderung des vorhergesagten Fehlers zum Regulieren, anstelle einer gleichmäßigen Quantisierung zu realsieren, durchgeführt, wodurch ein wiedergewonnenes Signal mit hoher Qualität realisiert wird.
Jedoch sind in diesem Fall die Größen, auf die der Quantisierungsschritt verkleinert oder vergrößert werden kann, beschränkt, und wenn die Eingangssignale Sprachsignale sind, beispielsweise ein Sprachschall, ein Schall ohne Sprache oder eine Sprachlosigkeit, etc., ändert sich deswegen die Art der Signale von Augenblick zu Augenblick und das Kodierungssystem im Stand der Technik kann mit diesen schnellen Veränderungen in dem Sprachsignal nicht fertig werden. Als Folge davon wird keine optimale Quantisierung durchgeführt und deswegen besitzt die an der Empfängerseite wiedergewonnene Sprache eine schlechte Qualität.
EP-A-0 145 788 beschreibt eine Übertragungs- und Empfangseinrichtung für digitale Signale, bei der ein Eingangssignal in Blöcke einer vorgegebenen Anzahl von Bits unterteilt ist und für jeden Block entweder der allgemeine PCM-Modus, der Differential-PCM-Modus oder der Summations-PCM-Modus in Abhängigkeit von der Tatsache, welcher Modus am effizientesten zur adaptiven Kodierung ist, ausgewählt und deswegen das Quantisierungsrauschen am kleinsten ist. Die Einrichtung enthält eine Auswerteschaltung zum Entscheiden, welcher Modus aufgrund der maximalen Kompressionsrate am effizientesten ist. Die Einrichtung enthält außerdem eine Empfängereinrichtung, die das empfangene Signal in einem Multiplexer trennt und adaptiv das Signal wiedergewinnt.
JP-A-59-178 030 beschreib ein adaptives differentielles Kodierungssystem, bei dem eine Vielzahl von Quantisierungsschaltungen vorgesehen sind. In Abhängigkeit von dem Ausgang einer Kodierungsschaltung steuert eine Umschaltschaltung einen Schalter, um auf eine der Quantisierungsschaltungen zu schalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Kodier- und Übertragungseinrichtung zu schaffen, die ein wiedergewonnenes Signal mit hoher Qualität erhalten kann, beispielsweise ein auf einer Empfängerseite wiedergewonnenes Sprachsignal.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Kodier- und Übertragungsgerät vorgeschlagen, mit einer Übertragungseinrichtung und einer Empfangseinrichtung, wobei die Übertragungseinrichtung umfaßt: eine Vielzahl von Kodiereinheiten und einen adaptiven Quantisierer zum Abgeben eines quantisierten Wertes entsprechend einem Eingangssignal und eine Fehlerberechnungeinheit zum Berechnen des Quantisierungsfehlers des adaptiven Quantisierers, wobei jede der Vielzahl von Kodierungseinheiten verschiedene Verarbeitungseigenschaften aufweisen; eine Auswerteeinheit, um bei jedem Rahmen eines Eingangssignals zu entscheiden, welche von der Vielzahl von Kodierungseinheiten eine optimale Kodiereinheit ist, um eine optimale Quantisierung auszuführen; und eine Sendeeinheit zum Auswählen eines optimal quantisierten Wertes der optimalen Kodierungseinheit aus von der Vielzahl von Kodierungseinheiten eingegebenen quantisierten Werten jeweils auf der Grundlage einer Entscheidung von der Auswerteeinheit und zum Übertragen des optimalen quantisierten Wertes zusammen mit der Entscheidungsinformation; und wobei die Empfängereinrichtung umfaßt: eine Teilungseinheit zum Teilen eines empfangenen Signals von der Übertragungseinrichtung in den quantisierten Wert und die Entscheidungsinformation; eine adaptive Dekodierungseinheit zum Dekodieren des von der Teilungseinheit erhaltenen quantisierten Wertes in das ursprüngliche Einangssignal; und eine Einheit zur optimalen Steuerung, um die Verarbeitungseigenschaft der adaptiven Dekodiereinheit so zu steuern, daß sie eine optimale Verarbeitungseigenschaft entsprechend der von der Teilungseinheit erhaltenen Entscheidungsinformation wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Übertragungsseite die Kodierungseinheiten adaptive Kodierungseinheiten sind, wobei jede adaptive Kodierungseinheit eine unterschiedliche adaptive Quantisierer-Verarbeitungseigenschaft besitzt, wobei die Auswerteeinheit die optimale adaptive Kodierungseinheit auf der Basis von Quantisierungsfehlern, die jeweils von der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten eingegebenen Moden bestimmt, eine Parameter-Kopiereinheit, in der Parameter zum Bestimmen einer inneren Bedingung der adaptiven Kodierungseinheiten von allen der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten eingegeben werden und ein optimaler Parameter einer optimalen adaptiven Kodierungseinheit gewählt wird und an andere adaptive Kodierungseinheiten in jedem Rahmen entsprechend einer Entscheidung der Auswerteeinheit gesendet wird; und wobei jede der anderen adaptiven Kodierungseinheiten einen Signalprozeß für einen nächsten Rahmen startet, nachdem der von der Parameter-Kopiereinheit gesendeter optimaler Parameter als ein eigener Parameter kopiert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch eine Übertragungseinrichtung, die einem Kodier-Übertragungsgerät zum Ausführen von Kodierung mit einer adaptiven Quantisierung angepaßt ist, umfassend: eine Vielzahl von Kodiereinheiten und einen adaptiven Quantisierer zum Abgeben eines quantisierten Wertes entsprechend einem Eingangssignal und eine Fehlerberechnungseinheit zum Berechnen eines Quantisierungsfehlers des adaptiven Quantisierers, wobei jeder der Vielzahl von Kodierungseinheiten verschiedene Verarbeitungseigenschaften besitzen; eine Auswerteeinheit zum Bestimmen für jeden Rahmen eines Eingangssignals, welche von einer Vielzahl von Kodierungseinheiten eine optimale Kodierungseinheit ist, um eine optimale Quantisierung auszuführen, und eine Sendeeinheit zum Auswählen eines optimalen quantisierten Wertes der optimalen Kodierungseinheit aus quantisierten Werten, die von der Vielzahl von Kodierungseinheiten eingegeben werden, jeweils auf der Basis einer Entscheidung durch eine Auswerteeinheit und zum Übertragen eines optimalen quantisierten Wertes zusammen mit der Entscheidungsinformation, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierungseinheiten adaptive Kodierungseinheiten enthalten, wobei jede adaptive Kodierungseinheit eine verschiedene adaptive Quantisierer-Verarbeitungseigenschaft besitzt, wobei die Auswerteeinheit die optimale adaptive Kodiereinheit auf der Basis von der Vielzahl von adaptiven Kodiereinheiten jeweils eingegebenen Quantisierungsfehlern bestimmt; eine Parameter-Kopiereinheit, in der Parameter zum Bestimmen einer inneren Bedingung der adaptiven Kodiereinheit von allen der Vielzahl von adaptiven Kodiereinheiten eingegeben werden und ein optimaler Parameter der optimalen adaptiven Kodiereinheit gewählt wird und an andere adaptive Kodiereinheiten zu jedem Rahmen entsprechend einer Bestimmung der Auswerteeinheit gesendet wird; und wobei jede der anderen adaptiven Kodiereinheiten eine Signalverarbeitung eines nächsten Rahmens startet, nachdem der optimale von der Parameter-Kopiereinheit gesendete Parameter als ein eigener Parameter kopiert ist.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Übertragungseinrichtung außerdem eine Fehlerkorrektur-Kodierungseinheit zum Ausführen eines Fehlerkorrektur-Kodierprozesses für die Entscheidungsinformation von der Auswerteeinheit, wobei die von der Fehlerkorrektur-Kodierung gesendete Entscheidungsinformation an die Empfängerseite gesendet wird; und die Empfängereinrichtung außerdem eine Fehlerkorrektureinheit zum Ausführen des Fehlerkorrekturprozesses für die von der Teilungseinheit erhaltenen Entscheidungsinformation durchführt, wobei die Fehler korrigierte Entscheidungsinformation an eine Einheit zur optimalen Steuerung gesendet wird.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Empfängereinrichtung außerdem ein Nachverarbeitungsfilter, das sich an einer letzten Stufe der adaptiven Dekodiereinheit befindet, wobei die Parameter des Nachverarbeitungsfilters entsprechend dem Parameter der adaptiven Dekodierungseinheit verändert wird.
