KR100329876B1 - 의사주기신호용전송시스템 - Google Patents

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

의사 주기 신호용 전송 시스템에서, 인코더(12)는 인코드된 형태에서 의사 주기 신호의 총 주기수로부터 단일 주기만을 디코디(28)에 전송한다. 상기 디코더(28)에서 의사 주기 신호의 부족한 주기는 보간에 의해 재구성된다. 재구성된 신호 품질을 향상시키기 위해, 신호 세그먼트는 의사 주기 신호와 2개의 연속 주기를 나타내는 것을 전송한다. 상가 신호 세그먼트는 2개의 연속 주기를 포함하나, 실시예에 따라, 단일 주기 길이를 신호 세그먼트이고 2개의 연속 주기의 가중된 합계에 의해 결정된다.

Description

의사 주기 신호용 전송 시스템
본 발명은 의사 주기 신호(quasi-periodic signal)로부터 인코드된 신호를 인출하는 인코더와, 상기 인코드된 신호를 수신기로 전송하는 전송 수단을 포함하는 송신기를 구비하는 전송 시스템에 관한 것이며, 여기서 수신기는 재구성된 신호를 인코드된 신호로부터 인출하는 디코더를 포함한다.
게다가, 본 발명은 그러한 전송 시스템에서 사용되는 송신기, 수신기, 인코더, 디코더 및 부호기(codec)에 관한 것이다.
서두에서 정의된 바와 같은 전송 시스템은 1991년 10월에 Digital Signal Processing, 1권, 4호, 215∼230 페이지에서 W.B.Kleijn 에 의한 저널 논문 "Methods for Waveform Interpolation in Speech Coding" 으로부터 공지된다.
상기 형태의 전송 시스템이 제한된 전송 용량을 갖는 채널에 의해 스피치(speech) 또는 음악 신호를 이동시키기 위해 사용된다.
그 채널의 제 1 예는 이동 국(mobile station) 및 고정된 기지국간의 무선채널이다. 상기 채널이 다수의 사용자에 의해 사용되기 때문에 상기 채널의 사용가능한 전송 용량이 제한된다.
제 2 예는 반도체 기억과 같은 자기, 광학 또는 다른 기록 매체를 이용하는 기록 채널이다. 기록 채널을 사용하는 시스템의 예는 음성 사용자 인터페이스를 사용하는 기계 및 시스템을 지시한다. 그 시스템에서 필요한 기억 용량을 최대로 감소시키는 것이 바람직하다. 종래기술 시스템은 상기 목적을 위해 선형 예측 또는 서브 밴드 코딩(sub-band coding)을 사용한다.
상기 저널 논문으로부터 공지된 전송 시스템에서, 의사 주기 신호의 모든 주기 수로부터 단일 주기만이 인코더에서 인코드될 뿐이다. 전송 수단은 채널을 통해 수신기에 얻어진 인코드된 신호를 전송한다. 수신기의 디코더는 인코드된 신호를 재구성된 신호로 디코드한다. 그것은 사실적으로 전송되었던 의사 주기 신호의 주기로써 보간에 의한 의사 주기 신호의 전송이 안된 주기를 결정함으로써 이루어진다. 의사 주기 신호는 스피치 신호의 음성 부분일 수 있다. 그러나, 대안으로, 의사 주기 신호는 선형 예측 기술로써 음성 신호의 음성 부분으로부터 인출되었던 잔류 신호이다.
전송되는 신호 주기를 결정하는 것은, 의사 주기 신호가 샘플링에 따라 필요한 속도보다 상당히 더 높은 속도로 샘플 되는, 상기 저널 논문으로부터 공지된 전송 시스템에서 필요하다. 재구성된 신호의 합리적인 품질을 얻기 위해, 전송되는 의사 주기 신호 주기의 선택을 복잡한 알고리즘으로 사용하는 것이 필요하다. 종래기술의 전송 시스템의 특성은 종래 기술의 전송 시스템의 복잡성을 상당히 증가시킨다.
본 발명의 목적은, 서두에서 정의된 전송 시스템을 제공하는 것이며, 그 시스템은 재구성된 신호의 품질 손실 없이 복잡성을 상당히 감소시킨다.
상기 목적을 위해, 본 발명에서, 인코더는 의사 주기 입력 신호의 2개의 연속적인 주기를 각기 나타내는 신호 세그먼트를 인출하는 세그먼팅 수단을 구비하며, 인코드된 신호는 신호 세그먼트의 불완전한 시퀀스를 나타내며, 디코더는 보간에 의해 수행되었던 신호 세그먼트의 시퀀스로부터의 윈도우 함수로 가중된 연속적인 신호 세그먼트의 결합으로부터 재구성된 신호를 인출하기 위해 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 윈도우 함수로써 가중시키고 연속적으로 가중된 세그먼트를 결합함으로써 의사 주기 신호의 2 주기를 나타내는 신호 세그먼트로부터 재구성된 신호를 얻는 것이 가능하다는 인식을 토대로 한다. 신호 세그먼트가 의사 주기 신호의 2개의 연속적인 주기를 나타내기 때문에, 정보를 많이 잃어버림이 없이 윈도우 함수로써 상기 신호 세그먼트를 가중시키는 것이 가능하다. 신호 세그먼트가 윈도우 함수로써 가중되기 때문에, 그들은 합산에 의해 평탄하게 동작하는 재구성된 신호로 결합될 수 있고, 그 재구성된 신호는 의사 주기 전송 신호로부터 거의 지각할 수 있게 다르지 않다. 상기 유연함은 종래기술의 전송 시스템에서 상기 신호 세그먼트의 선택보다 상당히 덜 임계적인 신호 세그먼트의 선택으로 되게 한다.
