RU2130233C1 - Система передачи с восстановлением пропущенных отсчетов сигнала - Google Patents
Система передачи с восстановлением пропущенных отсчетов сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2130233C1 RU2130233C1 RU94028281A RU94028281A RU2130233C1 RU 2130233 C1 RU2130233 C1 RU 2130233C1 RU 94028281 A RU94028281 A RU 94028281A RU 94028281 A RU94028281 A RU 94028281A RU 2130233 C1 RU2130233 C1 RU 2130233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal samples
- signal
- period
- samples
- series
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
- H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/005—Correction of errors induced by the transmission channel, if related to the coding algorithm
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
- G11B20/10—Digital recording or reproducing
- G11B20/18—Error detection or correction; Testing, e.g. of drop-outs
- G11B20/1876—Interpolating methods
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/04—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse code modulation
- H04B14/046—Systems or methods for reducing noise or bandwidth
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системе передачи для последовательной передачи отсчетов сигнала. В системе передачи на приемник по каналу передатчиком передается только часть отсчетов сигнала в сериях передаваемых отсчетов сигнала. Кроме того, несколько характеристических параметров серии отсчетов сигнала определяются в передатчике средствами характеризации и передаются на приемник. Характеристические параметры используются на приемной стороне для восстановления пропущенных отсчетов сигнала. Это выполняется присвоением пропущенным отсчетам сигнала такого значения, что серия отсчетов сигнала описывается характеристическими параметрами наилучшим возможным образом. Обнаружено, что если появляются периодичности с периодом большим, чем временная длительность серии отсчетов сигнала, то восстановление отсчетов сигнала сопровождается значительной ошибкой интерполяции. Путем определения этого периода в передатчике передачи его по каналу на приемник и задания этой периодичности в приемнике средствами задания периода в восстановленной последовательности отсчетов сигнала достигается технический результат - значительное уменьшение ошибки интерполяции. 5 с. и 1 з.п.ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к системе передачи для последовательной передачи отсчетов сигнала, содержащей передатчик, который включает в себя средства характеризации для определения характеристических параметров в отсчетах сигнала, средства для передачи характеристических параметров и по крайней мере части отсчетов сигнала по каналу на приемник, который включает в себя средства интерполяции для определения значения пропущенных отсчетов сигнала для получения последовательных серий отсчетов сигнала, имеющих характеристические параметры, соответствующие принятым характеристическим параметрам.
Кроме того, изобретение относится к передатчику, приемнику, кодеру и декодеру, используемым в такой системе передачи так же, как и интерполятор, и способ интерполяции.
Названная выше система передачи известна, в частности, из патента США N 5025404.
Подобные системы передачи используются, например, для передачи речевых или музыкальных сигналов по каналам, имеющим ограниченную пропускную способность, или по каналам, в которых появляются так называемые пакетные ошибки.
Первым примером такого канала является радиоканал между подвижной станцией и стационарной станцией. Реальная пропускная способность этого канала ограничена, так как этот канал используется многими пользователями. Кроме того, могут быть периоды, в которых вероятность появления пакетных ошибок из-за замираний достаточно высока.
Вторым примером является канал записи, который использует магнитный, оптический или иной носитель записи, например ПЗУ. Пропускная способность такого канала, как правило, ограничена, и в некоторых из этих носителей записи пакетные ошибки могут появиться во время воспроизведения записанных отсчетов.
В передатчике существующей системы передачи характеристические параметры определяются из отсчетов сигнала, которые должны быть переданы. Это может достигаться определением параметров линейного предсказания, которые описывают отношение между текущими отсчетами сигнала и предыдущими отсчетами сигнала, причем эти параметры определяются так, что ошибка между текущим отсчетом сигнала, оцениваемым на основании предыдущих отсчетов сигнала, и реальным значением текущего отсчета сигнала минимизируется.
Эти характеристические параметры передаются на приемник по каналу вместе с (частью) отсчетами(ов) сигнала.
Если желательно уменьшить пропускную способность, по каналу передается только часть отсчетов сигнала. Не переданные отсчеты определяются на основе принятых характеристических параметров, которые обеспечивают информацию о природе сигнала и действительно переданных отсчетах.
Если желательно, чтобы отсчеты сигнала, которые необходимо передать, были защищены от пакетных ошибок, могут передаваться все отсчеты сигнала помимо характеристических параметров. В приемнике неверно принятые отсчеты затем обнаруживаются на основании характеристических параметров и верно принятых отсчетов сигнала. Неверно принятые отсчеты затем считаются пропущенными.
В передатчике характеристические параметры определяются описанием полного диапазона, тогда как в приемнике, основываясь на принятых характеристических параметрах и значениях (верно) принятых отсчетов сигнала, определяются значения пропущенных отсчетов сигнала.
Значения восстановленных отсчетов сигнала, как правило, не будут точно равны первоначальным отсчетам сигнала, но зато проявится ошибка интерполяции. Пропущенные отсчеты сигнала определяются таким образом, что эта ошибка интерполяции минимизируется.
Моделирование показало, что в некоторых речевых и музыкальных сигналах минимальное значение ошибки интерполяции остается значительным. Кроме того, проверочные прослушивания доказали, что качество принятого сигнала оставляет желать лучшего.
В основу изобретения положена задача создания системы передачи, как она определена выше, в которой ошибка интерполяции значительно уменьшается и, следовательно, слышимое качество принятого сигнала значительно улучшается.
