DE69731588T2

DE69731588T2 - Coderienrichtung mit verringerter komplexität für ein signalübertragungssystem

Info

Publication number: DE69731588T2
Application number: DE69731588T
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Wuppermann; Fransiscus Marinus Jozephus De Bont
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2017-02-01
Also published as: CN1189263A; CN1114279C; US6603832B2; JPH11504492A; US20010014856A1; AR006972A1; EP0821849A1; US6608877B1; US20010006537A1; EP0821849B1; TW317051B; JP4097699B2; DE69731588D1; KR100426514B1; KR19990007805A; US6272196B1; US6600798B2; WO1997030525A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Codierer mit einem Anregungssequenzgenerator zum Erzeugen einer Anzahl Anregungssequenzen, Selektionsmitteln zum Selektieren einer Anregungssequenz aus der Anzahl Anregungssequenzen, was zu einem minimalen Fehler zwischen einem von der genannten Anregungssequenz hergeleiteten synthetischen Signal und einem von dem Eingangssignal hergeleiteten Zielsignal führt, wobei der Codierer zum Liefern eines Signals vorgesehen ist, das die selektierte Anregungssequenz darstellt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Übertragungssystem und einen Sender mit einem derartigen Codierer und auf ein entsprechendes Übertragungsverfahren.
Ein Codierer der eingangs beschriebenen Art ist bekannt aus dem Artikel: "Codebook searching for 4.8 kbps CELP speech coder" von W. Grieder u. a. in "Communications, Computers and Power in the Modern Environment Conference proceeding", Saskatoon, Canada, den 17.–18. Mai 1993, Seiten 397–406, IEEE Wescanex 1993.
Derartige Übertragungssysteme können verwendet werden zum Übertragen von Sprachsignalen über ein Übertragungsmedium, wie einen Funkkanal, ein Koaxialkabel oder eine optische Faser. Derartige Übertragungssysteme können auch verwendet werden zum Aufzeichnen von Sprachsignalen auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einem Magnetband oder eine Magnetplatte. Etwaige Applikationen sind automatische Telefonbeantworter oder Diktiergeräte.
In modernen Sprachübertragungssystemen werden die zu übertragenden Sprachsignale oft codiert, und zwar unter Anwendung einer Synthesetechnik. Bei dieser Technik wird ein synthetisches Signal erzeugt, und zwar mit Hilfe eines Synthesefilters, das von einer Anzahl Anregungssequenzen Anregt wird. Das synthetische Sprachsignal wird für eine Anzahl Anregungssequenzen bestimmt und es wird ein Fehlersignal bestimmt, das den Fehler zwischen dem synthetischen Signal und einem von dem Eingangssignal hergeleiteten Zielsignal darstellt. Die Anregungssequenz, die zu dem kleinsten Fehler führt, wird selektiert und in codierter Form zu dem Empfänger übertragen.
In dem Empfänger wird die Anregungssequenz wiederhergestellt und es wird ein synthetisches Signal dadurch erzeugt, dass die Anregungssequenz einem Synthesefilter zugeführt wird. Dieses synthetische Signal ist eine Replik des Eingangssignal des Senders.
Zum Erhalten einer guten Qualität der Signalübertragung sind an der Selektion eine Vielzahl (beispielsweise 1024) Anregungssequenzen beteiligt. Im Falle von Sprachcodierung ist eine Anregungssequenz im Allgemeinen ein Segment mit einer Dauer von 2–5 ms. Im Falle einer Abtastfrequenz von 16 kHz, bedeutet dies 32–80 Abtastwerte. Die Parameter des synthetischen Filters werden im Allgemeinen von Analysenparametern hergeleitet, die charakteristische Eigenschaften des Eingangssignals darstellen. Bei der Sprachcodierung sind die verwendeten Analysenparameter meistens sog. Prädiktionsparameter. Die Anzahl Prädiktionsparameter kann von 10 bis 50 variieren und folglich die Anzahl Synthesefilter.
Wenn das synthetische Sprachsignal für alle Anregungssequenzen berechnet werden soll, führt dies zu beträchtlichen rechnerischen Gemeinkosten.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Codierer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, wobei die rechnerischen Gemeinkosten wesentlich reduziert sind.
Dazu weist der Codierer nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass er ein Analysenfilter aufweist zum Herleiten einer Restsequenz aus dem Eingangssignal, und dass der Codierer Anregungssequenzvorselektionsmittel aufweist zum Vorselektieren eines reduzierten Satzes von Anregungssequenzen aus einem großen Satz von Anregungssequenzen, wobei dieser reduzierte Satz von Anregungssequenzen die größte Ähnlichkeit mit der durch die Selektionsmittel zu betrachteten Restsequenz hat und dass die Anregungssequenzen Nicht-Null Abtastwerte enthalten, die durch eine vorbestimmte Anzahl Null-Abtastwerte getrennt sind, und dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel dazu vorgesehen sind, aus der Restsequenz die Lage der Nicht Null Abtastwerte in den von den Selektionsmitteln zu betrachtenden Anregungssequenzen zu ermitteln.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Komplexität des Übertragungssystems wesentlich reduziert werden kann, indem eine Vorselektion der möglichen Anregungssequenzen durchgeführt wird, und zwar unter Verwendung eines gefilterten Zielsignals oder Restsignals. Die selektierten Anregungssequenzen sind diejenigen, die mit dem gefilterten Zielsignal (oder Restsignal) die größte Ähnlichkeit haben. Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, die Komplexität des Codierers um einen Faktor, variierend von 20 bis 80 zu reduzieren, ohne dass die Qualität der Selektionsprozedur beeinträchtigt wird.
Es sei bemerkt, dass der Artikel "Binary pulse excitation: a novel approach to low complexity CELP coding" von R. A. Salami in dem Buch "Advances in Speech Coding", herausgegeben von B. Atal, V. Cupermann und A. Gersho, Seiten 145–156, erschienen bei Kluwer Academic Publishers, ISBN 0-7923-9091-1 die Konstruktion eines örtlichen Codebuches aus einem größeren Codebuch beschreibt. In diesem Dokument wird aber nicht beschrieben, dass die Anregungssequenzen im Hinblick auf ihre Ähnlichkeit mit dem Restsignal selektiert werden, sondern sie werden von einer einzigen Anregungssequenz hergeleitet, die als nahezu optimal betrachtet wird.
Die Verwendung äquidistanter Impulse, die durch eine vorbestimmte Anzahl Nullwerte voneinander getrennt sind, führt zu einer reduzierten rechnerischen Komplexität zum Filtern der Anregungssequenzen. Dadurch, dass zunächst die Position der Nicht-Null-Abtastwerte in den Anregungssequenzen, die für eine weitere Selektion betrachtet werden, selektiert wird, wird die Anzahl Anregungssequenzen, die bei der weiteren Selektion in Betracht kommen, wesentlich reduziert. Dies führt zu einer wesentlichen Verringerung der erforderlichen rechnerischen Komplexität.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Anregungssequenzen ternäre Anregungsabtastwerte aufweisen, dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel zum Selektieren der Anregungssequenzen vorgesehen sind, wobei das Vorzeichen der Signalabtastwerte nicht von dem Vorzeichen der entsprechenden Abtastwerte in der Restsequenz abweicht.