결과적으로, 신호 세그먼트의 선택은 더 간단한 방법으로 수행된다. 더구나, 샘플링에 의해 요구되는 속도보다 더 높은 샘플링 속도에서 의사 주기 신호를 샘플하는 것이 더 이상 필요로 하지 않는다.
본 발명의 일실시예에서, 세그먼팅 수단이 제 1 코딩 윈도우 함수로써 가중된 의사 주기 신호의 제 1 주기 및 제 2 코딩 윈도우 함수로써 가중된 의사 주기신호의 제 2 주기에 의해 형성된 합계로부터 감소된 신호 세그먼트를 결정하는 윈도우 수단을 구비하며, 신호 세그먼트가 감소된 신호 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
실험에서, 지각할 수 있는 품질 손실없이 감소된 신호 세그먼트의 한번 반복에 의해 의사 주기 신호의 2개의 연속적인 주기를 구비하는 신호를 대치하는 것이 가능하다. 그 장점은 의사 주기 신호의 단일 주기 길이를 갖는 상기 신호 세그먼트만이 전송될 필요가 있다는 것이다. 그것은 전송 시스템에 의해 필요로 되는 절반의 전송 용량에 의해 감소된다.
알맞다고 판단되는 제 1 및 제 2 코딩 윈도우 함수에서 제 1 코딩 윈도우 함수의 초기값 및 제 2 코딩 윈도우 함수의 최종값이 0 이고 제 1 코딩 윈도우 함수의 최종값이 제 2 코딩 인도우 함수의 초기값이다.
코딩 윈도우 함수의 상기 선택은 그것을 지각할 수 있는 품질손실없게 주기적으로 계속될 수 있는 신호 세그먼트로 되게 한다.
본 발명은 같은 소자는 같은 도면 문자로 되게 한 도면을 참고로 더 설명된다.
제 1도는 본 발명이 실행될 수 있는 전송 시스템도.
제 2도는 제 1도에 도시된 전송 시스템에서 사용되는 본 발명에 따른 인코더(12)의 도시도.
제 3도는 제 1도에 도시된 전송 시스템에서 사용되는 본 발명에 따른 디코더(28)의 도시도.
제 4도는 제 2도에 도시된 인코더에서 사용되는 본 발명에 따른 세그먼팅(Ssgmenting) 수단(40)의 실시예도.
제 5도는 제 4도에 도시된 세그먼팅 수단(40)에서 발생하는 신호의 그래프.
제 6도는, 재구성된 신호가 인출될 때, 디코더(28)에서 발생하는 신호 형태의 그래프도.
제 7도는 비음성 스피치 신호로부터 음성 스피치 신호로 변이시 디코더에서 발생하는 신호 형태의 그래프.
제 8도는 음성 스피치 신호로부터 비음성 스피치 신호로 변이시 디코더(28)에서 발생하는 신호 형태의 그래프.
제 9도는 대안적인 실시예에서 발생하는 재구성(reconstruction) 윈도우 함수의 그래프.
제 10도는, 상기 함수가 연속적인 신호 세그먼트의 겹쳐지지 않는 최단 주기에서 발생하듯이, 재구성 윈도우 함수의 그래프.
제 1도에 도시된 전송 시스템에서, 상기 경우에 스피치 신호인 의사 주기 신호는 송신기(2)에서 스피치 신호는 아날로그 대 디지탈 변환기(8)에 인가된다. 아날로그 대 디지탈 변환기 (8) 출력은 디코더(10) 출력과, 의사 주기 인코더(14) 입력에 연결된다. 검출기(10) 출력은 멀티플렉서(18) 입력과, 인코더 (12)의 제어 입력과, 2 방향 스위치(16)의 제어 입력에 연결된다. 출력 신호용 인코드된 신호를 이동시키는 인코더 (12) 출력은 2 방향 스위치(16)의 제 1 회로 단속기 접점에 연결되는 반면에, 인코더(14) 출력은 2 방향 스위치(16)의 제 2 회로 단속기 접점에 연결된다. 그 방향 스위치(16)의 중심 접점은 멀티플렉서(18)의 제 2 입력에 연결된다.
멀티플렉서(18) 출력은 전송 수단(20) 입력에 연결된다.
전송 수단(20) 출력은 송신기(2) 출력을 또한 형성하고 채널(4) 입력에 연결된다. 채널(4) 출력은 수신기(6)에서 수신 수단(22) 입력에 연결된다. 출력 신호용 인코드된 신호를 이동시키는 수신 수단(22) 출력은 디멀티플렉서(24) 입력에 연결된다.
디멀티플렉서(24)의 제 1 출력은 2 방향 스위치(26)의 제어 입력 및 2 방향스위치의 제어 입력에 연결된다. 디멀티플렉서 (24)의 제 2 출력은 2 방향 스위치(26)의 중심 접점에 연결된다.
2 방향 스위치(26)의 제 1 회로 단속기 접점이 인코드된 신호로부터 재구성된 신호를 인출하는 디코더(28)에 연결된다.
2 방향 스위치(26)의 제 2 회로 단속기 접점이 부가적인 디코더 (30)에 연결된다. 출력 신호용 재구성된 신호를 이동시키는 디코더(28) 출력은 2 방향 스위치(32)의 제 1 회로 단속기 접점에 연결되는 반면에, 부가적인 디코더(30) 출력이 2 방향 스위치(32)의 제 2 회로 단속기 접점에 연결된다. 2 방향 스위치(32)의 중심 접점이 디지탈 대 아날로그 변환기(34) 입력에 연결된다. 디지탈 대 아날로그 변환기(34) 출력은 수신기(6) 출력을 형성한다.