Beispiele eines Kodier- und Übertragungsgerätes entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen herkömmlichen ADPCM-Kodierer;
Fig. 2 einen herkömmlichen ADPCM-Dekodierer;
Fig. 3 ein Beispiel eines ADPCM-Kodierers auf der Übertragungsseite eines Kodierungs-Übertragungsgerätes, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 4 ein Beispiel eines ADPCM-Dekodierers auf der Empfängerseite eines Kodierungs-Übertragungsgerätes, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 5 eine adaptive differentielle Kodierungseinheit des ADPCM-Kodierers aus Fig. 3 mit genaueren Einzelheiten;
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des ADPCM-Kodierers entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kodierungs-Übertragungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Beispiel eines Fehlerkorrekturkodes;
Fig. 9 ein Format des Übertragungssignals einschließlich des Fehlerkorrekturkodes;
Fig. 10 ein Beispiel einer Fehlerkorrektur an der Empfängerseite; und
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel des ADPCM-Dekoders auf der Empfängerseite entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 12 eine Ansicht zum Erklären eines Nachverarbeitungsfilters in Einzelheiten.
Für ein besseres Verständnis des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden zunächst die Probleme im Stand der Technik unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erklärt.
Fig. 1 zeigt einen adaptiven Differential-Kodierer auf der Übertragungsseite in einem herkömmlichen Kodier-Übertragungsgerät mit niedriger Bitrate für ein Sprachsignal. In Fig. 1 umfaßt der Kodierer eine Subtraktionseinrichtung 10 zum Berechnen eines Voraussagefehlers E(n) entsprechend einer Differenz zwischen einem Eingangssprachsignal X(n) und einem abzugebenden vorausgesagtem Wert (n), einen adaptiven Quantisierer 11 zur adaptiven Quantisierung des Voraussagefehlers E(n), um den quantisierten Wert I(n) als ein Übertragungssignal abzugeben, einen adaptiven Umkehrquantisierer 12 zum adaptiven umgekehrten Quantisieren des quantisierten Wertes E(n), einen Addierer 13 zum Addieren des umgekehrt quantisierten Wertes (n) des Voraussagefehlers E(n) von dem Umkehrquantisierer 12 und des vorausgesagten Wertes (n), eine adaptive Nullstellen-Voraussageeinrichtung 14 zum Erzeugen eines Nullstellen-vorausgesagten Wertes (n)z, eine adaptive Polstellen-Voraussageeinrichtung 15 zum Erzeugen von Polstellen-vorausgesagten Werten (n)p und einem Addierer 16 zum Addieren des Nullstellen-vorausgesagten Wertes (n)z und des Polstellen-vorausgesagten Wertes (n)p, um den vorausgesagten Wert (n) zu erzeugen.
Bei diesem adaptiven differentiellen Kodierer werden der Quantisierer 11, der Umkehrquantisierer 12, die Nullstellen-Voraussageeinrichtung 14 und die Polstellen-Voraussageeinrichtung 15 adaptiv gesteuert. Zum Beispiel wird in dem Quantisierer 11 und dem Umkehrquantisierer 12 die adaptive Quantisierung, bei der die Quantisierungsschrittweite Δ(n) aktualisiert wird, entsprechend der folgenden Formel durchgeführt.
Δ(n+1) = Δ(n)γ x M(I(n)) . . . (1)
wobei γ ein Koeffizient zum allmählichen Verkleinern des Einflusses des Leitungsfehlers ist, der einen Wert von ungefähr und kleiner als 1 besitzt; und M(I(n)) ein Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizient (oder eine Schrittweiten-Aktualisierungsgeschwindigkeit) ist.
Wenn der quantisierte Wert I(n) von dem Quantisierer 11 zum Beispiel ein Ein-Bit-Ausgangssignal ist, nimmt der Aktualisierungskoeffizient M(I(n)) einen Wert α von ungefähr und kleiner als 1 an, beispielsweise α = 0,93, wenn der quantisierte Wert I(n) "0" ist, und ein Wert β von ungefähr 1 und größer als 1, beispielsweise β = 1,31, wenn der quantisierte Wert I(n) "1" ist. Wenn außerdem der quantisierte Wert I(n) ein Ausgangssignal mit einer Vielzahl Bits ist, wird der Schrittweiten-Aktualisierungkoeffizient M(I(n)) proportional zum Inkrement der Anzahl erhöht, die von dem Ausgangssignal mit der Vielzahl von Bits angezeigt wird.
Fig. 2 zeigt einen adaptiven Differentialdekoder auf der Empfängerseite in einem herkömmlichen Kodierungs-Übertragungsgerät mit niedriger Bitrate.
In Fig. 2 umfaßt der Dekoder einen Umkehrquantisierer 71', einen Addierer 73, eine Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75, eine Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76 und einen Addierer 77.
In diesem Dekodierer wird der quantisierte Wert I(n) des Vorhersagefehlers, der von der Übertragungsseite übertragen wird, von dem Umkehrquantisierer 71 umgekehrt quantisiert, um den Vorhersagefehler wieder zu gewinnen, und der Nullstellen vorausgesagte Wert (n)z und der Polstellen vorausgesagte Wert (n)p werden von der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75 und der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76 jeweils auf der Basis der wiedergewonnenen vergangenen Voraussagefehlern erzeugt. Dann wird der vorausgesagte Wert (n), der durch Addieren dieses Nullstellen vorhergesagten Wertes (n)z und des Polstellen vorausgesagten Wertes (n)p durch den Addierer 73 erhalten wird, von dem Addierer 73 zu dem umgekehrt quantisierten Vorhersagefehler von dem Umkehrquantisierer 71' addiert, um das Sprachsignal (n) wieder zu gewinnen. Die Verarbeitungseigenschaften des Umkehrquantisierers 71', der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75 und der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76 auf der Empfängerseite sind die gleichen wie diejenigen des Umkehrquantisierers 12, der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 bzw. der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 auf der Übertragungsseite.
Bei dem Differentialkodierer aus Fig. 1 ist der Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizient M(I(n)) des Quantisierers 11 und des Umkehrquantisierers 12 ein fester Wert, nachdem die Werte α und Beta, die den Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)) bestimmen, feste Werte sind. Deswegen kann die optimale Quantisierung manchmal nicht in dem Quantisierer 11 durchgeführt werden, da ein Aktualisierungskoeffizient M(I(n)) der Schrittweite Δ(n), die ein Schwellwert zum Quantisieren des Vorhersagefehlers E(n) ist, der Änderung des Vorhersagefehlers E(n) nicht ausreichend erfolgen kann.