Die Verwendung ternärer Abtastwerte führt zu einer geringen rechnerischen Komplexität, weil die bei der Filterung eines ternären Signals verwendeten Multiplikationen nur Multiplikationen mit +1, 0 oder –1 betreffen, was auf einfache Art und Weise durchgeführt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Übertragungssystem, wobei die vorliegende Erfindung angewandt werden kann,
2 einen Codierer nach der vorliegenden Erfindung,
3 einen Teil der adaptiven Codebuchselektionsmittel zur Vorselektion einer Anzahl Anregungssequenzen aus der Hauptsequenz,
4 einen Teil der Selektionsmittel zur Selektion der wenigstens einen weiteren Anregungssequenz,
5 Anregungssequenzselektionsmittel nach der vorliegenden Erfindung,
6 feste Codebuchselektionsmittel nach der vorliegenden Erfindung,
7 einen Decoder zur Verwendung in dem Übertragungssystem nach 1.
In dem Übertragungssystem nach 1 wird das Eingangssignal einem Sender 2 zugeführt. In dem Sender 2 wird das Eingangssignal unter Verwendung eines Codierers nach der vorliegenden Erfindung codiert. Das Ausgangssignal des Codierers 4 wird einem Eingang der Übertragungsmittel 6 zur Übertragung des Ausgangssignals des Codierers 4 über das Übertragungsmedium 8 zu einem Empfänger 10 zugeführt. In dem Empfänger 10 wird das empfangene Signal durch eine Eingangsschaltung 12 in ein Signal umgewandelt, das für den Decoder 14 geeignet ist. Die Wirkung der Eingangsschaltung 12 kann Filterung, Demodulation und Detektion der binären Symbole enthalten. Der Decoder 14 leitet von dem Ausgangssignal von der Eingangsschaltung 12 ein rekonstruiertes Eingangssignal her.
In dem Codierer nach 2 ist der Eingang des Codierers 4, der Abtastwerte i[n] des digitalisierten Eingangssignals trägt, mit einem Eingang von Frame-Mitteln 20 verbunden. Der Ausgang der Frame-Mittel, der ein Ausgangssignal x[n] trägt, ist mit einem Hochpassfilter 22 verbunden. Der Ausgang des Hochpassfilters 22, der ein Ausgangssignal s[n], ist mit einem wahrnehmenden Gewichtungsfilter 32 verbunden und mit einem Eingang eines LPC-Analysators 24. Ein erster Ausgang des LPC-Analysators 24, der ein Ausgangssignal r[k] trägt, ist mit einem Quantisierer 26 verbunden. Ein zweiter Ausgang des LPC-Analysators trägt einen Filterkoeffizienten of für das reduzierte Komplexitätssynthesefilter.
Der Ausgang des Quantisierers 26, der das Ausgangssignal C[k] trägt, ist mit einem Eingang eines Interpolators 28 verbunden, sowie mit einem ersten Eingang eines Multiplexers 59. Der Ausgang des Interpolators 28, der das Signal aq[k][s] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des wahrnehmenden Gewichtungsfilters 32, mit einem Eingang eines Null-Eingangs-Response-Filters 34 und mit einem Eingang eines Impuls-Response-Rechners 36. Der Ausgang des wahrnehmenden Gewichtungsfilters 32, der das Signal w[n] trägt, ist mit einem ersten Eingang eines Subtrahierers 38 verbunden. Der Ausgang des Null-Eingangs-Response-Filters 34, der das Ausgangssignal z[n] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Subtrahierers 38 verbunden.
Der Ausgang des Subtrahierers 38, der ein Targetsignal t[n] trägt, ist mit einem Eingang der adaptiven Codebuchselektionsmittel 40, mit adaptiven Vorselektionsmitteln 42 und mit einem Eingang eines Subtrahierers 41 verbunden. Der Ausgang des Impuls-Response-Rechners 36, der ein Ausgangssignal h[n] trägt, ist mit einem Eingang der adaptiven Codebuchselektionsmittel 40, mit einem Eingang der adaptiven Codebuchvorselektionsmittel 42, einem Eingang von festen Codebuchselektionsmittel 44 und mit einem Eingang von Anregungssignalselektionsmittel verbunden, die weiterhin als feste Codebuchvorselektionsmittel 46 bezeichnet werden. Ein Ausgang der adaptiven Codebuchvorselektionsmittel 42, der das Ausgangssignal ia[k] trägt, ist mit einem Eingang der adaptiven Codebuchselektionsmittel 40 verbunden. Die Kombination der adaptiven Codebuchvorselektionsmittel 42, der adaptiven Codebuchselektionsmittel 40, der festen Codebuchvorselektionsmittel 46 und der festen Codebuchselektionsmittel 44 bildet die Selektionsmittel 45.
Ein erster Ausgang der adaptiven codebuchselektionsmittel, der das Ausgangssignal Ga trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Multiplexers 59 und mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 52 verbunden. Ein zweiter Ausgang der adaptiven Codebuchselektionsmittel, der das Ausgangssignal Ia trägt, ist mit einem dritten Eingang des Multiplexers 59 und mit einem Eingang eines adaptiven Codebuchs 48 verbunden. Ein dritter Ausgang der adaptiven Codebuchselektionsmittel 40, der das Ausgangssignal p[n] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Subtrahierers 41 verbunden.
Der Ausgang des Subtrahierers 41, der das Ausgangssignal e[n] trägt, ist mit einem zweiten Eingang der festen Codebuchselektionsmittel 44 sowie mit einem zweiten Eingang der festen Codebuchvorselektionsmittel 56 verbunden. Ein Ausgang der festen Codebuchvorselektionsmittel 46, der das Ausgangssignal if[k] trägt, ist mit einem dritten Eingang der festen Codebuchselektionsmittel 44 verbunden. Ein erster Ausgang der festen Codebuchselektionsmittel, der das Ausgangssignal Gf trägt, ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 54 sowie mit einem vierten Eingang des Multiplexers 59 verbunden. Ein zweiter Ausgang der festen Codebuchselektionsmittel 44, der das Ausgangssignal P trägt, ist mit einem ersten Eingang eines Anregungsgenerators 50 und mit einem fünften Eingang des Multiplizierers 59 verbunden. Ein dritter Ausgang der festen Codebuchselektionsmittel 44, der das Ausgangssignal L[k] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Anregungsgenerators 50 und mit einem sechsten Eingang des Multiplexers 59 verbunden. Ein Ausgang des Anregungsgenerators 50, der das Ausgangssignal yf[n] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 54 verbunden. Ein Ausgang des adaptiven Codebuchs 48, der das Ausgangssignal ya[n] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 52 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 52 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 56 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 54 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 56 verbunden. Ein Ausgang des Addierers 56, der das Ausgangssignal yaf[n] trägt, ist mit einer Speicheraktualisierungseinheit 58 verbunden, wobei diese letztere mit dem adaptiven Codebuch 48 verbunden ist.