Эта задача решается за счет того, что передатчик содержит средства определения периода для определения значения периода, с которым повторяются отсчеты сигнала, причем это значение периода превышает временную длительность каждой серии отсчетов, и средства для передачи значения периода по каналу на приемник, а интерполирующие средства содержат средства задания периода для задания периодичности с периодом, соответствующим принятому значению периода в отсчетах сигнала, определенных интерполирующими средствами.
Изобретение основано на распознавании того, что в передаваемом сигнале, который передается по каналу сериями отсчетов сигнала, появляются периодичности с периодом больше, чем временная длительность каждой серии отсчетов сигнала.
Когда этот период длиннее временной длительности каждой серии отсчетов сигнала, появление этих периодичностей не может быть определено интерполяцией из отсчетов сигнала, которые появляются в сериях отсчетов сигнала. Как результат, ошибка интерполяции в некоторые моменты может быть значительна. Моменты, в которых есть максимум ошибки интерполяции, имеют временные интервалы, равные значению периода.
Серии отсчетов сигнала, в которых периодичность наличествует полностью, получают на выходе приемника посредством определения в передатчике периода такой периодичности с помощью средств определения периода и задания этой периодичности в приемнике средствами задания периода в отсчетах сигнала, определенных интерполирующими средствами. Моделирование и проверочные прослушивания действительно показали, что качество восстановления сигнала значительно улучшено благодаря мерам, принятым в соответствии с замыслом изобретения.
Замечено, что возможно в принципе уменьшать ошибку интерполяции увеличением числа отсчетов сигнала в каждой серии отсчетов сигнала.
Это также требует значительного увеличения числа характеристических параметров, так что увеличенное число пропущенных отсчетов сигнала из известных отсчетов сигнала может быть определено подобным образом с достаточной точностью. Это увеличение числа характеристических параметров может привести к нежелательному увеличению сложности передатчика.
Кроме того, увеличение числа характеристических параметров может потребовать значительно большей пропускной способности канала.
Пример выполнения изобретения характеризуется тем, что средства определения периода применяются также для определения амплитудного коэффициента периодичности, и тем, что средства задания периода применяются для установки амплитудного коэффициента периодичности по отношению к коэффициенту затухания, определенному средствами определения периода.
В общем амплитуда периодичности, с которой повторяются отсчеты сигнала, не будет постоянной, но будет меняться от нулевого до максимального значения. Эти изменения могут быть описаны амплитудным коэффициентом.
Амплитудный коэффициент может быть мерой, например, для отношения между амплитудами двух последовательных периодов такой периодичности.
Если амплитудный коэффициент превышает единицу, амплитуда периодичности увеличивается со временем. Если амплитудный коэффициент равен единице, амплитуда периодичности остается постоянной, тогда как в случае, если амплитудный коэффициент меньше единицы, амплитуда периодичности уменьшается со временем.
Посредством определения не только значения периода, но и амплитудного коэффициента периодичности в передатчике и использования этих значений также и в приемнике для установки средств представления периода качество передачи системы передачи в дальнейшем улучшается.
Следующий пример выполнения изобретения отличается тем, что передатчик содержит местные интерполирующие средства для отличения непереданных отсчетов сигнала от переданных отсчетов сигнала, чтобы получить восстановленные серии отсчетов сигнала с характеристическими параметрами, соответствующими характеристическим параметрам, определенным средствами характеризации, местные интерполирующие средства содержат местные средства задания периода для задания периодичности, период которой соответствует значению периода, и тем, что средства определения периода предназначены для выбора значения периода, при котором восстановленные серии отсчетов сигнала наилучшим возможным образом соответствуют исходным сериям отсчетов сигнала.
Путем определения значения периода и/или амплитудного коэффициента периодичности в ответ на местную интерполяцию, проводимую в передатчике, гарантируется, что это значение периода и/или амплитудный коэффициент периодичности определяется(ются) так, чтобы иметь минимальную ошибку интерполяции, так что для определяемого значения периода или амплитудного коэффициента гарантируется оптимальное качество.
Предпочтительный пример выполнения изобретения отличается тем, что средства характеризации содержат взвешивающие средства для взвешивания более длинной серии отсчетов сигнала с помощью взвешивающей функции, так что определяются характеристические параметры, и тем, что серии отсчетов сигнала содержат последний отсчет сигнала более длительной серии.
Во многих случаях значения характеристических параметров получаются из отсчетов сигнала с интервалом больше, чем период времени в сериях отсчетов сигнала. Отсчеты сигнала затем часто умножаются на так называемую взвешивающую функцию, которая максимальна в середине интервала, уменьшаясь к нулю в направлении к его границам.
В существующей системе передачи серия отсчетов сигнала лежит в середине интервала. В результате имеется дополнительная задержка в передаче серии отсчетов сигнала, которая примерно равна половине интервала, что нежелательно. Посредством серии отсчетов сигнала, совпадающей с концом интервала, дополнительная задержка в передаче уменьшается практически до нуля при использовании взвешивающей функции.
Проверочные прослушивания и моделирования доказали, что эта мера почти не приводит к ухудшению качества передачи.
