RU98104951A

RU98104951A - Способ кодирования речи (варианты), кодирующее и декодирующее устройство

Info

Publication number: RU98104951A
Application number: RU98104951/09A
Authority: RU
Inventors: Кларк Хардвик Джон
Original assignee: Диджитал Войс Системз, Инк.
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2000-02-10

Claims

1. Способ кодирования речи в 90-миллисекундный кадр битов для передачи по каналу спутниковой связи, отличающийся тем, что осуществляют преобразование речевого сигнала в цифровую форму с получением последовательности цифровых выборок речи, осуществляют деление цифровых выборок речи на последовательность субкадров, причем каждый из субкадров содержит множество цифровых выборок речи, осуществляют оценку набора параметров модели для каждого из субкадров, причем параметры модели содержат набор параметров спектральных амплитуд, которые представляют спектральную информацию для субкадра, объединяют два последовательных субкадра из последовательности субкадров в блок, осуществляют совместное квантование параметров спектральных амплитуд из обоих субкадров внутри блока, причем совместное квантование включает в себя формирование предсказанных параметров спектральных амплитуд из квантованных параметров спектральных амплитуд из предыдущего блока, вычисление остаточных параметров как разности между параметрами спектральных амплитуд и предсказанными параметрами спектральных амплитуд, объединение остаточных параметров из обоих субкадров внутри блока и использование множества векторных квантователей для квантования объединенных остаточных параметров в набор закодированных спектральных битов, добавляют избыточные биты управления ошибкой к закодированным спектральным битам из каждого блока для защиты, по меньшей мере, некоторых из закодированных спектральных битов внутри блока от ошибок в битах, объединяют добавленные избыточные биты управления ошибкой и закодированные спектральные биты из двух последовательных блоков в 90-миллисекундный кадр битов для передачи по каналу спутниковой связи.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что объединение остаточных параметров из обоих субкадров внутри блока дополнительно заключается в том, что осуществляют деление остаточных параметров из каждого из субкадров на множество частотных блоков, осуществляют линейное преобразование на остаточных параметрах внутри каждого из частотных блоков для получения набора преобразованных остаточных коэффициентов для каждого из субкадров, группируют меньшинство преобразованных остаточных коэффициентов из всех частотных блоков в вектор PRBA и группируют остальные преобразованные остаточные коэффициенты для каждого из частотных блоков в вектор КБВП для частотного блока, осуществляют преобразование вектора PRBA для получения преобразованного вектора PRBA и вычисление суммы и разности векторов для объединения двух преобразованных PRBA векторов из обоих субкадров, и вычисляют сумму и разность векторов для каждого частотного блока, чтобы объединить два вектора КБВП из обоих субкадров для этого частотного блока.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что параметры спектральных амплитуд представляют логарифмические спектральные амплитуды, оцененные для модели речи с многополосным возбуждением (МПВ).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что параметры спектральных амплитуд оценивают, исходя из вычисленного спектра, независимо от речевого состояния.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предсказанные параметры спектральных амплитуд формируют путем применения коэффициента усиления меньше единицы для линейной интерполяции квантованных спектральных амплитуд из последнего субкадра предыдущего блока.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что избыточные биты управления ошибкой для каждого блока образованы множеством кодов блоков, включающем в себя коды Голея и коды Хемминга.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что множество кодов блоков состоит из одного [24, 12] расширенного кода Голея, трех [23, 12] кодов Голея и двух [15, 11] кодов Хемминга.

8. Способ по п. 2 отличающийся тем, что преобразованные остаточные коэффициенты вычисляют каждого из частотных блоков с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ) с последующим линейным преобразованием 2х2 на двух самых младших коэффициентах ДПФ.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют четыре частотных блока, при этом длина каждого частотного блока приблизительно пропорциональна количеству параметров спектральных амплитуд внутри субкадра.

10. Способ по п. 2, отличающийся тем, что множество векторных квантователей включает в себя векторный квантователь с тройным расщеплением, использующий 8 бит плюс 6 бит плюс 7 бит применительно к сумме векторов PRBA, и векторный квантователь с двойным расщеплением, использующий 8 бит плюс 6 бит применительно к разности векторов PRBA.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что кадр битов включает в себя дополнительные биты, представляющие ошибку в преобразованных остаточных коэффициентах, которая вводится векторными квантователями.

12. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что последовательность субкадров обычно появляется на интервале в 22,5 миллисекунды на субкадр.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что кадр битов состоит из 312 бит в режиме с половинной скоростью передачи или 624 бит в режиме с полной скоростью передачи.

