JPS60501918A - 信号をコーディングし，デコードし，分析し，そして合成するための装置 - Google Patents

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】 信号をコーディングし、デコードし、分析し、して　た　の　と　法 １＋と１塁− ■」１ 本発明は一般に信号をコーディングしデコードするための装置と方法に関し、特 にアナログ音声信号を分析して合成するための装置と方法に関するものである。

−−と　の　沁 信号、特にアナログ音声信号は、種々の利用のためにコード化される。たとえば 、多くの応用において、音声信号処理はバンド幅制限プロセスである。したがっ て、元のアナログ音声信号は通常はその信号を圧縮するためにコード化され、す なわち高品質の信号を再構成するためには処理される必要のない元の音声信号中 の冗長情報を除去するためにコード化される。圧縮された信号は次にたとえばバ ンド幅制限された通信データリンクへ伝送されるか、または制限された記憶容量 のメモリ内ヘスドアされて、そして最後に信号を再構成するためにデコードされ 得る。一般に、信１号分析は全体的なプロセスであり、そのプロセスによって元 の信号はその元の信号によって運ばれるほとんどの情報を有する圧縮された信号 へ変換される。信号合成は、圧縮された信号から元の信号を再構成するために用 いられる全体的なプロセスである。

アナログ音声信号の圧縮のために一般に用いられる２つのディジタルコーディン グ技術は、（１）パラメトリックコーディングと（２）波形コーディングである 。パラメトリックコーディング技術の１つの例は線形予測コーディングであり、 アナログ音声信号の波形はフィルタの出力として形成され、そのフィルタはピッ チパルスとして知られる疑似周期的列のインパルスと“ホワイトノイズ″シーケ ンスとの線形結合によって励起される。すなわち、アナログ音声信号を表わすた めに用いられるｔｊラメータはフィルタの係数、ピッチパルスの周期、ピッチパ ルスの振幅、およびホワイトノイズのエネルギなどの値であって、それらはすべ て伝送されるかまたはディジタル的にストアされ得る。

音声信号を表わすためにこれらのパラメータを用いることによって、音声処理に 必要なデータ速度または秒あたりのビット数（ｂｐｓ）、すなわちバンド幅は著 しく減少され得る。たとえば、８００　ｂｐｓ〜２４００　ｂｐｓのような低い データ速度が線形予測コーディング機構を用いて達成され得る。しかしながら、 データ速度は遅いが、これらのパラメータから再構成された音声信号も好ましか らざるほど遅い。

再構成された音声は明瞭であるが自然な響きではない。

波形コーディングは、信号を圧縮するために数サンプル離れた音声サンプル間の みならず波形の近接する音声サンプル間の相互関係を利用する。一般に、波形コ ーディングはアナログ音声信号のサンプリンク、サンプルされた信号の量子化と アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換、およびそれらのＡ／Ｄ変換された信号を互 いに相関させることを含み、それによって、冗長情報を持たないそれらのＡ／Ｄ 変換された信号のみを伝送またはストアする。約３．４ｋＨ２の最大周波数を有 する音声信号のために、サンプリングＧ、を通常ハ８　ｋＨｚの速度で起こる。

知られているように、信号の量子化と変換はたとえば秒あたり１６〜３２にビッ トの高ビツト速度で動作する波形コーグを用いて行なわれ、変換された信号の波 形内への゛量子化ノイズ″または歪の導入を最小にする。多くの異なった波形コ ーディングシステムが存在し、デルタ変調（［）　Ｍ　）　、、適応デルタ変調 （八〇Ｍ）、差動パルスコード変調（ＤＰＣＭ）、適応差動パルスコード変調（ ＡＤＰＣＭ）、およびベクトル量子化（ＶＱ）などを採用した波形］−ダを有す るシステムがある。波形コーディングは高品質の音声を再構成できる利点を有し ているが、秒あたり１６〜３２にビットまたはそれ秒あたり１６にビット以下の データ速度において、再構成された音声信号の品質は低いものである。これは、 アナログ信号を量子化して変換するために遅いビット速度で動作する波形コーグ から生じ、それはＡ／Ｄ変換された音声信号内へ」子化ノイズを導入する。

本発明の目的は元の信号をコーディングしてデコードするための新規な装置と方 法を提供することである。

大発明のもう１つの目的は元の信号を分析して構成するビめの折、宥栄装置と方 法を提供することである。

本発明のさらにもう１つの方法は元の信号をかなり圧縮すること′″ｒ：必り　 一方、その圧縮すれた信号から元の信号が高品質で再構成される。

本発明の付加的な目的　利点−ち坏び新規な特徴は一部が以下Ｔ）記述において 説明ざｈ、一部は以下を調べること）こ′ｆ′）Ｔ：当該分野に習熟した人道に 阪らかとなり、または発明の宮丘゛９−よつｙｌｉｎア５−七ができよう７本発 明の目的や利点は、添付された唱ｔの１聞に特に指摘された手段と組合せによっ て実現されて得られよう。