Ein Ausgang des Multiplexers 59 bildet den Ausgang des Codierers 59.
Die Ausführungsform des Codierers nach 2 wird erläutert unter der Voraussetzung, dass das Eingangssignal ein Breitbandsignal mit einem Frequenzbereich von 0 bis 7 kHz ist. Eine Abtastrate von 16 kHz wird vorausgesetzt. Es zeigt sich aber, dass die vorliegende Erfindung sich nicht auf einen derartigen Typ von Signalen begrenzt.
In den Frame-Mitteln 20 wird das Sprachsignal i[n] in Sequenzen von N Signalabtastwerten x[n], auch als Frames bezeichnet, aufgeteilt. Die Dauer eines derartigen Frames ist typischerweise 10–30 ms. Mit Hilfe des Hochpassfilters 22 wird der Inhalt des "framed" Signals derart entfernt, dass ein DC-freies Signal an dem Ausgang des Hochpassfilters 22 verfügbar ist. Mit Hilfe des linearen prädiktiven Analysators 24 werden die linearen Prädiktionskoeffizienten a[k] bestimmt. K ist typischerweise zwischen 8 und 12 für Schmalbandsprache und zwischen 16 und 20 für Breitbandsprache, obschon Ausnahmen auf diesen typischen Wert möglich sind. Die linearen Prädiktionskoeffizienten werden in dem Synthesefilter verwendet, was nachstehend noch näher erläutert wird.
Für die Berechnung der Prädiktionskoeffizienten a[k] wird zunächst das Signal s[n] mit einem Hamming-Fenster gewichtet zum Erhalten des gewichteten Signals sw[n]. Die Prädiktionskoeffizienten a[n] werden von dem Signal sw[n] hergeleitet, indem zunächst Autokorrelationskoeffizienten berechnet und danach der Levinson-Durbin-Algorithmus zur rekursiven Bestimmung der Werte a[k] durchgeführt wird. Das Ergebnis des rekursiven Schrittes wird als of gespeichert, und zwar zur Verwendung in dem Synthesefilter mit reduzierter Komplexität. Auf alternative Weise ist es möglich, die Ergebnisse af1 und af2 des zweiten rekursiven Schrittes als Parameter für das Synthesefilter mit reduzierter Komplexität zu speichern. Es sei bemerkt, dass wenn ein Synthesefilter mit reduzierter Komplexität zweiter Ordnung verwendet wird, kann es möglich sein, nur die Vorselektion durchzuführen. Auf eine Selektion, wobei ein Synthesefilter voller Komplexität verwendet wird, kann dann verzichtet werden. Um extrem scharfe Spitzen in der spektralen Umhüllenden, dargestellt durch die Prädiktionsparameter a[k] zu eliminieren wird ein Bandbreitenexpansionsvorgang dadurch durchgeführt, dass jeder Koeffizient a[k] mit einem Wert γ^k multipliziert wird. Die modifizierten Prädiktionskoeffizienten ab[k] werden zu "log area ratios" r[k] transformiert.
Der Quantisierer 26 quantisiert die "log area ratios" in einer nicht einheitlichen Art und Weise um die Anzahl Bits zu reduzieren, die zum Übertragen der log area ratios zu dem Empfänger zu übertragen. Der Quantisierer 26 erzeugt ein Signal C[k], das den Quantisierungspegel der log area ratios angibt.
Für die Selektion der optimalen Anregungssequenz für das Synthesefilter werden die Frames s[n] in S Subframes aufgeteilt. Um glatte Filterübergänge zu erzielen führt der Interpolator 28 zwischen den aktuellen Indizes C[k] und den vorhergehenden Indizes Cp[k] für jedes Subframe eine lineare Interpolation durch und verwandelt die entsprechenden log area ratios zurück in Prädiktionsparameter aq[k][s]. S entspricht dem Index des aktuellen Subframes.
In einer Analyse durch den Synthesecodierer wird ein Frame (oder Subframe) des Sprachsignals mit einer Anzahl synthetischer Sprachframes verglichen, die je einer anderen durch ein Synthesefilter gefilterten Anregungssequenz entsprechen. Die Übertragungsfunktion des Synthesefilters ist gleich 1/A(z), wobei A(z) der nachfolgenden Gleichung entspricht:
In (1) ist P die Prädiktionsordnung, k ist der laufende Index und z^–1 der Verzögerungsfaktor Eins.
Um die Wahrnehmungseigenschaften des menschlichen Hörsystems zu meistern wird die Differenz zwischen dem Sprachframe und dem synthetischen Sprachframe durch ein wahrnehmendes Gewichtungsfilter mit Übertragungsfunktion A(z)/A(z/γ) gefiltert. γ ist eine Konstante mit normalerweise einem Wert um 0,8 herum. Das selektierte optimale Anregungssignal ist das Anregungssignal, das zu einer minimalen Leistung des Ausgangssignals des wahrnehmenden Gewichtungsfilters führt.
In den meisten Sprachcodierern wird der wahrnehmenden Gewichtungsfiltervorgang vor dem Vergleichsvorgang durchgeführt. Dies bedeutet, dass das Sprachsignal von einem Filter mit Übertragungsfunktion A(z)/A(z/γ) gefiltert werden soll und dass das Synthesefilter durch ein modifiziertes synthetisches Filter mit Übertragungsfunktion 1/A(z/γ) ersetzt werden soll. Es sei bemerkt, dass auch andere Typen wahrnehmend gewichtender Filter verwendet werden, wie das Filter mit einer Übertragungsfunktion A(z/γ₁)/A(z/γ₂). Das wahrnehmende Gewichtungsfilter 32 führt die Filterung des Sprachsignals entsprechend der Übertragungsfunktion A(z)/A(z/y) durch, wie oben beschrieben. Die Parameter des wahrnehmenden Gewichtungsfilters 32 werden jedes Subframe mit den interpolierten Prädiktionsparametern aq[k][s] aktualisiert. Es sei bemerkt, dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Varianten der Übertragungsfunktion des wahrnehmenden Gewichtungsfilters und alle Positionen des wahrnehmenden Gewichtungsfilters enthält.
Das Ausgangssignal des modifizierten Synthesefilters ist ebenfalls von den selektierten Anregungssequenzen von vorhergehenden Subframes abhängig. Die Teile des synthetischen Sprachsignals, abhängig von der aktuellen Anregungssequenz und den vorhergehenden Anregungssequenzen können getrennt werden. Weil das Ausgangssignal des Null-Eingangsfilters unabhängig ixt von der aktuellen Anregungssequenz, kann sie zu der Sprachsignalstrecke verlagert werden, wie mit dem Filter 34 in 2 gemacht worden ist.
Weil das Ausgangssignal des modifizierten Synthesefilters von dem wahrnehmend gewichteten Sprachsignals subtrahiert wird, soll das Signal des Null-Eingangs-Response-Filters 34 auch von dem wahrnehmend gewichteten Sprachsignal subtrahiert werden. Diese Subtraktion wird von dem Subtrahierer 38 durchgeführt. An dem Ausgang des Subtrahierers 38 ist das Zielsignal t[n] verfügbar.