14. Способ декодирования речи из 90-миллисекундного кадра битов, принятого по каналу спутниковой связи, отличающийся тем, что осуществляют деление кадра битов на два блока битов, причем каждый блок битов представляет два субкадра речи, применяют декодирование с управлением ошибок к каждому блоку битов с помощью избыточных битов кода управления ошибкой, содержащихся внутри блока, для получения битов декодированных ошибок, которые, по меньшей мере частично защищены от ошибок в битах, используют биты декодированных ошибок для совместного восстановления параметров спектральной амплитуды для обоих субкадров внутри блока, причем совместное восстановление включает в себя использование множества кодовых словарей векторных квантователей для восстановления набора объединенных остаточных параметров, исходя из которых вычисляют отдельные остаточные параметры для обоих субкадров, формирование предсказанных параметров спектральных амплитуд из восстановленных параметров спектральных амплитуд из предыдущего блока, и добавление отдельных остаточных параметров к предсказанным параметрам спектральных амплитуд для формирования восстановленных параметров спектральных амплитуд для каждого субкадра в блоке, и осуществляют синтез множества цифровых выборок речи для каждого субкадра с использованием восстановленных параметров спектральных амплитуд для субкадра.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что вычисление отдельных остаточных параметров для обоих субкадров из объединенных остаточных параметров для блока дополнительно заключается в том, что осуществляют деление объединенных остаточных параметров из блока на множество частотных блоков, формируют преобразованный вектор суммы и разности PRBA для блока, формируют вектор суммы и разности КБВП для каждого из частотных блоков из объединенных остаточных параметров, применяют операцию обратной суммы и разности и обратное преобразование к преобразованным векторам суммы и разности PRBA, чтобы сформировать вектор PRBA для обоих субкадров, и применяют операцию обратной суммы и разности к векторам суммы и разности КБВП, чтобы сформировать вектора КБВП для обоих субкадров для каждого из частотных блоков, и объединяют вектор PRBA и векторы КБВП для каждого из частотных блоков, чтобы сформировать отдельные остаточные параметры для обоих субкадров внутри блока.

16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что восстановленные параметры спектральных амплитуд представляют логарифмические спектральные амплитуды, используемые в модели речи с многополосным (МПВ) возбуждением.

17. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что содержит дополнительно декодирующее устройство с помощью которого осуществляют синтез набора параметров фазы с использованием восстановленных параметров спектральных амплитуд.

18. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что предсказанные параметры спектральных амплитуд образуют путем применения коэффициента усиления меньше единицы к линейной интерполяции квантованных спектральных амплитуд из последнего субкадра предыдущего блока.

19. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что управление ошибкой для каждого блока сформированы множеством кодов блоков, включающим в себя коды Голея и коды Хемминга.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что множество кодов блоков состоит из одного [24, 12] расширенного кода Голея, трех [23, 12] кодов Голея и двух [15, II] кодов Хемминга.

21. Способ по п. 15, отличающийся тем, что преобразованные остаточные коэффициенты вычисляют для каждого из частотных блоков с помощью дискретного косинус-преобразования (ДКП) с последующим линейным преобразованием 2х2 на двух самых младших коэффициентах ДКП.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что используют четыре частотных блока и при котором длина каждого частотного блока приблизительно пропорциональна количеству параметров спектральных амплитуд внутри субкадра.

23. Способ по п. 15, отличающийся тем, что множество кодовых словарей векторных квантователей включает в себя кодовый словарь векторного квантователя с тройным расщеплением, использующего 8 бит плюс 6 бит плюс 7 бит применительно к вектору суммы PRBA и кодовый словарь векторного квантователя с двойным расщеплением, использующего 8 бит плюс 6 бит применительно к вектору разности PRBA.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что кадр битов включает в себя дополнительные биты, представляющие ошибку в преобразованных остаточных коэффициентах, которая вводится кодовыми словарями векторных квантователей.

25. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что субкадры имеют номинальную длительность 22,5 миллисекунды.

26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что кадр битов состоит из 312 бит в режиме с половинной скоростью передачи или 624 бит в режиме с полной скоростью передачи.