Ниже изобретение поясняется более подробно со ссылками на чертежи, на которых показано:
фиг. 1 - система передачи, согласно изобретению;
фиг. 2 - предпочтительный пример выполнения передатчика, используемого в системе передачи, показанной на фиг. 1;
фиг. 3 - относительное положение взвешивающей функции, используемой для определения параметров предсказания и конкретной серии отсчетов сигнала;
фиг. 4 - относительное положение взвешивающей функции и серий отсчетов сигнала, следующих за сериями отсчетов сигнала, показанными на фиг. 3;
фиг. 5 - пример речевого сигнала, переданного через систему передачи, показанную на фиг. 1;
фиг. 6 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике существующей системы передачи;
фиг. 7 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике системы передачи, показанной на фиг. 1; и
фиг. 8 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике системы передачи в соответствии с изобретением для случая использования передатчика, показанного на фиг. 2.
фиг. 1 - система передачи, согласно изобретению;
фиг. 2 - предпочтительный пример выполнения передатчика, используемого в системе передачи, показанной на фиг. 1;
фиг. 3 - относительное положение взвешивающей функции, используемой для определения параметров предсказания и конкретной серии отсчетов сигнала;
фиг. 4 - относительное положение взвешивающей функции и серий отсчетов сигнала, следующих за сериями отсчетов сигнала, показанными на фиг. 3;
фиг. 5 - пример речевого сигнала, переданного через систему передачи, показанную на фиг. 1;
фиг. 6 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике существующей системы передачи;
фиг. 7 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике системы передачи, показанной на фиг. 1; и
фиг. 8 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике системы передачи в соответствии с изобретением для случая использования передатчика, показанного на фиг. 2.
В системе передачи, показанной на фиг. 1, отсчеты сигнала подаются на вход передатчики 2. Вход передатчика 2 подключен к редуцирующему элементу 8, ко входу средств 7 определения периода и ко входу средств характеризации в этом передатчике, сформированных линейным предсказателем 12 для определения параметров предсказания. Выход редуцирующего элемента 8 подключен к первому подканалу 4a канала 4.
Средства 7 определения периода содержат последовательно включенные прогнозирующий фильтр 10 и средства 14 измерения периода.
Выходы средств 7 определения периода, выдающие в качестве своих выходных сигналов амплитудный коэффициент и период периодичности, с которой повторяются отсчеты сигнала, подключены к подканалам 4b и 4c канала 4. Выход линейного предсказателя 12 подключен к подканалу 4 канала 4 и к управляющему входу прогнозирующего фильтра 10.
Выход подканала 4a подключен к запоминающему блоку 16.
Первый выход запоминающего блока 16, выдающий самую последнюю серию отсчетов сигнала в качестве своего выходного сигнала, подключен к первому входу интерполирующих средств 19 и к первому входу мультиплексора 24.
Второй выход запоминающего блока 16, выдающий в качестве своего выходного сигнала предпоследнюю серию отсчетов сигнала, подключен ко второму входу инвертирующих средств 19. Выход интерполирующих средств 19 подключен ко второму входу мультиплексора 24. Выход мультиплексора 24 подключен к выходу приемника и к третьему входу интерполирующих средств 19. Выходы подканалов 4b и 4c подключены к первому и второму управляющим входам интерполирующих средств 19. Выход подканала 4d подключен к третьему управляющему входу интерполирующих средств 19.
Первый вход интерполирующих средств 19 подключен к первому входу интерполятора 20, второй вход интерполирующих средств 19 подключен ко второму входу интерполятора 20. Третий вход интерполирующих средств 19 подключен ко входу прогнозирующего фильтра 22.
Первый управляющий вход интерполирующих средств подключен к первому управляющему входу средств 18 задания периода, второй управляющий вход интерполирующих средств 19 подключен ко второму управляющему входу средств 18 задания периода. Третий управляющий вход интерполирующих средств подключен к управляющему входу инверсного прогнозирующего фильтра и к управляющему входу интерполятора 20. Выход инверсного прогнозирующего фильтра 22 подключен ко входу средств 18 задания периода, выход средств 18 задания периода подключен к третьему входу интерполятора 20.
В системе передачи, показанной на фиг. 1, предполагается, что отсчеты S(n) сигнала содержат последовательные серии из p+m символов каждая.
Из этих p+m отсчетов сигнала редуцирующий элемент 8 удаляют отсчетов сигнала, так что по подканалу 4a передаются не более отсчетов на серию из p+m отсчетов сигнала. Удаление отсчетов сигнала выполняется для уменьшения необходимой пропускной способности подканала 4a.
Для восстановления непереданных отсчетов сигнала в приемнике 6 линейный предсказатель в передатчике 2 вырабатывает параметры предсказания. Эти параметры предсказания показывают, насколько отсчет сигнала зависит от множества предыдущих отсчетов сигнала.
Оценка отсчета S(n) сигнала выражается следующим образом:
В выражении (1) N - это порядок предсказания, показывающий, сколько прошлых отсчетов включено в предсказание. Для разности e(n) = S(n) - S'(n) найдено:
Для среднеквадратической ошибки E для числа отсчетов сигнала затем установлено
Предсказатель 12 вычисляет значения a(i), при которых E имеет минимальное значение.
В выражении (1) N - это порядок предсказания, показывающий, сколько прошлых отсчетов включено в предсказание. Для разности e(n) = S(n) - S'(n) найдено:
Для среднеквадратической ошибки E для числа отсчетов сигнала затем установлено
Предсказатель 12 вычисляет значения a(i), при которых E имеет минимальное значение.
