JP2603065B2 - Prediction filter - Google Patents

Prediction filter

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JP2603065B2
JP2603065B2 JP18104985A JP18104985A JP2603065B2 JP 2603065 B2 JP2603065 B2 JP 2603065B2 JP 18104985 A JP18104985 A JP 18104985A JP 18104985 A JP18104985 A JP 18104985A JP 2603065 B2 JP2603065 B2 JP 2603065B2
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prediction
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adaptive
predictor
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賢一郎 細田
敦司 深澤
伸二 川口
敦 新保
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沖電気工業 株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、逐次適応予測を行う予測フィルタに関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a prediction filter that performs successive adaptive prediction.

(従来の技術) 第4図は圧縮符号化回路に用いられる一般的な予測器
の概念図である。信号は全てサプンリングされた離散的
時系列であり、添字(k)は時刻kにおけるサンプル値を
意味する。第4図において、入力信号S(k)は予測フィル
タ回路42に入力され、予測フィルタ回路42は、後述する
線形結合係数aiに基づいて予測信号(k)を加算器44に
出力する。加算器44は、予測信号(k)と入力信号S(k)
とから差分を算出し、残差信号e(k)を出力する。
(Prior Art) FIG. 4 is a conceptual diagram of a general predictor used in a compression encoding circuit. All signals are discrete time series that have been sampled, and the subscript (k) means the sample value at time k. In FIG. 4, an input signal S (k) is input to a prediction filter circuit 42, and the prediction filter circuit 42 outputs a prediction signal (k) to an adder 44 based on a linear combination coefficient a i described later. The adder 44 includes a prediction signal (k) and an input signal S (k).
, And outputs a residual signal e (k) .

即ち、 e(k)=S(k)(k) …(1) この時、予測信号(k)は入力信号S(k)の線形結合で
算出する予測フィルタ回路42の出力である。ここで、線
形結合係数(即ちフィルタ係数)をaiとする(k)は、
次式で表現できる。
That is, e (k) = S (k) - (k) (1) At this time, the prediction signal (k) is an output of the prediction filter circuit 42 calculated by a linear combination of the input signal S (k) . Here, (k) where ai is a linear combination coefficient (that is, a filter coefficient ) is
It can be expressed by the following equation.

nは、フィルタの次数に等しく、一般的に、nが大き
いほど精度の良い予測ができる。このフィルタ係数a
iは、入力信号S(k)の性質があまり変動しない場合、即
ち、S(k)のスペクトラムが変動しない場合、その信号系
列S(k)に最適な固定係数でよいが、S(k)のスペクトラム
が時間に共に変動する場合、フィルタ係数aiは固定的に
設定されることなく、前記変動に対応して最適にしたも
のを逐次選択するように、即ち適応的に制御しないと精
度の良い予測ができない。このような場合のフィルタ係
数aiの制御方法は種々考えられるが、残差信号e(k)のパ
ワーが最小になるように制御する次の(3)式による方
法が一般的である。
n is equal to the order of the filter. In general, the larger the value of n, the more accurate the prediction. This filter coefficient a
i is a fixed coefficient optimal for the signal sequence S (k) when the property of the input signal S (k) does not fluctuate so much, that is, when the spectrum of S (k) does not fluctuate, but S (k) If the spectrum fluctuates with time, the filter coefficients a i are not fixedly set, but are sequentially selected as optimal ones corresponding to the fluctuations. I can't make good predictions. Various methods of controlling the filter coefficient a i in such a case are conceivable, but a method based on the following equation (3) for controlling the power of the residual signal e (k) to be minimum is general.

ai(k)=ai(k-1)+d・sgn(e(k)・S(k)) …(3) ただし、dは加速度係数、sgn( )は極性判定であ
り、括弧内の変数の符号を取る関数である。
a i (k) = a i (k-1) + d · sgn (e (k) · S (k) ) (3) where d is the acceleration coefficient, sgn () is the polarity judgment, and A function that takes the sign of a variable.

しかし、(3)式により更新されたaiをフィルタ係数
とする予測フィルタ回路は、安定性が保障されず、その
保障方法は、従来2次までが限度とされてきた。従っ
て、適応形の予測器を用いても次数の制限(2次)から
精度の良い予測信号が得られない。そこで、第5図に示
すような、固定予測器57と適応予測器58とを縦続接続す
る構成方法も考えられてきた。第5図に示されているよ
うに、固定予測フィルタ回路52と適応予測フィルタ回路
54を単に縦続接続した場合には、先ず、固定予測フィル
タ回路52が入力信号S(k)に対して予測信号p1(k)を算
出すると共に、その予測信号p1(k)を加算器53に出力
する。加算器53は、予測信号p1(k)と入力信号S(k)
に基づいて残差信号e1(k)を出力する。続いて、残差信
号e1(k)は適応予測フィルタ回路54に入力され、適応予
測フィルタ回路54は残差信号e1(k)に基づいて第2の予
測信号p2(k)を出力すると共に、その予測信号p2(k)
を加算器55に出力する。加算器55は残差信号e1(k)と予
測信号p2(k)に基づいて残差信号e(k)を算出する。
However, the prediction filter circuit that uses a i updated as a filter coefficient by the equation (3) does not guarantee the stability, and its guarantee method has been limited to the second order conventionally. Therefore, even if an adaptive type predictor is used, an accurate prediction signal cannot be obtained due to the restriction of the order (second order). Therefore, a configuration method of cascading the fixed predictor 57 and the adaptive predictor 58 as shown in FIG. 5 has been considered. As shown in FIG. 5, the fixed prediction filter circuit 52 and the adaptive prediction filter circuit
When the cascade connection 54 is simply connected, first, the fixed prediction filter circuit 52 calculates the prediction signal p1 (k) for the input signal S (k) , and outputs the prediction signal p1 (k) to the adder 53. Output. The adder 53 outputs a residual signal e1 (k) based on the prediction signal p1 (k) and the input signal S (k) . Subsequently, the residual signal e 1 (k) is input to the adaptive prediction filter circuit 54, and the adaptive prediction filter circuit 54 outputs a second prediction signal p2 (k) based on the residual signal e 1 (k). Together with its prediction signal p2 (k)
Is output to the adder 55. The adder 55 calculates a residual signal e (k) on the basis of the residual signal e 1 (k) and the prediction signal p2 (k).