Wenn insbesondere das Eingangssignal ein Sprachsignal ist, ändert sich die Art des Signals beispielsweise eines Sprachschalls, eines Schalls ohne Sprache oder Stille von Augenblick zu Augenblick und ändert sich häufig, und deswegen wird die optimale Quantisierung nicht ausgeführt, da der feste Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizient M(I(n)) der Änderung des Sprachsignals nicht folgen kann.
Im folgenden wird nun ein Beispiel eines ADPCM-Kodierers unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben, auf den die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Fig. 3 bis 5 zeigen ein Beispiel des Kodierungs-Übertragungsgerätes, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann und das einem Übertragungsgerät unter Verwendung des ADPCM-Kodierungssystems angepaßt ist. Fig. 3 zeigt einen ADPCM-Kodierer auf der Übertragungsseite, und Fig. 4 zeigt einen ADPCM-Dekodierer auf der Empfängerseite.
In Fig. 3 bezeichnen 1&sub1; bis 1k die k-Numbern von adaptiven Differentialkodierungseinheiten, in denen die Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten M(I(n))&sub1; bis M(I)n))k von Quantisierern (in größeren Einzelheiten die oben beschriebenen Werte α und β) jeweils verschieden sind. Der grundlegende Aufbau ist derselbe wie der adaptive Differentialkodierer aus Fig. 1, bis auf die Tatsache, daß eine Subtraktionseinrichtung vorgesehen ist, die einen Quantisierungsfehler E(n) entsprechend einem Differentialwert zwischen dem Vorhersagefehler E(n) und dem umgekehrt quantisierten Wert (n) des Vorhersagefehlers E(n) von dem Umkehrquantisierer 12 berechnet und abgibt.
Fig. 5 zeigt einen detaillierten Aufbau einer der adaptiven Differentialkodierungseinheiten 1&sub1; bis 1k. In Fig. 5 berechnet die Subtraktionseinrichtung 10 den Vorhersagefehler E(n) entsprechend dem differentiellen Wert zwischen dem Eingangssprachsignal X(n) und dem vorhergesagten Wert (n) und sendet den Voraussagefehler E(n) an den adaptiven Quantisierer 11. Der adaptive Quantisierer 11 quantisiert den Vorhersagefehler E(n) und gibt einen quantisierten Wert I(n) ab. Dieser quantisierte Wert I(n) wird an den Umkehrquantisierer 12 geleitet, der die Umkehrquantisierung ausführt. Zugleich wird der quantisierte Wert I(n) an die Empfängerseite übertragen. Der umgekehrt quantisierte Wert (n) des Vorhersagefehlers E(n) von dem Umkehrquantisierer 12 wird an die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 und die Subtraktionseinrichtung 17 geleitet und über den Addierer 13 an die Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15. Die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 erzeugt ein Nullstellen-vorhergesagtes Signal (n)z, und die Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 erzeugt einen Polstellen-vorhergesagten Wert (n)p. Der Nullstellen-vorhergesagte Wert (n)z und der Polstellen-vorhergesagte Wert (n)p werden von dem Addierer 16 addiert, um einen vorhergesagten Wert (n) zu erzeugen, der dann an die Subtraktionseinrichtung 10 gesendet wird. Die Subtraktionseinrichtung 17 berechnet den differentiellen Wert zwischen dem Vorhersagefehler E(n) und dem umgekehrt quantisierten Wert (n) davon, und gibt das Ergebnis als einen Quantisierungsfehler e(n) ab.
Der Quantisierer 11 und der Umkehrquantisierer 12 sind Einrichtungen eines adaptiv gesteuerten Typs, und die Quantisierungs-Schrittweite Δ(n) wird von der (nicht gezeigten) Quantisierungsschritt-Adaptionseinrichtung entsprechend der vorher beschriebenen Formel (1) aktualisiert. Diese Quantisierungs-Schrittweite Δ(n) ist ein Parameter zum Bestimmen von inneren Bedingungen des Quantisierers 11 und des Umkehrquantisierers 12.
Die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 und die Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 sind auch Einrichtungen vom adaptiv gesteuerten Typ und bestehen aus Schaltungen, umfassend Abgriffe (Zeitverzögerungselemente) und Koeffizientmultiplizierer, die die Ordnungen 1 bzw. m besitzen. Die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 und die Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 halten Vorhersagekoeffizienten, die in einer Reihenfolge aktualisiert sind, und vom Standpunkt der Übertragungsfunktion als ein Filter Abgriffdaten, die vergangene Aufzeichnungen enthalten.
Das heißt, daß in der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 Nullstellen-Vorhersagekoeffizienten Cz(1, n) Cz(1, n) von jedem Koeffizientenmultiplizierer von der (nicht gezeigten) Vorhersagekoeffizienten-Adaptionseinrichtung jeweils entsprechend der folgenden Formel aktualisiert werden:
Cz(i, n+1) = Lz x Cz(i, n) ÷ Dz x sgn( (n)) x sgn( (n-i)) ... (2)
wobei Lz und Dz konstant sind und Sgn ( ) eine Vorzeichenfunktion ist, die Vorzeichen von "+" oder "-" anzeigt.
Die Nullstellen-Vorhersagekoeffizienten Cz(1, n) bis Cz(1, n) sind Abgriffdaten E(n-1) bis E(n-1), die an jedem Abgriff gespeichert sind, sind Parameter zum Bestimmen des inneren Zustandes der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14.
Außerdem werden in der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 Polstellen-Vorhersagekoeffizienten Cp(1, n) bis Cp(m, n) jedes Koeffizientenmultiplizierers von der (nicht gezeigten) Vorhersagekoeffizienten- Adaptionseinrichtung jeweils entsprechend der folgenden Formel aktualisiert.
Cp(i, n+1) = Lp x Cp(i, n) ÷ Dp x sgn(E(n)) x sgn(S(n-i)) ... (3)
wobei Lp und Dp konstant sind.
Die Polstellen-Vorhersagekoeffizienten Cp(1, n) bis Cp(m, n) und Abgriffsdaten (n-1) bis (n-m), die an jedem Abgriff gespeichert sind, sind die Parameter zum Bestimmen des inneren Zustandes der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15.
In Fig. 3 ist jede Komponente aus Fig. 5 so dargestellt, daß der Quantisierer 11 durch Q&sub1; bis Qk dargestellt ist, der Umkehrquantisierer 12 durch Q ¹ bis Q ¹, die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 und Hz1 bis Hzk bzw. die Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 durch Hp1 bis Hpk.
In Fig. 3 werden Quantisierungsfehler e(n)&sub1; bis e(n)k an eine Auswerteeinheit 2 geleitet. Die Auswerteeinheit 2 umfaßt eine Quantisierungsfehler- Energieberechnungseinheit 21 und eine Einheit 22 zur Bestimmung von optimaler Quantisierung. Die Berechnungseinheit 21 berechnet Energien der Quantisierungsfehler e(n)&sub1; bis e(n)k jeweils pro Abtastwert während eines Rahmens des Sprachsignals X(n) (beispielsweise 16 Abtastwerte) und integriert sie jeweils in jedem Rahmen und gibt dann die summierten Energien von jedem der Quantisierungsfehler e(n)&sub1; bis e(n)k an dem Ende des Rahmens an die Bestimmungseinheit 22 ab. Die Bestimmungseinheit 22 bestimmt die optimale Kodierungseinheit 1 opt, die die optimale Quantisierung durchführt, von den adaptiven Differential-Kodierungseinheiten 1&sub1; bis 1k, indem sie die minimale berechnete Quantisierungsfehlerenergie von den Quantisierungsfehlern e(n)&sub1; bis e(n)k wählt. Dann gibt die Bestimmungseinheit 22 ein Signal 1 opt für die optimale Kodierernummer, das die Nummer der optimalen Kodierungseinheit 1 opt anzeigt, wie oben bestimmt, an einen Auswähler 3 und einen Multiplexer 4 ab.