１１艮１１ 本発明の目的と一致する前述のおよび他の目的を達成するために、ここで＊施さ れかつ概略述べられるように１本発明の１つの態様は成る波形を有する元の信号 をコーディングするための装置であって、その装置は歪を有するフード化された 信号を生じるように成る速度で波形をコード化するための手段、そのコード化さ れた信号（応答１て歪を減衰させる手段、第１のデータを有する波形コーディン グ手段、および元の信号を再構成するために第２のデータを有する減衰手段を備 えている。

好ましくは、減衰手段はフィルタを含んでいて、そのフィルタが有するフィルタ 係数の値は第２のデータである。

また好ましくは、波形をコーディングする手段は低ピット速度で動作する波形コ ーグであって、それはコード化された信号内に量子化ノイズまたは歪を導入する 。

もう１つの態様において、本発明は成る波形を有する元の信号をコーディングす るための方法であって、歪を有するコード化された信号を生じる成る速度で波形 をコーディングすることと、そのコーディングに応答して第１の波形コーディン グデータを与えることと、そのコード化された信号の歪を減衰させることと、さ らにその減衰に応答して第２の減衰データを与えることを含み、第１の波形コー ディングデータと第２の減衰データは元の信号を再構成するための情報を有して いる。好ましくは、減衰のステップはコード化された信号をフィルタでフィルタ リングすることを含み、コーディングのステップは低ビツト速度で波形をコーデ ィングすることを含む。

本発明のその他の態様は、元の信号を再構成するために上述のデータをデコード するための装置と方法を含む。本発明のさらに他の態様は、元の信号を分析して 合成するために上述のコーディングとデコーディングの原理を実行する全体的な 装置を含む。

得られる利益と利、の１ 本発明は元の信号をかなり圧縮するために波形コーディングとパラメトリックコ ーディングの特徴を組合わせ、それによってバンド幅要件を減少させ、一方、元 の信号を高品質で再構成することができる。

た ここに合同されて明＠書の一部を形成する添付された図面は本発明の実施例を図 解しており、記述とともに本発明の詳細な説明する助けとなる。

第１Ａ図は本発明の信号コーディング原理を説明するために用いられる簡略化さ れたブロック図である。

第１Ｂ図は本発明の信号デコーディング原理を説明するために用いられるもう１ つの簡略化されたブロック図である。

第２Ａ図は本発明の信号分析器の一実施例のブロック図である。

第２Ｂ図は本発明の信号合成器の一実施例のブロック図である。

第３Ａ図は本発明の信号分析器のもう１つの実施例のブロック図である。

第３Ｂ図は本発明の信号合成器のもう１つの実施例のブロック図である。

及ｍ星左Ｊに１ ここで、本発明の好ましい実施例が詳細に参照され、−例が添付された図面に図 解されている。

第１Ａ図は、波形Ｗ１を有する元の入力信号ＳＮをコーディングする一般的な原 理を説明するために、信号を圧縮する装置１０を図解している。本発明のコーデ ィング原理は種々の入力信号ＳＮへ適用し得るが、本発明はたとえ１．ｆ３．４ 　ｋＨ２の最大周波数を有するアナログ音声信号ＳＮに関連して述べられる。装 置１０は、波形Ｗ２を有するコード化された信号Ｙ、を生じるために、音声信号 ＳＮの波形ＷＩをコーディングする手段１２を含む。波形コーディング手段１２ は従来の波形コーグ１４を含み、それはデルタ変調（ＤＭ）、適応デルタ変調（ ＡＤＭ＞、差動パルスコード変調（ＤＰＣＭ）、適応差動パルスコード変１！（ ＡＤＰＣＭ＞、Ｉ５よびベクトル量子化（ＶＱ）のような多くの波形コーディン グ技術の任意の１つを利用することができる。

通常、波形コーグ１４は、それが秒あたり１６〜３２にビットの範囲内で動作す るときには、コード化された信号Ｙｎ内へ量子化ノイズまたは歪をかな、り導入 することなく音声信号Ｓ・をエンコードすることがゞできる。しかし、本発明に よれば、音声信号ＳＩＩは秒あたり４．４ｋまたは８゜７にのような秒あたり１ ６にビット以下の低ビツト速度で波形コーグ１４を動作させることによって信号 ＹＮを生じるようにエンコードされる。低ビツト速度でのこのエンコーディング の結果、コード化された信号Ｙ、の波形Ｗ２は信号Ｓ＋ｉの波形Ｗ、の周期性に ついての情報を有しているが、コード化された信号ＹＮの波形Ｗ２の短時間のス ペクトルは波形コーグ１４によって導入された量子化ノイズによる歪を有してい る。好ましくは、波形コーグ１４はＡＤＰＣＭ方法と、それぞれのフレーム時間 の音声信号ＳＮのサンプルのＡ／Ｄ変換ブロックとを用い、これはさらに述べら れる。たとえば、８　ｋＨｚでの△／Ｄサンプリングにおいて、３０ミリ秒のフ レーム時間内にサンプルあたり１２ビツトで２４０サンプルが存在し得る。