Der Codierer 4 umfasst einen örtlichen Decoder 30. Der örtliche Decoder 30 umfasst ein adaptives Codebuch 48, das nacheinander eine Anzahl vorher selektierter Anregungssequenzen speichert. Das adaptive Codebuch 48 wird mit dem adaptiven Codebuchindex Ia adressiert. Das Ausgangssignal ya[n] des adaptiven Codebuchs 48 wird mit einem Verstärkungsfaktor Ga von dem Multiplizierer 52 skaliert. Der örtliche Decoder 30 umfasst auch einen Anregungsgenerator 50, der zum Erzeugen einer Anzahl vorbestimmter Anregungssequenzen vorgesehen ist. Die Anregungssequenz yf[n] ist eine sog. Regelmäßige Impulsanregungssequenz. Sie umfasst eine Anzahl Anregungsabtastwerte, voneinander getrennt durch eine Anzahl Abtastwerte mit dem Wert Null. Die Position der Anregungsabtastwerte wird durch den Parameter PH (Phase) angegeben. Die Anregungsabtastwerte können einen der Werte –1, 0 und +1 haben. Die Werte der Anregungsabtastwerte werden gegeben durch die Variable L[k]. Das Ausgangssignal yf[n] des Anregungsgenerators 50 wird mit einem Verstärkungsfaktor Gf durch den Multiplizierer 54 skaliert. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 52 und 54 werden durch den Addierer 56 zu einem Anregungssignal yaf[n] zusammen addiert. Dieses Signal yaf[n] wird in dem adaptiven Codebuch 48 gespeichert zur Verwendung in dem nächsten Subframe.
In den adaptiven Codebuchvorselektionsmitteln 42 wird ein reduzierter Satz von Anregungssequenzen bestimmt. Die Indizes ia[k] dieser Sequenzen werden den adaptiven Codebuchselektionsmitteln 40 zugeführt. In den adaptiven Codebuchvorselektionsmitteln 42 wird ein Synthesefilter mit reduzierter Komplexität erster Ordnung verwendet. Weiterhin werden nicht alle möglichen Anregungssequenzen berücksichtigt, sondern eine reduzierte Anzahl Anregungssequenzen mit einer gegenseitigen Verlagerung um wenigstens zwei Positionen. Eine gute Wahl ist eine Verlagerung in dem Bereich von 2 bis 5. Die Reduktion der Komplexität des verwendeten Synthesefilters und die Reduktion der Anzahl in Betracht kommender Anregungssequenzen ergibt eine wesentliche Reduktion der Komplexität des Codierers.
Die adaptiven Codebuchselektionsmittel 40 sind vorgesehen zum Herleiten der besten Anregungssequenz aus den vorselektierten Anregungssequenzen. Bei dieser Selektion wird ein Synthesefilter großer Komplexität verwendet und es wird eine geringe Anzahl Anregungssequenzen in der Nähe der vorselektierten Anregungssequenzen versucht. Die Verlagerung zwischen den versuchten Anregungssequenzen ist kleiner als die Verlagerung, die bei der Vorselektion angewandt wurde. Eine Verlagerung gleich Eins wird angewandt in einem Codierer nach der vorliegenden Erfindung. Durch die geringe Anzahl betroffener Anregungssequenzen ist die zusätzliche Komplexität der schlussendlichen Selektion gering. Die adaptiven Codebuchselektionsmittel erzeugen ebenfalls ein Signal p[n], das ein symmetrisches Signal ist, erhalten durch Filterung der gespeicherten Anregungssequenzen durch das gewichteten Synthesefilter und durch Multiplikation des synthetischen Signals mit dem Wert Ga.
Der Subtrahierer 41 subtrahiert das Signal p[n] von dem Zielsignal t[n] zum Herleiten des Differenzsignals e[n]. In den festen Codebuchvorselektionsmitteln 46 wird von dem Signal e[n] ein rückwärts gefiltertes Zielsignal tf[n] hergeleitet. Aus den möglichen Anregungssequenzen werden diejenigen Anregungssequenzen vorselektiert, die dem gefilterten Zielsignal am ähnlichsten sind, und ihre Indizes if[k] werden den festen Codebuchvorselektionsmitteln 46 zugeführt. Die festen Codebuchselektionsmittel 44 führen eine Suche nach dem optimalen Anregungssignal aus diesen durch die festen Codebuchvorselektionsmittel vorselektierten Signalen. Bei dieser Suche wird ein Synthesefilter voller Komplexität verwendet. Die Signale C[k], Ga, Ia, Gf PH und L[k] werden durch den Multiplexer 59 zu einem einzigen Ausgangsstrom gemultiplext.
Die Impulsresponse-Werte h[n] werden von dem Impulsresponse-Rechner 36 aus den Prädiktionsparametern aq[k][s] entsprechend der nachfolgenden Rekursion berechnet: h[n] = 0; n < 0 h[n] = 1; n = 0 (2)
In (2) ist Nm die erforderliche Länge der Impulsresponse. In dem vorliegenden System ist diese Länge gleich der Anzahl Abtastwerte in einem Subframe.
In den adaptiven Codebuchvorselektionsmitteln 42 nach 3 wird das Zielsignal t[n] einem Eingang eines Zeitumschalters 50 zugeführt. Der Ausgang des Zeitumschalters 50 ist mit einem Eingang eines Null-Zustandsfilters 52 verbunden. Der Ausgang des Null-Zustandsfilters 52 ist mit einem Eingang eines Zeitumschalters 54 verbunden. Der Ausgang des Zeitumschalters 54 ist mit einem ersten Eingang eines Kreuzkorrelators 56 verbunden. Ein Ausgang des Kreuzkorrelators 56 ist mit einem ersten Eingang eines Teilers 64 verbunden.
Ein Ausgang des adaptiven Codebuchs 48 ist mit einem zweiten Eingang eines Kreuzkorrelators 56 und über einen Selektionsschalter 49 mit einem Eingang eines Nullzustands-Synthesefilters mit reduzierter Komplexität 60 verbunden. Ein weiterer Anschluss des Selektionsschalters ist ebenfalls mit einem Ausgang der Speicheraktualisierungseinheit 58 verbunden. Der Ausgang des Synthesefilters 60 mit reduzierter Komplexität ist mit einem Eingang eines Energieschätzers 62 verbunden. Ein Ausgang des Energieschätzers 62 ist mit einem Eingang einer Energietabelle 63 verbunden. Ein Ausgang der Energietabelle 63 ist mit einem zweiten Eingang des Teilers 64 verbunden. Der Ausgang des Teilers 64 ist mit einem Eingang eines Spitzendetektors 65 verbunden und ein Ausgang des Spitzendetektors 65 ist mit einem Eingang eines Selektors 66 verbunden. Ein erster Ausgang des Selektors 66 ist mit einem Eingang des adaptiven Codebuchs 48 verbunden, und zwar zum Selektieren verschiedener Anregungssequenzen. Ein zweiter Ausgang des Selektors 66, der ein Signal trägt, das die vorselektierte Anregungssequenz aus dem adaptiven Codebuch angibt, ist mit einem Selektionseingang des adaptiven Codebuchs 48 und mit einem Selektionseingang der Energietabelle 63 verbunden.