Die quantisierten Werte I(n)&sub1; bis I(n)k von adaptiven Differentialkodierungseinheiten 1&sub1; bis 1k werden jeweils der Wähleinrichtung 3 zugeführt. Diese Wähleinrichtung besteht aus einem Speicher, beispielsweise einem RAM, der quantisierte Werte I(n)&sub1; bis I(n)k eines Rahmens speichern kann. Wenn das Kodierer-Nummernsignal Nopt am Ende eines Rahmens empfangen wird, sendet die Wähleinrichtung 3 einen Rahmen des optimalen quantisierten Wertes I(n)opt der optimalen Kodierungseinheit 1 opt, die unter Verwendung des Kodierer-Nummernsignals Nopt gewählt wird, als eine Adresse an den Multiplexer 4. Der Multiplexer 4 addiert das Kodierer-Nummernsignal Nopt von der Auswerteeinheit zu dem optimalen quantisierten Wert I(n)opt und überträgt nach Umwandeln des Signals in einen Übertragungsleitungscode ein Multiplexsignal an die Empfängerseite.
In dem Empfänger aus Fig. 4 bezeichnet 6 einen Demultiplexer und 7 einen Dekodierer. Der Dekodierer 7 umfaßt einen adaptiven Umkehrquantisierer 71, eine Steuereinrichtung 72, die eine Steuerung des Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)) des Umkehrquantisierers 71 steuern kann, eine adaptive Vorhersageeinrichtung 74, die aus einer Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75, einer Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76 und einem Addierer 77 besteht und einen Addierer 73.
Im folgenden wird der Betrieb des oben beschriebenen Kodierungs-Übertragungsgerätes erklärt.
Das Sprachsignal X(n) wird jeder der adaptiven Differentialkodierungseinheiten 1&sub1; bis 1k parallel eingegeben, ein adaptiver Differentialkodierungsprozeß wird in jede Einheit ausgeführt und die quantisierten Werte I(n)&sub1; bis I(n)k und die Quantisierungsfehler e(n)&sub1; bis e(n)k werden abgegeben. Die Quantisierungsfehler-Energieberechnungseinheit 21 berechnet die Energie der Eingangsquantisierungsfehler e(n)&sub1; bis e(n)k jeweils pro Rahmen, und sendet dann die berechneten Ergebnisse an die Bestimmungseinheit 22 zur optimalen Quantisierung. Die Bestimmungseinheit 22 bestimmt die optimale Kodierungseinheit 1 opt zum Abgeben des Quantisierungsfehlers e(n) mit einer minimalen Quantisierungsfehlerenergie, die die optimale Quantisierung ausführt und sendet dann das Kodierer-Nummernsignal Nopt, das der Wähleinrichtung 3 und dem Multiplexer 4 die Kodierernummer der bestimmten optimalen Kodierungseinheit 1 opt anzeigt.
In Antwort auf dieses Kodierer-Nummernsignal Nopt sendet die Wähleinrichtung 3 eine Rahmen des optimalen quantisierten Wertes I(n)opt der optimalen Kodierungseinheit 1 opt, das von dem Kodierer-Nummernsignal Nopt angezeigt wird an den Multiplexer 4. Der Multiplexer 4 addiert das Kodierungs-Nummernsignal Nopt zu dem optimalen quantisierten Wert I(n)opt und übertrag das Multiplexsignal an die Empfängerseite.
Auf der Empfängerseite wird das empfangene Signal in den quantisierten Wert I(n)opt des Vorhersagefehlers E(n) und in das Kodierer-Nummernsingal Nopt geteilt und dem Umkehrquantisierer 71 bzw. der Steuereinrichtung 72 eingegeben. Der Umkehrquantisierer 71 führt eine Umkehrquantisierung des quantisierten Wertes I(n)opt durch, um den umgekehrt quantisierten Vorhersagefehler (n) zu erhalten, und sendet dann den umgekehrt quantisierten Vorhersagefehler (n) an den Addierer 73. Der Addierer 73 addiert den umgekehrt quantisierten Vorhersagefehler (n) und den vorhergesagten Wert (n), der von der Vorhersageeinrichtung 74 auf der Basis des vorher zurückgewonnenen Sprachsignals vorhergesagt wird, um das gegenwärtige Sprachsignal (n) wieder zu gewinnen. Die Vorhersageeinrichtung 74 führt die adaptive Voraussage entsprechend dem Ausgangssignal des Umkehrquantisierers 71 durch.
Andererseits steuert die Steuereinrichtung 72 den Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)) des Umkehrquantisierers 71, so daß er mit dem Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten M(I(n))opt der optimalen Kodierungseinheit 1 opt übereinstimmt, die als die Kodierungseinheit ausgewählt wird, um für einen relevanten Rahmen auf der Übertragerseite die optimale Quantisierung auszuführen. Das heißt, die Steuereinrichtung 72 liest den Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)) aus einem ROM unter Verwendung des Kodierer-Nummernsignals Nopt als eine Adresse aus, sendet ihn dann an den Umkehrquantisierer 71 und eine Umkehrquantisierungsschritt-Adaptionseinrichtung in dem Umkehrquantisierer 71 ändert den Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)).
Wie oben beschrieben wählt in dem Kodier-Übertragungsgerät, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, den Kodierer der Übertragungsseite die optimale Kodierungseinheit, die die optimale Quantisierung ausführt aus einer Vielzahl von adaptiven Differentialkodierungseinheiten mit verschiedenen Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten, überträgt dann deren quantisierten Wert mit der Kodierereinheitsnummer und der Dekodierer auf der Empfängerseite gewinnt das ursprüngliche Sprachsignal aus dem empfangenen quantisierten Wert unter Verwendung des optimalen Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten zurück, der von der empfangenen Kodierungseinheitsnummer angezeigt wird, wodurch eine Verbesserung der Qualität des zurückgewonnenen Sprachsignals erreicht wird.
Die Einrichtung zum Ändern des optimalen Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)) entsprechend dem empfangenen Kodierernummernsignal Nopt auf der Empfängerseite ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Der Empfänger kann eine Vielzahl von Umkehrquantisierern mit verschiedenen Schrittweiten-Aktualisierungskoeffizienten entsprechend zu denjenigen der Übertragerseite besitzen und kann das Sprachsignal zurückgewinnen, indem der optimale Umkehrquantisierer von der Wähleinrichtung entsprechend dem empfangenen Kodierernummernsignal gewählt wird. Auch der Empfänger kann eine Vielzahl von Dekodern mit verschiedenen Verarbeitungseigenschaften entsprechend jeder Kodierungseinheit auf der Übertragerseite besitzen und kann den optimalen Dekodierer entsprechend dem empfangenen Kodierernummernsignal wählen.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Kodierers entsprechend der vorliegenden Erfindung. Dieser Kodierer ist so verbessert, daß ein zurückgewonnenes Sprachsignal auf der Empfängerseite mit besserer Qualität im Vergleich mit dem Kodierer aus Fig. 3 erhalten wird.
Der Quantisierer, der Umkehrquantisierer, die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung und die Polstellen-Vorhersageeinrichtung in jedem adaptiven Differentialkodierer 1&sub1; bis 1k werden adaptiv gesteuert und deswegen ändern sich die Parameter, die den inneren Zustand der Kodierungseinheit, bestimmen beispielsweise die Quantisierungsschrittweite Δ (n) des Quantisierers und des Umkehrquantisierers und der Vorhersagekoeffizient und Abgriffdaten der Vorhersageeinrichtung etc. aufeinanderfolgend in jeder der Differentialkodierungseinheiten 1&sub1; bis 1k entsprechend der Verarbeitungsprozedur des Eingangssignals und werden in jeder Differentialkodierungseinheit unterschiedlich.
