DE69912063T2

DE69912063T2 - Übertragungssystem, welches einen verbesserten signalkodierer und -dekodierer verwendet

Info

Publication number: DE69912063T2
Application number: DE69912063T
Authority: DE
Inventors: M. Ludovicus TOLHUIZEN; J. Robert SLUIJTER; J. Andreas GERRITS
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: EP0996948A2; EP1335366A1; US20020099537A1; WO1999059140A3; WO1999059140A8; EP0996948B1; CN1143269C; DE69912063D1; KR20010021736A; TW439368B; CN1272201A; US6363341B1; US7003453B2; JP2002515659A; WO1999059140A2; KR100539287B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem mit einem Sender mit einem Signalcodierer mit einem Eingang für ein zu codierendes Signal, wobei der genannte Signalcodierer einen Codebucheingangsselektor aufweist zum Selektieren eines Codebucheingangs zum Erhalten eines synthetischen Signals, das eine optimale Annäherung eines Signals ergibt, das für das Eingangssignal repräsentativ ist, wobei der Codebucheingang eine Anzahl Abtastwerte aufweist, die mehr als zwei Werte annehmen können; wobei der genannte Codebucheingang mit einer Sequenz von Symbolen identifiziert ist, wobei der Sender vorgesehen ist zum Übertragen der Sequenz von Symbolen zu einem Empfänger, wobei der Empfänger einen Decoder mit einem Codebuch aufweist zum Herleiten des Codebucheingangs aus der empfangenen Sequenz von Symbolen.
Ein bekanntes Übertragungssystem ist aus den Konferenzdokumenten "An algorithm for assigning binary indices to the code vectors of a multi-dimensional quatizer" von J. De Marca und N. Jayant, veröffentlicht in den "Proceedings of the IEEE International Conference on Communications '87(ICC-87)" Heft 2, Seiten 1128–1132 bekannt.
Solche Übertragungssysteme werden beispielsweise verwendet in Applikationen, in denen Sprach- oder Videosignale über ein Übertragungsmedium mit einer begrenzten Übertragungskapazität übertragen werden sollen oder auf Speichermedien mit einer begrenzten Kapazität gespeichert werden sollen. Beispiele solcher Applikationen sind die Übertragung von Sprachsignalen über das Internet, die Übertragung von Sprachsignalen von einem Mobiltelephon zu einer Basisstation und umgekehrt und Speicherung von Sprachsignalen auf einem CD-ROM, in einem Festwertspeicher oder auf einer Festplatte.
In einem Übertragungssystem der eingangs beschriebenen Art wird das zu codierende Signal mit einer Anzahl synthetischer Signalsegmente verglichen. Jedes der synthetischen Signalsegmente wird von einem der Codebucheingänge hergeleitet. Die synthetischen Signalsegmente können beispielsweise durch Filterung der Sequenz von Abtastwerten in dem Codebucheingang mit Hilfe eines Synthesefilters erhalten werden. Der Codebucheingang entsprechend dem synthetischen Signalsegment, das zu dem Eingangssignal am besten Passt, wird codiert und zu dem Empfänger übertragen.
Eine alternative Möglichkeit ist, mit Hilfe eines Analysenfilters von dem Eingangssignal ein Restsignal herzuleiten und das Restsignal mit jedem der Codebucheingänge zu vergleichen. Der am besten zu dem Restsignal passende Codebucheingang wird codiert und zu dem Empfänger übertragen. Es ist ebenfalls bequem, dass das Eingangssignal unmittelbar mit den Codebucheingängen verglichen Wird und dass der am besten passende Codebucheingang codiert und übertragen wird.
In dem Empfänger wird der mit dem Codebucheingang assoziierte empfangene Code decodiert und es wird eine Replik des Eingangssignals konstruiert. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Anzahl Abtastwerte einem Synthesefilter zugeführt wird, das eine gleiche Übertragungsfunktion hat wie das Synthesefilter, das in dem Codierer verwendet wird. Wenn ein Analysenfilter in dem Codierer verwendet wird, wird ein Synthesefilter verwendet, das eine Übertragungsfunktion hat, die eine Inverse der Übertragungsfunktion des Analysenfilters ist.
Wenn kein Analysen- oder Synthesefilter in dem Codierer verwendet wird, wird das rekonstruierte Signal unmittelbar von dem decodierten Codebucheingang hergeleitet. Das Dokument US-A-5621852 beschreibt ein ternäres Codebuch, das als die Summe zweier binärer Codebücher gebildet ist.