제 1도에 도시된 전송 시스템에서, 전송되는 (또는 기록 되는) 스피치 신호는 8KHz 샘플링 주파수를 갖는 디지탈 신호로 아날로그 대 디지탈 변환기(8)에 의해 변환된다. 검출기(10)는 아날로그 대 디지탈 변환기(8)의 출력 신호가 의사-주기(음성) 또는 비주기(비음성)인지를 검출한다, 상기 검출기(10)의 출력 신호는 의사 주기 신호용 제 1 논리값과, 비 주기 신호용 제 2 논리값을 갖는다. 검출기(10)(14)는 비주기 신호를 인코드하기 위해 배열된다. 인코더(12)는 본 발명의 사상에 따라 배열되고 나중에 더 설명될 것이다. 인코더(14)용 알맞은 실시예는 예를 들어, 공개된 PCT 특허출원 WO 92/06470 에서 설명된다.
의사 주기 입력 신호가 있을 때, 인코더(12)의 인코드된 출력 신호는 2 방향 스위치를 경유해 멀티플렉서(18)에 인가 되고, 비주기 신호가 있다면, 그 스위치는 인코더(14)의 출력 신호를 멀티플렉서(18)에 인가하는 수단으로 된다, 또한, 검출기(10)의 출력 신호가 멀티플렉서(18)에 인가된다. 상기 방법에서, 스피치 신호의 의사 주기 및 비주기 부분이 스피치 신호의 특정한 부분에 대해 가장 알맞은 인코더에 의해 인코드된다. 멀티플렉서(18)의 출력 신호는 전송 수단(20)에 의해 채널(4)에 공급된다. 상기 전송 수단은 예를 들어, 변조기를 구비한다.
채널(4)의 출력 신호는 수신기(6)에서 수신 수단(22)에 공급된다. 상기 수신 수단은 알맞은 신호로 변환한다. 상기 수신 수단(22)은 예를 들어, 복조기 및 검출기를 구비한다.
2 방향 스위치(26 및 32)는 디멀티플렉서(24)의 제 1 출력상의 출력 신호에 의해 알맞은 상태로 이동되고 그 신호는 인코드된 신호가 의사 주기 신호 또는 비주기 신호를 나타내는 지를 표시한다. 인코드된 신호가 의사 주기 신호를 나타내면, 디멀티플렉서(24)의 제 2 출력은 디코더(28)에 연결되고, 디코더(28) 출력은 디지탈 대 아날로그 변환기(34) 입력에 연결된다.
인코드된 신호가 비 주기 신호를 나타내면, 디멀티플렉서(24)의 제 2 출력은부가적인 디코더(30)에 연결되고, 부가적인 디코더 (30) 출력은 디지탈 대 아나로그 변환기(34) 입력에 연결된다.
상기 방법에서 알맞은 디코더는 재구성된 신호를 결정하는데 사용된다. 디지탈 대 아날로그 변환기(34)는 수신기 출력상에서 아날로그 형태로 재구성된 신호를 발생한다.
이전에 관찰했듯이, 의사 주기 신호는 스피치 신호로부터 예측 필터에 의해 인출되는 잔류 신호를 구비하는 것이 가능하고 예측 필터의 계수는 선형 예측에 의해 결정된다. 그 상황에서, 예측 필터는 아날로그 대 디지탈 변환기(8) 직후에 포함되고, 예측 수단은 아날로그 대 디지탈 변환기(8)의 출력 신호로부터 예측 파라미터를 결정하는 것이 가산되어진다. 상기 예측 파라미터는 디지탈화된 형태로 멀티플렉서(18)에 공급되어 수신기(6)에 전송된다. 수신기(6)에서 역 필터는 2 방향스위치(32)의 중심 접점 및 디지탈 대 아날로그 변환기(34) 입력간에 포함된다. 그후 상기 역 필터는 예측 필터 전달 함수에 역인 전달 함수를 갖는다. 상기 목적을 위해 역 필터는 디멀티플렉서(24)의 가산 출력상에서 사용하는 예측 계수에 응답해서 세트된다.
제 3도에 도시된 인코더(12)에서, 샘플된 의사-주기 입력 신호 s{n} 는 피치 검출기(36) 입력과 세그먼팅(segmenting) 수단(40) 입력에 인가되는 반면에, n 는 특정한 샘플의 연속수를 나타나는 동작 변수이다. 의사 주기 신호의 연속 주기(k)의 제 1 신호 샘플의 연속수(nk)를 나타내는 추력 신호를 이동시키는 피치검출기(36) 출력이 제어기(38)의 제 1 입력에 연결된다. 피치 검출기(36) 출력은 멀티플렉서(42)의 제 1 입력에 더 연결된다. 제어기(38)의 제 2 입력은 제 1도에서 검출기(10) 출력에 연결된다. 제어기(38)의 제 1 출력은 세그먼팅 수단(40)의 제어 입력에 연결된다. 2개의 전송된 신호 세그먼트간에 전송안된 신호 세그먼트수를 표시하는 신호를 출력 신호로 이동시키는 제어기(38)의 제 2 출력은 멀티플렉서 (42)의 제 2 출력에 연결된다. 세그먼팅 수단(40) 출력이 서브 인코더(41) 입력에 연결된다. 출력 신호용 인코드된 신호를 이동시키는 서브 인코더(41) 출력이 멀티플렉서(42)의 제 3 입력에 연결된다. 인코드된 의사 주기 신호는 멀티플렉서 출력상에서 이용된다.
제 2도에 도시된 인코더에서, 피치 검출기(36)는 의사 주기 신호 s[n] 의 각 주기의 시작(nk)을 결정한다. 피치 검출기(36)에 대한 실시예는 Y.M.Cheng 및 D.O' Shaughnessy 에 의해 1989년 12월에 IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal processing, Vol.37, no.12, pages 1805∼1815 의 저널 논문 "Automatic and Reliable Estimations of Glottal Closure Instant and period" 에서 설명된다. 각 주기의 시작으로부터, 각 주기(k)의 주기 지속기간(pk)은 pk=nk+1-nk로부터 결정된다.