(発明が解決しようとする課題) 上述した第5図の従来構成において、固定予測フィル
タ回路52のフィルタ係数は、周波数スペクトラムの変動
が少ない入力信号(データ信号)に対して最適に予測で
きるように設定されている。そのため、固定予測フィル
タ回路52は、設定された以外の入力信号(例えば、音声
信号)に対して最適な予測をしない場合が多い。このよ
うに従来技術によると、固定予測フィルタ回路52は入力
信号S(k)の周波数スペクトラムにかかわらず、その入力
信号S(k)に対する予測信号p1(k)を出力する。従っ
て、この場合に得られる残差信号e1(k)の周波数スペク
トラムは音声信号よりも変動の大きい不特定のものとな
る。即ち、音声信号は時間とともにその周波数スペクト
ラムが変動するが、音声信号に対する固定予測フィルタ
回路52の予測信号と音声信号との振幅の差分からなる残
差信号は、音声信号の周波数スペクトラムの変動以上に
変動する周波数スペクトラムを有するものとなる。
(Problem to be Solved by the Invention) In the above-described conventional configuration shown in FIG. 5, the filter coefficient of the fixed prediction filter circuit 52 is set so that it can be optimally predicted for an input signal (data signal) having a small variation in frequency spectrum. Is set. Therefore, in many cases, the fixed prediction filter circuit 52 does not perform optimal prediction for an input signal (for example, an audio signal) other than the set input signal. Thus, according to the prior art, the fixed prediction filter circuit 52 regardless of the frequency spectrum of the input signal S (k), and outputs a prediction signal p1 (k) with respect to the input signal S (k). Therefore, the frequency spectrum of the residual signal e 1 (k) obtained in this case is an unspecified one having a larger variation than the audio signal. That is, although the frequency spectrum of an audio signal fluctuates with time, the residual signal consisting of the difference between the amplitude of the audio signal and the prediction signal of the fixed prediction filter circuit 52 for the audio signal is larger than the fluctuation of the frequency spectrum of the audio signal. It has a fluctuating frequency spectrum.

その結果、音声信号の周波数スペクトラムの変動を想
定した適応予測フィルタ回路54は、この残差信号e1(k)
に対して相関性の高い予測信号を生成できないのであ
る。
As a result, the adaptive prediction filter circuit 54 assuming the fluctuation of the frequency spectrum of the audio signal generates the residual signal e 1 (k)
Cannot generate a prediction signal having a high correlation with

以下従来技術の問題点について詳細に説明する。 Hereinafter, the problems of the related art will be described in detail.

1つの適応予測フィルタ回路で、種々の入力信号、例
えば、時間の変化に関わらず周波数スペクトルの変動の
少ない信号(以下、データ信号と記す)や、時間の変化
に伴って周波数スペクトルが変化する信号(以下、音声
信号と記す)という2種類の信号に対して相関性の高い
予測信号を出力するように設計する場合には、フィルタ
の次数を大きくして対応させるが、適応形の予測フィル
タ回路ではフィルタの次数に制限があるため、これら2
種類の信号に対して相関性の高い予測信号を生成するこ
とは困難である。
A single adaptive prediction filter circuit can use various input signals, for example, a signal having a small variation in frequency spectrum regardless of a change in time (hereinafter, referred to as a data signal) or a signal whose frequency spectrum changes with time. In the case of designing so as to output a prediction signal having a high correlation with respect to two kinds of signals (hereinafter, referred to as an audio signal), the order of the filter is increased to cope with the problem. Is limited by the order of the filter.
It is difficult to generate a prediction signal having a high correlation with the type of signal.

そこで、一般的には上述の2種類の信号に対してそれ
ぞれ相関性の高い予測信号を生成することのできる固定
予測フィルタ回路52と適応予測フィルタ回路54とを用い
ることが考えられる。しかしながら、第5図に示したよ
うに単に縦続接続したのでは、以下に詳細するような問
題が生じる。
Therefore, in general, it is conceivable to use a fixed prediction filter circuit 52 and an adaptive prediction filter circuit 54 that can generate prediction signals having high correlation with the two types of signals. However, simply connecting in cascade as shown in FIG. 5 causes the following problems.

即ち、第5図の従来構成において固定予測フィルタ回
路52は、データ信号に対して相関性の高い予測信号を出
力できるようにフィルタ係数が固定(予め設定)されて
いる。また、適応予測フィルタ回路54は、音声信号に対
して前述した(3)式に基づいて自己のブィルタ係数を
逐次更新し、周波数スペクトルが時間とともに変動する
信号に対して相関性の高い予測信号を出力するように構
成されている。ただし、適応予測フィルタ回路54は、フ
ィルタ次数の制限から、音声信号に対する周波数スペク
トルの変動範囲内でフィルタ係数を逐次更新し、音声信
号に対して相関性の高い予測信号を出力するものとされ
る。
That is, in the conventional configuration shown in FIG. 5, the fixed prediction filter circuit 52 has a fixed (preset) filter coefficient so that a prediction signal having a high correlation with the data signal can be output. Further, the adaptive prediction filter circuit 54 sequentially updates its own filter coefficient based on the above-described equation (3) with respect to the audio signal, and generates a prediction signal having a high correlation with a signal whose frequency spectrum varies with time. It is configured to output. However, the adaptive prediction filter circuit 54 is supposed to successively update the filter coefficients within the variation range of the frequency spectrum with respect to the audio signal and output a prediction signal having a high correlation with the audio signal due to the limitation of the filter order. .

第5図の従来構成においては、入力信号がデータ信号
であるか音声信号であるかに関わらず、先ず、固定予測
フィルタ回路52において入力信号に対する第1の予測信
号が生成され、加算器53において入力信号と第1の予測
信号の振幅の差分が第1の残差信号として出力される。
次に、第1の残差信号を入力信号として適応予測フィル
タ回路54において第1の残差信号に対する第2の予測信
号が生成され、加算器55において第1の残差信号と第2
の予測信号の振幅の差分が第2の残差信号(最終的な残
差信号)として出力される。
In the conventional configuration shown in FIG. 5, regardless of whether the input signal is a data signal or a voice signal, first, a fixed prediction filter circuit 52 generates a first prediction signal for the input signal, and an adder 53 generates a first prediction signal for the input signal. The difference between the amplitude of the input signal and the amplitude of the first prediction signal is output as a first residual signal.
Next, a second prediction signal corresponding to the first residual signal is generated in the adaptive prediction filter circuit 54 using the first residual signal as an input signal, and the first residual signal and the second
Is output as a second residual signal (final residual signal).

従って、入力信号がデータ信号である場合には、固定
予測フィルタ回路52において相関性の高い第1の予測信
号を生成することができるため、データ信号と第1の予
測信号の振幅の差分である第1の残差信号の振幅は最小
となる。つまり、第1の残差信号はデータ信号に対する
最適な残差信号である。しかし、第1の残差信号がその
まま適応予測フィルタ回路54に入力されてしまう。第1
の残差信号は音声信号と比較して周波数スペクトルの変
動が異なることから、適応予測フィルタ回路54は第1の
残差信号に対する相関性の高い第2の予測信号を生成す
ることができない。従って、第1の残差信号と第2の予
測信号の振幅の差分からなる第2の残差信号は、第1の
残差信号よりも振幅の大きい信号となり、最終的な出力
(残差信号)として不適切である。
Accordingly, when the input signal is a data signal, the first prediction signal having high correlation can be generated in the fixed prediction filter circuit 52, and thus the difference is the difference between the amplitude of the data signal and the amplitude of the first prediction signal. The amplitude of the first residual signal is minimized. That is, the first residual signal is the optimal residual signal for the data signal. However, the first residual signal is directly input to the adaptive prediction filter circuit 54. First
The adaptive prediction filter circuit 54 cannot generate a second prediction signal having a high correlation with the first residual signal, because the residual signal has a different frequency spectrum from that of the speech signal. Accordingly, the second residual signal composed of the difference between the amplitudes of the first residual signal and the second prediction signal is a signal having a larger amplitude than the first residual signal, and the final output (residual signal) ) Is inappropriate.