Es kann passieren, dass durch Übertragungsbeeinträchtigungen der codierte Codebucheingang fehlerhaft empfangen wird. Folglich wird in dem Empfänger ein Codebucheingang, der anders ist als der Codebucheingang, der in dem Codierer selektiert wurde, zum Rekonstruieren des Eingangssignals benutzt wird. Unter Verwendung des falschen Codebucheingangs zum Rekonstruieren wird das Eingangssignal im Allgemeinen zu einem hörbaren/sichtbaren Fehler in dem rekonstruierten Signal führen.
In dem Übertragungssystem nach den oben genannten Confernezdokumenten wird versucht, den Effekt von Übertragungsfehlern dadurch zu minimieren, dass gleichen Codebucheingängen gleiche Sequenzen von Symbolen derart zugeordnet werden, dass wenn ein Übertragungsfehler in einem der Symbole Auftritt, der Codebucheingang entsprechend der genannten fehlerhaften empfangenen Sequenz von Symbolen nur einigermaßen von dem Codebucheingang entsprechend der ursprünglich übertragenen Sequenz von Symbolen abweicht. Auf diese Weise wird erhalten, dass der Perzeptionseffekt eines Übertragungsfehlers im Wesentlichen reduziert wird.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Übertragungssystem zu schaffen, bei dem der Perzeptionseffekt von Übertragungsfehlern noch weiter reduziert wird als bei dem vorhergehenden System.
Um diese Aufgabe zu erfüllen weist die vorliegende Erfindung das Kennzeichen auf, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem speziellen Symbolwert voneinander abweichen, in einem einzigen Abtastwert voneinander abweichen. Dieser spezielle Symbolwert kann das am wenigsten signifikante Symbol sein, aber es ist ebenfalls möglich, dass es ein Symbol an einer anderen Stelle in der Sequenz von Symbolen ist.
Zum Entwerfen der Zuordnung von Sequenzen von Symbolen zu Codebucheingängen bei dem bekannten System wird vorausgesetzt, dass jedes Symbol in der Sequenz Symbolen fehlerhaft sein kann. Diese Voraussetzung führt zu einer nicht optimalen Zuordnung von Codebucheingängen zu Sequenzen von Symbolen, wenn berücksichtigt wird, dass die Möglichkeit eines Übertragungsfehlers für verschiedene Symbole oft abweicht. Es ist möglich, dass ein einen Fehler korrigierender Code verwendet wird für einen Teil der Sequenz von Symbolen. Es ist ebenfalls möglich, dass hierarchische Modulation benutzt wird, was zu verschiedenen Fehlerwahrscheinlichkeiten führt. Durch Begrenzung der Anzahl Symbole, die fehlerhaft sein können, wird es möglich, die Differenz zwischen den Codebucheingängen zu reduzieren.
Dadurch, dass Codebucheingänge, die in nur einem einzigen Abtastwert verschieden sind, Sequenzen von Symbolen entsprechend gemacht werden, die in nur einem einzigen Symbolwert abweichen (meistens dem verletzlichsten Wert) wird ein nahezu optimales Codebuch erhalten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Differenz zwischen den genannten Abtastwerten der Codebucheingänge, die den Sequenzen von Symbolen entsprechend, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, einem kleinsten Quantisierungsschritt des genannten Abtastwertes entspricht.
Dadurch, dass die Differenz zwischen den Abtastwerten entsprechend "benachbarten" Sequenzen von Symbolen dem kleinsten Quantisierungsschritt entsprechend gemacht wird, wird in Bezug auf den Perzeptionseffekt eines einzigen Übertragungsfehlers ein optimales Codebuch erhalten.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Anzahl möglicher Abtastwerte ungerade ist. Es hat sich herausgestellt, dass es im Falle einer ungeraden Anzahl möglicher Werte möglich wird, die Abbildung zwischen Sequenzen von Symbolen und der entsprechenden Anzahl Abtastwerte und dem invertierten Wert mit demselben Algorithmus zu berechnen. Dies führt zu einem reduzierten Betrag an Hilfsquellen, erforderlich zum Implementieren einer Kombination eines Codierers und eine Decoders, weil die Hilfsquellen zum Durchführen der Codebuch-relatierten Berechnung geteilt werden können.