Способ определения коэффициентов предсказания подробно описан в журнальной статье "Linear Prediction: A Tutorial View" by J.Makhoul in Proceedings of the IEEE, Vol. 63, N 4, April 1975.
Параметры предсказания - от a(1) до a(N) включительно - передаются по подканалу 4d на приемник. Прогнозирующий фильтр 10, параметры предсказания которого установлены по значениям, вычисленным линейным предсказателем 12, выделяют ошибку e(n) предсказания из отсчетов S(n) сигнала в соответствии с выражением (2).
Средства 14 измерения периода выделяют из сигнала e(n) ошибки период и амплитудный коэффициент периодичности, имеющей период, превышающий временной период серии отсчетов сигнала. Средства 14 измерения используют сигнал e(n) вместо S(n) как входной сигнал, так как параметры периодичности в сигнале e(n) необходимы в приемнике для повторного задания этой периодичности в серии отсчетов сигнала.
Параметр обозначает амплитудный коэффициент периодичности, тогда как параметр обозначает период этой периодичности, выраженной в числе отсчетов сигнала.
Замечено, что пропускная способность, необходимая для передачи параметров предсказания, может быть значительно меньше, чем пропускная способность, необходимая для передачи пропущенных отсчетов сигнала.
Подканалы 4a-4d, например, могут быть сформированы временными интервалами в объединенном кадре, переданном по единому передающему каналу 4. Для передачи информации четырех подканалов 4a-4d возможны и иные виды объединения, как например частотное объединение.
Запоминающий блок 16 хранит серию отсчетов сигнала, полученную из подканала 4a. Кроме самой последней серии отсчетов сигнала в запоминающем блоке 16 представлена также предпоследняя серия отсчетов сигнала. Две серии и отсчетов сигнала подаются на интерполятор 20.
m интерполированных отсчетов сигнала объединяются с полученными отсчетами сигнала мультиплексором для формирования полной серии S'(n) отсчетов сигнала.
Прогнозирующий фильтр 22 вычисляет ошибку e'(n) предсказания из серии S'(n) отсчетов сигнала в ответ на полученные параметры предсказания. Средства 18 задания периода определяют ошибку e'(n) предсказания, задержанную на периодов дискретизации и умноженную на коэффициент в ответ на принятые значения и
Выходной сигнал средств 18 задания периода используется для задания заново периодичности в интерполированной серии отсчетов сигнала. Сочетание интерполятора 20, мультиплексора 24, прогнозирующего фильтра 22, средств 18 задания периода может считаться резонансной цепью, имеющей резонансный период и коэффициент затухания, определенные параметрами и причем резонансная цепь активизируется периодичностью, появляющейся в серии из отсчетов сигнала.
Выходной сигнал средств 18 задания периода используется для задания заново периодичности в интерполированной серии отсчетов сигнала. Сочетание интерполятора 20, мультиплексора 24, прогнозирующего фильтра 22, средств 18 задания периода может считаться резонансной цепью, имеющей резонансный период и коэффициент затухания, определенные параметрами и причем резонансная цепь активизируется периодичностью, появляющейся в серии из отсчетов сигнала.
В результате периодичность также задается в серии из m отсчетов сигнала, которые первоначально также имели эту периодичность.
Когда m отсчетов сигнала восстанавливаются интерполятором, предполагается, что ошибка D предсказания минимизируется в ответ на сигнал d(n), где d(n) равно e'(n)-b • e'(n-l) = e'(n)-q(n).
Основанием этого является то, что если e'(n) периодична, выходной сигнал b(n) будет равен нулю, если b и l имеют верные значения. Минимизацией D достигается то, что в сигнале e(n) и, таким образом, в сигнале S'(n) периодичность получается с верными амплитудным коэффициентом и периодом.
Если предполагается, что порядок N предсказания равен числу отсчетов сигнала, включенных в интерполяцию, которое равно 2p + m - 1, то ошибка D предсказания может быть выражена так:
Затем предполагается, что ошибка предсказания минимизируется в пропущенных и последующих доступных отсчетах сигнала. Более того, предполагается, что превышает p+m. Значение пропущенных отсчетов сигнала может теперь обнаруживаться установкой производной от D по отношению к пропущенным отсчетам сигнала, равной нулю.
Затем предполагается, что ошибка предсказания минимизируется в пропущенных и последующих доступных отсчетах сигнала. Более того, предполагается, что превышает p+m. Значение пропущенных отсчетов сигнала может теперь обнаруживаться установкой производной от D по отношению к пропущенным отсчетам сигнала, равной нулю.
Так как S(k) влияет только на E от n=k до n=k+p включительно, выражение (5) преобразуется в
Подстановка (2) в (6) дает
Выражение (7) определяет m сравнений для m различных значений k от до p + m + 1 включительно. Эти сравнений могут быть записаны в виде матрицы следующим образом:
Здесь A - это матрица размерности m x (p + m) и e - это вектор - столбец с элементами.
С учетом (2) для вектора e найдено
В выражении (9) B - это матрица размерности (p + m) x (2p + m) и S - это вектор-столбец с 2p + m элементами.
В выражении (9) B - это матрица размерности (p + m) x (2p + m) и S - это вектор-столбец с 2p + m элементами.
Подстановка (9) в (8) дает
Перемножение матриц дает
Здесь ri равно:
Если верхний предел суммирования меньше нуля, значение ri равно нулю.