装置１０は波形コーグ１４によってコード化された信号ＹＮ内へ導入される歪を 減衰させる手段１６をも含む。減衰手段１６はＭ＋１のフィルタ係数を有するス ペクトル整形フィルタ１８を含み、それは好ましくは適応し得るものでおり、こ れはさらに述べられる。１つの特定的な例として、適応フィルタ１８＆ま従来の 有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタでよい。

た音声信号ＳＮであり、それは１つの入力として加算器２０へ供給され、その加 算器はもう１つの入力として元の音う−信号ＥＮは加算器２０の出力に発生し、 次にそれは平へ供給される。オンオフスイッチ２６はたとえば３０ミリ秒のフレ ーム時間でその平均化されたエラー信２号Ｅ、Ｎをサンプルするように動作させ られる。サンプルされた平均エラー信号Ｅ、は次に適応スペクトル整形フィルタ １日へ供給される。サンプ、ルされた平均エラー信号ＩＥＮに応答して、適応ス ペクトル整形フィルタ１８の、Ｍ　、、＋　１のフィルタ係数は、信号ＹＮ中の 歪をさらにフィルタしてエラー信号ＥＮを最小にする目的のために変えられる。

数学的に、装置１０は以下の式に従って動作する。

エラー信号ＥＮは次のように定義される。

１フレ一ム時間のエラー信号ＥＮの全体平均は次式に等ここで、ＡＸ　（Ｋ＝０ ．１，２．・・・Ｍ）はに番目のフィルり係数の値であり、Ｍ＋１はフィルタ１ ８のフィルタ係数の数である。

したがって、たとえば上述のような２４０サンプルの１フレ一ム時間におけるエ ラー信号Ｅ１．ｌＩの全体平均は次のよそして、信号「−を最小にするために、 フィルタ係数にこの最小化において、すべてのフィルタ係数は適応スペクトル整 形フィルタ１８がコード化された信号ＹＮ内の歪をほとんどフィルタするような それぞれの値Ａ０．Ａ、。

７６１、、・・・へ閂　を持、つ。

さらに、従来のフィルタ設計のように、適応スペクトル整形フィルタ１８のフィ ルタ係数のすべての値Ａ。＋ＡＩ、、　Ａ　２．・・・へ閂は次式で示され得る 。

ＲＹＹＡ、＝ＲＹＳ　・・・（６） ここで６、ＲＹＹは自己相関成分であって、ＲＹＳは相互相関成分であり、それ ぞれ次のように定義される。

ＲＹＹ　（Ｋ）＝Ｅ（ＹＮＹＮ−に）　・・・（７）ＲＹ　ｓ　（Ｋ　）　＝、 Ｅ　（ＳＮＹＮ−Ｋ）　・・・〈８）フィルタ係数のすべての値Δ。、△４．△ ２．・・・ＡＭは次のようなマトリックスで与えられる。

Ａ＝　［ＡｏＡ＋　−Ａｒ＋　］”　−（］９ここで、■は転置を意味する。

また、自己相関成分ＲＹ、Ｙも次のマトリクス形式で与え同様に、相互相関成分 ＲＹ５は次のように与えられる。

Ｒｙｓ−［Ｒｙｓ（○）　Ｒｙ、　ｓ　（１）　−Ｒｙ　ｓ　（Ｍ）　］”６． ・　（１１） さらに述べられるように、波形コーグ１４は成る波形コーディングデータを有し ており、フィルタ１８はフィルタ係数データ、すなわちＭ＋１のフィルタ係数の 値△０２Ａ１、・・・ＡＭを有しており、それらは高品質で音声信号ＳＮの再構 成において用いるために体送されまたはメモリ（図示せず）内５ス忙アされ、一 方、低ビツト速度でバンド幅制限されたシステムが用いられる。フィルタ係数デ ニタを伝送またはストアする代わりとして、相互相関成分の値ＲＹＳ　（０）、 ＲＹＳ　（１）、−Ｒｙｓ　（Ｍ）は後述されるように伝送またはストアされ得 る。これも後述されるように、装置１０で実施化された本発明のコーディング原 理は、全体的な音声信号の分析と合成の装置を実施するために用いることができ る。

第１Ｂ図は元の信＠ＳＮを再構成するための本発明の一般的なデコーディング原 理を説明する１つの装置２８を図解している。装＠２８は、歪を有するコード化 された信号Ｙ、を生じるために、上述の波形コーディングデータを反転波形コー ディングする手段３０を含んでいる。手段３０は好ましくは秒あたり４．４ｋま たは８．７にビットのような行あたり１６にビット以下の低ビツト速度で動作す る反転ＡＤＰＣＭ波形コーダ３２を含んでいる。装置１０は、たと、えば上述の フィルタ係数データのような成るデータに応答して、コード化された信号Ｙ、中 の歪を減衰させる手段３４を含んでいる。減衰手段３４の出力は再構成された元 の信号ＳＮである。好ましくは、手段３４は適応スペクトル整形フィルタ３６を 含んでいる。