Die Adaptivcodebuchvorselektionsmittel 42 sind vorgesehen zum Selektieren der Anregungssequenz aus dem Adaptivcodebuch und des entsprechenden Verstärkungsfaktors ga. Dieser Vorgang kann geschrieben werden als das Fehlersignal
minimierend, das der nachfolgenden Gleichung entspricht:
In (3) ist Nm die Anzahl Abtastwerte in einem Subframe, y[1][n] ist die Response des Null-Zustands-Synthesefilters an der Anregungssequenz ca[1][n]. Durch Differenzierung (3) gegenüber ga und dadurch, dass das Hergeleitete gleich Null gesetzt wird für den optimalen Wert von ga kann Folgendes gefunden werden:
Ersatz von (4) in (3) ergibt für C:
Minimierung von C entspricht der Maximierung des zweiten Terms f[1] in (5) über 1. f[1] kann auch wie folgt geschrieben werden:
In (6) ist h[n] die Impulsresponse des Filters 52 in 3, wie entsprechend (2) berechnet. (6) kann auch wie folgt geschrieben werden:
(7) wird verwendet in der Präsentation des adaptiven Codebuchs. Der Vorteil der Verwendung von (7) ist, dass zum Bestimmen des Zählers von (7) nur ein einziger Filtervorgang für alle Codebucheingaben erforderlich ist. Die Verwendung von (6) würde einen Filtervorgang für jede Codebucheingabe erfordern, die bei Vorselektion beteiligt ist. Zum Bestimmen des Nenners von (7), dessen Berechnung dennoch Filterung aller Codebucheingaben erfordert, wird ein Synthesefilter mit reduzierter Komplexität verwendet, Der Nenner Ea von f[1] ist die Energie der betreffenden Anregungssequenzen, die mit dem Synthesefilter 60 mit reduzierter Komplexität gefiltert sind. Versuche haben gezeigt, dass der einzige Filterkoeffizient ziemlich langsam variiert, so dass dieser nur einmal je Frame aktualisiert zu werden braucht. Es ist ebenfalls möglich, die Energie der Anregungssequenzen nur einmal je Frame zu berechnen, aber dies erfordert eine etwas modifizierte Selektionsprozedur. Zum Vorselektieren der Anregungssequenzen aus dem adaptiven Codebuch wird die Maßnahme rap[i·Lm + 1] hergeleitet aus (7) wird entsprechend der nachfolgenden Gleichung berechnet:
In (8) sind i und l laufende Parameter, Lmin ist die minimal mögliche Teilungsperiode des betreffenden Sprachsignals, Nm ist die Anzahl Abtastwerte Koeffizienten Subframe, Sa ist die Verlagerung zwischen aufeinander folgenden Anregungssequenzen und Lm ist eine Konstante, welche die Anzahl Energiewerte je Subframe definiert, was gleich 1 + [(Nm – 1)/Schaltungsanordnung ist. Die Suche entsprechend (8) erfolgt für 0 ≤; < Lm und 0 ≤ i < S. Die Suche wird durchgeführt um immer die erste Codebucheingabe entsprechend dem Anfang einer Anregungssequenz einzuschließen vor diese in das adaptive Codebuch 48 eingeschrieben wird. Dies ermöglicht die Neuverwendung vorher berechneter Energiewerte Ea, gespeichert in der Energietabelle 63.
Zu dem Zeitpunkt der Aktualisierung des adaptiven Codebuchs 48 ist das selektierte Anregungssignal yaf[n] des vorhergehenden Subframes in der Speicheraktualisierungseinheit 58 vorhanden. Der Selektionsschalter 49 ist in der Position 0 und die neu verfügbaren Anregungssequenzen werden von dem Synthesefilter 60 mit reduzierter Komplexität gefiltert. Die Energiewerte der neu gefilterten Anregungssequenzen werden an Lm Speicherstellen gespeichert. Die bereits in dem Speicher 63 vorhandenen Energiewerte werden nach unten geschoben. Die ältesten Lm Energiewerte werden aus dem Speicher 63 geschoben, weil die entsprechenden Anregungssequenzen nicht mehr in dem adaptiven Codebuch vorhanden sind. Das Zielsignal ta[n] wird durch die Kombination des Zeitschalters 50, des Filters 52 und des Zeitschalters 54 berechnet. Der Korrelator 56 berechnet den Zähler von (8) und der Teiler 64 führt die Teilung des Zählers von (8) durch den Nenner von (8) durch. Der Spitzendetektor 65 bestimmt diejenigen Indizes der Codebuchindizes, welche die Pa größten Werte von (8) geben. Der Selektor 66 addiert die Indizes der benachbarten Anregungssequenzen der von dem Spitzendelektor 56 gefundenen Pa Sequenzen und führt all diese Indizes dem adaptiven Codebuchselektor 40 zu.
In der Mitte des Frames (nachdem S/2 Subframes passiert sind) wird der Wert von of aktualisiert. Daraufhin wird der Selektionsschalter in die Position 1 gebracht und alle Energiewerte, die den betreffenden Anregungssequenzen entsprechen, die mit den Vorselektionen des adaptiven Codebuchs im Verhältnis stehen, werden neu berechnet und in dem Speicher 63 gespeichert.
In dem adaptiven Codebuchselektor 40 nach 4 ist ein Ausgang des adaptiven Codebuchs 48 mit einem Ausgang des Null-Zustand-Synthesefilters 70 (voller Komplexität) verbunden. Das Synthesefilter 70 empfängt die Impulsresponse-Parameter von dem Rechner 36. Der Ausgang des Synthesefilters 70 ist mit einem Eingang eines Korrelators 72 und mit einem Eingang eines Energieschätzers 74 verbunden. Das Zielsignal t[n] wird einem zweiten Eingang des Korrelators 72 zugeführt. Ein Ausgang des Korrelators 72 ist mit einem ersten Eingang eines Teilers 76 verbunden. Ein Ausgang des Energieschätzers 74 ist mit einem zweiten Eingang des Teilers 76 verbunden. Der Ausgang des Teilers 76 ist mit einem ersten Eingang eines Selektors 78 verbunden. Die Indizes ia[k] der vorselektierten Anregungssequenzen werden einem zweiten Eingang des Selektors 78 zugeführt. Ein erster Ausgang des Selektors ist mit einem Selektionseingang des adaptiven Codebuchs 48 verbunden. Zwei weitere Ausgänge des Selektors 78 liefern die Ausgangssignale Ga und Ia.