Перемножение матриц дает
Здесь ri равно:
Если верхний предел суммирования меньше нуля, значение ri равно нулю.
Матрица R может быть разделена на 3 подматрицы Rl, Rm и Rr, где Rl формируется крайними левыми столбцами матрицы R, Rr формируется p крайними правыми столбцами матрицы R и Rm формируется оставшимися m столбцами матрицы R.
Если вектор S разделен на три подвектора, включающие p, m и p коэффициентов соответственно, выражение (10) может быть переписано следующим образом:
Элементы трех подвекторов вектора S, не равные нулю, могут быть определены как подвекторы Sl, Sm, Sr. Для этих подвекторов затем установлено следующее:
С учетом (14) выражения (13) преобразуется в
Матрица Rm - это квадратная матрица размерности m x m. Rm симметрична, конечно положительна и матрица "Toeplitz". Правый член (15) представляет вектор известных компонентов. Благодаря упомянутым свойствам (Rm) выражение (15) может быть вычислено различными известными способами.
Элементы трех подвекторов вектора S, не равные нулю, могут быть определены как подвекторы Sl, Sm, Sr. Для этих подвекторов затем установлено следующее:
С учетом (14) выражения (13) преобразуется в
Матрица Rm - это квадратная матрица размерности m x m. Rm симметрична, конечно положительна и матрица "Toeplitz". Правый член (15) представляет вектор известных компонентов. Благодаря упомянутым свойствам (Rm) выражение (15) может быть вычислено различными известными способами.
Одним из этих способов является, например, алгоритм Левинсона, описанный в книге "Fast Algorithme for Digital Signal Processing, by R.E. Blahut, Addison-Wesley Publishing Company IcInc., 1985, ISBN 0-201-10155-6, pages 352 - 358.
В зависимости от значений p и m структура матриц Rl, Rm и Rr может меняться.
Матрица Rm имеет следующий вид при m ≤ p + 1:
При m > p матрица Rm выглядит:
Структура матриц Rl и Rr также зависит от значений m и p. При m < p для матриц Rl и Rr установлено:
При m = p матрицы Rl и Rr равны:
При m > p Rl и Rr преобразуются в:
Значения вектора q, необходимое для решения выражения (14), получается на выходе средств 18 задания периода.
При m > p матрица Rm выглядит:
Структура матриц Rl и Rr также зависит от значений m и p. При m < p для матриц Rl и Rr установлено:
При m = p матрицы Rl и Rr равны:
При m > p Rl и Rr преобразуются в:
Значения вектора q, необходимое для решения выражения (14), получается на выходе средств 18 задания периода.
Значения a(i), необходимые в выражении (14), получаются из значений, подаваемых по каналу 4 для параметров предсказания в передатчике. Элементы вектора Sl формируются предпоследней серией принятых отсчетов сигнала, тогда как элементы вектора Sr формируются самой последней серией принятых отсчетов сигнала.
В передатчике, показанном на фиг. 2, отсчеты S(n) сигнала, которые должны быть переданы, подаются на редуцирующий блок 8, на первый вход средств 30 определения периода и на линейный предсказатель 12.
Выход редуцирующего блока 8 подключен к первому подканалу 4a канала 4 и к местному запоминающему блоку 9. Первый выход местного запоминающего блока 9, содержащий в выходном сигнале самую последнюю серию отсчетов сигнала, подключен к первому входу местных интерполирующих средств 31 и к первому входу мультиплексора 23. Второй выход местного запоминающего блока 9, содержащий предпоследнюю серию отсчетов сигнала в его выходном сигнале, подключен ко второму входу местных интерполирующих средств 31. Выход местных интерполирующих средств 31 подключен ко второму входу мультиплексора 23.
Выход мультиплексора 23 подключен к третьему входу местных интерполирующих средств 31 и ко второму входу средств 30 определения периода. Выход линейного предсказателя 12 подключен к подканалу 4d канала 4 и к первому управляющему входу местных интерполирующих средств 31.
Первый и второй выходы средств 30 определения периода подключены к подканалам 4b, 4c соответственно и ко второму и третьему управляющим входам местных интерполирующих средств 31.
Первый вход местных интерполирующих средств 31 подключен к первому входу интерполятора 21, второй вход местных интерполирующих средств подключен ко второму входу местного интерполятора 21. Третий вход местных интерполирующих средств 31 подключен ко входу инверсного прогнозирующего фильтра 10.
Выход инверсного прогнозирующего фильтра 10 подключен ко входу местных средств 17 задания периода. Выход местных средств 17 задания периода подключен к третьему входу местного интерполятора 21. Первый управляющий вход местных интерполирующих средств 31 подключен к управляющему входу местного интерполятора 21. Второй и третий управляющие входы местных интерполирующих средств 31 подключены к первому и второму управляющим входам местных средств 17 задания периода.
Первый вход средств 30 определения периода подключен к первому входу вычитателя, второй вход средств 30 определения периода подключен ко второму входу вычитателя 13. Выход вычитателя 13 подключен ко входу квадратора 15. Выход квадратора 15 подключен ко входу средств 11 оптимизации периода.
В передатчике, показанном на фиг. 2, значение периода и амплитудный коэффициент вычисляются путем выполнения в передатчике интерполяции, схожей с интерполяцией в приемнике, показанном на фиг. 1.