제어기(38)는 의사 주기 신호의 주기수를 카운트하고 큰 다수의 주기(예를들어, 4)로부터 2개의 연속 주기동안 세그먼팅 수단에 제어 신호를 인가한다. 제 1 실시예에서 세그먼팅 수단(40)은 신호 세그먼트를 의사 주기 신호 길이에서 2개의주기로 걸리게 하고 상기 신호 세그먼트를 서브 인코더 (41)로 통과하게 한다. 의사 주기 신호의 연속 주기의 지속 기간이 동일한 필요는 없다. 제 2 실시예에서, 세그먼팅 수단은 신호 세그먼트를 의사 주기 신호로부터 지속하는 2개의 주기로 걸리게 하나, 상기 2개의 주기 신호 세그먼트를 감소된 신호 세그먼트 Mk[n]로 변환시킨다. 감소된 신호 세그먼트는 제 1 윈도우 함수으로 가중된 제 1 세그먼트 주기 및 제 2 윈도우 함수으로 가중된 제 2 세그먼트 주기를 함께 가산함으로써 결정된다. 그후 Mk[n] 는 다음과 같다.
(1)에서 W[n] 및 W[n]은, Mk[n]이 다음의 특성을 갖도록 선택된, 윈도우 함수이고, 여기서 다음의 특성, 즉, -Mk[n]는 pk인 주기 지속기간을 가지며, Mk[n] 는 nk보다 적은 n 값과 nk+pk보다 크거나 같은 n 값에 대해 제로이다.
-Mk[n]의 주기 지속(ck[n+mpk]) (m는 정수)은 바람직하지 못한 불연속성을 포함하지 않는다. 그것은 Mk[n]를 S[Mk+1]와 같게 하고 Mk[Mk+1-1]를 S[Mk+1-1]와 같게 함으로써 이루어진다. 그것은 Mk[n]으로부터의 마지막 샘플 및 Mk[n] 제 1 샘플이 원래의 의사 주기 신호로부터 2개의 연속 샘플이다. 더구나, 윈도우 함수(Wα및 Wβ)은 점차적인 패턴을 가지며, 그들은 바람직하지 못한 불연속성을 도입할 수 없다.
알맞은 윈도우 함수(Wα및 Wβ)가 상보적이므로, Wα[n]+Wβ[n+pk]는 nk≤n<Dk+pk일 때 1 이다. 알맞은 윈도우 함수(Wα및 Wβ)은 예를 다음과 같다.
(2) 및 (3)에서 pmin는 pk및 pk+1의 최소값이다. 그렇게 얻어지는 감소된 신호 세그먼트가 원래의 신호 세그먼트 길이의 오직 절반이기 때문에, 신호 세그먼트를 전송하는데 필요로 하는 전송 용량은 계수 2 에 의해 감소된다.
의사 주기 신호로부터 비주기 신호로의 변이는 피치 검출기에 의해 또한 검출된다. 그 변이로써 감소된 신호 세그먼트가 의사-주기 신호의 마지막 주기로부터 인출된다.
비주기 신호가 n=nu에서 시작하면, 의사 주기 신호의 마지막 주기는 신호 샘플 S[nu-1], s[nu-1+1], ..., S[nu-1]를 구비한다. 감소된 신호 세그먼트는 의사 주기 신호의 마지가 신호 세그먼트의 주기(pu-1)와 같은 지속기간을 갖는 비주기 신호부분으로부터 그리고 상기 마지막 주기로부터 결정된다.
(2) 및 (3)에 따른 윈도우 함수을 결정할 때, 다음과 같이 선택된다. 즉, pk=pk+1=Pmin=pu-1이다.
2 주기 길이의 원래의 신호 세그먼트의 추정이 수신되어 감소된 신호 세그먼트를 한번 반복함으로써 디코더에서 얻어진다. 실험에서, 원래의 신호 세그먼트 및 한번 반복되어 감소된 신호 세그먼트간에 차이는 들을 수 없다.
서브 인코더(41)는 DPCM (차동 펄스 코드 변조) 인코더로써 배열된다. 차동 펄스 콘드 변조는 예를 들어, N.S.Jayant 및 P.Noll 에 의해 1984년에 ISBNO-13-211913-7, 6장, 252-272 페이지의 명칭 "Digital coding of waveforms"으로부터 공지된다. 멀티플렉서(42)에서 피치 주기의 지속 기간에 관한 정보는 결합되어 인코드된 신호에 인코드된 세그먼트로써 결합된다. 2개의 전송된 세그먼트간에 위치되는 전송이 안된 세그먼트수가 변한다면, 상기 수는 인코드되고 멀티플렉서(42)에 공급된다.
디코더(28)에서 인코드된 신호는 디멀티플렉서(44)에 인가된다. 디멀티플렉서(44)의 제 1 출력은 제어기(46) 입력에 연결된다. 제어기(46) 출력은 레지스터(48)의 제어 입력과, 레지스터(50)의 제어 입력과, 보간기(52)의 제 1 제어 입력에 연결된다. 디멀티플렉서의 제 2 출력이 레지스터(48) 입력과, 레지스터(50) 입력에 연결된다. 레지스터(48) 출력은 보간기 (52)의 제 1 신호 입력에 연결된다. 레지스터(50) 출력은 보간기(52)의 제 2 신호 입력에 연결된다. 2개의 인코드된 세그먼트간에 부족한 세그먼트수에 대해 인코드된 정보를 출력 신호용으로 이동시키는 디멀티플렉서(44)의 제 3 출력이 보간기(52)의 제 2 제어 입력에 연결된다. 보간기(52)출력이 재구성된 의사 주기 신호를 발생한다.
