JPH0350910A

JPH0350910A - 予測器

Info

Publication number: JPH0350910A
Application number: JP18447489A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Iwadare; 正宏岩垂
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-03-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は音声・音楽・画像などのディジタル信号の予測
技術に関する。

（従来の技術）現標本時刻までの入力信号より、次標本時刻の入力信号
を予測する従来の予測器として適応予測器がある。この
方式の概説としては、株式会社コロナ社発行の「ディジ
タル信号処理の理論」の推定・適応信号処理理論に詳し
い。以下、適応予測器の一例として、線形予測法の一種
である勾配を利用した確率近似法による予測原理を簡単
に述べる。

第３図は確率近似法による従来の適応予測器のブロック
図である。１１は入力端子、１２は記憶回路、１３は減
算器、１４は予測係数更新部、１５は予測値計算部、１
６は遅延器である。

予測器は視標本化時刻ｊ以前のに個の信号、即ち、Ｘｉ
−に＋１）からＸ（ｊ）までの信号により次標本時刻の
入力信号Ｘ（ｊ＋１）を予測するもので、予測値をＸＰ
　（ｊ＋１）とおくと、・　・　・（１）である。ここで、Ａ；（ｊ）は時刻ｊの予測係数であり
、時刻ｊにおける予測誤差信号Ｅ　Ｎ）を次式のように
おくと、Ｅ　（ｊ）＝Ｘ　　（Ｊ）−ＸＰ　　Ｎ）　　　　　　
・　・　・（２）予測誤差信号の電力Ｅ”（ｊ）を最小
とするように各係数を変化させる。予測誤差信号の電力
Ｅ２（ｊ）は、Ｅ”（ｊ）＝　（Ｘ　（ｊ）−ＸＰ　（ｊ））” ・　・　・（３）であるので、予測誤差信号電力Ｅ”（ｊ）の各予測係数
に対する勾配Δｉ　　（ｊ）は、＝−２Ｅ　　（ｊ）　
　・Ｘ（ｊ−ｉ）・　・　・（４）である。従って、予測誤差信号電力Ｅ”（ｊ）を最小と
するには、各予測係数Ａ＝（ｊ）は、以下に示すように
変化させる。

Ａ＝（ｊ＋１）＝Ａ！　（ｊ）＋ｇ−Ｅ　（ｊ）　　・Ｘ（ｊ−ｉ）・
・・（５）ｇは修正係数であり、入力信号の特性に応じて決定され
る定数であり、通常１より充分小さい正の値を用いる。

以下に標本時刻ｊのときの信号の流れを説明する。記憶
回路１２は、入力端子１１から入力された信号Ｘを予測
係数の個数分に個保存する。減算器１３は、入力信号Ｘ
（ｊ）から予測信号ＸＰ　（ｊ）を減じて現標本時刻の
入力信号に対する予測誤差Ｅ（ｊ）を計算する。予測係
数更新部１４は、式（５）に従って予測誤差Ｅ（ｊ）と
記憶回路１２内の入力信号Ｘ　（ｊ−に＋１）からＸ（
ｊ）の信号を用いて予測係数Ａ、（ｊ）からＡｖ（ｊ）
を更新して、新しい予測係数Ａ＋（ｊ＋１）からＡｍ（
ｊ＋１）を求める。予測値計算部１５は、式（５）に従
って更新された予測係数ＡＩ（Ｊ＋１）からＡｍ（ｊ＋
１）と、記憶回路１２内の入力信号Ｘｉ−に＋１）から
Ｘ（ｊ）とより、次標本時刻の入力信号の予測値ＸＰ　
（ｊ＋１）を求める。遅延器１６は、次標本時刻ｊ＋１
に減算器１３で予測誤差信号を計算するときに用いる予
測値ＸＰ　Ｎ＋１）を保存する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の適応予測器では、複雑な周波数特性をもった入力
信号に対しては高次の予測係数が必要となり、予測係数
の収束にかかる時間が増加するという欠点がある。

本発明の目的はこのような従来の欠点を除去し、入力信
号に周期性があれば、複雑な周波数特性の信号に対して
も予測精度が高精度になるまでの収束時間を必要とせず
に高精度の予測を行う予測器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の予測器は、入力信号を保存する記憶回路と、この記憶回路内の最新の整数個の入力信号と前記記憶回
路内の現標本時刻以前の入力信号間の相関係数と平均振
幅比を求める相関係数計算部と、前記相関係数の絶対値
が最大となるときの時刻を選択する最大値検出回路と、前記時刻の平均振幅比と前記時刻の相関係数の符号と前
記時刻の１標本時刻後の入力信号との積を次標本時刻の
入力信号の予測値として出力する乗算器とから構成され
ることを特徴としている。

〔作用］過去の入力信号を保存しておき、現標本時刻近傍の信号
と波形が相似の部分を過去の信号列から選ぶ。入力信号
に周期性があるとき、次標本時刻の信号部分も前記の過
去の相似部分の信号列に相似になると予測されるので、
前記の過去の相似部分の次の信号値に平均振幅比を乗じ
た値を予測値として用いることができる。この予測器を
用いると、入力信号の周波数特性によらず、精度良い予
測を行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による予測器の一実施例である。