Для этой цели передатчик 2, как и приемник на фиг. 1, содержит местный запоминающий блок 9, мультиплексор 23, инверсный прогнозирующий фильтр 10, местные средства 17 задания периода и местный интерполятор 21. Эта (местная) интерполяция выполняется для различных значений b и l - последних значений периода и амплитудного коэффициента, переданных по каналу, таких, что среднеквадратическая разность отсчетов S(n) сигнала и интерполированных отсчетов S'(n) сигнала минимальна.
Вычитатель 13 вычисляет разность S(n) - S'(n), а квадратор 15 вычисляет квадратическое значение этой ошибки. Средства 11 оптимизации периода вычисляют сумму квадратов разности для каждого установленного значения b и l, это суммирование выполняется над интерполированными отсчетами сигнала.
На практике доказано, что достаточно проводить интерполяцию для всех сочетаний l от 20 до 140 с шагом 1 и b от 0,5 до 1,5 с шагом 0,1. Используемые значения l делают возможным определение частоты периодичности от 50 до 400 Гц для частоты дискретизации 8 кГц.
Средства 11 оптимизации периода всегда поддерживают значения b и l, при которых появляется минимальная сумма квадратичной разности. Если проведена интерполяция для всех значений b и l, оптимальные значения b и l передаются на приемник 6. Пропущенные отсчеты сигнала определяются определяются в местном интерполяторе 21 тем же образом, каким они определяются в приемнике 6, показанном на фиг. 2.
Фиг. 3 показывает отношение между взвешивающей функцией, используемой в средствах 12 характеризации для серии отсчетов p сигнала, переданных по каналу 4 в данный момент. Взвешивающая функция W(n), используемая здесь, - это так называемая взвешивающая функция Хэмминга, определенная следующим отношением:
Здесь L - это длина (в числе отсчетов сигнала) периода взвешивания.
Здесь L - это длина (в числе отсчетов сигнала) периода взвешивания.
Фиг. 3 показывает, что взвешивающие функции определяются в отсчетах сигнала с 1 по 160, тогда как отсчеты сигнала со 151 по 160 формируют текущую передаваемую серию отсчетов сигнала с передатчика 2. Отсчеты сигнала со 141 по 150 не передаются, но обнаруживаются интерполяцией в приемнике 6 с помощью характеристических параметров и отсчетов сигнала со 131 по 140, принятых до того.
Замечено, что отсчеты сигнала, переданные передатчиком, не подходят под взвешивающую функцию. Фиг. 3 ясно показывает, что в момент передачи отсчетов сигнала со 151 по 160 не требуется ни одного вычисления, для которого необходимы отсчеты сигнала с более высоким порядковым номером, как в существующей системе передачи, в которой отсчеты сигнала, нуждающиеся в передаче, расположены в середине взвешивающей функции.
Так как не требуется ни один отсчет сигнала с более высоким порядковым номером до передачи отсчетов сигнала со 151 по 160, может существовать ограниченная задержка, выведенная опытным путем по отсчетам сигнала в передатчике.
Фиг. 4 показывает отношение между взвешивающей функцией, используемой в средствах 12 характеризации для серии из p отсчетов сигнала, передаваемой сразу после серии отсчетов сигнала, показанной на фиг. 3. Взвешивающая функция теперь вычисляется из отсчетов сигнала с 21 по 180, а передаваемыми отсчетами сигнала являются отсчеты сигнала со 171 по 180.
Отсчеты сигнала со 161 по 170 не передаются, но вычисляются интерполяцией в приемнике 6 из отсчетов сигнала со 151 по 160 и отсчетов сигнала со 171 по 180.
Фиг. 5 показывает временную диаграмму переданного речевого сигнала. Этот речевой сигнал продолжается по времени 100 мс. Это означает, что показанный на фиг. 5 с частотой дискретизации 8 кГц речевой сигнал состоял из 800 отсчетов сигнала.
Фиг. 6 показывает ошибку интерполяции, имеющуюся в существующей системе передачи, для которой значение (число пропущенных отсчетов сигнала) равно 10, а p (число переданных отсчетов сигнала) также равно 10.
Характеристические параметры определяются из 160 отсчетов сигнала при использовании взвешивающей функции Хэмминга. Фиг. 6 показывает, что ошибка интерполяции значительна в местах, где появляются периодические (возбуждающие) импульсы.
Для получения количественной меры для качества системы передачи может быть определено отношение сигнал-шум следующим образом:
Значение отношения сигнал-шум в существующей системе передачи равно 9,9 дБ.
Значение отношения сигнал-шум в существующей системе передачи равно 9,9 дБ.
Фиг. 7 показывает ошибку интерполяции, появляющуюся в системе передачи, показанной на фиг. 1, в которой значение (число пропущенных отсчетов сигнала) равно 10, а (число переданных отсчетов сигнала) также равно 10.
Характеристические параметры также определяются из 160 отсчетов сигнала при использовании взвешивающей функции Хэмминга. Отсчеты p сигнала расположены здесь в середине взвешивающей функции. Фиг. 7 ясно показывает, что ошибка интерполяции уменьшается. Значение отношения сигнал-шум здесь равно 12,5 дБ.
На фиг. 8 показана ошибка интерполяции, появившаяся в системе передачи, показанной на фиг. 1, в которой используется передатчик 2, показанный на фиг. 2.