Wenn die Kombination eines Codierers und eines Decoders durch ein Programm verwirklicht wird, das in einem programmierbaren Prozessor läuft, wird der Betrag an Speicherraum zum festhalten des Programms reduziert. Wenn die Kombination aus Codierer und Decoder in Hardware verwirklicht wird, wird der Betrag an Chipraum reduziert, weil der Teil zum Ermitteln der Sequenz von Symbolen aus der Anzahl Abtastwerte ebenfalls benutzt werden kann zum Ermitteln der Anzahl Abtastwerte aus der Sequenz von Symbolen.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass ein numerischer Wert, assoziiert mit einem ersten Codebucheingang, dem numerischen Wert der Sequenz von Symbolen eines zweiten Codebucheingangs entspricht, und dass der numerische Wert, der mit dem zweiten Codebucheingang assoziiert ist, dem numerischen Wert der Sequenz von Symbolen, der mit dem ersten Codebucheingang assoziiert ist, entspricht.
Nach diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird es möglich, den Index eines bestimmten Codebucheingangs dadurch zu bestimmen, dass zunächst der genannte bestimmte Codebucheingang als Index benutzt wird zum Bestimmen eines Codebucheingangs, der den Index eines bestimmten Codebucheingangs darstellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Übertragungssystem, wobei die vorliegende Erfindung benutzt werden kann,
2 einen Sprachcodierer nach der vorliegenden Erfindung,
3 einen Sprachdecoder nach der vorliegenden Erfindung,
4 ein Flussdiagramm eines Programms für einen programmierbaren Prozessor zum Umwandeln einer Sequenz von Symbolen, die den Codebuchindex angeben, in die entsprechende Anzahl Abtastwerte.
In dem Übertragungssystem nach 1 wird das zu übertragende Signal einem Quellencodierer 4 in einem Sender 2 zugeführt. Dieser Quellencodierer 4 codiert die Eingangssignale unter Anwendung der vorliegenden Erfindung, wie nachher noch näher erläutert wird. Das an dem Ausgang des Quellencodierers 4 verfügbare codierte Signal wird einem Eingang eines Kanalcodierers 6 zugeführt. Der Kanalcodierer 6 codiert einen Teil des Ausgangssignals des Quellencodierers.
Zur Anwendung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass alle Bits bis auf eines der Sequenz von Symbolen, die den Codebucheingang angeben, durch den Kanalcodierer 6 codiert werden. Für mobile Funkübertragungssysteme werden oft Faltungscodes in dem Kanalcodierer 6 verwendet.
Der Ausgang des Kanalcodierers 6 wird mit dem Eingang eines Modulators 8 verbunden, der das Ausgangssignal des Kanalcodierers 6 einem Träger aufmoduliert. Daraufhin wird das modulierte Signal verstärkt und eine Antenne 10 zugeführt.
Es sei bemerkt, dass es möglich ist, eine hierarchische Modulation anzuwenden zum Übertragen der Sequenz von Symbolen entsprechend den Codebucheingängen. Das Symbol, das, wenn fehlerhaft übertragen, den geringsten Perzeptionseffekt ergibt, wird auf einer Subkonstellation moduliert, die einer Hauptkonstellation überlagert wird. Die restlichen Symbole der Sequenz von Symbolen werden auf der Hauptkonstellation moduliert.
Die Subkonstellation hat einen kleineren Abstand zwischen den Punkten als der Abstand zwischen den Punkten der Hauptkonstellation. Folglich sind die in der Hauptkonstellation übertragenen Symbole weniger empfindlich für Fehler als Symbole, die auf der Subkonstellation moduliert sind.
In einer Situation, in der hierarchische Modulation angewandt wird, ist es denkbar, dass auf den Kanalcodierer verzichtet werden kann.
Das von der Antenne 10 übertragene Signal wird von der Antenne 12 empfangen und wird zu dem Empfänger 14 weitergeleitet. In dem Empfänger 14 wird das Antennensignal in einem Demodulator 16 demoduliert. Der Demodulator 16 leitet das demodulierte Signal weiter zu dem Kanaldecoder 18. Der Kanaldecoder 18 decodiert die emp fangenen Signale und korrigiert Fehler darin, wo möglich. Es zeigt sich, dass es möglich ist, dass einige Symbole in dem empfangenen Signal überhaupt nicht codiert sind und dass sie folglich ungeändert zu dem Ausgang des Kanaldecoders weitergeleitet werden. In dem Fall, dass hierarchische Modulation angewandt wird, ist es ebenfalls denkbar, dass auf den Kanalcodierer 18 verzichtet werden kann. In dem Quellendecoder 20 wird das Eingangssignal des Senders 2 rekonstruiert.
In dem Quellencodierer 4 nach 2 wird das zu codierende Signal einem Eingang eines LPC-Koeffizientenberechnungsblock 34 sowie einem Eingang eines Perzeptionsgewichtungsfilters 36 zugeführt. Der Ausgang des Perzeptionsgewichtungsfilters 36 ist mit einem ersten Eingang eines Subtrahierers 40 verbunden.