一方、入力信号が音声信号である場合には、適応予測
フィルタ回路54に予測信号を生成させ、音声信号と適応
予測フィルタ回路54の予測信号との差分からなる残差信
号を最終的な出力とすることが望ましいが、第5図の従
来構成ではそれができず、音声信号が固定予測フィルタ
回路52に入力される。音声信号は上述したように周波数
スペクトルが時間とともに変動するため、フィルタ係数
がデータ信号用に設定された固定予測フィルタ回路52で
は音声信号に対する相関性の高い予測信号を生成するこ
とはできない。従って、音声信号と固定予測フィルタ回
路52の第1の予測信号との振幅の差分である第1の残差
信号は、音声信号に対する最適な残差信号にならないば
かりか、音声信号の有する周波数スペクトルの変動範囲
外の信号になっている。そのため、第1の残差信号を入
力信号として、適応予測フィルタ回路54に第1の残差信
号に対する予測信号を生成させても、相関性の高い予測
信号を生成することはできない。従って、第1の残差信
号と適応予測フィルタ回路54の第2の予測信号との振幅
の差分からなる第2の残差信号も、音声信号に対する最
適な残差信号にならない。
On the other hand, when the input signal is a speech signal, the adaptive prediction filter circuit 54 generates a prediction signal, and a residual signal including a difference between the speech signal and the prediction signal of the adaptive prediction filter circuit 54 is output as a final output. However, this cannot be done with the conventional configuration of FIG. 5, and the audio signal is input to the fixed prediction filter circuit 52. As described above, since the frequency spectrum of an audio signal fluctuates with time, the fixed prediction filter circuit 52 in which the filter coefficient is set for a data signal cannot generate a prediction signal having a high correlation with the audio signal. Therefore, the first residual signal which is the difference between the amplitude of the audio signal and the first prediction signal of the fixed prediction filter circuit 52 is not only an optimal residual signal for the audio signal, but also the frequency spectrum of the audio signal. The signal is out of the fluctuation range. For this reason, even if the adaptive prediction filter circuit 54 generates a prediction signal for the first residual signal using the first residual signal as an input signal, it is not possible to generate a highly correlated prediction signal. Therefore, the second residual signal comprising the difference between the amplitude of the first residual signal and the amplitude of the second predicted signal of the adaptive prediction filter circuit 54 also does not become the optimal residual signal for the audio signal.

上述したように、単に固定予測フィルタ回路52と適応
予測フィルタ回路54とを縦続接続したのでは、データ信
号及び音声信号の入力に対して最適な残差信号を出力す
ることができないのである。
As described above, if the fixed prediction filter circuit 52 and the adaptive prediction filter circuit 54 are simply cascaded, an optimum residual signal cannot be output with respect to the input of the data signal and the audio signal.

以上述べたように、いずれの従来技術にもそれぞれ問
題点があり、種々の入力信号に対して精度の良い予測が
できなかった。
As described above, each of the conventional techniques has a problem, and accurate prediction cannot be performed for various input signals.

本発明は、上述の問題点を除去し、種々の入力信号
(データ及び音声)に対して相関性の高い予測信号を生
成し、入力信号と予測信号の差分(2つの信号の振幅
差)を伝送することにより送信データ量を削減すること
を目的としている。
The present invention eliminates the above-described problems, generates a predicted signal having high correlation with various input signals (data and voice), and calculates the difference between the input signal and the predicted signal (the amplitude difference between the two signals). The purpose is to reduce the amount of transmission data by transmitting.

(課題を解決するための手段) 本発明の予測フィルタは、離散的な入力信号の任意の
信号系列に対して設定された固定フィルタ係数を用い
て、前記入力信号から第1の予測信号を導き出す固定予
測器と、前記入力信号と前記第1の予測信号から第1の
残差信号を導き出す第1の加算器と、前記第1の残差信
号における過去の入力時系列に基づいてフィルタ係数を
更新させると共に、前記第1の残差信号から第2の予測
信号を導き出す適応予測器と、前記第2の予測信号と前
記第1の残差信号から第2の残差信号を導き出す第2の
加算器とを有するものであって、前記固定予測器の出力
側に接続され、前記第1の予測信号と前記第1の残差信
号との積からなる相関関数の極性に基づき、前記第1の
予測信号の振幅を予め定めた緩和係数の割合で増減して
前記第1の加算器に出力する第1の適応振幅制御回路
と、前記適応予測器の出力側に接続され、前記第2の予
測信号と前記第2の残差信号との積からなる相関関数の
極性に基づき、前記第2の予測信号の振幅を予め定めた
緩和係数の割合で増減して前記第2の加算器に出力する
第2の適応振幅制御回路とを配設したことを特徴するも
のである。
(Means for Solving the Problems) A prediction filter of the present invention derives a first prediction signal from an input signal using a fixed filter coefficient set for an arbitrary signal sequence of a discrete input signal. A fixed predictor; a first adder for deriving a first residual signal from the input signal and the first predicted signal; and a filter coefficient based on a past input time series in the first residual signal. An adaptive predictor for updating and deriving a second prediction signal from the first residual signal, and a second predictor for deriving a second residual signal from the second prediction signal and the first residual signal. An adder, which is connected to the output side of the fixed predictor, and based on the polarity of a correlation function consisting of a product of the first prediction signal and the first residual signal, The amplitude of the predicted signal of A first adaptive amplitude control circuit for increasing and decreasing and outputting to the first adder, connected to an output side of the adaptive predictor, and configured to calculate a product of the second prediction signal and the second residual signal. And a second adaptive amplitude control circuit for increasing and decreasing the amplitude of the second prediction signal by a predetermined relaxation factor based on the polarity of the correlation function and outputting the result to the second adder. It is characterized by the following.

(作用) 本発明の予測フィルタは、固定予測器と適応予測器と
から構成され、各々の予測器の出力側に適応振幅制御回
路が接続されている。適応振幅制御回路は、残差信号と
予測信号との積からなる相関関数の極性に基づいて、各
予測器から出力される予測信号の振幅に対する制御を行
う。即ち、振幅を減衰する制御及び元に戻す制御を行
う。
(Operation) The prediction filter of the present invention includes a fixed predictor and an adaptive predictor, and an adaptive amplitude control circuit is connected to the output side of each predictor. The adaptive amplitude control circuit controls the amplitude of the prediction signal output from each predictor based on the polarity of the correlation function that is the product of the residual signal and the prediction signal. That is, control to attenuate the amplitude and control to restore the amplitude are performed.

従って、本発明の予測フィルタは、データ及び音声を
含む種々の入力信号に対して、精度の良い予測を行うこ
とができる。
Therefore, the prediction filter of the present invention can perform accurate prediction on various input signals including data and voice.

(実施例) 本発明は、任意次数の安定な逐次適応予測器と固定予
測器とを縦続に接続するとともに、それぞれの予測器か
ら出力される予測信号の振幅を独立に制御する振幅制御
回路を設けたものである。
(Embodiment) The present invention provides an amplitude control circuit that connects a stable sequential adaptive predictor of any order and a fixed predictor in cascade and independently controls the amplitude of a prediction signal output from each predictor. It is provided.