Значение (число пропущенных отсчетов сигнала) равно 10, а (число переданных отсчетов сигнала) также равно 10. Характеристические параметры также определяются из 160 отсчетов сигнала при использовании взвешивающей функции Хэмминга. Отсчеты сигнала расположены здесь в конце взвешивающей функции.
Фиг. 8 ясно показывает, что ошибка интерполяции значительно уменьшается. Значение отношения сигнал-шум равно 20,7 дБ. Если отсчеты сигнала расположены в середине взвешивающей функции, отношение сигнал-шум становится равным 21,3 дБ. Это означает, что ухудшение отношения сигнал-шум при размещении отсчетов сигнала в конце взвешивающей функции так, что задержка отсчетов сигнала значительно уменьшается, ограничено величиной 0,6 дБ.
Claims (6)
1. Система передачи для последовательной передачи отсчетов сигнала, содержащая передатчик, имеющий вход для приема отсчетов сигнала, причем указанный вход подключен к средствам характеризации для определения параметров, характеризующих отсчеты сигнала, при этом выход средств характеризации подключают к средствам для передачи характеристических параметров и по меньшей мере части отсчетов сигнала по каналу на приемник, который содержит средства интерполяции, вход которых связан с входом приемника для определения значения недостающих отсчетов сигнала и получения последовательного ряда отсчетов сигнала, имеющих характеристические параметры, которые соответствуют принимаемым характеристическим параметрам, отличающаяся тем, что вход передатчика подключен к входу средств определения значения периода в отсчетах сигнала, при этом значение периода превышает длительность времени каждого ряда отсчетов сигнала, а выход средств определения периода подключают к средствам для передачи значения периода по каналу на приемник, причем средства интерполяции содержат средства введения периода, который соответствует принимаемому значению периода в отсчетах сигнала, определяемому средствами интерполяции.
2. Передатчик, содержащий вход для приема отсчетов сигнала, причем указанный вход подключен к средствам характеризации для определения параметров, характеризующих отсчеты сигнала, а выход средств характеризации подключают к средствам для передачи характеристических параметров и по меньшей мере части отсчетов сигнала по каналу на приемник, отличающийся тем, что вход передатчика подключен к входу средств определения периода в отсчетах сигнала, при этом значение периода превышает длительность времени каждого ряда отсчетов сигнала, а выход средств определения периода подключают к средствам для передачи значения периода по каналу на приемник, причем средства интерполяции содержат средства введения периода, который соответствует принимаемому значению периода в отсчетах сигнала, определяемому средствами интерполяции.
3. Приемник, содержащий средства интерполяции, имеющие вход, связанный с входом приемника для определения значения недостающих отсчетов сигнала и получения последовательного ряда отсчетов сигнала, имеющих характеристические параметры, которые соответствуют принимаемым характеристическим параметрам, отличающийся тем, что средства интерполяции содержат средства введения периода, который соответствует принимаемому значению периода в отсчетах сигнала, определяемому средствами интерполяции.
4. Способ введения избыточности в подлежащие передаче серии отсчетов сигнала, включающий в себя определение характеристических параметров отсчетов сигнала, отличающийся тем, что включает в себя определение периода периодичности в отсчетах сигнала, который превышает временную длительность серии отсчетов сигнала.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что способ включает в себя взешивание с помощью взвешивающей функции, накрывающей более длинную серию отсчетов сигнала, которая перекрывает серию отсчетов сигнала, для определения характеристических параметров, и что серия отсчетов сигнала содержит самый последний отсчет сигнала более длинной серии.
6. Способ восстановления отсчетов сигнала, пропущенных в серии отсчетов сигнала, включающий в себя определение пропущенных отсчетов сигнала из доступных отсчетов сигнала так, что восстановленная серия отсчетов сигнала может быть описана ранее определенными характеристическими параметрами, отличающийся тем, что способ включает задание периодичности со значением периода, превышающим временную длительность серии отсчетов сигнала в восстановленных отсчетах сигнала.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE9300802A BE1007428A3 (nl) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Transmissiesysteem met reconstructie van ontbrekende signaalmonsters. |
BE09300802 | 1993-08-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94028281A RU94028281A (ru) | 1996-06-10 |
RU2130233C1 true RU2130233C1 (ru) | 1999-05-10 |
Family
ID=3887234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94028281A RU2130233C1 (ru) | 1993-08-02 | 1994-08-01 | Система передачи с восстановлением пропущенных отсчетов сигнала |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5561609A (ru) |
EP (1) | EP0642129B1 (ru) |
JP (1) | JP3888698B2 (ru) |
KR (1) | KR100329875B1 (ru) |
CN (1) | CN1078990C (ru) |
BE (1) | BE1007428A3 (ru) |
CA (1) | CA2129169A1 (ru) |
DE (1) | DE69421143T2 (ru) |
FI (1) | FI943578A (ru) |
RU (1) | RU2130233C1 (ru) |