27. Кодирующее устройство для кодирования речи в 90-миллисекундный кадр битов для передачи по каналу спутниковой связи, отличающееся тем, что система включает в себя цифровой преобразователь, скомпонованный для преобразования речевого сигнала в последовательность цифровых выборок речи, генератор субкадров, скомпонованный для деления цифровых выборок речи на последовательность субкадров, причем каждый из субкадров содержит множество цифровых выборок речи, блок оценки параметров модели, скомпонованный для оценки набора параметров для каждого из субкадров, причем параметры модели содержат набор параметров спектральных амплитуд, которые представляют спектральную информацию для субкадра, схему объединения, предназначенную для объединения двух последовательных субкадров из последовательности субкадров в блок квантователь спектральных амплитуд на основе сдвоенных субкадров, предназначенный для совместного квантования параметров из обоих субкадров внутри блока, причем совместное квантование включает в себя формирование предсказанных параметров спектральных амплитуд из квантованных параметров спектральных амплитуд из предыдущего блока, вычисление остаточных параметров как разности между параметрами спектральных амплитуд и предсказанными параметрами спектральных амплитуд, объединение остаточных параметров из обоих субкадров внутри блока и использование множества векторных квантователей для квантования объединенных остаточных параметров с получением набора закодированных спектральных битов, устройство кодирования кодов ошибок, скомпанованный для добавления избыточных битов управления ошибкой к закодированным спектральным битам из каждого блока для защиты, по меньшей мере, некоторых закодированных спектральных битов внутри блока от ошибок в битах, и схему объединения, предназначенную для объединения добавленных избыточных битов управления ошибкой и закодированных спектральных битов из двух последовательных блоков в 90-миллисекундный кадр битов для передачи по каналу спутниковой связи.

28. Кодирующее устройство по п. 27, отличающееся тем, что квантователь спектральных амплитуд на основе сдвоенных субкадров скомпонован для объединения остаточных параметров из обоих субкадров внутри блока путем деления остаточных параметров из каждого из субкадров на множество частотных блоков, осуществления линейного преобразования на остаточных параметрах внутри каждого из частотных блоков для получения набора преобразованных остаточных коэффициентов для каждого из субкадров, группирования меньшинства преобразованных остаточных коэффициентов из всех частотных блоков в вектор PRBA и группирования остальных преобразованных остаточных коэффициентов для каждого из частотных блоков в вектор КБВП для каждого частотного блока, преобразования вектора PRBA для получения преобразованного вектора PRBA и вычисления суммы и разности векторов для объединения двух преобразованных векторов PRBA из обоих субкадров, и вычисления суммы и разности векторов для каждого блока для объединения двух векторов КБВП из обоих субкадров для частотного блока.

29. Декодирующее устройство для декодирования речи из 90-миллисекундного кадра битов, принятого по каналу спутниковой связи, отличающееся тем, что включает в себя делитель, скомпонованный для деления кадра битов на два блока битов, причем каждый блок битов представляет два субкадра речи, устройство декодирования с управлением ошибок, скомпонованное для декодирования ошибок в каждом блоке битов с использованием избыточных битов управления ошибкой, содержащихся внутри блока, для получения битов декодированных ошибок, которые, по меньшей мере, частично защищены от ошибок в битах, блок восстановления спектральных амплитуд на основе сдвоенных субкадров, скомпонованный для совместного восстановления параметров спектральных амплитуд для обоих субкадров внутри блока, причем совместное восстановление включает в себя использование множества кодовых словарей векторных квантователей для восстановления набора объединенных остаточных параметров, исходя из которых вычисляют отдельные остаточные параметры для обоих субкадров, формирование предсказанных параметров спектральных амплитуд из восстановленных параметров спектральных амплитуд из предыдущего блока, и добавление отдельных параметров спектральных амплитуд к предсказанным параметрам спектральных амплитуд для сформирования восстановленных параметров спектральных амплитуд для каждого субкадра внутри блока, и синтезатор, скомпонованный для синтеза множества цифровых выборок речи для каждого субкадра с использованием восстановленных параметров спектральных амплитуд для субкадра.

30. Декодирующее устройство по п. 29, отличающееся тем, что квантователь спектральных амплитуд на основе сдвоенных субкадров скомпонован для вычисления отдельных остаточных параметров для обоих субкадров, исходя из объединенных остаточных параметров для блока, путем деления объединенных остаточных параметров из блока на множество частотных блоков, формирования преобразованного вектора суммы и разности PRBA для блока, формирования вектора суммы и разности КБВП для каждого из частотных блоков, исходя из объединенных остаточных параметров, применения операции обратной суммы и разности и обратного преобразования к преобразованным векторам суммы и разности PRBA, чтобы сформировать векторы PRBA для обоих субкадров, и применения операции обратной суммы и разности к векторам суммы и разности КБВП, чтобы сформировать векторы КБВП для обоих субкадров для каждого из частотных блоков, и объединения вектора PRBA и векторов КБВП для каждого из частотных блоков для каждого из субкадров, для сформирования отдельных остаточных параметров для обоих субкадров внутри блока.