Ein Erregungssignalgenerator 22 umfasst ein festes Codebuch, das als ein ternärer Generator 26 implementiert ist und ein adaptives Codebuch 24, in dem die neulich verwendeten Erregungssignale gespeichert werden. Das Ausgangssignal des ternären Generators 26 stellt eine Anzahl ternärer Abtastwerte dar, wobei jede Stelle der ternären Zahl einen ternären Abtastwert darstellt.
Der Ausgang des ternären Generators 26 ist mit einem Eingang eines Codewandlers 29 verbunden, der vorgesehen ist um den ternären Wert an dem Ausgang des ternären Generators 26 in eine Sequenz (binärer) Symbole zur Übertragung umzuwandeln. Der Ausgang des ternären Generators 26 ist ebenfalls mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 30 verbunden, eventuell über einen Nulleinfüger 27. Ein Signal G_O wird einem zweiten Eingang des Multiplizierers 30 zugeführt. Der Ausgang des Multiplizierers 30 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 32 verbunden.
Der Ausgang des adaptiven Codebuchs 24 ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 28 verbunden und ein Signal G_A wird einem zweiten Eingang des Multiplizierers 28 zugeführt. Der Ausgang des Multiplizierers 28 ist mit einem zweiten Eingangssignal des Addierers 32 verbunden. Das Ausgangssignal des Addierers 32, der ebenfalls den Ausgang des Erregungssignalgenerator 28 bildet, wird einem Perzeptionsgewichtungssynthesefilter 38 zugeführt, der die Filterkoeffizienten von dem LPC-Koeffizientenberechnungsblock 34 empfängt. Ein Ausgang des Perzeptionsgewichtungssynthesefilters 38 ist mit einem zweiten Eingang des Subtrahierers 40 verbunden.
Der Ausgang des Subtrahierers 40 ist mit einem Eingang eines Controllers 42 verbunden. Der Controller 42 ist dazu vorgesehen, ein Erregungssignal zu finden, das zu einer besten Deckung zwischen dem Perzeptionsgewichtungssprachsignal, das an dem Ausgang des Perzeptionsgewichtungsfilters 36 verfügbar ist, und dem Perzeptionsgewichtungssynthesesprachsignal, das an dem Ausgang des Perzeptionsgewichtungssynthesefilters 38 vorhanden ist, führt. Der Controller 42 bestimmt zunächst den Codebuchindex I_A und die Codebuchverstärkung G_A für das adaptive Codebuch. Das adaptive Codebuch enthält die Erregungsabtastwerte, die dem Synthesefilter 38 aus vorhergehenden Erregungsintervallen zugeführt worden sind. Durch die Periodizität von (stimmhaften) Sprachsignalen ist es wahrscheinlich, dass die beste Sequenz von Erregungsabtastwerten einer Sequenz von Erregungsabtastwerten entspricht, die in dem adaptiven Codebuch vorhanden sind. Nachdem die optimalen Parameter I_A und G_A gefunden worden sind, fahren die Steuermittel 42 fort mit der Suche nach den optimalen Erregungsparametern des festen Codebuchs. Die Erregungsparameter des festen Codebuchs sind der feste Codebuchindex I_F und die feste Codebuchverstärkung G_F. Es ist ebenfalls möglich, dass das von dem festen Codebuch hergeleitete Erregungssignal durch ein Gitter von Erregungsimpulsen mit einer Anzahl Erregungssignalabtastwerte gebildet wird, die durch einen vorbestimmten Betrag an Nullen getrennt sind. In einem derartigen Fall soll ebenfalls die Position PH der Erregungsabtastwerte in dem Gitter bestimmt werden.
Die Suche nach den Erregungsparametern I_F und G_F wird für jeden der möglichen Werte der Position PH durchgeführt. Die möglichen Sequenzen von Erregungsabtastwerten werden gefunden durch Verwendung eines ternären Generators 26, der die genannte ternäre Sequenz von Abtastwerten erzeugt. Für jede Sequenz von (ternären) Abtastwerten wird die optimale Verstärkung bestimmt. Diese Verstärkung kann dadurch bestimmt werden, dass alle möglichen Verstärkungswerte versucht werden und derjenige Wert G_F selektiert wird, der zu einem minimalen Fehler zwischen dem Perzeptionsgewichtungssprachsignal und Perzeptionsgewichtungssynthesesprachsignal führt. Es ist ebenfalls möglich, den Verstärkungsfaktor G_F dadurch zu bestimmen, dass zunächst ein Hilfssignal bestimmt wird, indem von dem Perzeptionsgewichtungssprachsignal den Beitrag des adaptiven Codebuchs zu dem Perzeptionsgewichtungssynthesesprachsignal subtrahiert wird. Das Quadrat des Verstärkungsfaktors G_F kann dadurch gefunden werden, dass der Kreuzkorrelationskoeffizient des Hilfssignals und des Perzeptionsgewichtungssynthesesprachsignals, der einer Verstärkung von 1 ausgesetzt wird, durch die Potenz des genannten Perzeptionsgewichtungssynthesesprachsignal geteilt wird.