Wenn dementsprechend die vorher ausgewählte Differentialkodierungseinheit in eine andere Differentialkodierungseinheit geändert wird, die gegenwärtig an einer Schnittstelle zwischen Rahmen ausgewählt wird, um die optimale Differentialkodierungseinheit auszuwählen, ist der oben erwähnte Parameter der vorher ausgewählten Kodierungseinheit und der gegenwärtig ausgewählten Kodierungseinheit unterschiedlich. Wenn die Differentialkodierungseinheit geschaltet wird, ergibt sich als Folge davon eine Diskontinuität in dem Prozeß des Eingangssignals an der Schnittstelle zwischen Rahmen aufgrund des Unterschiedes zwischen diesen Parametern, und deswegen tritt die Diskontinuität des zurückgewonnenen Signals auch an der Schnittstelle zwischen Rahmen auf der Empfängerseite auf und somit besitzt die zurückgewonnene Sprache eine niedrige Qualität. Der in FIg. 6 gezeigte Kodierer soll dieses Problem lösen.
Der Unterschied zwischen dem Kodierer aus Fig. 6 und dem Kodierer aus Fig. 3 ist derjenige, daß der Kodierer aus Fig. 6 mit einer Parameter-Kopiersteuereinrichtung 5 ausgerüstet ist. Das bedeutet, daß Parameter P&sub1; bis Pk von den Differentialkodierungseinheiten 1&sub1;' bis 1k', die den inneren Zustand der Kodierungseinheit bestimmen, und das Kodierungsnummernsignal Nopt von der Auswerteeinheit 2 der Parameter-Kopiersteuereinrichtung 5 gegeben werden. Hier sind Parameter P&sub1; bis Pk Quantisierungsschrittweiten Δ(n)&sub1; bis Δ(n)k, Nulllstellen-Vorhersagekoeffizienten Cz1 bis Czk, Polstellen-Vorhersagekoeffizienten Cp1 bis Cpk, Abgriffdaten E&sub1; bis Ek und Abgriffdaten S&sub1; bis Sk. Die Parameter-Kopiersteuereinrichtung 5 wählt den Parameter Popt der optimalen Kodierungseinheit 1opt entsprechend dem Kodierernummernsignal Nopt und sendet sie alle an die Differentialkodierungseinheiten 1&sub1;' bis 1k'.
Im folgenden wird der Betrieb des in Fig. 6 gezeigten Kodierers beschrieben.
Die optimale Kodierungseinheit 1opt wird von der Auswerteeinheit am Ende eines Rahmens des Sprachsignals X(n) bestimmt und wird dann das Kodierungsnummernsignal Nopt an die Wähleinrichtung 3, den Multiplexer 4 und die Parameter-Kopiersteuereinrichtung 5 gesendet. Die Wähleinrichtung 3 sendet einen Rahmen des quantisierten Wertes I(n)opt der optimalen Kodierungseinheit 1opt, die von dem Signal Nopt angezeigt wird, an den Multiplexer 4, und der Multiplexer 4 überträgt dann diesen optimalen quantisierten Wert I(n)opt mit dem Kodierernummernsignal Nopt an die Empfängerseite.
Andererseits wählt die Parameter-Kopiersteuereinrichtung 5 den optimalen Paramter Popt der optimalen Kodierungseinheit 1 opt entsprechend dem Kodierer-Nummernsignal Nopt unter den Eingangsparametern P&sub1; bis Pk aus, und sendet dann diesen Parameter Popt an alle Differentialkodierungseinheiten 1&sub1;' bis 1k'. Dementsprechend kopieren alle adaptiven Differentialkodierungseinheiten den empfangenen optimalen Parameter Popt als einen eigenen Parameter am Ende eines Rahmens.
Das heißt, an jeder adaptiven Differentialkodierungseinheit wird die Quantisierungsschrittweite Δ(n)opt in den Quantisierer 11 und den Umkehrquantisierer 12 geschrieben, der Nullstellen-Vorhersagekoeffizient Cz.opt und die Abgriffdaten opt werden in den Koeffizientmultiplizierer der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 14 bzw. in deren Abgriff geschrieben und der Polstellen-Vorhersagekoeffizient Cp.opt und die Abgriffdaten Sopt werden in den Koeffizientmultiplizierer der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 15 bzw. deren Abgriff geschrieben.
Als Folge davon besitzen alle adaptiven Differentialkodierungseinheiten 1&sub1;' bis 1k' den gleichen inneren Zustand wie derjenige der gegenwärtig ausgewählten adaptiven Differentialkodierungseinheit 1' opt gleichzeitig beim Starten des nächsten Rahmens. Dementsprechend stimmt, wenn beispielsweise die adaptive Differentialkodierungseinheit 1&sub1;' als die optimale Kodierungseinheit im gegenwärtigen Rahmen gewählt wird und dann die adaptive Differentialkodierungseinheit 1&sub2;' im nächsten Rahmen gewählt wird, der Parameter P&sub1; der Differentialkodierungseinheit 1&sub1;' an dem Endpunkt des gegenwärtigen Rahmens mit dem Parameter P&sub2; der Differentialkodierungseinheit 1&sub2;' am Startpunkt des nächsten Rahmens überein und somit ergibt sich keine Diskontinuität an dem Übergang zwischen dem gegenwärtigen und nächsten Rahmen.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Kodier-Übertragungsgerät erstreckt sich, wenn das Kodierungsnummernsignal Nopt, das die optimale Kodierungseinheitnummer anzeigt, fehlerhaft ist, der Einfluß des Fehlers über mehrere Rahmen, und somit besitzt die zurückgewonnene Sprache auf der Empfängerseite eine schlechte Qualität. Das Gerät aus Fig. 7 ist dafür vorgesehen, um die Probleme zu lösen.
Das heißt, das Übertragungsgerät aus Fig. 7 ist mit einer Fehlerkorrekturschaltung zum Korrigieren von Fehlern vorgesehen, die sich in dem übertragenen optimalen Kodierungsnummernsignal Nopt ergeben.
In Fig. 7 wird das Kodierernummernsignal von der Auswerteeinheit 2 dem Multiplexer 4 über einen Fehlerkorrekturkodierer 81 eingegeben und dann an die Empfängerseite übertragen. Andererseits wird auf der Empfängerseite das Kodierernummernsignal Nopt, das von dem Demultiplexer 6 unterteilt ist, über einen Fehlerkorrekturdekodierer 82 dem Dekodierer 7 eingegeben, wobei das Signal Nopt der Steuereinrichtung 72 wie in Fig. 4 gezeigt eingegeben wird, um den Aktualisierungskoeffizienten M(I(n)) des Umkehrquantisierers zu steuern. Der Fehlerkorrekturkodierer 81 und der Fehlerkorrekturdekodierer 82 führen die Fehlerkorrektur wie folgt aus.
Zunächst ist in diesem Beispiel die Anzahl von Differential-Kodierungseinheiten 4 und die Kodierungseinheiten werden mit den Kodierungsnummern "00", "01", "10" und "11" bezeichnet. Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines Fehlerkodierungscode, Fig. 9 zeigt ein Format eines Rahmens des Übertragungssignals und Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Fehlerkorrektur an der Empfängerseite.
Wie in Fig. 8 gezeigt, wird der Fehlerkorrekturcode ECC erhalten, indem "0" und "1" jeder Ziffer der Kodierernummer in "00" bzw. "11" umgewandelt. Der Übertragungscode wird konfiguriert, indem der Fehlerkorrekturcode ECC(h) der Kodierernummer mit der Ziffer höchster Ordnung, deren Ziffer N(h) mit höchster Ordnung, der Fehlerkorrekturcode ECC(1) der Ziffer niedriger Ordnung, die Kodierernummer und deren Ziffer N(1) mit niedriger Ordnung in dieser Reihenfolge angeordnet werden. Deswegen wird die Kodierernummer, die aus zwei Ziffern besteht, in den Übertragungscode umgewandelt, der aus sechs Ziffern besteht und an die Empfängerseite übertragen.
Auf der Empfängerseite bestimmt der Fehlerkorrekturdekoder 82, ob jede Ziffer der hohen und niedrigen Ordnung des empfangenen Übertragungscode "0" oder "1" ist durch eine Mehrzahl von "0" und "1" davon und korrigiert alle Ziffern von jeder Ziffer mit hoher und niedriger Ordnung des empfangenen Übertragungscode auf "000" oder "111" entsprechend der Mehrheitsentscheidung, wodurch die richtigen hohen und niedrigen Ordnungen der Ziffern der Kodierernummer zurückgewonnen werden.
Zum Beispiel zeigt Fig. 10 die Fehlerkorrektur von Ziffern mit hoher Ordnung des empfangenen Übertragungscode auf der Empfängerseite. Wie in Fig. 10 gezeigt werden "001", "010" und "100" der Ziffern mit hoher Ordnung, wobei "1" fehlerhaft sein kann, auf "000" korrigiert. Außerdem werden "011", "101" und "110", wobei "0" fehlerhaft sein kann, in "111" korrigiert.