第２Ａ図は第１図に示されたコーディング装置１０と関連して述べられた原理を 用いてアナログ音声信号ＳＮを分析する全体的な装置３８を図解している。装置 ３８は全体として４０で示された手段を含んでおり、それはライン４４上に信号 Ｓ−を生ずるために、入力ライン４２上に受取られるアナログ音声信号ＳＮを低 周波フィルタリングする。

手段４０はＯ〜４ｋＨｚの範囲内で信号ＳＮをフィルタするローパスフィルタ４ ５を含んでいる。アナログディジタル（△／Ｄ＞コンバータ４６はフィルタされ たアナログ信号をライン４８で受取り、たとえば８　ｋＨ７のサンプリング周波 数ｆｓのディジタル信号をライン５ｏへ出力する。

０〜２ｋＨｚの範囲内のベースバンドフィルタ５２はライン５０上のディジタル 信号をフィルタしてこれらの信号をライン５４上へ出力する。周波数［、／２で 動作するオンオフスイッチ５６はライン４４上に信号ｓシを生じるためにライン ５４上のディジタル信号の交互のサンプルを選択し、それによって、処理される べきディジタル信号は少なくなる。。

装置３８は全体として５８で示された手段をも含み、それはライン６０上の信号 Ｓ′−を生じるためにライン４２上のアナログ音声信号ＳＮを高周波フィルタリ ングする。手段５８はローパスフィルタ４５とＡ／Ｄコンバータ４６を含むとと もに、ライン５０上のディジタル信号をフィルタリ、ングしてこれらの信号をラ イン６２上に出力するために２〜４ｋＨｚの範囲の高周波バンドフィルタ６１を も含んでいる。周波数ｆ５／２で動作するオンオフスイッチ６４はライン６０上 に信号ＳＮを生じるためにライン６２上のディジタル信号の交互のサンプルを選 択し、それによって、さらに処理されるべきディジタル信号が少なくなる。

装＠３８は第１図に関連して述べられた波形コーディング手段１２をも有し、そ れはライン６６上にコード化された信号ＹＮを生じるためにライン４４上の信号 Ｓ’Ｎに応答する。波形コーディング手段１２はたとえばＡＤＰＣＩＶ！披形コ ーダ１４であってもよく、それは量子化器６８とフィルタ係数を有するフィルタ ７ｏを用いてコード化された信号ＹＮを生じる。また、ＡＤＰＣＭ波形コーダ１ ４は、ライン７２．ライン７４．およびライン７６上にそれぞれ上述の波形コー ディングデータを出力する。ライン７２上のデータはフィルタ７０のフィルタ係 数の値Ｃ１を識別し、ライン７４上のデータは信号Ｓ’Ｎの量子化のための量子 化値ＱＮを識別し、そしてライン７６上のデータは１フレ一ム時間の信号Ｓ’Ｎ を里子化するための量子化ステップサイズσである。本発明によるＡ、ＤＰＣＭ 波形コーダ１４はたとえば秒あたり４．４ｋまたは８．７にビットのような低ビ ツト速度で動作し、ライン６．６上のコード化された信号ＹＮ内に量子化ノイズ または歪を導入する。

装置３ｑは第１：図に関連して述べられたようにライン４に応答して上述のフィ ルタ係数データを決定する手段７８を有している。決定手段７８は計算器８ｏを 含んでおり、それは式６を用いてフィルタ係数値ＡＫを計算するが、どこでＲＹ ’　Ｓは信号ＳＮに対応するＲｙｓで置換えられる。

すなわち、計算器８０はライン６６上のコード化された信号ＹＮの自己相関成分 ＲＹＹを決定するとともに、ライン６６上のコード化された信号ＹＮとライン４ ４上の信号Ｓ′Ｎの相互相関成分ＲＹＳ・を決定し′−で値へにを計算し、次に それはライン８２上に出力される。

同様に、装置３８はライン６０上の信号Ｓ′−とライン６６上のコード化された 信号ＹＮに応答して弐〇に従ってフィルタ係数データを決定する手段８４を有し ている。決定手段８４は計算器８６を含んでおり、それは式６を用いて（Ａｌの 代わりに）フィルタ係数値ＢＫを計算し、ここでＲＹＳは信号Ｓ”Ｎに対応して Ｒｙｓ”で置換えられる。すなわち、計算器８６はライン６６上のコード化され た信号ＹＮの自己相関成分ＲＹＹを決定するとともにライン６６上のコード化さ れた信号ＹＮとライン６０上の信号Ｓ′二との相互相関成分ＲＹ５″を決定して 値Ｂにを計算し、それは次にライン８８上に出力される。