Diese An und Weise der Bestimmung des Verstärkungsfaktors G_F ist in dem Stand der Technik durchaus beschrieben und ist an sich dem Fachmann bekannt.
In der nachstehenden Tafel ist ein erstes Beispiel eines festen Codebuchs gegeben. In der Tafel ist die binäre Sequenz von Symbolen und die entsprechende Anzahl Abtastwerte gegeben. G(i) stellt den Abtastwert als eine ternäre Zahl dar und E(i) stellt die Abtastwerte dar, wie sie dem Synthesefilter zugeführt werden. In dem Codebuch nach der Tafel 1 ist die Anzahl Abtastwerte in einem einzigen Codebucheingang gleich 3.
Tafel 1
In dem Fall, dass vier Phasen PH möglich sind, kann das Erregungssignal durch die Tafel 2 dargestellt werden, wie nachstehend angegeben.
Tafel 2
In der Tafel 2 stellt der Buchstabe T einen ternären Wert (–1, 0, +1) entsprechend der Tafel 1 dar. Wie oben erwähnt, werden die Erregungssignale nacheinander von einem ternären Generator erzeugt. Wenn der statistische Gesamtfehler für einen bestimmten Codebucheingang, erzeugt von dem ternären Generator niedriger ist als der statistische Ge samtfehler, versucht vor diesem Codebucheingang, wird der ternäre Zählwert vorübergehend in einem Pufferspeicher gespeichert. Wenn alle Codebucheingänge versucht worden sind, hält der Pufferspeicher den besten ternären Zählwert fest.
Aus diesem Zählwert leitet der Codebuchinverter 29 die zur Übertragung zu verwendende binäre Darstellung her. Es zeigt sich, dass das rechteste Bit der binären Darstellung nach der Tafel 1 das am wenigsten verletzliche ist weil ein Fehler darin verursacht, dass der ternäre Wert nur um +1 oder –1 an ein und derselben Stelle sich ändert.
Das Codebuch nach der Tafel 1 hat die Eigenschaft nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass die binäre Darstellung eines ersten Codebucheingangs G(i₁) einer binären Sequenz von Symbolen B(i₂) entspricht, die einen zweiten Codebucheingang G(i₂) darstellen, und dass die binäre Darstellung des genannten zweiten Codebucheingangs G(i₂) der binären Sequenz von Symbolen B(i₁) assoziiert mit dem ersten Codebucheingang G(i₁) entspricht. Diese Eigenschaft kann angewandt werden um die Verwendung derselben Tafel (oder desselben Algorithmus) zum Codieren und Decodieren des Codebucheingangs zu ermöglichen.
Wenn beispielsweise der ternäre Wert G(i₁) = 122 in der Tafel 1 der beste Codebucheingang ist, ist der dezimale Wert, der damit assoziiert ist, 1·3² + 2·3¹ + 2·3⁰ = 17 (dezimal). Die binäre Darstellung von 17 (Dezimal) ist 10001. Unter Verwendung dieses binären Wertes B(i₂) zum Adressieren der Tafel 1 wird ein entsprechender ternärer Wert G(i₂) von 100 gefunden. Der binäre Wert entsprechend 100 (ternär) ist 010001, entsprechend dem Binärwert B(i₁) entsprechend dem Codebucheingang mit dem ternären Wert 122.
Der Codebuchinverter benutzt die oben genannte Eigenschaft zum Ermitteln der Sequenz zu übertragender Symbole. Dabei wird nur die Funktion B(i) → G(i) gebraucht, eine Funktion, die auch in dem Decoder gebraucht wird. Folglich kann diese Funktion zwischen einem Codierer und einem Decoder in einem Voll-DuplexAnschluss mit einem Sender und einem Empfänger geteilt werden.
Tafel 3
Tafel 3 umfasst 243 Codebucheingänge, die durch 8 Bits Indices adressiert werden. Sie hat dieselben Eigenschaften in Bezug auf inverse Darstellung wie das Codebuch nach der Tafel 1.