Verschiedene Arten von Fehlerkorrekturcodes sind bekannt und ein geeigneter Fehlerkorrekturcode kann entsprechend der Anzahl von Differentialkodierungseinheiten und der Art von zu übertragender Kodierernummer etc. verwendet werden.
Unter der Annahme, daß eine Abtastfrequenz des Eingangssprachsignals 6,4 KHz ist und der quantisierte Wertcode des Voraussagefehlers bei jedem Abtastpunkt 2 Bit sind, wird ein Beispiel einer Bitzuordnung des Rahmens, der die quantisierten Wertcodes von 16 Abtastpunkten überträgt, im folgenden erklärt.
Ein Rahmen besteht aus 39 Bits, wobei 32 Bits die quantisierten Wertcodes sind, wobei jeder davon 2 Bits von 16 Abtastwerten ist, 2 Bits sind die Kodierernummern und 4 Bits sind Fehlerkorrekturcodes ECC(h) & ECC(1). Jeder Rahmen wird während 2,5 ms (= 1/400 sec) übertragen, entsprechend einer Periode für 16 Abtastwerte bei einer Abtastfrequenz von 6,4 KHz, somit ist die Übertragungsrate 15,6 KBit/sec.
Fig. 11 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Empfängerseite des Kodier-Übertragungsgerätes entsprechend der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen dem Beispiel aus Fig. 5 und diesem Ausführungsbeispiel aus Fig. 11 ist derjenige, daß hier ein Nachverarbeitungsfilter vorgesehen ist. Das Nachverarbeitungsfilter führt die Signalverarbeitung des dekodierten Signals durch, um eine Höhe-Empfindung der zurückgewonnenen Sprache zu verbessern. Dieses Nachverarbeitungsfilter ist in einer Veröffentlichung mit dem Titel "Enhancement of ADPCM Speech by Adaptive Post-filtering" von V. Ramamoorthy & N.S. Jayant, veröffentlicht in der "ICC '85", abgehalten in den USA, beschrieben. Wenn eine Übertragungsfunktion A(z) der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76 der Vorhersageeinrichtung 74 und eine Übertragungsfunktion B(z) der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75 davon wie folgt sind,
dann wird entsprechend dieser Veröffentlichung eine Übertragungsfunktion A'(z) eines Polstellen-Nachverarbeitungsfilters 86 des Nachverarbeitungsfilters 8 und eine Übertragungsfunktion B'(z) eines Nullstellen-Nachverarbeitungsfilters 85 wie folgt angenommen:
Der prinzipielle Aufbau der Vorhersageeinrichtung 74 und des Nachverarbeitungsfilters 8, der in dieser Veröffentlichung offenbart wird, ist in Fig. 12 gezeigt. In Fig. 12 bezeichnen die Bezugssymbole des Koeffizienten-Multiplizierers zur Vereinfachung der Erklärung jeweils seine Koeffizienten.
Die auf der linken Seite von Fig. 12 gezeigte Vorhersageeinrichtung des Dekoders 7 umfaßt die Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75 einschließlich sechs Zeitverzögerungselementen Z&supmin;¹, sechs Koeffizienten-Multiplizierer b&sub1; bis b&sub6; und einen Addierer A1, der Ausgangssignale von Multiplizierern b&sub1; bis b&sub6; addiert, welche die Übertragungsfunktion B(z) realisieren und die Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76, die zwei Zeitverzögerungselemente Z&supmin;¹, zwei Koeffizienten-Multiplizierer a&sub1; und a&sub2; und einen Addierer A2, der Ausgangssignale von den Multiplizierern a&sub1; und a&sub2; addiert, die die Übertragungsfunktion A(z) realisieren, umfaßt. Ausgangssignalsstellen der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75 und der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76 werden zu dem Signal E(n), das vom Umkehrquantisieren des quantisierten Wertes von der Übertragungsseite in dem Umkehrquantisierer 71 (Fig. 11) erhalten wird, von dem Addierer 73 hinzuaddiert, um das zurückgewonnene Sprachsignal S(n) zu erhalten.
Ein Block auf der rechten Seite in Fig. 12 ist ein Nachverarbeitungsfilter 8', das ein Nullstellen-Nachverarbeitungsfilter 85, ein Polstellen-Nachverarbeitungsfilter 86 und einen Addierer 83 umfaßt. Das Nullstellen-Nachverarbeitungsfilter 85 ist außerdem mit β-Koeffizientenmultiplizierern ausgerüstet, wobei β und β² und β&sup6; zwischen Koeffizientenmultiplizierern b&sub1; bis b&sub2; bzw. dem Addierer A1 eingefügt sind, im Vergleich mit der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75, um den β-Koeffizient-Betrieb, der eine Potenz von β ist, auszuführen.
Das Polstellen-Nachverarbeitungsfilter ist mit einem β-Koeffizientmultiplizierer α ausgerüstet und α² wird zwischen Koeffizientenmultiplizierern a&sub1; und a&sub2; bzw. dem Addierer 2A2 eingefügt, im Vergleich mit der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76. Ausgangssignale von Nachverarbeitungsfiltern 85 und 86 werden zu dem zurückgewonnenen Sprachausgang (n) an dem Addierer 83 hinzuaddiert, durch die Gehörempfindung des zurückgewonnenen Ausgangs verbessert ist, und dann als ein verbesserter Ausgang Z abgegeben wird.
Die oben erwähnten Koeffizienten b&sub1; bis b&sub6;, a&sub1; und a&sub2; werden aktualisiert, um sie an das Eingangssignal zu adaptieren und müssen die gleichen Werte wie die Vorhersageeinrichtung und das Nachverarbeitungsfilter besitzen. Außerdem werden die Koeffizienten α und β in dem Nachverarbeitungsfilter aktualisiert, damit sie sich an das Eingangssignal zu adaptieren.
In Fig. 11 befindet sich das Nachverarbeitungsfilter 8, beispielsweise das in Fig. 12 gezeigte Filter, an der Ausgangsseite des Dekodierers 7. Das Nachverarbeitungsfilter 8 ist mit einer Koeffizienten-Gewichtungsschaltung 88 zum Steuern der Koeffizienten α und β der Nullstellen- und Polstellen-Nachverarbeitungsfilter 85 und 86 ausgerüstet.
Die Koeffizienten der Koeffizientenmultiplizierer b&sub1; bis b&sub6; des Nullstellen-Nachverarbeitungsfilters 85 und der Koeffizientenmultiplizierer a&sub1; und a&sub2; des Nachverarbeitungsfilters 86 werden auf den gleichen Werten wie diejenige der Koeffizienten b&sub1; bis b&sub6; der Nullstellen-Vorhersageeinrichtung 75' bzw. der Koeffizienten a&sub1; und a&sub2; der Polstellen-Vorhersageeinrichtung 76' von der Koeffizient-Gewichtungsschaltung 88 gehalten. Außerdem wird der Energiekoeffizient β des Nullstellen-Nachverarbeitungsfilters 85 und der Energiekoeffizient α des Polstellen-Nachverarbeitungsfilgers 86 auf geeignete Werte eingestellt, um eine geeignete Nachverarbeitung durch die Koeffizienten-Gewichtungsschaltung 83 auszuführen. Die Koeffizienten α und β werden auf einen Wert zwischen 0 und 1 eingestellt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß in diesem Beispiel α = 1,0 und β 0,2 ist.
Wie oben beschrieben, kann der zurückgewonnene Sprachausgang mit einer weiter verbesserten Qualität erhalten werden, indem das Nachverarbeitungsfilter mit einer Eigenschaft hinzugefügt wird, die entsprechend der Eigenschaft der adaptiven Differential-Kodierungseinheit auf der Empfängerseite geändert wird.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die vorliegende Erfindung auf ein ADPCM-System angewendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das ADPCM-System beschränkt, die vorliegende Erfindung kann nämlich auf Systeme angepaßt werden, wobei die adaptive Quantisierung beispielsweise APCM (adaptive Puls-Code-Modulation), ADM (adaptive Delta-Modulation), SBC (Nebenband-Kodierung), VRC (variable Verhältnis-Kodierung), APC (adaptive Vorhersage-Kodierung) und ATC (adaptive Transformations-Kodierung) etc. durchgeführt wird.