디멀티플렉서(44)는 정말로 전송된 2개의 신호 세그먼트간에 위치되는 전송안된 신호 세그먼트수 및 피치 신호로 인코드된 신호를 분할한다. 2개의 연속적으로 인코드된 신호 세그먼트는 레지스터(48 및 50)에 기억된다. 그것은 피치 신호로부터 인출된 세그먼트 길이에 대해 제어 정보에 응답해서 효과를 발휘한다. 보간기(52)는 레지스터(48 및 50)에 기억된 신호 세그먼트의 보간에 의해 신호 세그먼트의 완전한 시퀀스를 재구성하는 수단으로 된다.
다수의 감소된 신호 세그먼트(r)가 2개의 전송되어 감소된 신호 세그먼트간에 부족하다고 가정한다. 의사 주기 신호를 제공하기 위해, 감소된 신호 세그먼트 Mk[n]는 길이에서 신호 세그먼트 M'k[n], 2pk로 주기적으로 확장하고, 제 2 감소된 신호 세그먼트 M'k+r+1[n]는 길이에서 신호 세그먼트 2pk+r+1로 주기적으로 확장된다.
제 1 신호 세그먼트 M'k[n] 및 제 2 신호 세그먼트 M'k+r+1[n]은 다음과 같이 기록된다.
2개의 피치 주기 길이의 신호 세그먼트가 전송되면, (4) 및 (5)에 따라 상기 신호 세그먼트를 확장하는 것이 더 필요로 하지 않는다. 그후 r 보간된 신호 세그먼트는 2개의 공지된 신호 세그먼트의 보간에 의해 형성된다.
ith신호(k<i<k+r+1)일 때, 다음과 같다.
(6)에서 di는
이다.
선형 보간뿐만 아니라 더 높은 차수 보간이 사용되나, 2개를 초과하여 감소된 신호 세그먼트는 상기 경우에 필요하다.
재구성된 신호는 윈도우 함수으로써 각 보간된 신호 세그먼트를 가중시킴으로써 대략 하나의 피치 주기에 의해 겹치기함으로써, 그리고 상기 가중된 신호 세그먼트를 함께 가산시킴으로써 얻어진다. 윈도우 함수은 특정한 세그먼트의 중간에서 최대값을 갖고 세그먼트의 어느 단부를 향해 제로값으로 감소한다.
재구성된 신호는 다음과 같다. 즉,
알맞은 윈도우 함수(Wk)은 예를 들어, 다음과 같다. 즉,
재구성된 신호는 보간기(52) 출력에서 사용될 수 있다. 특별한 측정이 불연속성을 피하기 위해 신호의 비주기 부분 으로부터 의사 주기 부분으로 변이에서 필요로 하고 그 역으로의 변이도 마찬가지이다, n=nf 일때, 신호의 비주기 부분으로부터 의사 주기 부분으로의 변이에서, 의사 주기 부분이 nf-pf≤n<nf 일 때 감소된 신호 세그먼트 Mf-1[n]=Pf≤n<nf 일 때 감소된 신호 세그먼트 Mf-1[n]=Mf[n+pf]의 신호 샘플에 의해 확장된다. 감소된 신호 세그먼트 Mf-1[n] 의 신호 샘플이 윈도우가
인 전방향 테이퍼링(tapering) 윈도우의 샘플값에 의해 승산된다. 신호의 비주기 부분은
와 같은 후방향 테이퍼링 윈도우의 샘플에 의해 승슨된다. 또한, 주기 신호의 제 1 주기에서, 그 주기는 n=nf에서 시작 하고, 윈도우 함수(wf)은 nf≤n<nf+1일 때 1 로 되도록 선택된다. 의사 주기 신호의 나머지 부분에서, 윈도우 함수이(9)에 의해 발생된다. 가장 최근에 전송되어 감소된 신호 세그먼트가 n=n1에서 시작하고, 신호의 비주기 부분이 n=nu에서 (여기서 n1은 nu-1) 시작하면, 거기에는 신호의 의사 주기 부분의 단부에서 부족한 주기가 없다. 그것은 보간 문제가 없다는 것을 의미한다. 그러나, n1<nu-1이면, 보간에 필요한 신호 M'k+r+1는 없다. M'k+r+1는, 피쓰(piece)가 길이 Pu-1인, 신호의 비주기 부분으로부터 제 1 피쓰를 취한다. 마지막 윈도우 함수 wk[n]은, k 가 u-1 로 선택되고 k+2 가 (9)에서 nu+pu-1에 의해 대치된다는 점에서 (9)에 따라 형성된다. 결과적으로 재구성된 의사 주기신호는 간격 (pu-1)에 의해 재구성된 신호에 의해 재구성된 신호의 비주기 부분의 시작을 겹치게 하는 후방향 테이퍼링 윈도우를 갖는다.
재구성된 신호의 비주기 부분으로의 평탄한 변이는, 신호의 비주기 부분의제 1 피쓰가
와 같은 전방향 테이퍼링 윈도우에 의해 승산된다. 상기 방법에서 형성된 의사 주기 및 비주기 신호 부분을 가산함으로써, 평탄한 변이가 바람직하지 못한 불연속성 없이 얻어진다.