Es hat sich herausgestellt, dass feste Codebuchsequenzen dadurch erhalten werden können, dass die Sequenzen nach der Tafel 1 und der Tafel 3 einmal oder mehr als nur einmal zusammengefügt werden. Auf diese An und Weise können Codebucheingänge mit einer beliebigen Anzahl Abtastwerte, ausgenommen 1, 2, 4 und 4 Abtastwerte, verwirklicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft für Multirate-Codierer. Die Darstellung dieser Codebucheingänge wird auf einfache Weise durch die Zusammenfügung der entsprechenden 5 Bit und 8 Bit Indices gebildet.
Die Erregungsparameter I_A, G_A, I_F, dargestellt durch B(i) und G_F werden durch einen Multiplexer 44 gemultiplext. An dem Ausgang des Multiplexers 44 ist das gemultiplexte Signal zur weiteren Codierung durch den Kanalcodierer 6 nach 1 verfügbar.
In dem Quellendecoder 20 nach 3 wird das von dem Kanaldecoder 18 empfangene Signal (1) einem Demultiplexer 46 zugeführt. Der Demultiplexer 46 extrahiert die Prädiktionsparameter LPC und die Extraktionsparameter G_A, G_F, I_A und I_F, wobei dieser letztere durch die Sequenz von Symbolen B(i) dargestellt wird.
Der adaptive Codebuchindex I_A wird einem Eingang eines adaptiven Codebuchs 50 zugeführt. Der Ausgang des adaptiven Codebuchs 50 wird einem ersten Eingang eines Multiplizierers 54 zugeführt. Die adaptive Codebuchverstärkung G_A wird einem zweiten Eingang des Multiplizierers 54 zugeführt. Der Ausgang des Multiplizierers 54 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 58 verbunden.
Der feste Codebuchindex I_F, dargestellt durch die Sequenz von Symbolen B(i), wird einem Eingang eines festen Codebuchs 52 zugeführt, der Codebucheingänge entsprechend der vorliegenden Erfindung hat. Der Ausgang des Codebuchs 52 ist mit einem ersten Eingang eines Multiplizierers 56 verbunden. Die feste Codebuchverstärkung G_A wird einem zweiten Eingang des Multiplizierers 56 zugeführt. Der Ausgang des festen Codebuchverstärkung G_A wird einem zweiten Eingang des Multiplizierers 56 zugeführt. Der Ausgang des Multiplizierers 56 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 58 verbunden. An dem Ausgang des Addierers 58 ist das Erregungssignal für das Synthesefilter 60 verfügbar. Das Erregungssignal wird ebenfalls einem Eingang des adaptiven Codebuchs zugeführt, in das die jüngsten Erregungsabtastwerte eingeschrieben sind und aus dem die ältesten Abtastwerte entfernt werden.
Das Synthesefilter 60 leitet ein synthetisches Sprachsignal von dem Erregungssignal her, das an dem Ausgang des Addierers 58 verfügbar ist. Dazu empfängt das Synthesefilter 60 die LPC-Parameter LPC von dem Demultiplexer 46.
In einem Flussdiagramm nach 4 haben die nummerierten Instruktionen die nachfolgende Bedeutung:
Das Programm nach dem Flussdiagramm nach 4 ist vorgesehen zum Berechnen der Anzahl Erregungsabtastwerte für einen bestimmten Wert des Indixes i. Es hat sich herausgestellt, dass die binäre Darstellung von i übertragen wird. Die Anzahl Erregungsabtastwerte wird durch eine Speichernummer G(i,N) dargestellt, deren Digits die Erregungsabtastwerte darstellen. N ist die Anzahl Abtastwerte und folglich die Anzahl Digits in der Speichernummer.
Die Berechnung von G(i,N) basiert auf einer rekursiven Definition von G(i,N). Wenn jeder Codebucheingang N Abtastwerte enthält, kann das Codebuch als einen Satz von L = M^N Vaktorsequenzen von Abtastwerten x₀, x₁, x₂, ...., x_L–2, x_L–1 dargestellt werden. Das Codebuch kann um einen Abtastwert zu N + 1 Abtastwerten erweitert werden, indem Digits zu den verschiedenen Vektoren hinzugefügt werden, und zwar entsprechend: 0x₀, 0x₁, .., 0x_L–2, 0x_L–1, 1X_L–1, 1X_L–2, .., 1x₁, 1x₀, 2x₀, 2x₀, 2x₁, .., 2x_L–2, 2x_L–1 (im Falle eines ternären Codebuchs). Für N ist gleich 1 ist die Funktion G(i,N) gleich i. Für i größer als N wird i in die Summe eines Quotienten q von i und des Wertes M^N–1 des N. Digits von G, und einen Rest r zerlegt. Diese Zerlegung erfolgt für alle Werte von N, für die i kleiner ist als oder gleich M^N – 1. Aus q wird der Wert G(i,N) berechnet, und zwar entsprechend:
Das Programm nach 4 bestimmt den Wert von G(i,N) auf umgekehrte Weise aus i. Das Programm startet bei der Instruktion 62. In der Instruktion 64 wird eine Variable L auf N eingestellt. Der Wert des signifikantesten Digits MSD wird dem Wert M^N–1 entsprechend gemacht. Der Wert der Variable K wird auf den Wert des Indexes i der zu berechnenden Funktion G(i,N) eingestellt. Die Variable G wird auf Null eingestellt.