Claims

1. Kodier-Übertragungsgerät mit einer Übertragungseinrichtung und einer Empfangseinrichtung, wobei die Übertragungseinrichtung umfaßt:

eine Vielzahl von Kodiereinheiten (I&sub1; ... Ik) und einen adaptiven Quantisierer (11) zum Abgeben eines quantisierten Wertes entsprechend einem Eingangssignal und eine Fehlerberechnungseinheit (17) zum Berechnen des Quantisierungsfehlers des adaptiven Quantisierers (11), wobei jede der Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) verschiedene Verarbeitungseigenschaften aufweist;

eine Auswerteeinheit (2), zum Bestimmen, welche von der Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) in jedem Rahmen eines Eingangssignals zur durchführung einer optimalen Quantisierung und eine optimale Kodierungseinheit ist; und

eine Sendeeinheit (3, 4) zum Auswählen eines optimal quantisierten Wertes der optimalen Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) aus qunatisierten Werten, die von der Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eingegeben werden, jeweils auf der Basis einer Bestimmung von der Auswerteeinheit (2) und zur Übertragung des optimalen quantisierten Wertes zusammen mit der Bestimmungsinformation; und

wobei die Empfängereinrichtung umfaßt:

eine Teilungseinheit (6) zum Teilen eines empfangenen Signals von der Übertragungseinrichtung in den quantisierten Wert und die Bestimmungsinformation;

eine adaptive Dekodierungseinheit (7) zum Dekodieren des von der Teilungseinheit (6) erhaltenen quantisierten Wertes in das ursprüngliche Eingangssignal; und

eine Einheit (72) zur optimalen Steuerung zum Steuern der Verarbeitungseigenschaft der adaptiven Dekodierungseinheit (7), so daß sie eine optimale Verarbeitungseigenschaft wird entsprechend der von der Teilungseinheit (6) erhaltenen Bestimmungsinformation,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Übertragungseinrichtung

die Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) adaptive Kodierungseinheiten sind, wobei jede adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) eine verschiedene adaptive Quantisierungs-Verarbeitungseigenschaft besitzt, die Auswerteeinheit (2) auf der Basis von Quantisierungsfehlern, die jeweils von der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eingegeben werden, die optimale adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) bestimmt, eine Parameterkopiereinheit (5) vorgesehen ist, in der Parameter zum Bestimmen eines inneren Zustandes der adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; .. Ik) von allen der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eingegeben werden, und ein optimaler Parameter einer optimalen adaptiven Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) gewählt wird und an andere adaptive Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) in jedem Rahmen entsprechend einer Bestimmung von der Auswerteeinheit (2) gesendet wird; und

jede der anderen adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) einen Signalprozeß für einen nächsten Rahmen startet, nachdem sie den von der Parameterkopiereinheit (5) gesendeten optimalen Parameter als einen eigenen Parameter kopiert.