１は入力端子、２は記憶回路、３は相関係数計算部、４
は最大値検出回路、５は乗算器、６は出力端子である。

現標本時刻をｊとおくと、信号Ｘ（ｊ）が入力端子１か
ら入力される。記憶回路２は過去に個の信号を保存する
。つまり、信号Ｘ（ｊ−ｋ）は破棄され、Ｘ（ｊ−に＋
１）からＸ（ｊ）の信号が記憶回路２に蓄えられる。相
関係数計算部３は、記憶回路２に保存されている視標本
時刻ｊ近傍の信号と標本時刻む近傍の信号との相関の程
度の評価、および、平均振幅比を計算する。本実施例で
は相似の評価として、相関係数Ｐ　（ｔ）を次式のよう
に計算する。

ここで、ＸｌおよびＸ２はそれぞれ次式のようにＸｉ−
に＋１）からＸ　（ｊ）の信号、および、Ｘ　（ｔ−に
＋１）からＸ（ｔ）の信号の平均値である。

である。

相関係数ｐ　（ｔ）は信号の直流成分を取除いた成分の
相似の程度を示す。従って、相関係数を求める区間に直
流成分が重畳している場合においても、直流成分に影響
を受けることなしに相似の程度を計算することができる
。値としては−１から１の間の値をとり、その絶対値が
１に近いほど２つの波形が相似となる。また、ｐ　（ｔ
）が正のときは２つの波形が同位相であり、負のときは
逆位相であることを示している。

平均振幅比ＡＣ（ｔ）は、記憶回路２に保存されている
視標本時刻ｊ近傍の信号と標本時刻む近傍の信号との振
幅の比の平均値であり、うに電力の比の平方根を用いる
。

次式のよ・　・　・（８）現標本時刻の１標本時刻以前の信号のうち記憶回路２に
保存されている信号はＸｉ−に＋１）からＸｌ−１）で
あるので、相関係数計算部３はＰ　（ｊ＋Ｌ−ｋ）から
Ｐ（ｊ−１）までの（ｋ−Ｌ）個の相関係数Ｐおよび平
均振幅比ＡＣを計算し、最大値検出回路４に出力する。

最大値検出回路４は前記の（ｋ−Ｌ）個の相関係数Ｐの
中からＰの絶対値が最大となる時刻Ｍを求め、時刻Ｍ。

相関係数Ｐ　（Ｍ）および平均振幅比ＡＣ（Ｍ）を出力
する。これは第２図に示すように標本時刻ｊ−Ｌ＋１か
ら現標本時刻ｊまでの信号値、即ち、区間Ｃ１の入力信
号の標本比値系列は、標本時刻Ｍ−Ｌ＋１からＭまでの
信号値、即ち、区間Ｃ２の入力信号の標本比値系列と最
も相似となることを示している。人力信号に周期性があ
る場合、次標本時刻の信号Ｘ　（ｊ＋１）も過去の標本
時刻Ｍ十１の信号Ｘ（Ｍ＋１）に相似になると予測され
るので、信号Ｘ（Ｍ＋１）に平均振幅比ＡＣ（Ｍ）と相
関係数Ｐ　（Ｍ）の符号を乗じた値を信号Ｘ（ｊ＋１）
の予測値信号ＸＰ　（ｊ＋１）として用いることができ
る。従って、乗算器５は記憶回路２に保存されている信
号Ｘ（Ｍ＋１）と平均振幅比ＡＣ（Ｍ）と相関係数Ｐ　
（Ｍ）の符号の積を求め、次標本時刻ｊ＋ｌの入力信号
の予測値ＸＰ（ｊ＋１）として出力端子６から出力する
。

〔発明の効果）本発明によれば、過去の入力信号から波形が相似の部分
を相関係数により見つけ出し、過去の信号を用いて予測
値を求めるので、入力信号に周期性がある場合、入力信
号の周波数特性によらず、予測精度が高精度になるまで
の収束時間を必要とせずに精度良い予測を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は記憶回路に保存されている信号Ｘを示す図、第３図は従来の適用予測器を示す図である。 ■・・・・・入力端子２・・・・・記憶回路３・・・・・相関係数計算部４・・・・・最大値検出回路５・・・・・乗算器６・・・・・出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力信号を保存する記憶回路と、この記憶回路内の最新の整数個の入力信号と前記記憶回
路内の現標本時刻以前の入力信号間の相関係数と平均振
幅比を求める相関係数計算部と、前記相関係数の絶対値
が最大となるときの時刻を選択する最大値検出回路と、前記時刻の平均振幅比と前記時刻の相関係数の符号と前
記時刻の１標本時刻後の入力信号との積を次標本時刻の
入力信号の予測値として出力する乗算器とから構成され
ることを特徴とする予測器。