Die Selektion der optimalen Anregungssequenz entspricht der Maximalisierung des Terms ra[r]. Der genannte Term ra[r] ist gleiche:
(9) entspricht dem Term f[1] in (5). Das Signal y[r][n] wird durch das Filter 70 von den Anregungssequenzen hergeleitet. Der Ausgangszustand des Filters 70 wird jeweils bevor eine Anregungssequenz gefiltert wird, auf Null gesetzt. Es wird vorausgesetzt, dass die Variable ia[r] die Indizes der vorselektierten Anregungssequenzen und deren Nachbarn in zunehmender Indexreihenfolge enthält. Dies bedeutet, dass ia[r] Pa aufeinander folgende Gruppen von Indizes enthält, wobei jede dieser Gruppen Schaltungsanordnung aufeinander folgende Indizes des adaptiven Codebuchs enthält. Für die Codebucheingabe mit dem ersten Index einer Gruppe wird y[r·Sa][n] entsprechend der nachfolgenden Gleichung berechnet:
Weil dieselben Anregungsabtastwerte bis auf einen an der Berechnung von y[r·Sa + 1][n] beteiligt sind, kann der Wert y[r·Sa + 1][n] rekursiv aus y[r·Sa][n] ermittelt werden. Diese Rekursion kann für alle Anregungssequenzen mit einem Index in ein und derselben Gruppe angewandt werden. Für die Rekursion kann im Allgemeinen Folgendes geschrieben werden: y[r·Sa + i + 1][n] = y[r·Sa + i][n – 1] + h[n]·ca[ia[r·Sa + i + 1]] (11)
Der Korrelator 72 bestimmt den Zähler von (9) aus dem Ausgangssignal des Filters 70 und dem Zielsignal t[n]. Der Energieschätzer 74 bestimmt den Zähler von (9). An dem Ausgang des Teilers ist der Wert von (9) verfügbar. Der Selektor 78 sorgt dafür, dass (9) für alle vorselektierten Indizes berechnet wird und speichert den optimalen Index Ia des adaptiven Codebuchs 48. Daraufhin berechnet der Selektor den Verstärkungswert g entsprechend:
In (12) ist y die Response des Filters 70 auf die selektierte Anregungssequenz mit dem Index Ia. Der Verstärkungsfaktor g wird durch einen nicht einheitlichen Quantisierungsvorgang zu dem quantisierten Verstärkungsfaktor Ga quantisiert, was an dem Ausgang des Selektors 78 präsentiert wird. Der Selektor 78 liefert ebenfalls den Beitrag p[n] des adaptiven Codebuchs zu dem synthetischen Signal entsprechend: p[n] = Ga·y ~[n] (13).
In den festen Codebuchvorselektionsmitteln nach 5 wird das Signal e[n] einem Eingang eines Rückwärtsfilters 80 zugeführt. Der Ausgang des Rückwärtsfilters 80 ist mit einem ersten Eingang eines Korrelators 86 und mit einem Eingang eines Phasenselektors 82 verbunden. Der Ausgang des Phasenselektors ist mit einem Eingang eines Amplitudenselektors 84 verbunden. Der Ausgang des Amplitudenselektors 84 ist mit einem zweiten Eingang des Korrelators 86 sowie mit einem Eingang eines Synthesefilters 88 reduzierter Komplexität verbunden. Der Ausgang des Synthesefilters 88 reduzierter Komplexität ist mit einem Eingang eines Energieschätzers 90 verbunden.
Der Ausgang des Korrelators 86 ist mit einem ersten Eingang des Teilers 92 verbunden. Der Ausgang des Energieschätzers 90 ist mit einem zweiten Eingang des Teilers 92 verbunden. Der Ausgang des Teilers 92 ist mit einem Eingang eines Selektors 94 verbunden. An dem Ausgang des Selektors sind die Indizes if[k] der vorselektierten Anregungssequenzen des festen Codebuchs verfügbar.
Das Rückwärtsfilter 80 berechnet aus dem Signal e[n] ein rückwärts gefiltertes Signal tf[n]. Der Vorgang des Rückwärtsfilters ist derselbe wie derjenige, der in Bezug auf den Rückwärtsfiltervorgang in den adaptiven Codebuchvorselektionsmitteln 42 nach 3 beschrieben worden ist. Das feste Codebuch ist vorgesehen als sog. Ternäres RPE-Codebuch ("Regular Pulse Exicatation"), d. h. ein Codebuch mit einer Anzahl äquidistanter Impulse, voneinander getrennt durch eine vorbestimmte Anzahl Nullwerte. Das ternäre Codebuch hat Nm Impulse, von denen Np Impulse eine Amplitude von +1, 0 oder –1 haben kann. Diese Np Impulse werden auf einem regelmäßigen Gitter positioniert, definiert durch die Phase PH und den Impulsraum D mit 0 ≤ PH < D. Die Gitterstellen pos werden durch PH + D·1 gegeben, wobei 0 ≤ 1 < Np ist. Die restlichen Nm-Np Impulse sind Null. Das ternäre RPE-Codebuch, wie oben definiert, hat D·(3^Np – 1) Eingaben. Zum Reduzieren der Komplexität wird ein örtliches Codebuch mit einem Subsatz von Nf Eingaben für jedes Subframe erzeugt. Alle Anregungssequenzen dieses örtlichen RPE-Codebuchs haben die gleiche Phase PH, die durch den Phasenselektor 82 dadurch bestimmt wird, dass über das Intervall 0 ≤ PH < D der Wert von PH gesucht wird, der den nachfolgenden Ausdruck maximiert:
In dem Amplitudenselektor 84 werden zwei Anordnungen gefüllt, die erste Anordnung, amp, enthält die Variablen amp[1], die gleich sign(tf[PH + D·1]) sind, worin sign die Vorzeichenfunktion ist. Die zweite Anordnung, pos[1], enthält einen Merker, der die Nz größten Werte von |tf[PH + D·1]| angibt. Für diese Werte dürfen die Anregungsimpulse nicht einen Nullwert haben. Daraufhin wird eine zweidimensionale Anordnung cf[k][n] mit Nf Anregungssequenzen mit der Phase PH und mit Abtastwerten, die den Anforderungen entsprechen, die durch den Inhalt der Anordnungen amp bzw. pos auferlegt werden, gefüllt. Diese Anregungssequenzen sind die Anregungssequenzen mit der größten Übereinstimmung mit den Restsequenzen, die in dem vorliegenden Fall durch das rückwärts gefilterte Signal tf[n] dargestellt werden.
Die Selektion der Kandidat-Anregungssequenz basiert auf dasselbe Prinzip, wie dies in den adaptiven Codebuchvorselektionsmitteln 42 angewandt wird. Der Korrelator 86 berechnet den Korrelationswert zwischen dem rückwärts gefilterten Signal tf[n] und den vorselektierten Sequenzen. Das Synthesefilter 88 (mit reduzierter Komplexität) ist vorgesehen zum Filtern der Anregungssequenzen, und der Energieschätzer 90 berechnet die Energie der gefilterten Anregungssequenzen. Der Teiler verteilt den Korrelationswert durch die Energie entsprechend der Anregungssequenz. Der Selektor 94 selektiert die Anregungssequenzen entsprechend den größten Pf Werten des Ausgangssignals des Teilers 92 und speichert die entsprechenden Indizes der Kandidat-Anregungssequenzen in einer Anordnung if[k].