2. Kopier-Übertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung außerdem eine Fehlerkorrektur-Kodierungseinheit (81) umfaßt zum Ausführen eines Fehlerkorrektur-Kodierungsprozesses an der Bestimmungsinformation von der Auswerteeinheit (2), wodurch die von der Fehlerkorrekturkodierung verarbeitete Bestimmungsinformation an die Empfängereinrichtung gesendet wird;

wobei die Empfängereinrichtung außerdem eine Fehlerkorrektureinheit (82) umfaßt zum Ausführen des Fehlerkorrekturprozesses an der Bestimmungsinformation, die von der Teilungseinheit (6) geteilt wird, wodurch die Fehler-korrigierte Bestimmungsinformation an die optimale Einheit (72) zur optimalen Steuerung gesendet wird.

3. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtung außerdem ein Nachverarbeitungsfilter (8) umfaßt, das sich in einer letzteren Stufe der adaptiven Dekodierungseinheit (7) befindet und der Parameter des Nachverarbeitungsfilters (8) entsprechend dem Parameter der adaptiven Dekodierungseinheit (7) verändert wird.

4. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Verarbeitungseigenschaft zwischen der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) die Differenz von Quantisierungs- Schrittweitenaktualisierungskoeffizienten zwischen den adaptiven Quantisierern (11) ist.

5. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) ein adaptiver differentieller Impuls- Codemodulationskodierer ist.

6. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eine Subtratktionseinrichtung (10) zum Berechnen eines Vorhersagefehlers entsprechend einer Differenz zwischen einem Eingangssignal und einem vorhergesagten Wert, den adaptiven Quantisierer (11) zum adaptiven Quantisieren des Vorhersagefehlers, einen adaptiven Umkehrquantisier (12) zum adaptiven Umkehrquantisieren eines quantisierten Wertes von dem adaptiven Quantisierer (11), eine Vorhersageeinrichtung (14, 15, 16) zum Berechnen des vorhergesagten Wertes auf der Basis von vergangenen Ausgangssignalen von dem adaptiven Umkehrquantisierer und eine Fehlerberechnungseinheit (17) zum Berechnen eines Quantisierungsfehlers entsprechend einem Differentialwert zwischen einem Vorhersagefehler und einem umkehrquantisierten Wert von dem Umkehrquantisierer (12) umfaßt.

7. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhersageeinrichtung (14, 15, 16) eine Nullstellen-Vorhersageeinrichtung (14) und eine Polstellen-Vorhersageeinrichtung (15) enthält.

8. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Parameter der adaptiven Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik), die von der Parameterkopiereinheit (5) kopiert werden sollen, ein Quantisierungs- Schrittweitenaktualisierungskoeffizient ist.

9. Kodier-Übertragungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Parameter, der kopiert werden soll, außerdem Abgriffdaten und einen Vorhersagekoeffizienten der Vorhersageeinrichtung (14, 15, 16) enthält.

10. Übertragungseinrichtung, die ausgelegt ist für ein Kodierungs-Übertragungsgerät zum Ausführen von Kodierung mit einer adaptiven Quantisierung, umfassend:

eine Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) und einen adaptiven Quantisierer (11) zum Abgeben eines quantisierten Wertes entsprechend einem Eingangssignal und eine Fehlerberechnungseinheit (17) zum Berechnen des Quantisierungsfehlers des adaptiven Quantisierers (11), wobei jede der Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) verschiedene Verarbeitungseigenschaften aufweisen;

eine Auswerteeinheit (2) zum Bestimmen, welche von der Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) in jedem Rahmen eines Eingangssignals eine optimale Quantisierung ausführt; und

eine Sendeeinheit (3, 4) zum Auswählen eines optimal quantisierten Wertes der optimalen Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) aus quantisierten Werten, die von der Vielzahl von Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eingegeben werden, jeweils auf der Basis einer Bestimmung von der Auswerteeinheit (2) und zum Übertragen des optimalen quantisierten Wertes zusammen mit der Bestimmungsinformation;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) adaptive Kodierungseinheiten sind, jede adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) eine verschiedene adaptive Quantisierungs-Verarbeitungseigenschaft aufweist, die Auswerteeinheit (2) die optimale adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) auf der Basis von Quantisierungsfehlern bestimmt, die von der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) jeweils eingegeben werden;

eine Parameterkopiereinheit (5), in der Parameter zum Bestimmen eines inneren Zustandes der adaptiven Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) von allen der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eingegeben werden und ein optimaler Parameter der optimalen adaptiven Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) gewählt wird und an die anderen adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) in jedem Rahmen entsprechend einer Bestimmung von der Auswerteeinheit (2) gesendet werden; und

jede der anderen adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) eine Signalverarbeitung eines nächsten Rahmens startet, nachdem der von der Parameterkopiereinheit (5) gesendete optimale Parameter als ein eigener Parameter kopiert ist.

11. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterschied zwischen Verarbeitungseigenschaften der Vielzahl von adaptiven Kodierungseinheiten (I&sub1; ... Ik) der Unterschied zwischen Quantisierungs- Schrittweitenaktualisierungskoeffizienten der adaptiven Quantisierer (11) ist.

12. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) ein adaptiver differentieller Impuls- Codemodulationskodierer ist.

13. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) eine Subtraktionseinrichtung (10) zum Berechnen eines Vorhersagefehlers entsprechend einer Differenz zwischen einem Eingangssignal und einem vorausgesagten Wert, den adaptiven Quantisierer (11) zum adaptiven Quantisieren des Vorhersagefehlers, einen adaptiven Umkehrquantisierer (12) zum adaptiven Umkehrquantisierer eines quantisierten Wertes von dem adaptiven Quantisierer (11), eine Vorhersageeinrichtung (14, 15, 16) zum Berechnen eines vorhergesagten Wertes auf der Basis eines vergangenen Ausgangssginals von dem adaptiven Umkehrquantisierer (12) und eine Fehlerberechnungseinheit (17) umfaßt, zum Berechnen eines Quantisierungsfehlers entsprechend einem differentiellen Wert zwischen einem Vorhersagefehler und einem umgekehrt quantisierten Wert von dem Umkehrquantisierer (12).

14. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhersageeinrichtung (14, 15, 16) eine Nullstellen-Vorhersageeinrichtung (14) und eine Polstellen-Vorhersageeinrichtung (15) enthält.

15. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Parameter der adaptiven Kodierungseinheit (I&sub1; ... Ik) der von der Parameterkopiereinheit (5) kopiert werden soll, ein Quantisierungs- Schrittweitenaktualisierungskoeffizient ist.

16. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Parameter, der kopiert werden soll, außerdem Abgriffdaten enthält und einen Vorhersagekoeffizienten der Vorhersageeinrichtung (14, 15, 16) enthält.