第1図は、このような逐次適応予測器の構成を示すブ
ロック図である。第1図において、固定予測器12は、固
定的なフィルタ係数を設定され、周波数スペクトルの変
動が少ない入力信号S(k)に対して近似している(相関性
が高い)予測信号を出力するように設計されている。ま
た、適応予測器15は、フィルタ係数を選択的に更新し
て、急激に周波数スペクトルが変動する信号に対しても
十分に追従できるように設計されている。このように、
それぞれ独立に設計された固定予測器12及び適応予測器
15を縦続に接続した構成において、各々の予測器の出力
側には適応振幅制御回路13及び16がそれぞれ接続され
る。適応振幅制御回路13は、後述する(4)式に基づ
き、固定予測器12から出力される予測信号S′p1(k)
振幅を減衰させる制御及び元に戻す(入力信号の振幅へ
近づける)制御を行う。また、適応振幅制御回路16は、
後述する(10)式に基づき、適応予測器15から出力され
る予測信号′p2(k)の振幅を減衰させる制御及び元に
戻す(入力される残差信号の振幅へ近づける)制御を行
う。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of such a successive adaptive predictor. In FIG. 1, a fixed predictor 12 sets a fixed filter coefficient, and outputs a prediction signal that is close (highly correlated ) to an input signal S (k) having a small variation in frequency spectrum. It is designed to be. Further, the adaptive predictor 15 is designed to selectively update the filter coefficient so as to sufficiently follow a signal whose frequency spectrum fluctuates rapidly. in this way,
Fixed predictor 12 and adaptive predictor independently designed
In the configuration in which 15 are connected in cascade, adaptive amplitude control circuits 13 and 16 are connected to the output side of each predictor, respectively. The adaptive amplitude control circuit 13 controls to attenuate the amplitude of the prediction signal S ′ p1 (k) output from the fixed predictor 12 and restores the amplitude to the original value (closer to the amplitude of the input signal) based on Expression (4) described later. Perform control. The adaptive amplitude control circuit 16
Based on the expression (10) described later, control is performed to attenuate the amplitude of the prediction signal ' p2 (k) output from the adaptive predictor 15 and to restore the amplitude (to approach the amplitude of the input residual signal).

第2図は、第1図の構成を詳細に示す回路図である。
第2図に基づいて、この予測フィルタの構成ならびに動
作を詳細に説明する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of FIG. 1 in detail.
The configuration and operation of the prediction filter will be described in detail with reference to FIG.

第2図において、固定予測器201はトランスバーサル
形フィルタ22から構成されると共に、固定的なフィルタ
係数を設定され、周波数スペクトルの変動が少ない入力
信号S(k)に対して近似の(相関性の高い)予測信号′
p1(k)を出力するように設計されている。そして、固定
予測器201は、入力信号S(k)に対する予測信号′p1(k)
を適応振幅制御器202に出力する。
In Figure 2, the composed fixed predictor 201 transversal filter 22, fixed is a set of filter coefficients, the approximation of the (correlated to variations in the frequency spectrum is small input signal S (k) Signal)
It is designed to output p1 (k) . The fixed predictor 201, the prediction signal to the input signal S (k) 'p1 (k )
Is output to the adaptive amplitude controller 202.

適応振幅制御器202は、次の(4)式に基づいて、予
測信号′p(k)の振幅を減衰する制御及び元に戻す制御
を行う。ここで、適応振幅制御器202のこれら制御につ
いて詳しく説明する。適応振幅制御器202の係数g1は、
予測フィルタの追従性及び安定性を考慮して、次の
(4)式に示す関係により制御されている。
The adaptive amplitude controller 202 performs control to attenuate the amplitude of the prediction signal ' p (k) and control to restore the amplitude to the original value based on the following equation (4). Here, these controls of the adaptive amplitude controller 202 will be described in detail. The coefficient g 1 of the adaptive amplitude controller 202 is
In consideration of the followability and stability of the prediction filter, the prediction filter is controlled by the relationship shown in the following equation (4).

g1(k)=δg1・{g1(k-1)−G1}+G1 +dg1・sgn(e1(k)・′p1(k)) …(4) ここでδg1:g1(k)の変化を滑らかにするための緩和係
数、 G1:予測信号が入力信号に対して相関性の低い場合にg
1(k)が収束する値である任意の定数、 dg1:極性安定の結果に基づいて前回値g1(k-1)に対する
変化量に相当する加速度係数、 sgn:極性判定であり、括弧内の変数の符号を取る関数で
ある。
g 1 (k) = δ g1 · {g 1 (k-1) -G 1} + G 1 + d g1 · sgn (e 1 (k) · 'p1 (k)) ... (4) where [delta] g1: g Relaxation coefficient for smoothing the change of 1 (k) , G 1 : g when the predicted signal has low correlation with the input signal
1 (k) is an arbitrary constant that converges, d g1 : acceleration coefficient corresponding to the amount of change from the previous value g 1 (k-1) based on the result of polarity stability, sgn: polarity determination, parentheses Is a function that takes the sign of the variables in.

この(4)式は、以下の3つの作用を表わしている。 This equation (4) represents the following three actions.

第1の作用は、予測器が入力信号に対して相関の高い
予測信号を出力していることを前提にして、dg1・sgn
(e1(k)・′p1(k))の項により、e1(k)と′p1(k)
の積からなる相関関数の極性判定に基づいて予測信号の
振幅を入力信号に近づけるように増減させることであ
る。この条件のみの場合に(4)式は、g1(k)=g1(k-1)
+dg1・sgn(e1(k)・′p1(k))と表すことができる。
これは、係数g1(k)が1サンプル期間前の係数g1(k-1)
対して、加速度係数dg1の割合で増加もしくは減少され
ることを意味している。つまり、1サンプル単位の予測
信号と入力信号の振幅の差を補償しているのである。
The first effect is that d g1 · sgn is based on the assumption that the predictor outputs a predicted signal highly correlated with the input signal.
The term (e 1 (k) · ′ p1 (k) ) brings the amplitude of the predicted signal closer to the input signal based on the polarity judgment of the correlation function consisting of the product of e 1 (k) and ' p1 (k) It is to increase or decrease as follows. In the case of only this condition, the expression (4) is expressed as g1 (k) = g1 (k-1)
+ D g1 · sgn (e 1 (k) · ′ p1 (k) ).
This means that the coefficient g1 (k) is increased or decreased at a rate of the acceleration coefficient dg1 with respect to the coefficient g1 (k-1) one sample period ago. That is, the difference between the amplitude of the prediction signal and the amplitude of the input signal in units of one sample is compensated.

具体的には、予測信号の振幅が入力信号の振幅よりも
小さい場合にはsgnの極性が正となり、予測信号の振幅
を加速度係数dg1の割合で増加させるように作用する。
逆に、予測信号の振幅が入力信号の振幅より大きい場合
には、sgnの極性が負となり、予測信号の振幅を加速度
係数dg1の割合で減少されるように作用する。
Specifically, when the amplitude of the prediction signal is smaller than the amplitude of the input signal, the polarity of sgn becomes positive, and acts to increase the amplitude of the prediction signal at the rate of the acceleration coefficient d g1 .
Conversely, when the amplitude of the prediction signal is larger than the amplitude of the input signal, the polarity of sgn becomes negative, which acts to reduce the amplitude of the prediction signal at the rate of the acceleration coefficient d g1 .