好ましくは、次にディジタルコーグ９０はライン７２上のフィルタ係数値Ｃ１， ライン７４上の量子化データＱ。

、ライン７６上の量子化ステップサイズσ、ライン８２上のフィルタ係数値へに 、およびライン８８上のフィルタ係数値８Ｋをコード化し、そしてこれらすべて のコード化されたデータをデータライ、２９丁上（ご出力する。ライン９１上の この点において、それら゛の・データは元の信号ＳＮの後はどの再構成のために メモリ（図示せず）内ヘスドアすることができ、また・は元の信号ＳＮの現在の 再構成のために通信リンクによってレシーバ（図示せず）へ伝送することができ る。

コーグ９０はライン８２上のフィルタ係数値ＡＸとライン８８上のフィルタ係数 値Ｂにを異なった数のビットでエンコードすることができる。たとえば、ライン ８２上のデータは１０ビツトでコード化され、一方、ライン８８上のデータは１ ６ビツトでコード化される。これは、ライン４４上のベースバンドフィルタされ た信号ＳＱが互いに高度に相関されたサンプルを有するのに対して、ライン６ｏ 上の高周波フィルタされた信号Ｓ″−は低度に相関されたサンプルを有するから である。したがって、ライン８２上のフィルタ係数値へにをコード化するために 必要とされるビットは、ライン８８上のフィルタ係数値ＢＫの場合より少な第２ Ｂ図は第２Ａ図の装置３８を用いて分析されたアナログ音声信号ＳＮを合成する 装置９２を示している。デコーダ９４はライン９１上のデータを受取ってデコー ドし、ライン９６上のフィルタ係数値ｃ、、ライン９８上の量子化データＱＮ、 ライン１００上の量子化器ステップサイズσ、ライン１０２上のフィルタ係数値 Ａに９およびライン１０４上のフィルタ係数値Ｂにを生じる。反転波形コーディ ング手段１０５は、ライン９６上のフィルタ係数値Ｃ１゜ライン９８上の量子化 値Ｑｓ＋およびライン１００上の■子化器ステップサイズσに応答して、ライン １０６上にコード化された信号ＹＮを生じる。手段１０５は、好ましくはたとえ ば秒あたり４．４ｋまたは８．７にピットの低ビツト速度で動作する反転ＡＤＰ ＣＭ波形コー波形コーマある。ライン１０６上のコード化された信号Ｙｓは上述 の量子化ノイズまたは歪を有している。

合成装置９２は、ライン１１０上に歪のない出力信号を生じるために、ライン１ ０６上のコード化された信号ＹＮ中の量子化ノイズまたは歪を減衰させる手段１ ０９をも含んでいる。手段１０９は適応低バンドスペクトル整形フィルタ１１２ を含んでおり、そのフィルタ係数はライン１０２上のフィルタ係数値ＡＸ　と適 応するようにセットされる。

もう１つの手段１１４はライン１０６上のコード化された信号ＹＮ中の歪を減衰 させて、ライン１１６上に歪のない出力信号を生じる。手段１１４は適応高バン ドスペクトル整形フィルタ１１８を含み、そのフィルタ係数はライン１０４上の フィルタ係数８Ｋに適応するようにセットされる。

号ＳＮを生じる。手段１２０は、ライン１１０上の信号とライン１１６上の信号 を交互にライン１２６上に出力する手段１２４．ライン１２６上の信号に応答し てライン１３０上にアナログ信号を生じるＤ／Ａコンバータ１２８．およびライ ン１２２上に元の音声信号ＳＮを生じるためにライン１３０上のアナログ信号を フィルタするローパスフィルタ１３２を含んでいる。

上述のように、音声分析器装置３８と音声合成器装置９２は、アナログ音声信号 ＳＮを再構成するために、波形データＣ＋　、ＯＮ　、およびσに加えてフィル タ係数データへに、８Ｋを用いる。ここで、第３Ａ図と第３Ｂ図の実施例と関連 して述べられるように、フィルタ係数データＡ＜　。

８にを伝送またはストアする代わりとして、相互相関成分ＲＹｓ（式１１参照） はアナログ音声信＠ＳＮの分析と合成のために伝送またはストアされる。

第３Ａ図はアナログ音声信号ＳＮを分析する装置１３４を示している。装置１３ ４は、ライン１３８上にフィルタされた出力信号Ｓ′Ｎを生じるために、信号Ｓ ＮをフィルタしてＡ／Ｄ変換する手段１３６を含んでいる。手段１３６は対偽信 号フィルタ１４０とＡ／Ｄコンバータ１４２を含んでおり、そのコンバータはラ イン１４４上のフイ′ルタさ１２は、ライン１３８上の信号Ｓ’Ｈに応答して、 歪を有するコード化された信号ＹＮをライン１４６上に生じる。前述のように、 手段１２はＡＤＰＣＭ波形コーダ１コーあってもよく、それは波形コーディング データ、すなわちフィルタ係数値Ｃ＋、量子化値ＱＮ、および量子化ステップサ イズσを全体として１４８で示されたそれｆれの３つのライン上に出力する。