(9)에 따른 윈도우 함수가 사용될 때, 특정한 상황하에서 바람직하지 못한 불연속성이 여전히 발생한다. 상기 불연속성은, 세그먼트 M'k[n+pk-di] 및 m'k+r+1[n+dk+r+1-di]의 짧은 신호 세그먼트가 제로로 되는 변이에서 (6)에 따라 보간된 세그먼트 m'[n] 에서 발생된다. pk및 pk+r+1가 적은 시간차를 보이면, 상기 바람직하지 못한 불연속성이 (9)에 따른 후방향 테이퍼링 재구성 윈도우에 의해 억제된다. 그러나, pk및 pk+1이 상단한 시간차를 나타내면, 상기 바람직하지 못한 불연속성은 더 이상 충분히 억제되지 않는다. 그 상황에서 k<i≤k+r+1 일 때 주기(i)에서 재구성된 신호는 다음과 같이 양호하게 결정된다. 즉,
여기서
(14)에서 nb및 ne는 다음과 같다. 즉, pm=min{pk, pk+r+1} 일 때
상기 윈도우 함수이, 연속적으로 최단의 세그먼트 M'i[n]가 겹쳐지는, 간격동안에만 발생하는 점차적인 변이를 설명한다. 상기 최단의 세그먼트가 겹쳐지지 않다면(ne≤nb+1), (14)에 따른 윈도우 함수이 점차적인 패턴을 더 이상 보이지 않는다. 상기 상황 에서 재구성된 신호는 다음과 같이 결정된다. 즉,
여기서
상기 윈도우 함수가 사용될 때, 재구성된 신호는 최단의 신호 세그먼트가 위치되지 않는 n 값에 대해 제로로 된다.
입력 신호의 비 주기 부분 및 의사 주기 부분간의 변이에서, (10) 및 (11)에 따른 전방향 및 후방향 테이퍼링 윈도우 함수이 사용될 수 있다.
의사 주기 부분으로부터 비주기 부분으로의 변이에서, 감소된 신호 세그먼트가 신호의 의사 주기 부분의 마지막 주기 동안 사용되면, 신호의 비주기 부분까지 뻗어있는 의사 주기 신호 부분이 후방향 테이퍼링 윈도우 함수, 즉,
에 의해 승산된다. 신호의 비주기 부분이 (20)의 그것에 상보적인 윈도우 함수에 의해 승산된다.
감소된 신호 세그먼트가 사용되지 않으면, 신호의 재구성이 (9) 및 (12)에따라 수행된다. 주기 Pi(k<i<k+r+1) 값을 전송함에 더해져서, 상기 주기 값을 값 Pk 및 Pk+r+1 으로 부터의 보간에 의해 결정하는 것이 대안적으로 가능하다.
여기서 Pi 는 다음과 같다. 즉,
제 4도에 도시된 세그먼팅 수단(40)에서, 입력 신호는 제 1 버퍼 회로(54) 및 제 2 버퍼 회로(56)에 인가된다.
제 1 버퍼 회로(54) 출력이 제 1 윈도우 회로(58)에 연결되는 반면에, 제 2버퍼 회로(56) 출력이 제 2 윈도우 회로(60)에 연결된다. 제 1 윈도우 회로(58) 출력이 가산기 회로(62)의 제 1 입력에 연결되고 제 2 윈도우 회로(60) 출력이 가산기 회로(62)의 제 2 입력에 연결된다. 가산기 회로(62) 출력은 세그먼팅 수단(40) 출력을 형성한다.
의사 주기 신호의 2개의 연속적인 피치 주기는 버퍼 회로 (54 및 56)에 기억된다. 상기 의사 주기 신호의 제 1 주기가 버퍼 회로(54)에 기억되는 반면에, 의사 주기 신호의 제 2 주기가 버퍼 회로(56)에 기억된다. 의사 주기 신호의 상기 제 2 주기는 의사 주기 신호의 제 1 주기를 즉시 따른다. 윈도우 회로(58)는 (1)에 따른 윈도우 함수에 의해 의사 주기 신호의 제 1 주기를 승산하는 반면에, 제 2 윈도우 회로는 (2)에 따른 윈도우 함수에 의해 의사 주기 신호의 제 2 주기를 승산한다. 상기 목적을 위해, 윈도우 회로(58 및 60)는 주기(pk및 pk+1)에 대해 정보를 수신한다. 가산기 회로(62)는 그것이 윈도우 회로(58 및 60)의 출력 신호를 함께 가산한다는 점에서 감소된 신호 세그먼트를 발생시킨다. 본 발명의 사상에 따른 인코더 및 디코더는 특별한 하드웨어에서 배열되는 것이 명백하나, 인코더 및/또는 디코더가 알맞게 프로그램된 프로세서로써 배열되는 것이 대안적으로 가능하다.
제 5a도는 시간에 대해 그려진 의사 주기 신호의 2개의 연속적인 주기를 도시한다. 본 발명의 사상에 따라 그리고 감소된 세그먼트를 결정할 때, 제 1 주기는 제 1 윈도우 함수(Wα)에 의해 승산되고 제 2주기는 제 2 윈도우 함수(Wβ)에 의해 승산된다.
윈도우 함수(Wα및 Wβ)의 예는 제 5b도에서 도시된다. 제 5b도는 윈도우 함수(Wα및 Wβ)가 서로 연속되는 것을 명백히 도시한다.
제 5c도는 상기 주기가 각각의 윈도우 함수(Wα및 Wβ)에 의해 승산되는 의사 주기 신호의 2개의 연속적인 주기를 도시한다.
감소된 신호 세그먼트는 시간(pk) 주기를 통해 제 5c도에 도시된 윈도우 함수(Wα)로 가중된 신호 주기를 이동시킴으로써 그리고 윈도우 함수(Wβ)로 가중된 신호 주기에 상기 신호 주기를 가산시킴으로써 얻어진다. 그렇게 얻어진 감소된 신호세그먼트는 제 5d도에 도시된다. 실험에서 가산적인 시간주기 동안 주기적으로 계속된 제 5d도에 따른 신호 및 제 5a도에 도시된 원래의 신호간의 차이는 들을 수 없다. 그러나, 제 5a도에 도시된 신호를 전송하는 데 필요한 절반의 전송 용량은 제 5d도에 도시된 신호를 전송하기에 충분하다.