第2の作用は、緩和係数δg1(経験的には0.99)によ
って、予測器が入力信号に対して相関性の高い予測信号
を出力できない場合に、予測信号の振幅を制御すること
である。この場合には、(4)式はg1(k)=δg1・g
1(k-1)+dg1・sgn(e1(k)・′p1(k))と表すことがで
きる。
The second effect is to control the amplitude of the predicted signal when the predictor cannot output a predicted signal highly correlated with the input signal by the relaxation coefficient δ g1 (experimentally 0.99). In this case, equation (4) gives g 1 (k) = δ g1 · g
1 (k-1) + dg1 · sgn (e1 (k) · ' p1 (k) ).

これは、上記のサンプル単位毎の振幅の補償ではな
く、入力信号に対して相関の高い予測信号が出力されて
いない場合に、予測器から出力される予測信号の振幅を
減少させる(最終的には“0")ように作用する。具体的
には、上記の式におけるnサンプル後の係数を想定する
と、δg1のn乗の項とsgn(e1(k)・′p1(k))を含む
項とから構成されることになる。そしてその間、予測器
が入力信号に対する相関性の高い予測信号を出力できな
ければ、入力信号と予測信号の振幅の大小の関係がサン
プル毎にランダムに入れ替わるためにsgn(e1(k)・′
p1(k))の極性も入れ替わるのである。従って、sgn(e
1(k)・′p1(k)を含む項は極性の違いから打ち消し合
う結果となり、δg1(0.99)のn乗の項により最終的に
0に収束する。故に、予測器入力信号に対する相関性の
高い予測信号を出力できなければ、予測信号の振幅を減
少させる制御となる。
This does not compensate for the amplitude for each sample unit described above, but reduces the amplitude of the predicted signal output from the predictor when a predicted signal having a high correlation with the input signal is not output (finally, Acts as “0”). Specifically, assuming a coefficient after n samples in the above equation, it is composed of a term of δ g1 to the nth power and a term including sgn (e 1 (k) · ′ p1 (k) ). Become. During this time, if the predictor cannot output a predicted signal having high correlation with the input signal, the magnitude relationship between the amplitude of the input signal and the predicted signal is randomly changed for each sample, so that sgn (e 1 (k) · ′
The polarity of p1 (k) ) is also exchanged. Therefore, sgn (e
The term including 1 (k) · ' p1 (k) cancels out due to the difference in polarity, and finally converges to 0 by the term of δ g1 (0.99) to the nth power. Therefore, if a predicted signal having a high correlation with the predictor input signal cannot be output, control is performed to reduce the amplitude of the predicted signal.

第3の作用は、(4)式は任意定数G1に関するもので
ある点にである。同式には任意定数G1が含まれている
が、この任意定数G1は基本的に0とすることで上記の2
つの作用が達成できる。しかしながら、実際の装置を製
造する際には必ずしも、予測器が入力信号に対する相関
性の高い予測信号を出力できない場合に予測信号の振幅
を“0"に収束させることが最適であるとはいえない。そ
こで、この任意定数G1は実際の装置における諸条件を考
慮して設定されるものである。
The third effect is the expression (4) is a point relates arbitrary constants G 1. Although the equation includes an arbitrary constant G 1 , the arbitrary constant G 1 is basically set to 0, and
Two actions can be achieved. However, when manufacturing an actual device, it is not always optimal to converge the amplitude of the predicted signal to “0” when the predictor cannot output a predicted signal having high correlation with the input signal. . Therefore, the arbitrary constants G 1 is intended to be set in consideration of various conditions in the actual apparatus.

(4)式のdg1・sgn(e1(k)・′p1(k))の項からわ
かるように、適応振幅制御器202は、残差信号e1(k)と予
測信号′p1(k)との積からなる相関関数の極性を判定
して予測信号の振幅を入力信号に近づけるように増減さ
せている。即ち、予測信号′p1(k)と入力信号S(k)
が近似している(相関性が高い)場合、つまり精度の良
い予測が行われている場合であって、予測信号′
p1(k)の振幅が入力信号の振幅より大きいときには、極
性は正(+)と判定される。このとき、適応振幅制御器
202は、入力される予測信号′p1(k)の振幅を徐々に減
少させて出力する制御を行う。即ち、予測信号p1(k)
の振幅を加速度係数dg1の割合で減少させる。予測信号
p1(k)の振幅が入力信号の振幅より小さいときに
は、極性は負(−)と判定される。このとき、適応振幅
制御器202は、入力される予測信号′p1(k)の振幅を加
速度係数dg1の割合で徐々に増大させて予測信号p1(k)
を出力する制御を行う。
As can be seen from the term d g1 · sgn (e 1 (k) · ′ p1 (k) ) in the equation (4), the adaptive amplitude controller 202 determines whether the residual signal e 1 (k) and the prediction signal ′ p1 ( The amplitude of the prediction signal is increased or decreased so as to approach the input signal by judging the polarity of the correlation function formed by the product of the correlation function k) . That is, when the predicted signal ' p1 (k) and the input signal S (k) are close to each other (high correlation), that is, when accurate prediction is performed, the predicted signal'
When the amplitude of p1 (k) is larger than the amplitude of the input signal, the polarity is determined to be positive (+). At this time, the adaptive amplitude controller
In step 202, control is performed to gradually reduce the amplitude of the input prediction signal ' p1 (k) and output the signal. That is, the prediction signal p1 (k)
At the rate of the acceleration coefficient d g1 . When the amplitude of the prediction signal ' p1 (k) is smaller than the amplitude of the input signal, the polarity is determined to be negative (-). At this time, the adaptive amplitude controller 202 gradually increases the amplitude of the input predicted signal ' p1 (k) at the rate of the acceleration coefficient d g1 and outputs the predicted signal p1 (k).
Is output.

また、(4)式のδg1・{g1(k-1)−G1}の項及びdg1
・sgn(e1(k)・′p1(k))の項からわかるように、予
測信号′p1(k)と入力信号S(k)とが近似していない
(相関性が低い)場合、つまり精度の良くない予測が行
われている場合は、適応振幅制御器202は、入力される
予測信号′p1(k)の振幅を減衰させる制御を行う。
Further, (4) the δ g1 · {g 1 (k -1) -G 1} terms and d g1
As can be seen from the term of sgn (e 1 (k) · ' p1 (k) ), when the predicted signal' p1 (k) and the input signal S (k) are not approximate (low correlation), That is, when prediction with low accuracy is being performed, the adaptive amplitude controller 202 performs control to attenuate the amplitude of the input prediction signal ' p1 (k) .

この適応振幅制御器202の内部構造は、第6図に示す
ように、(4)式を回路形式に展開したものとなる。
As shown in FIG. 6, the internal structure of the adaptive amplitude controller 202 is obtained by expanding equation (4) into a circuit form.

予測信号p1(k)は加算器24に入力され、加算器24は
入力信号S(k)と予測信号p1(k)とから残差信号e1(k)
算出する。そして、残差信号e1(k)は適応予測器203に入
力される。
The prediction signal p1 (k) is input to the adder 24, and the adder 24 calculates a residual signal e1 (k) from the input signal S (k) and the prediction signal p1 (k) . Then, the residual signal e 1 (k) is input to the adaptive predictor 203.

適応予測器203については、ICC '84 IEEE Internati
onal Conference on Communications,Proceedings,Volu
me 3(pp.1500〜1503)に詳しく述べられており、任意
次数の逐次適応予測器を安定に構成するものであるが、
ここではその具体的な構成のみを記すことにする。
For the adaptive predictor 203, see ICC '84 IEEE Internati
onal Conference on Communications, Proceedings, Volu
It is described in detail in me 3 (pp.1500 to 1503), and it stably constructs an iterative adaptive predictor of any order.
Here, only the specific configuration will be described.