In der Instruktion 66 wird überprüft, ob L ungleich 1 ist. Wenn L ungleich 1 ist, werden die Berechnungen mit der Instruktion 68 fortgesetzt. In der Instruktion 68 wird zunächst der Quotient QOUT von K und MSD bestimmt. Dies entspricht der Bestimmung des signifikantesten Digits von K. Danach wird der Rest REM der Teilung von K durch MSD bestimmt. Dies entspricht der Bestimmung des Wertes, der durch die restlichen Digits von K dargestellt wird. Zum Schluss wird ein Zwischenwert von G bestimmt durch Multiplikation des vorhergehenden Wertes von G mit M und durch Addierung des Wertes von QUOT zu G.
In der Instruktion 70 wird überprüft, ob der Quotient QUOD gerade oder ungerade ist. In dem Fall, dass QOUD gerade ist, wird der Wert von K gleich dem Rest REM gemacht. In dem Fall, dass QUOD ungerade ist, wird der Wert von K gleich MSD-1-REM gemacht. Diese andere Art und Weise, wie K für gerade und ungerade Werte von QUOD berechnet wird, wird verursacht durch die Ordnung der Werte von G als Funktion des Indexes i. Aus der Tafel 1 ist ersichtlich, dass der Wert des signifikantesten Digits von G auf einen zunimmt als Funktion von i für gerade Werte des signifikantesten Digits von G. Der Wert des signifikantesten Digits von G auf einen nimmt ab als Funktion von i für ungerade Werte des signifikantesten Digits von G.
In der Instruktion 76 wird zunächst der Wert von MSD durch M geteilt, damit er für die Wiederholung der vorhergehenden Berechnungen für das signifikanteste Digit von auf eines vorbereitet wird. Daraufhin wird der Wert von L verringert und das Programm wird mit der Instruktion 66 fortgesetzt. Auf diese Art und Weise werden alle Digits I zu dem Codebucheingang, dargestellt durch G verwandelt. Wenn L gleich 1 ist, wird der Prozess der Umwandlung beendet und in der Instruktion 78 wird der Endwert von G berechnet durch Multiplikation des Wertes G, gefunden durch die vorhergehenden Berechnungen, mit M und durch Addierung des Wertes K. In der Instruktion 80 wird das Programm beendet.
Bevor der Codebucheingang, berechnet entsprechend dem oben stehenden Programm, einem Synthesefilter zugeführt wird, soll er in eine M-artige Darstellung umgewandelt werden. Wie oben bereits erwähnt, kann der Algorithmus entsprechend dem in
4 dargestellten Programm ebenfalls verwendet werden zum Finden des Indexes i aus einem bestimmten Codebucheingang. Dazu soll zunächst das Programm mit dem Codebucheingang aufgerufen werden. Daraufhin soll das Programm wieder aufgerufen werden, aber nun unter Anwendung des Ergebnisses des ersten Aufrufs des Programms als Eingang. Der Index i wird nun dadurch gefunden, dass das Ergebnis des zweiten Aufrufs des Programms in eine binäre Zahl umgewandelt wird.

Text in der Zeichnung

2

26: ternärer Generator

4

62: Anfang
70: ungerade
80: Ende

Claims

Übertragungssystem mit einem Sender mit einem Signalcodierer mit einem Eingang für ein zu codierendes Signal, wobei der genannte Signalcodierer einen Codebucheingangsselektor aufweist zum Selektieren eines Codebucheingangs zum Erhalten eines synthetischen Signals, das eine optimale Annäherung eines Signals ergibt, das für das Eingangssignal repräsentativ ist, wobei der Codebucheingang eine Anzahl Abtastwerte aufweist, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der genannte Codebucheingang mit einer Sequenz von Symbolen identifiziert ist, wobei der Sender vorgesehen ist zum Übertragen der Sequenz von Symbolen zu einem Empfänger, wobei der Empfänger einen Decoder mit einem Codebuch aufweist zum Herleiten des Codebucheingangs aus der empfangenen Sequenz von Symbolen, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem speziellen Symbolwert voneinander abweichen, in einem einzigen Abtastwert voneinander abweichen.
Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen den genannten Abtastwerten der Codebucheingänge, die den Sequenzen von Symbolen entsprechend, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, einem kleinsten Quantisierungsschritt des genannten Abtastwertes entspricht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl möglicher Abtastwerte ungerade ist.
Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein numerischer Wert, assoziiert mit einem ersten Codebucheingang, dem numerischen Wert der Sequenz von Symbolen eines zweiten Codebucheingangs entspricht, und dass der numerische Wert, der mit dem zweiten Codebucheingang assoziiert ist, dem numerischen Wert der Sequenz von Symbolen, der mit dem ersten Codebucheingang assoziiert ist, entspricht.
Sender mit einem Signalcodierer mit einem Eingang für ein zu codierendes Signal, wobei der genannte Signalcodierer einen Codebucheingangsselektor aufweist zum Selektieren eines Codebucheingangs zum Erhalten eines synthetischen Signals, das eine optimale Annäherung eines Signal ergibt, das für das Eingangssignal repräsentativ ist, wobei der Codebucheingang eine Anzahl Abtastwerte aufweist, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der genannte Codebucheingang mit einer Sequenz von Symbolen identifiziert ist, wobei der Sender dazu vorgesehen ist, die Sequenz von Symbolen zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.
Empfänger zum Empfangen eines codierten Signals mit einer Sequenz von Symbolen, die repräsentativ sind für einen Codebucheingang mit einer Anzahl Abtastwerte, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der Empfänger einen Decoder mit einem Codebuch aufweist zum Herleiten des Codebucheingangs aus der empfangenen Sequenz von Symbolen, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem besonderen Symbolwert abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.
Signalcodierer mit einem Eingang für ein zu codierendes Signal, wobei der genannte Signalcodierer einen Codebucheingangsselektor aufweist zum Selektieren eines Codebucheingangs zum Erhalten eines Synthetischen Signals, das eine optimale Annäherung eines Signals ergibt, das repräsentativ ist für das Eingangssignal, wobei der Codebucheingang eine Anzahl Abtastwerte aufweist, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der genannte Codebucheingang mit einer Sequenz von Symbolen identifiziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.
Decoder zum Decodieren eines codierten Signals mit einer Sequenz von Symbolen, die repräsentativ sind für einen Codebucheingang mit einer Anzahl Abtastwerte, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der Decoder ein Codebuch aufweist zum Herleiten des Codebucheingangs aus der empfangenen Sequenz von Symbolen, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.
Übertragungsverfahren, das den nachfolgenden Verfahrensschritt umfasst: das Selektieren eines Codebucheingangs zum Erhalten eines synthetischen Signals, das eine optimale Annäherung eines Signals ergibt, das repräsentativ ist für das Eingangssignal, wobei der Codebucheingang eine Anzahl Abtastwerte aufweist, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der genannte Codebucheingang mit einer Sequenz von Symbolen identifiziert ist, wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst: das Übertragen der Sequenz von Symbolen über ein Übertragungsmittel, wobei das Verfahren den nachfolgenden Verfahrensschritt umfasst: das Empfangen der Sequenz von Symbolen von dem Übertragungsmittel und das Herleiten des Codebucheingangs von der empfangenen Sequenz von Symbolen, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem bestimmten Symbol abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.
Codierungsverfahren, welches das Selektieren eines Codebucheingangs umfasst zum Erhalten eines synthetischen Signals, das eine optimale Annäherung eines Signals ergibt, das repräsentativ ist für das Eingangssignal, wobei der Codebucheingang eine Anzahl Abtastwerte umfasst, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei der genannte Codebucheingang mit einer Sequenz von Symbolen identifiziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.
Decodierverfahren zum Decodieren eines codierten Signals, das eine Sequenz von Symbolen aufweist, die repräsentativ sind für einen Codebucheingang mit einer Anzahl Abtastwerte, die mehr als zwei Werte annehmen können, wobei das Decodierverfahren das Herleiten des Codebucheingangs aus der empfangenen Sequenz von Symbolen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Codebucheingänge, die Sequenzen von Symbolen entsprechen, die in einem bestimmten Symbolwert abweichen, in einem einzigen Abtastwert abweichen.