TW (1) | TW277186B (ru) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6614849B1 (en) | 1999-10-25 | 2003-09-02 | Free Systems Pte. Ltd. | Wireless infrared digital audio receiving system |
US6510182B1 (en) | 1999-10-25 | 2003-01-21 | Freesystems Pte. Ltd. | Wireless infrared digital audio system |
DE10026904A1 (de) | 2000-04-28 | 2002-01-03 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zur Berechnung des die Lautstärke mitbestimmenden Verstärkungsfaktors für ein codiert übertragenes Sprachsignal |
US7308406B2 (en) * | 2001-08-17 | 2007-12-11 | Broadcom Corporation | Method and system for a waveform attenuation technique for predictive speech coding based on extrapolation of speech waveform |
SE0203855L (sv) | 2002-12-20 | 2004-06-21 | Gambro Lundia Ab | Permselektivt membran |
US7930176B2 (en) * | 2005-05-20 | 2011-04-19 | Broadcom Corporation | Packet loss concealment for block-independent speech codecs |
CN111141950B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-06-14 | 深圳供电局有限公司 | 一种计量自动化系统电表分时表码异常判断与修复方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2059726B (en) * | 1979-10-03 | 1984-06-27 | Nippon Telegraph & Telephone | Sound synthesizer |
NL8304214A (nl) * | 1983-12-07 | 1985-07-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het korrigeren van foute waarden van monsters van een equidistant bemonsterd signaal en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. |
US4680797A (en) * | 1984-06-26 | 1987-07-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Secure digital speech communication |
JPS62207036A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-11 | Nec Corp | 音声符号化方式とその装置 |
NL8600931A (nl) * | 1986-04-14 | 1987-11-02 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting voor het restaureren van ongeldige monsters van een equidistant bemonsterd signaal. |
CA1332982C (en) * | 1987-04-02 | 1994-11-08 | Robert J. Mcauley | Coding of acoustic waveforms |
JP2940005B2 (ja) * | 1989-07-20 | 1999-08-25 | 日本電気株式会社 | 音声符号化装置 |
US4975956A (en) * | 1989-07-26 | 1990-12-04 | Itt Corporation | Low-bit-rate speech coder using LPC data reduction processing |
-
1993
- 1993-08-02 BE BE9300802A patent/BE1007428A3/nl not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-07-28 DE DE69421143T patent/DE69421143T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-28 EP EP94202195A patent/EP0642129B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-07-29 JP JP27010994A patent/JP3888698B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-29 CA CA002129169A patent/CA2129169A1/en not_active Abandoned
- 1994-08-01 FI FI943578A patent/FI943578A/fi unknown
- 1994-08-01 RU RU94028281A patent/RU2130233C1/ru active
- 1994-08-01 US US08/283,449 patent/US5561609A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-01 CN CN94109334A patent/CN1078990C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-02 KR KR1019940019070A patent/KR100329875B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-08-23 TW TW083107730A patent/TW277186B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI943578A0 (fi) | 1994-08-01 |
JP3888698B2 (ja) | 2007-03-07 |
CA2129169A1 (en) | 1995-02-03 |
KR100329875B1 (ko) | 2002-08-13 |
DE69421143D1 (de) | 1999-11-18 |
DE69421143T2 (de) | 2000-05-25 |
RU94028281A (ru) | 1996-06-10 |
BE1007428A3 (nl) | 1995-06-13 |
KR950007322A (ko) | 1995-03-21 |
US5561609A (en) | 1996-10-01 |
CN1110031A (zh) | 1995-10-11 |
JPH07193549A (ja) | 1995-07-28 |
TW277186B (ru) | 1996-06-01 |
FI943578A (fi) | 1995-02-03 |
EP0642129B1 (en) | 1999-10-13 |
CN1078990C (zh) | 2002-02-06 |
EP0642129A1 (en) | 1995-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0603854B1 (en) | Speech decoder | |
US5226000A (en) | Method and system for time domain interpolation of digital audio signals | |
JP3147124B2 (ja) | ディジタル送信システム用受信機 | |
CN1849647B (zh) | 采样速率转换装置、编码装置、解码装置及它们的方法 | |
RU2722510C1 (ru) | Устройство кодирования аудио, способ кодирования аудио, программа кодирования аудио, устройство декодирования аудио, способ декодирования аудио и программа декодирования аудио | |
JPH0430200A (ja) | 音声復号化方法 | |
US6873954B1 (en) | Method and apparatus in a telecommunications system | |
EP1076965B1 (en) | Delayed packet concealment method and apparatus | |
RU2130233C1 (ru) | Система передачи с восстановлением пропущенных отсчетов сигнала | |
EP0922278B1 (en) | Variable bitrate speech transmission system | |
US5899966A (en) | Speech decoding method and apparatus to control the reproduction speed by changing the number of transform coefficients | |
JP3013535B2 (ja) | 磁気再生装置 | |
KR970002686B1 (ko) | 오디오 신호의 전송방법 | |
EP0482699B1 (en) | Method for coding and decoding a sampled analog signal having a repetitive nature and a device for coding and decoding by said method | |
JP2000509847A (ja) | 音声信号を伝送する伝送システム | |
JPH0991887A (ja) | ディジタル信号処理方法及び装置 | |
EP0475520B1 (en) | Method for coding an analog signal having a repetitive nature and a device for coding by said method | |
KR19990070424A (ko) | 차등 펄스 부호 변조를 위한 부조합 평균 중점 예측기 | |
US6430226B1 (en) | Repeated decoding and encoding in subband encoder/decoders | |
Platte et al. | A burst error concealment method for digital audio tape application | |
JP2653069B2 (ja) | ディジタル信号伝送装置 | |
JPH0221748A (ja) | 音声パケット通信における廃棄パケット補償装置 | |
JPS6337723A (ja) | 符号化伝送装置 | |
JPS61214630A (ja) | デ−タ伝送方法 | |
JPS61289399A (ja) | 音声合成器 |