残差信号e1(k)を入力して予測信号′p2(k)を出力す
る適応予測器203は、トランスバーサル形フィルタ25
と、係数制御回路26と、係数変換回路27とから構成され
ている。トランスバーサル形フィルタ25は、係数制御回
路26及び係数変換回路27から出力されるフィルタ係数に
基づいて、残差信号e1(k)に基づく予測信号′p2(k)
適応振幅制御器204に出力する。係数制御回路26は、残
差信号e1(k)及び残差信号e(k)を入力してフィルタ係数
(制御信号)ω、ω、…、ωを係数変換回路27に
出力する。より詳細に説明すると、係数制御回路26は、
適応予測器203に入力される残差信号e1(k)と加算器29か
ら出力される残差信号e(k)とを入力し、周波数軸上でフ
ィルタ係数ωを次の(5)式に従い更新する。
The adaptive predictor 203 that inputs the residual signal e 1 (k) and outputs the prediction signal ' p2 (k) is a transversal filter 25.
, A coefficient control circuit 26, and a coefficient conversion circuit 27. Transversal filter 25 based on the filter coefficient output from the coefficient control circuit 26 and the coefficient conversion circuit 27, the prediction signal based on the residual signal e 1 (k) 'p2 (k) to the adaptive amplitude controller 204 Output. The coefficient control circuit 26 receives the residual signal e 1 (k) and the residual signal e (k) and outputs filter coefficients (control signals) ω 1 , ω 2 ,..., Ω m to the coefficient conversion circuit 27. . To explain in more detail, the coefficient control circuit 26
Inputs the adaptive predictor 203 residual signal is input to the e 1 (k) and the residual signal e outputted from the adder 29 (k), on the frequency axis filter coefficients omega i follows (5) Update according to the formula.

また、この係数ωは安全性保証のため、次の(6)
式の大小関係を満足させる。
The coefficient ω i is given by the following (6) for security assurance.
Satisfies the size relation of the expression.

0<ω<ω<…<ω<π …(6) 係数変換回路27は、(5)式及び(6)式のように制
御された周波数軸上でのフィルタ係数ωを次の(7)
式の恒等式で定義される時間軸上のフィルタ係数hiに変
換すると共に、そのフィルタ係数(制御信号)h1、h2
…、hmをトランスバーサル形フイルタ25に出力する。
0 <ω 12 <... <Ω n <π (6) The coefficient conversion circuit 27 calculates the filter coefficient ω i on the frequency axis controlled as in the equations (5) and (6) as follows. (7) of
Converts the filter coefficient h i on the time axis defined by the identity equation, the filter coefficients (control signal) h 1, h 2,
..., and outputs the h m in the transversal filter 25.

ここで、C(Z)及びD(Z)は、(8)式及び
(9)式に示すように、一対のチェビシェフ多項式で表
わされる。
Here, C (Z) and D (Z) are represented by a pair of Chebyshev polynomials as shown in equations (8) and (9).

適応振幅制御器204は、次の(10)式に基づいて、予
測信号′p2(k)の振幅を減衰制御及び元に戻す制御を
行う。ここで、適応振幅制御器204のこれら制御につい
て詳しく説明する。適応振幅制御器204の係数g2は、前
述の適応振幅制御器202の係数g1と同様に、予測フィル
タの追従性及び安定性を考慮して、次の(10)式に示す
関係により制御されている。即ち、δg2はg2(k)の変化
を滑らかにするための緩和係数、G2は予測信号が入力信
号に対して相関性の低い場合にg2(k)が収束する値であ
る任意の定数、dg2は極性判定の結果に基づいて前回値g
2(k-1)に対して増分する値に相当する加速度係数、sgn
は極性判定であり括弧内の変数の符号を取る関数であ
る。
The adaptive amplitude controller 204 performs attenuation control and control to restore the amplitude of the prediction signal ' p2 (k) based on the following equation (10). Here, these controls of the adaptive amplitude controller 204 will be described in detail. Coefficient g 2 of the adaptive amplitude controller 204, like the coefficient g 1 of the adaptive amplitude controller 202 described above, in consideration of the follow-up and stability of the predictive filter, controlled by the relationship shown in the following equation (10) Have been. That is, [delta] g2 is the value of g 2 (k) converges when low correlation relaxation factor for smoothing the variation, with respect to G 2 is the prediction signal is an input signal g 2 (k) any D g2 is the previous value g based on the result of the polarity determination.
Acceleration coefficient corresponding to the value that increments for 2 (k-1) , sgn
Is a polarity determination and is a function that takes the sign of the variable in parentheses.

g2(k)=δg2・(g2(k-1)−G2)+G2 +dg2・sgn(e(k)・′p2(k)) …(10) (10)式のdg2・sgn(e(k)・′p2(k))の項からわ
かるように、適応振幅制御器204は、残差信号e(k)と予
測信号′p2(k)との積からなる相関関数の極性を判定
して予測信号の振幅を入力信号に近づけるように増減さ
せている。予測信号′p2(k)と入力される残差信号e
1(k)が近似している(相関性が高い)場合、つまり精度
の良い予測が行われている場合であって、予測信号′
p2(k)の振幅が入力される残差信号e1(k)の振幅より大き
いときには、極性は正(+)と判定される。このとき、
適応振幅制御器204は、入力れる予測信号′p2(k)の振
幅を徐々に減衰させて出力する制御を行う。即ち、予測
信号p2(k)の振幅を加速度係数dg2の割合で徐々に減少
させていく。予測信号′p2(k)の振幅が入力される残
差信号e1(k)の振幅より小さいときには、極性は負
(−)と判定される。このとき、適応振幅制御器204
は、入力される予測信号′p2(k)の振幅を加速度係数d
g2の割合で徐々に増大させて予測信号p2(k)を出力す
る制御を行う。
g 2 (k) = δ g2 · (g 2 (k-1) -G 2) + G 2 + d g2 · sgn (e (k) · 'p2 (k)) ... (10) (10) formula d g2 As can be seen from the term sgn (e (k) · ' p2 (k) ), the adaptive amplitude controller 204 calculates the correlation function consisting of the product of the residual signal e (k) and the predicted signal' p2 (k). And the amplitude of the prediction signal is increased or decreased so as to approach the input signal. Predicted signal ' p2 (k) and input residual signal e
1 (k) is approximate (high correlation), that is, when accurate prediction is performed, and the prediction signal '
When the amplitude of p2 (k) is larger than the amplitude of the input residual signal e1 (k) , the polarity is determined to be positive (+). At this time,
The adaptive amplitude controller 204 performs control of gradually attenuating the amplitude of the input prediction signal ' p2 (k) and outputting the signal. That is, the amplitude of the prediction signal p2 (k) is gradually reduced at the rate of the acceleration coefficient dg2 . When the amplitude of the prediction signal ' p2 (k) is smaller than the amplitude of the input residual signal e1 (k) , the polarity is determined to be negative (-). At this time, the adaptive amplitude controller 204
Is the amplitude of the input prediction signal ' p2 (k)
Control is performed such that the prediction signal p2 (k) is output while gradually increasing at the rate of g2 .