装置１３４はライン１３８上の信号Ｓ′Ｎとライン１４６上のコード化された信 号Ｙｎを相互相関させる手段１５０をも含んでいる。手段１５０は、ライン１５ ４上にディジタル的に出力される相互相関成分ＲＹＳ’の値を生じる相互相関器 １５２を含んでいる。したがって、装置１３４はアナログ音声信号ＳＮを分析し て、波形コーディングデータの形のデータＣＩ、ＱＮ、およびσと、相互相関成 分ＲＹ、′の値の形のデータを生じて、信号ＳＮを再構成する。ライン１４８と ライン１５４上のデータは後の使用のためにメモリ〈図示せず）内にストアする ことができ、またはレシーバ（図示せず）による合成のために通信リンク（図示 せず）へ伝送することができる。

第３Ｂ図はアナログ音声信号ＳＮを合成する装置１５６を図解している。合成装 置１５６は、歪を有するコード化された信号ＹＮをライン１６０上に生じるため に、ライン１４８上の波形コーディングデータＣ，，ＱＮ　、およびσを反転波 形コーディングする手段１５８を含んでいる。手段１５８は好ましくは反転ＡＯ ＰＣＭ波形コー波形コーマある。ライン１６０上のコード化された信号ＹＮを自 己相関させる手段１６４は、自己相関成分ＲＹＹの値をディジタル的にライン１ ６６上に出力する。合成装置１５６は、ライン１５４上の相互相関成分ＲＹ、／ の値とライン１６６上の自己相関成分Ｒｙｖとに応答して、フィルタ係数の値へ にを決定する手段１６８をも含んでいる。手段１６８は弐６に従って値Ａにを計 算する計算器１７０を含んでおり、ここでＲＹＳは信号Ｓ　’Ｈに対応するよう にＲｙｓ′で置換えられ、ライン１７２上に値Ａにを出力する。

装置１５６は、ライン１７６上に合成されたアナログ音声信号ＳＮを出力するた めに、ライン１６０上のコード化された信号Ｙ、中の歪をフィルタする適応フィ ルタ手段１７４をも含んでいる。手段１７４は適応スベク１〜ル整形フィルタ１ ７６を含んでおり、そのフィルタ係数はコード化された信号ＹＮをフィルタする ためにライン１７２上の値Ａにに適応するようにセットされる。

本発明の好ましい実施例の先の記述は、説明の目的のために示されたものである 。開示された正確な形態に本発明を限定することは意図され゛ておらず、種々の 変更や修正が上記の教示に照らして可能であることは明らかである。実施例は、 種々の実施において、また実行される特定の使用に適するような種々の変更とと もに、当業者が本発明を最良に利用し得るように本発明の原理と実際的応用を最 もよく説明するために選ばれて述べられたものである。発明の範囲は添付された 請求の範囲によって規定されるよう意図されている。