제 6a도는 올바른 시간 관계에서 2개의 연속적으로 전송되어 감소된 신호 세그먼트를 도시한다. 제 6도에 도시된 상황 에서, r 값은 3 이다. 도시된 감소 신호 세그먼트는 감소된 신호 세그먼트(Mk및 Mk+r+1)이다.
단일 주기에 의해 주기적 연속동안 신호 세그먼트 (Mk' 및 Mk+r+1')는 감소된신호 세그먼트(Mk및 Mk+r+1)로 부터 인출된다. 부족한 세그먼트(Mk+1' 및 Mk+2' 및 Mk+3')는 (6) 및 (7)을 수행함으로써 신호 세그먼트(Mk' 및 Mk+r+1')로부터 인출된다. 세그먼트(Mk', M'k+1, M'k+2, M'k+3및 Mk+r+1)는 제 6b, 6c, 6d, 6e 및 6f도에서 정확한 시간 관계로 도시된다.
또한, 제 6b, 6c, 6d, 6e 및 6f도는 식(9)에 따른 각 윈도우 함수(wk, wk+1, wk+2, wk+3및 wk+r+1)를 도시한다. 신호 세그먼트(Mi')의 중간(2 주기간의 변이) 및 대응하는 윈도우 함수(wi)의 최대는 순간 n=ni에서 항시 위치된다. 제 6g도에서 재구성된 신호는 알맞은 윈도우 함수(wi)로 가중된 신호 세그먼트(Mi)의 합산으로부터 얻어진 것을 도시한다.
제 7a도는 비음성 스피치 신호로부터 음성 스피치 신호로의 변이에서 전송된 신호를 도시한다. 간격(U) (비음성)에서 그것은 충분히 코드되는 비음성 스피치 문제이다. 간격(V)(음성)에서 음성(의사주기) 스피치는 신호 세그먼트의 불완전한 시퀀스를 전송하고 부족한 신호 세그먼트를 본 발명의 사상에 따라 재구성하기에 충분하다.
비음성으로부터 음성 스피치로의 변이에서 재구성된 신호 발생시 들을 수 있는 왜곡을 피하기 위해, 재구성된 신호가 결정될 때, 제 1 감소된 신호 세그먼트는 3pf주기를 갖는 신호 세그먼트로 주기(pf)에 의해 확장된다. 상기 신호 세그먼트는 시간으로 위치되어, 상기 확장된 신호 세그먼트의 제 2 주기는 제 7도에 도시했듯이 감소된 신호 세그먼트 주기와 일치한다.
상기 신호 세그먼트에서 2개의 발생하는 세그먼트(2pf)길이는 제 7b도에 도시된(10)에 따른 윈도우 함수(w'f-1) 및 (9)에 따른 w'f로 가중된다. 순간 n=nf은 음성 스피치 신호 세그먼트의 제 1 주기 시작과 일치한다고 가정한다. 또한, 비음성·스피치는 nf및 nf-pf간에 위치된 순간 n 에서 (11)인 윈도우 함수로써 가중된다. 상기 윈도우 함수는 제 7c도에 도시된다. 재구성된 신호는 가중된 음성 및 비음성 스피치 신호 세그먼트의 합계이다. 상기 재구성된 신호는 제 7d도에 도시된다.
제 8a도에서 전송된 신호는 음성 스피치 신호로부터 비음성 스피치 신호로의 변이로 도시된다. 간격(V) (음성)에서 그것은 음성 스피치의 문제인 반면에, 간격(U)(비음성) 및 음성 스피치에서 그것이 관련된다. 제 8a도에 도시된 음성으로 부터 비음성 스피치로의 변이에서 특정한 조치가 들을 수 있는 왜곡 발생을 피하기 위해 취해진다. 가능성(possibilty)은 음성으로부터 비음성 스피치로의 변이 순간에선 시작하는 비음성 스피치 신호로부터의 신호 세그먼트(Pu-1)길이와, 가장 최근에 감소된 음성 스피치 신호 세그먼트(Pu-r-1) 길이를 토대로 한 보간이다. 상기 보간은 2개의 감소된 신호 세그먼트를 토대로 이전에 설명된 보간과 같은 방법으로 정확하게 되어진다.
스피치 신호의 음성 부분 단부에서 r 값이 스피치 신호의 그 음성 부분동안 r 값보다 작게 되도록 한다. 그것은 예를 들어 제 8a도에서 알 수 있고, 제 8a도에서 r 값이 간격(a) 동안 3 이고 간격(b) 동안 2 이다.
음성으로부터 비음성 스피치로의 변이동안 들을 수 있는 왜곡을 피하기 위해 취해진 부가적인 조치는 시간(Pk+r) 주기 길이동안 스퍼치 신호의 비음성 부분을 윈도우 함수로써 가중 시킨다. 상기 윈도우 함수는 음성으로부터 비음성 스피치로의 변이에서 0 이고 나중에 시간(Pr+1) 주기에서 1 이다. 관련된 윈도우 함수는 제 8b도에 도시된다. 제 8c도에 도시된 완전하게 재구성된 신호는 음성 신호의 보간된 음성 부분 및 음성 신호의 가중된 비음성 부분을 함께 가산함으로써 얻어진다.
바람직하지 못한 효과를 피하기 위한 상기 조치를 행하기 위해, 제 1도에 도시된 수신기(6)의 2 방향 스위치(32)는 디코더(28) 및 디코더(30)의 출력 신호상에서 상기 동작을 수행할 수 있는 소자에 의해 대치된다.