また、(10)式のδg2・{g2(k-1)−G2}の項及びdg2
・sgn(e(k)・′p2(k))の項からわかるように、予測
信号′p2(k)と入力され残差信号e1(k)とが近似してい
ない(相関性が低い)場合、つまり精度の良くない予測
が行われている場合は、適応振幅制御器204は、入力さ
れる予測信号′p1(k)の振幅を減衰させる制御を行
う。
Furthermore, terms and d g2 of (10) of δ g2 · {g 2 (k -1) -G 2}
As can be seen from the term of sgn (e (k) · ' p2 (k) ), the predicted signal' p2 (k) and the input residual signal e1 (k) are not approximate (the correlation is low). ), That is, when prediction with low accuracy is being performed, the adaptive amplitude controller 204 performs control to attenuate the amplitude of the input prediction signal ' p1 (k) .

この適応振幅制御器204の内部構成は、第7図に示す
ように、(10)式を回路形式に展開したものとなる。
As shown in FIG. 7, the internal configuration of the adaptive amplitude controller 204 is obtained by expanding equation (10) into a circuit form.

予測信号p2(k)は加算器29に入力され、加算器29は
残差信号e1(k)と予測信号p2(k)とから残差信号e(k)
算出し、その算出した残差信号e(k)を出力する。
Prediction signal p2 (k) are input to the adder 29, the adder 29 calculates a residual signal e 1 (k) and the prediction signal p2 (k) from the residual signal e (k), and the calculated remaining The difference signal e (k) is output.

続いて、具体的な入力信号(データ信号及び音声信
号)を入力した際の動作について説明する。
Subsequently, the operation when a specific input signal (data signal and audio signal) is input will be described.

例えば、入力信号S(k)が周波数スペクトルの変動が少
ないデータ信号の場合には、固定予測器201はその入力
信号S(k)に対して相関性が高い予測信号′p1(k)を出
力する。この場合に、適応振幅制御器202は、(4)式
に示されたように、予測信号′p1(k)と残差信号e1(k)
との積からなる相関関数の極性判定に基づいて、予測信
p1(k)の振幅を入力信号S(k)の振幅に近づける制御
を行う。その結果、残差信号e1(k)が非常に小さい振幅
の信号、即ち予測精度の良い信号となる。
For example, when the input signal S (k) is a data signal having a small variation in frequency spectrum, the fixed predictor 201 outputs a prediction signal ' p1 (k) highly correlated with the input signal S (k) . I do. In this case, the adaptive amplitude controller 202 calculates the prediction signal ' p1 (k) and the residual signal e1 (k) as shown in Expression (4 ).
Based on the polarity determination of the correlation function consisting of the product of the above, control is performed to bring the amplitude of the prediction signal p1 (k) closer to the amplitude of the input signal S (k) . As a result, the residual signal e 1 (k) becomes a signal with a very small amplitude, that is, a signal with good prediction accuracy.

続いて、残差信号e1(k)が適応予測器203に入力される
と、適応予測器203は、音声信号に追従しやすいように
設計されているため、その残差信号e1(k)に近い予測信
号′p2(k)を出力できない場合が多い。従って、この
場合、適応振幅制御器204は、(10)式に示されている
ように、予測信号′p2(k)と残差信号e(k)との積から
なる相関関数の極性判定に基づいて、予測信号′
p2(k)の振幅を減衰させるように制御する。その結果、
加算器29において予測信号p2(k)と残差信号e(k)と加
算されるが、残差信号e(k)は、予測信号p2(k)の影響
を受けずに、ほぼ残差信号e1(k)のままで出力される。
即ち、適応予測器15からの予測信号′p2(k)が残差信
号e1(k)に影響を与えないため、固定予測器12側から出
力される振幅の小さい残差信号e1(k)が最終的な残差信
号e(k)となって出力される。
Subsequently, the residual signal e 1 (k) is input to the adaptive predictor 203, the adaptive predictor 203, because it is designed to be easy to follow the speech signal, the residual signal e 1 (k ) near the prediction signal 'p2 (k) it is often not output. Therefore, in this case, the adaptive amplitude controller 204 determines the polarity of the correlation function consisting of the product of the prediction signal ' p2 (k) and the residual signal e (k) as shown in Expression (10). Based on the predicted signal '
Control is performed to attenuate the amplitude of p2 (k) . as a result,
Although the summed prediction signal p2 (k) and the residual signal e (k) and in the adder 29, the residual signal e (k) is not affected by the prediction signal p2 (k), almost residual signal Output as e 1 (k) .
That is, since the prediction signal ' p2 (k) from the adaptive predictor 15 does not affect the residual signal e1 (k) , the residual signal e1 (k ) Is output as the final residual signal e (k) .

一方、入力信号S(k)が時間と共に周波数スペクトルが
変動する音声信号の場合には、固定予測器201はこの音
声信号と相関性が高い予測信号p1(k)を出力できない
場合が多い。従って、前述のデータ信号の場合とは異な
り、適応振幅制御器202は、(4)式に示されたよう
に、予測信号′p1(k)と残差信号e1(k)との積からなる
相関関数の極性判定に基づいて、予測信号′p1(k)
振幅を減衰させるように制御する。従って、加算器24に
おける入力信号S(k)と予測信号p1(k)との残差信号e
1(k)は、ほぼ入力信号S(k)に近似の(相関性の高い)信
号となる。
On the other hand, when the input signal S (k) is a speech signal whose frequency spectrum varies with time, the fixed predictor 201 often cannot output a prediction signal p1 (k) having a high correlation with the speech signal. Therefore, unlike the case of the data signal described above, the adaptive amplitude controller 202 calculates the product of the prediction signal ' p1 (k) and the residual signal e1 (k) as shown in the equation (4). Based on the polarity determination of the correlation function, control is performed to attenuate the amplitude of the prediction signal ' p1 (k) . Therefore, the residual signal e between the input signal S (k) and the prediction signal p1 (k) in the adder 24
1 (k) is a signal that is approximately (highly correlated ) approximate to the input signal S (k) .

続いて、入力信号S(k)に近似の(相互の高い)残差信
号e1(k)(≒音声信号)が適応予測器203に入力される
と、適応予測器203は残差信号e1(k)と相関性の高い予測
信号′p2(k)を出力する。そこで、適応振幅制御回路1
6は、(10)式に示されたように、予測信号′p2(k)
残差信号e(k)との積からなる相関関数の極性判定に基づ
いて、予測信号p2(k)の振幅を適応予測器203に入力さ
れる残差信号e1(k)の振幅に近づけるように制御する。
その結果、加算器29において、精度の良い予測信号
p2(k)と残差信号e1(k)(≒入力信号S(k))とが加算さ
れ、最小の振幅を有する残差信号e(k)が出力される。
Subsequently, when a (mutually high) residual signal e 1 (k) (近似 speech signal) approximate to the input signal S (k) is input to the adaptive predictor 203, the adaptive predictor 203 outputs the residual signal e The prediction signal ' p2 (k) having a high correlation with 1 (k) is output. Therefore, the adaptive amplitude control circuit 1
6, as shown in equation (10), based on the polarity judgment of the correlation function consisting of the product of the prediction signal ' p2 (k) and the residual signal e (k) , the prediction signal p2 (k) Control is performed so that the amplitude approaches the amplitude of the residual signal e 1 (k) input to the adaptive predictor 203.
As a result, in the adder 29, an accurate prediction signal
p2 (k) and the residual signal e 1 (k) (≒ input signal S (k) ) are added, and the residual signal e (k) having the minimum amplitude is output.