In den festen Codebuchselektionsmitteln 44 nach 6 ist ein Ausgang des reduzierten Codebuchs 94 mit einem Eingang eines Synthesefilters 96 verbunden. Der Ausgang des Synthesefilters 96 ist mit einem ersten Eingang eines Korrelators 98 sowie mit einem Eingang eines Energieschätzers 100 verbunden. Das Signal e[n] wird einem zweiten Eingang des Korrelators 98 zugeführt. Der Ausgang des Korrelators 98 ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 108 und mit einem ersten Eingang eines Teilers 102 verbunden. Der Ausgang des Energieschätzers 100 ist mit einem zweiten Eingang des Teilers 102 sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 112 verbunden. Der Ausgang des Teilers 102 ist mit einem Eingang eines Quantisierers 104 verbunden. Der Ausgang des Quantisierers 104 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 105 sowie mit einem Quadrierer 110 verbunden.
Der Ausgang des Multiplizierers 105 ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 108 verbunden. Der Ausgang des Quadrierers 110 ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 112 verbunden. Der Ausgang des Multiplizierers 108 ist mit einem ersten Eingang eines Subtrahierers 114 verbunden und der Ausgang des Multiplizierers 112 ist mit einem zweiten Eingang des Subtrahierers 114 verbunden. Der Ausgang des Subtrahierers 114 ist mit einem Eingang eines Selektors 116 verbunden. Ein erster Ausgang des Selektors 116 ist mit einem Selektionseingang des reduzierten Codebuchs 94 verbunden. Drei Ausgänge des Selektors 116 mit den Ausgangssignalen P, L[k] und Gf stellen die Endergebnisse der Suche des festen Codebuchs dar.
In den festen Codebuchselektionsmitteln 42 wird eine Schleifensuche nach der optimalen Anregungssequenz durchgeführt. Die Suche betrifft das Ermitteln des Indexes r, für den der Ausdruck rf[r] maximal ist. Rf[r] ist gleiche:
In (15) ist y[r] [n] die gefilterte Anregungssequenz und Gf ist die quantisierte Version des optimalen Verstärkungsfaktors g, der der nachfolgenden Gleichung entspricht:
(15) wird erhalten durch Expansion des Ausdrucks für C, wodurch die Terme, die nicht abhängig sind von r gelöscht werden und die optimale Verstärkung g durch die quantisierte Verstärkung Gf ersetzt wird. Das Signal y[r][n] kann wie folgt berechnet werden:
Weil cf[if[r]][j] nur Nicht-Null-Werte für j = P + D·1(0 ≤ 1 < Np) haben kann, kann (17) wie folgt vereinfacht werden:
Die Bestimmung von (18) erfolgt durch den Füller 96. Der Zähler von (15) wird durch den Korrelator 98 bestimmt und der Nenner von (15) wird durch den Energieschätzer 100 berechnet. Der Wert von g ist an dem Ausgang des Teilers 102 verfügbar. Der Wert von g wird durch den Quantisierer 104 zu Gf quantisiert. An dem Ausgang des Multiplizierers 108 ist der erste Term von (15) verfügbar, und an dem Ausgang des Multiplizierers 112 ist der zweite Term von (15) verfügbar. Der Ausdruck rf[r] ist an dem Ausgang des Subtrahierers 114 verfügbar. Der Selektor 116 selektiert den Wert von r, der (15) maximiert und präsentiert an dem Ausgang die Verstärkung Gf die Amplitude L[k] der Nicht-Null-Anregungsimpulse und die optimale Phase PH der Anregungssequenz.
Das Eingangssignal des Decoders 14 nach 7 wird einem Eingang eines Demultiplexers 118 zugeführt. Ein erster Ausgang des Demultiplexers 118, der das Signal C[k] trägt, ist mit einem Eingang eines Interpolators 130 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Demultiplexers 118, der das Signal Ia trägt, ist mit einem Eingang eines adaptiven Codebuchs 120 verbunden. Ein Ausgang des adaptiven Codebuchs 120 ist mit einem ersten Eingang der Multiplizierers 124 verbunden. Ein dritter Ausgang des Demultiplexers 118, der das Signal Ga trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 124 verbunden. Ein vierter Ausgang des Demultiplexers 118, der das Signal Gf trägt, ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 126 verbunden. Ein fünfter Ausgang des Demultiplexers 118, der das Signal PH trägt, ist mit einem ersten Eingang eines Anregungsgenerators verbunden. Ein sechster Ausgang des Demultiplexers 118, der das Signal L[k] trägt, ist mit einem zweiten Eingang des Anregungsgenerators 122 verbunden. Ein Ausgang des Anregungsgenerators ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 126 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 124 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 128 verbunden und der Ausgang des Multiplizierers 126 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 128 verbunden.
Der Ausgang des Addierers 128 ist mit einem ersten Eingang eines Synthesefilters 132 verbunden. Ein Ausgang des Synthesefilters ist mit einem ersten Eingang eines Postfilters 134 verbunden. Ein Ausgang des Interpolators 130 ist mit einem zweiten Eingang des Synthesefilters 132 sowie mit einem zweiten Eingang des Postfilters 134 verbunden. Das decodierte Ausgangssignal ist an dem Ausgang des Postfilters 134 verbunden.
Das adaptive Codebuch 120 erzeugt eine Anregungssequenz entsprechend dem Index Ia für jedes Subframe. Das genannte Anregungssignals wird mit dem Verstärkungsfaktor Ga durch den Multiplizierer 124 skaliert. Der Anregungsgenerator 122 erzeugt eine Anregungssequenz entsprechend den Phasen- Ph und den Amplitudenwerten L[k] für jedes Subframe. Das Anregungssignal von dem Anregungsgenerator 122 wird mit dem Verstärkungsfaktor Gf von dem Multiplizierer 126 skaliert. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 124 und 126 werden von dem Addierer 128 addiert zum Erhalten des kompletten Anregungssignals. Dieses Anregungssignal wird zu dem adaptiven Codebuch 120 zurückgeführt zum Anpassen des Inhaltes desselben. Das Synthesefilter 132 leitet ein synthetisches Sprachsignal von dem Anregungssignal an dem Ausgang des Addierers 128 her, und zwar unter Ansteuerung der interpolierten Prädiktionsparameter aq[k][s], die jedes Subframe aktualisiert werden. Die interpolierten Prädiktionsparameter aq[k][s] werden durch Interpolation der Parameter C[k] und Umwandlung der interpolierten Parameter C[k] zu Prädiktionsparametern hergeleitet. Das Postfilter 134 wird verwendet zum Verbessern der Wahrnehmungsqualität des Sprachsignals verwendet. Es hat eine Übertragungsfunktion gleich:
In (19) ist G[s] ein Verstärkungsfaktor zum Kompensieren der variierenden Dämpfung der Filterfunktion des Postfilters 134.