耶１頁の続き ［相］Ｉｎｔ、ＣＩ、’　識別記号　庁内整理番号７　Ｈ０４ｓ　１４１０４　 Ｚ−７３２３−５に９発　明　者　ナーラーヤン、シャンカー・エ　アメリカ合 衆国、ス　ズ　アーウィン・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　成る波形を有する元の信号をコーディングする装置であって、前記装置は 、 る速度で波形をコーディングする手段と、ｂ）　コード化された信号に応答して 前記歪を減衰させる手段とを備え、前記波形コーディング手段は第１のデータを 有し、前記減衰手段は元の信号を再構成するために第２の手段を有することを特 徴とする装置。 ２、　前記減衰させる手段は前記コード化された信号をフ、イルタリングする手 段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ３、　前記フィルタリングする手段は前記第２のデータである値を有するフィル タ係数を持つフィルタを含むことを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。 ４、　前記減衰させる手段は前記コード化された信号をフィルタリングする適応 手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項、記載の装置。 ５、　前記適応手段は、 ａ）　前記コード化された信号に応答してフィルタされた信号を出力するために 、前記第２のデータである値を有するフィルタ係数を持つ適応フィルタと、ｂ） 　元の信号と前記フィルタされた信号とに応答してエラー信号を生じる手段とを 含み、前記フィルタ係数の前記値は前記歪を最小にするために前記エラー信号に 応答して変えられることを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。 ６、　前記波形をコーディングする手段は低ビツト速度で動作する波形コーグを 含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ７、　前記波形コーグはパルスコード変調システムであることを特徴とする請求 の範囲第６項記載の装置。 ８、　前記パルスコード変調は適応差動パルスコード変調システムであることを 特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。 ９、　元の信号を再構成するための情報を有するデータ信号をデコードする装置 であって、その信号は第１のデータと第２のデータを含み、前記装置は、 ａ）　歪を有するコード化された信号を生じるために第１のデータを反転波形コ ーディングする手段と、ｂ）　第１のデータに応答して元の信号を再構成するた めに前記歪を減衰させる手段とを備えたことを特徴とする装置。 １０、　前記減衰させる手段は前記コード化された信号をフィルタリングする手 段を含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。 １１、　前記フィルタリングする手段は第２のデータに応答して変化させられる 値を有するフィルタ係数を持つ適応フィルタを含むことを特徴とする請求の範囲 第１０項記載の装置。 １２、　前記反転波形コーディングする手段は低ビツト速度で動作する反転波形 コーグを含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。 １３、　前記反転波形コーグはパルスコード変調システムであることを特徴とす る請求の範囲第１２項記載の装置。 １４、　元の信号を分析する装置であって、前記装置は、ａ）　成る波形を有す る第１の信号を生じるために元の信号を低周波フィルタリングする手段と、ｂ） 　第２の信号を生じるために元の信号を高周波フィルタリングする手段と、 Ｃ）　歪を有するコード化された信号を生じるために成る速度で前記波形をコー ディングする手段とを備え、前記波形コーディング手段は元の信号を再構成する ために第１の波形データを有し、 前記装置はさらに、 ｄ）　前記第１の信号と前記コード化された信号に応答して、前記歪を最小にし て元の信号を再構成するために第２のフィルタ係数データを決定する第１の手段 と、ｅ）　前記第２の信号と前記コード化された信号に応答し、前記歪を最小に して元の信号を再構成するために第３のフィルタ係数データを決定する第２の手 段と、ｆ）　前記第１の波形データ、前記第２のフィルタ係数データ、および前 記第３のフィルタ係数データをコーディングする手段とを備えていることを特徴 とする装置。 １５、　前記波形をコーディングする前記手段は低ビツト速度で動作する波形コ ーグを含むことを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 １６、　前記波形コーグは適応差動パルスコード変調システムを含むことを特徴 とする請求の範囲第１５項記載の装置。 １７、　前記決定する第１の手段は、 ＲＹ　Ｙ　Ａ＝ＲＹ　ｓ’ の式に従って前記第１のフィルタ係数データを計算する手段を含み、ここでＲＹ Ｙは前記コード化された信号の自己相関成分であり、ＲＹＳ’は前記コード化さ れた信号と前記第１の信号の相互相関成分であり、Ａは前記第２のフィルり係数 データの値であることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 １８１．　前記第２の決定する手段は、ＲＹ　ｙ　Ｂ＝ＲＹ　ｓ” の式に従って前記第３のフィルタ係数データを計算する手段を含み、ここでＲＹ Ｙは前記コード化された信号の自己相関成分であり、ＲＹＥ”は前記コード化さ れた信号と前記第２の信号の相互相関成分であら、Ｂは前記第３のフィルタ係数 データの値であることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 １９、　前記第１の波形データ、前記第２のフィルタ係数データ、および前記第 ３のフィルタ係数データをコーディングする前記手段は、前記第２のフィルタ係 数データと前記第３のフィルタ係数データを異なった数のビットでディジタル的 にコード化することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 ２０、前記第３のフィルタ係数データは、前記第２のフィルタ係数データより多 数のビットでディジタル的にコード化されることを特徴とする請求の範囲第１９ 項記載の装置。 ２１、　元の信号はアナログ信号であって、その元の信号を低周波フィルタリン グする前記手段は、ａ）　元の信号をローパスフィルタリングする手段と、ｂ〉 　ディジタル信号を生じるためにローパスフィルタされた元の信号をアナログデ ィジタル変換する手段と、Ｃ）　ディジタル信号をベースバンドフィルタリング する手段と、 ｄ）　ベースバンドフィルタされたディジタル信号の１つおきを選択する手段を 含むことを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 ２２、　元の信号はアナログ信号であって、その元の信号を高周波フィルタリン グする前記手段は、ａ〉　元の信号をローパスフィルタリングする手段と、ｂ） 　ディジタル信号を生じるためにローパスフィルタされた元の信号をアナログデ ィジタル変換する手段と、Ｃ）　ディジタル信号を高周波バンドフィルタリング する手段と、 ｄ）　高周波バンドフィルタされたディジタル信号の１つおきを選択する手段を 含むことを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 ２３、　前記第１の波形データ、前記第２のフィルタ係数データ、および前記第 ３のフィルタ係数データに応答して元の信号を合成する手段をさらに備えたこと を特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。 ２４、　第１の波形データ、元の信号のベースバンド周波数に対応する第２のフ ィルタ係数データ、および元の信号の高周波バンドに対応する第３のフィルタ係 数データに応答して元の信号を合成する装置であって、前記装置は、ａ）　歪を 有するコード化された信号を生じるために第１の波形データを反転波形コーディ ングする手段と、ｂ）　前記コード化された信号と第２のフィルタ係数データに 応答して第１の歪のない信号を出力するために前記歪を減衰させる第１のフィル タ手段と、Ｃ）　前記コード化された信号と第３のフィルタ係数データに応答し て、第２の歪のない信号を出力するために前記歪を減衰させる第２のフィルタ手 段と、ｄ）　元の信号を再構成するために前記第１の歪のない信号と前記第２の 歪のない信号を組合わせる手段とを備えたことを特徴とする装置。 ２５．　前記反転波形コーディングする手段は反転波形コーグを含むことを特徴 とする請求の範囲第２４項記載の装置。 ２６、　前記反転波形コーグは適応パルスコード変調システムであることを特徴 とする請求の範囲第２５項記載の装置。 ２７、　前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段の各々は適応フィル タを含むことを特徴とする請求の範囲第２４項記載の装置。 ２８、　前記第１と第２の歪のない信号はディジタルであって、前記組合せる手 段は、 ａ）　前記第１と第２の歪のないディジタル信号を交互に出力する手段と、 ｂ〉　前記出力する手段に接続されていて、アナログ信号を生じるためにその出 力されたディジタル信号をディジタルアナログ変換する手段と、 Ｃ）　前記ディジタルアナログ変換手段に接続されて（゛て、アナログ信号をロ ーパスフィルタリングする手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第２４項記 載の装置。 ２つ、　元のアナログ信号を分析する装置であって、前＆装置は、 ａ）　成る波形を有する第１の信号を生じるために元り信号をフィルタリングし てアナログディジタル変換する手段と、 ｂ〉　歪を有するコード化された信号を生じるために成る速度で前記波形をコー ディングする手段とを備え、前記波形コーディング手段は第１の波形データを有 し、前記装置は、さらに Ｃ）　第２の相互相関データを生じるために前記第１の信号と前記コード化され た信号を相互相関させる手段を備え、前記第１の波形データと前記第２の相互相 関データ【ま元の信号を再構成するための情報を有づることを特徴とする装置。 ３０、前記波形をコーディングする前記手段は波形コーグを含むことを特徴とす る請求の範囲第２９項記載の装置。 ３１、　前記波形コーグは低ビツト速度で動作することを特徴とする請求の範囲 第３０項記載の装置。 ３２、　前記フィルタリングする手段は、ａ）　元の信号をフィルタリングする 手段と、ｂ）　前記フィルタに接続されたアナログディジタル変換器を含むこと を特徴とする請求の範囲第２９項記載の装置。 ３３、　前記第１の波形データと前記第２の相互相関データに応答して元の信号 を合成する手段をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第２９項記載の装置 。 ３４、　元の信号についての情報を有する第１の波形データと第２の相互相関デ ータに応答して元の信号を合成する装置であって、前記装置は、 ａ）　歪を有するコード化された信号を生じるために第１の波形データを反転波 形コーディングする手段と、ｂ）　第３の自己相関データを生じるために前記コ ード化された信号を自己相関させる手段と、Ｃ）　前記第２の相互相関データと 前記自己相関データに応答して第４のフィルタ係数データを決定する手段と、ｄ ）　前記第４のフィルタ係数データに応答して、前記コード化された信号の前記 歪をフィルタリングするフィルタ手段を備えたことを特徴とする装置。 ３５、　前記反転波形コーディングする手段は反転適応ディジタルパルスコード 変調システムを含むことを特徴とする請求の範囲第３４項記載の装置。 ３６、　前記決定する手段は、 Ｒｙ　Ｙ　Ａ　＝　Ｒｙ　ｓ の式に従って前記第４のフィルタ係数データを計算する手段を含み、ここでＲＹ Ｙは前記コード化された信号の自己相関成分であり、Ｒｙｓは前記第２の相互相 関データであり、Ａは前記第４のフィルタ係数データの値であることを特徴とす る請求の範囲第３４項記載の装置。 ３７、　前記フィルタ手段は、前記第４のフィルタ係数データに応答して変化す る値を有するフィルタ係数を持つ適応フィルタを含むことを特徴とする請求の範 囲第３４項記載の装置。 ３８、　成る波形を有する元の信号をコーディングする方法であって、前記方法 は、 ａ）　歪を有するコード化された信号を生じるために成る速度で波形をコーディ ングし、 ｂ）　コーディングに応答して第１の波形コーディングデータを供給し、 Ｃ）　コード化された信号の歪を減衰させ、ｄ）　減衰に応答して第２の減衰デ ータを供給し、第１の波形コーディングデータと第２の減衰データは元の信号を 再構成するための情報を有していることを特徴とする方法。 ３９、　減衰させるステップはコード化された信号をフィルタでフィルタリング することを含むのを特徴とする請求の範囲第３８項記載の方法。 ４０、フィルタリングするステップは適応性であることを特徴とする請求の範囲 第３９項記載の方法。 ４１、　第２の減衰データはフィルタのフィルタ係数追値であることを特徴とす る請求の範囲第３９項記載の方法。 ４２、　コーディングするステップは低ビツト速度で起こることを特徴とする請 求の範囲第３８項記載の方法。 ４３、　元の信号を再構成するための情報を有するデータ信号をデコードする方 法であって、そのデータ信号は第１のデータと第２のデータを含み、前記方法は 、ａ）　歪を有するコード化された信号を生じるために第１のデータを反転波形 コーディングし、ｂ）　元の信号を再構成するために第２のデータに応答してコ ード化された信号の歪を減衰させることを含むのを特徴とする方法。 １