第3図は、本発明による第2の実施例を示す回路図で
ある。この例は第1実施例の予測器に、零形適応予測器
306を縦続に接続した零であり、零形適応予測器306の入
力は、前段の前差信号e2(k)で、このe2(k)を用いてフィ
ルタ係数biを制御するのが係数制御回路301である。係
数biの更新は、次の(11)式を用いて行う。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment according to the present invention. In this example, a zero-type adaptive predictor is added to the predictor of the first embodiment.
306 is zero which is cascaded to the input of the zero shape adaptive predictor 306, in front of the front differential signal e 2 (k), to control the filter coefficient b i with the e 2 (k) This is a coefficient control circuit 301. Update of the coefficient b i is performed using the following equation (11).

bi(k)=δ・(bi(k-1)−Bi)+Bi +db・sgn(e(k)・e(k-1) …(11) このようにして更新した係数biをトランスバーサル形
フィルタ302のフィルタ係数とし、予測信号z(k)を算
出する。
b i (k) = δ b · (b i (k-1) −B i ) + B i + d b · sgn (e (k) · e (k-1) … (11) The coefficient updated in this way Bi is used as a filter coefficient of the transversal filter 302, and a prediction signal z (k) is calculated.

また、上記第1実施例で上げたような縦続関係を入れ
替え、適応予測器を前段に、固定予測器を後段に接続す
るような例も安易に推察でき本発明に属する。
Further, an example in which the cascade relation as described in the first embodiment is exchanged and the adaptive predictor is connected to the preceding stage and the fixed predictor is connected to the subsequent stage can be easily inferred and belong to the present invention.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、適応振幅制御器は予測
信号と残差信号との積からなる相関関数の極性判定に基
づいて、予測信号の振幅を減衰させるように制御(又は
入力された信号の振幅に戻すように制御)する。そのた
め、最適な予測器(固定予測器もしくは適応予測器)か
ら出力される精度の良い予測信号に基づいて残差信号を
導き出すことができる。また、入力信号の性質に適さな
い予測器から出力される予測信号は残差信号に対して影
響を及ぼさない。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the adaptive amplitude controller performs control to attenuate the amplitude of the prediction signal based on the polarity determination of the correlation function including the product of the prediction signal and the residual signal. (Or control to return to the amplitude of the input signal). Therefore, a residual signal can be derived based on a highly accurate prediction signal output from an optimal predictor (fixed predictor or adaptive predictor). Also, a prediction signal output from a predictor that is not suitable for the properties of the input signal does not affect the residual signal.

従って、本発明の予測フィルタは、性質の異なる種々
の信号に対しても幅広く追従し、精度の良い予測が可能
となる。更に、予測精度が向上するので、帯域圧縮伝送
装置、例えばADPCMCODECやエコーキャンセラ、等への適
応が可能である。
Therefore, the prediction filter of the present invention widely follows various signals having different properties, and enables accurate prediction. Further, since the prediction accuracy is improved, it can be applied to a band compression transmission device such as an ADPCMCODEC or an echo canceller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による予測器のブロック図、第2図は本
発明の第1の実施例、第3図は本発明の第2の実施例、
第4図は予測器の概念図、第5図は固定予測器と適応予
測器の組み合わせ例を示す図、第6図は第2図の実施例
における適応振幅制御器202の回路図、第7図は第2図
の実施例における適応振幅制御器204の回路図である。 12……固定予測器; 13、16……適応振幅制御回路; 14、17……加算器; 15……適応予測器
FIG. 1 is a block diagram of a predictor according to the present invention, FIG. 2 is a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a second embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a conceptual diagram of a predictor, FIG. 5 is a diagram showing an example of a combination of a fixed predictor and an adaptive predictor, FIG. 6 is a circuit diagram of an adaptive amplitude controller 202 in the embodiment of FIG. The figure is a circuit diagram of the adaptive amplitude controller 204 in the embodiment of FIG. 12, fixed predictor; 13, 16 adaptive amplitude control circuit; 14, 17 adder; 15 adaptive predictor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 伸二 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 新保 敦 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Kawaguchi 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Shinbo 1-7-112 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】離散的な入力信号の任意の信号系列に対し
て設定された固定フィルタ係数を用いて、前記入力信号
から第1の予測信号を導き出す固定予測器と、 前記入力信号と前記第1の予測信号から第1の残差信号
を導き出す第1の加算器と、 前記第1の残差信号における過去の入力時系列に基づい
てフィルタ係数を更新させると共に、前記第1の残差信
号から第2の予測信号を導き出す適応予測器と、 前記第2の予測信号と前記第1の残差信号から第2の残
差信号を導き出す第2の加算器と を有する予測フィルタにおいて、 前記固定予測器の出力側に接続され、前記第1の予測信
号と前記第1の残差信号との積からなる相関関数の極性
に基づき、前記第1の予測信号の振幅を予め定めた緩和
係数の割合で増減して前記第1の加算器に出力する第1
の適応振幅制御回路と、 前記適応予測器の出力側に接続され、前記第2の予測信
号と前記第2の残差信号との積からなる相関関数の極性
に基づき、前記第2の予測信号の振幅を予め定めた緩和
係数の割合で増減して前記第2の加算器に出力する第2
の適応振幅制御回路と、 を配設したことを特徴とする予測フィルタ。
1. A fixed predictor that derives a first prediction signal from an input signal using a fixed filter coefficient set for an arbitrary signal sequence of a discrete input signal; A first adder that derives a first residual signal from one predicted signal, and a filter coefficient that is updated based on a past input time series in the first residual signal, and the first residual signal An adaptive predictor that derives a second prediction signal from a second predictor, and a second adder that derives a second residual signal from the second prediction signal and the first residual signal. An output of the predictor, which is connected to the output of the first prediction signal and the first residual signal, based on the polarity of a correlation function consisting of the product of the first residual signal, the amplitude of the first prediction signal of a predetermined relaxation coefficient Increase / decrease by the ratio and output to the first adder. The first to
An adaptive amplitude control circuit, which is connected to an output side of the adaptive predictor, based on a polarity of a correlation function composed of a product of the second predicted signal and the second residual signal. The amplitude of which is increased or decreased by a predetermined relaxation coefficient ratio and output to the second adder
A predictive filter, comprising: an adaptive amplitude control circuit according to (1), and (2).
【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の予測フィルタ
において、前記適応予測器として、伝達関数がZ平面の
単位円上に配置した係数を用いた一対のチェビシェフ多
項式で構成され、この係数を残差信号のパワーが最小に
なるように逐次更新し、更新された係数が常に分離する
ように制御する適応予測器を用いたことを特徴とする予
測フィルタ。
2. The prediction filter according to claim 1, wherein said adaptive predictor has a transfer function comprising a pair of Chebyshev polynomials using coefficients arranged on a unit circle on a Z plane. A predictive filter characterized by using an adaptive predictor that sequentially updates the power of the residual signal so as to minimize the power of the residual signal and controls the updated coefficients to be always separated.
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