Text in der Zeichnung
2

30: Simulation des Decoders
48: Adaptives Codebuch
58: Speicher aktualisieren
50: Anregungsgenerator
28: Interpolator
32: wahrnehmende Gewichtung
34: Null Eingang-Response
36: Impuls-Response-Rechner
40: Adaptiv-Codebuchsuche
42: Adaptiv-Codebuchsuche – Vorselektion
44: Fest-Codebuchsuche
46: Fest-Codebuchsuche – Vorselektion

3

56: inneres Produkt
60: Null-Zustand
65: Spitzendetektor
66: Nachbarn einschließen

Indizes von Kandidat-Vektoren

Claims

Übertragungssystem mit einem Sender (2) zum Übertragen eines Eingangssignals über einen Übertragungskanal (8) und mit einem Empfänger (10) zum Empfangen des Eingangssignals von dem Übertragungskanal (8), wobei der Sender (2) einen Codierer (4) mit einem Anregungssequenzgenerator (50) aufweist zum Erzeugen einer Anzahl Anregungssequenzen, Selektionsmittel (40, 44) zum Selektieren einer Anregungssequenz aus der Anzahl Anregungssequenzen, was zu einem minimalen Fehler zwischen einem von der genannten Anregungssequenz hergeleiteten synthetischen Signal (p[n]) und einem von dem Eingangssignal hergeleiteten Zielsignal (t[n]) führt, wobei der Sender (2) zum Übertragen eines Signals vorgesehen ist, das die selektierte Anregungssequenz zu dem Empfänger (10) darstellt, wobei der Empfänger (10) einen Decoder (14) aufweist mit einem Anregungssequenzgenerator (122) zum Herleiten der selektierten Anregungssequenz von dem Signal, das die selektierte Anregungssequenz darstellt, und ein Synthesefilter (132) zum Herleiten eines synthetischen Signals aus der Anregungssequenz, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer (4) ein Analysenfilter (80) aufweist zum Herleiten einer Restsequenz aus dem Eingangssignal, und dass der Codierer Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) aufweist zum Vorselektieren eines reduzierten Satzes von Anregungssequenzen aus einem großen Satz von Anregungssequenzen, wobei dieser reduzierte Satz von Anregungssequenzen die größte Ähnlichkeit mit der von den Selektionsmitteln (40, 44) zu betrachtenden Restsequenz hat und dass die Anregungssequenzen Nicht-Null Abtastwerte enthalten, die durch eine vorbestimmte Anzahl Null-Abtastwerte getrennt sind, und dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) dazu vorgesehen sind, aus der Restsequenz die Lage der Nicht Null Abtastwerte in den von den Selektionsmitteln (40, 44) zu betrachtenden Anregungssequenzen zu ermitteln.
Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungssequenzen ternäre Anregungsabtastwerte aufweisen, dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) zum Selektieren der Anregungssequenzen vorgesehen sind, wobei das Vorzeichen der Signalabtastwerte nicht von dem Vorzeichen der entsprechenden Abtastwerte in der Restsequenz abweicht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungssequenzen ternäre Anregungsabtastwerte enthalten, und dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) vorgesehen sind, die Anregungssequenzen zu selektieren, wobei das Vorzeichen der Signalabtastwerte dem Vorzeichen der N größten Abtastwerte aus der Restsequenz entspricht, wobei N ein e positive ganze Zahl ist.
Sender (2) zum Übertragen eines Eingangssignals über einen Übertragungskanal (8) zu einem Empfänger (10), wobei der Sender (2) einen Codierer (4) mit einem Anregungssequenzgenerator (50) aufweist zum Erzeugen einer Anzahl Anregungssequenzen, Selektionsmittel (40, 44) zum Selektieren einer Anregungssequenz aus der Anzahl Anregungssequenzen, was zu einem minimalen Fehler zwischen einem synthetischen Signal (p[n]), das von der genannten Anregungssequenz hergeleitet ist, und einem Zielsignal (t[n]), das von dem Eingangssignal hergeleitet ist, wobei der Sender (2) vorgesehen ist zum Übertragen eines Signals, das die selektierte Anregungssequenz darstellt, zu dem Empfänger (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer (4) ein Analysenfilter (80) aufweist zum Herleiten eines Restsignals aus dem Eingangssignal, und dass der Codierer Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) aufweist zum Vorselektieren eines reduzierten Satzes von Anregungssequenzen, welche die größte Übereinstimmung mit der von den Selektionsmitteln (40, 44) zu betrachtenden Restsequenz haben, aus einem größeren Satz von Anregungssequenzen, und dass die Anregungssequenzen Nicht-Null-Abtastwerte haben, die durch eine vorbestimmte Anzahl Null-Abtastwerte getrennt sind, und dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) dazu vorgesehen sind, aus der Restsequenz die Lage der Nicht-Null-Abtastwerte in der Anregungssequenz zu bestimmen.
Codierer (4) mit einem Anregungssequenzgenerator (50) zum Erzeugen einer Anzahl Anregungssequenzen, Selektionsmitteln (40, 44) zum Selektieren einer Anregungssequenz aus der Anzahl Anregungssequenzen, was zu einem minimalen Fehler zwischen einem synthetischen Signal (p[n]), das von der genannten Anregungssequenz hergeleitet ist, und einem Zielsignal (t[n]), das von dem Eingangssignal hergeleitet ist, wobei der Codierer (4) vorgesehen ist zum Ausliefern eines Signals, das die selektierte Anregungssequenz darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer (4) ein Analysenfilter (80) aufweist zum Herleiten einer Restsequenz aus dem Eingangssignal, und dass der Codierer Anregungssequenzvorselektionsmittel (42, 46) aufweist zum Vorselektieren eines reduzierten Satzes von Anregungssequenzen mit der größten Übereinstimmung mit der von den Selektionsmitteln (40, 44) zu betrachtenden Restsequenz aus einem größeren Satz von Anregungssequenzen, und dass die Anregungssequenzen Nicht-Null-Abtastwerte aufweisen, die durch eine vorbestimmte Anzahl Null-Abtastwerte getrennt sind, und dass die Anregungssequenzvorselektionsmittel (43, 46) vorgesehen sind zum Bestimmen der Lage der Nicht-Null-Abtastwerte in den Anregungssequenzen aus der Restsequenz.
Verfahren zum Übertragen eines Eingangssignals, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Erzeugen einer Anzahl Anregungssequenzen, – das Selektieren einer Anregungssequenz aus einer Anzahl Anregungssequenzen, was zu einem minimalen Fehler führt zwischen einem synthetischen Signal (p[n]), hergeleitet von der genannten Anregungssequenz, und einem Zielsignal (t[n]), hergeleitet von dem Eingangssignal, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: – das Übertragen eines Signals, das die selektierte Anregungssequenz darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: – das Herleiten einer Restsequenz entsprechend einem Analysenfiltervorgang aus dem Eingangssignal, und dass das Verfahren Folgendes umfasst: – das Vorselektieren eines reduzierten Satzes von Anregungssequenzen mit der größten Übereinstimmung mit der bei der Selektion zu betrachtenden Restsequenz aus einem größeren Satz von Anregungssequenzen, und dass die Anregungssequenzen Nicht-Null-Abtastwerte aufweisen, die durch eine vorbestimmte Anzahl Null-Abtastwerte getrennt sind, und dass das Verfahren das Ermitteln der Lage der Nicht-Null-Abtastwerte in den bei der Selektion zu betrachtenden Anregungssequenzen umfasst.