제 9도는 (15)에 따른 대안적인 윈도우 함수의 적용을 도시한다. 제 9a도는 감소된 세그먼트(Mk및 Mk+r+1)를 상징적으로 도시한다. 제 9b도에서 세그먼트(M'k및M'k+r+1)는 윈도우 함수(1-wk및 wk+r+1)를 그들위의 오른쪽에 도시된다.
제 9c도는 윈도우 함수(wk+1및 1-wk+2)의 결합에 의해 형성된 알맞은 윈도우함수로써 신호 세그먼트(M'k+1)를 도시한다. 제 9d도는 윈도우 함수(wk+2및 1-wk+3)의 결합에 의해 형성된 알맞은 윈도우 함수로써 신호 세그먼트(M'k+2)를 도시한다. 결국, 제 9e도는 윈도우 함수(wk+r및 1-wk+r+1)의 결합에 의해 형성된 알맞은 윈도우함수로써 신호 세그먼트(M'k+r)를 도시한다. 상기 도면은 다수의 세그먼트 간에 위치된 변이가 연속적으로 결합하는 세그먼트의 최단 세그먼트의 겹침과 일치하는 것을 명백히 도시한다.
제 10도는 연속적인 겹치지 않은 최단 세그먼트가 발생하는 상황을 도시한다. 그것은 세그먼트(Mk+1및 M'k+2) 간에 발생한다, 윈도우 함수(wr+2)는 신호 세그먼트(M'k+1)에서 최단 주기 단부에서 제로로 된다. 원도우 함수(wk+2) 시작은 신호 세그먼트(M'k+2)의 최단 주기의 시작과 일치한다. 신호 세그먼트 (M'k+1)에서의 최단 주기 단부 및 신호 세그먼트(M'k+2)에서의 최단 주기 시작간에, 재구성된 신호는 제로로 된다.

Claims (8)

  1. 의사 주기 신호로부터 인코드된 신호를 인출하는 인코더와, 수신기에 상기 인코드된 신호를 전송하는 전송 수단을 포함하는 송신기를 구비하며, 상기 수신기가 상기 인코드된 신호로부터 재구성된 신호를 인출하는 디코더를 포함하는 전송시스템에 있어서,
    상기 인코더는 의사 주기 입력 신호의 2개의 연속적인 주기를 각각 나타내는 신호 세그먼트를 인출하는 세그먼팅 수단을 구비하며, 상기 인코드된 신호가 신호세그먼트의 불완전한 시퀀스를 나타내며, 상기 디코더가 보간에 의해 수행되었던 신호 세그먼트의 시퀀스로부터의 윈도우 함수로 가중된 연속적인 신호 세그먼트의 결합으로부터 재구성된 신호를 인출하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 전송시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 세그먼팅 수단은 제 1 코딩 윈도우 함수로써 가중된 의사 주기 신호의 제 1 주기 및 제 2 코딩 윈도우 함수로써 가중된 의사 주기 신호의 제 2 주기에 의해 형성된 합계로부터 감소된 신호 세그먼트를 결정하는 윈도우 수단을 구비하며, 상기 신호 세그먼트가 감소된 신호 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 코딩 윈도우 함수의 초기값 및 상기 제 2 코딩윈도우 함수의 최종값이 제로(zero)이고 상기 제 1 코딩 윈도우 함수의 최종값이 상기 제 2 코딩 윈도우 함수의 초기값과 같은 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  4. 의사 주기 입력 신호로부터 인코드된 신호를 인출하는 인코더와, 채널에 의해 인코드된 신호를 전송하는 전송 수단을 구비하는 송신기에 있어서,
    상기 인코더는 의사 주기 입력 신호의 2개의 연속적인 주기를 각각 나타내는 신호 세그먼트를 인출하는 세그먼팅 수단을 구비하며, 상기 인코드된 신호는 신호세그먼트의 불완전한 시퀀스를 나타내는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 인코드된 신호로부터 재구성된 신호를 인출하는 디코더를 구비하는 수신기에 있어서,
    상기 디코더가 보간에 의해 수행된 신호 세그먼트의 시퀀스로부터의 윈도우함수로 가중된 연속 신호의 결합으로부터 재구성된 신호를 인출하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  6. 인코드된 신호를 의사 주기 신호로부터 인출하는 인코더에 있어서,
    상기 인코더는 의사 주기 입력 신호의 2개의 연속 주기를 각각 나타내는 신호 세그먼트를 인출하는 세그먼팅 수단을 구비하며, 상기 인코드된 신호가 신호 세그먼트의 불완전한 시퀀스를 나타내는 것을 특징으로 하는 인코더.
  7. 재구성된 신호를 인코드된 신호로부터 인출하는 디코더에 있어서,
    상기 디코더는 보간에 의해 수행된 신호 세그먼트의 시퀀스로부터의 윈도우함수로 가중된 연속 신호 세그먼트의 결합으로부터 재구성된 신호를 인출하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 디코더.
  8. 인코드된 신호를 의사 주기 신호로부터 인출하는 인코더와, 재구성된 신호를 인코드된 입력 신호로부터 인출하는 디코더를 구비하는 부호기에 있어서,
    상기 인코더는 의사 주기 입력 신호의 2개의 연속 주기를 나타내는 신호 세그먼트를 인출하는 세그먼팅 수단을 구비하며, 제 1 인코드된 신호가 신호 세그먼트의 불완전한 시퀀스를 나타내며 상기 디코더는 인코드된 신호에 의해 나타내어진 불완전한 신호 세그먼트 시퀀스의 보간에 의해 수행된 시퀀스로부터의 윈도우 함수로 가중된 연속 신호 세그먼트의 결합으로부터 재구성된 신호를 인출하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 부호기.
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