TW317051B - - Google Patents

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317051 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（-1 ) 本發明係關於一種傳輸系統，該種傳輸系統包含—用以 經由傳輸頻道傳送輸入信號至接收器之傳送器，該傳送器 包含一編碼器，茲編碼器具有一激勵序列產生器與選擇裝 置，琢激勵序列產生器是用以產生多個激勵序列，該選擇 裝置利用多個激勵信號來選擇一激勵序列且該激勵序列使 得利用該激勵序列來推導之合成信號與利用輸入信號來推 導t目標信號之間的誤差最小化，該傳送器是配置成爲傳 送代表選擇之激勵序列的信號至接收器，該接收器包含— 解碼器，孩解碼器具有一激勵序列產生.器與一合成濾波器 ，该激勵序列產生器利用代表選擇之嶔勵序列之信號來推 導選擇之激勵序列，而該合成濾波器利周該激勵序列來推導 合成信號。 本發明也係關於一種傳送器，一種編碼器，一種傳輸方 法與一種編碼方法。 w. Gneder等人所著之論文"Codebo〇k searching f〇r 4 8 kbps CELP speech coder"提出一種根據首段之傳輸系統，該篇論 文刊登於 Comnumicatums, Computers and p〇wer in the M〇dem Environment會議論文集，Saskatoon，加拿大，1993 年 5 月 i7_ 18 曰，IEEE Wescanex 1993 〇 此種傳輸系-r统可用以經由一傳輸媒介，例如射頻頻道， 同轴電纜或光纖，來傳送語音信號。此種傳輸系統也可用 以記錄語音信號於一記綠媒介，例如磁帶或磁碟。可能之 應用有自動答錄機或口述機。 在現代語音傳輸系統中’要傳送之語音信號經常利用合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·

*1T 017051 A7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（. 成技術I仝析來加以編碼。 _ L人丄、 此種技術猎由合成濾波器來產 生合成信號且該合成濾波！典 户 思疚器党到多個激勵序列之激勵。決 定多個激勵序列之合成笋立俨 „ , ^ . 巩阳s信號，且決定一誤差信號，而 奋亥决差"is號代表合成作骑命—, 。就與一利用輸入信號來推導之目標 信號之間的誤差。選擇導致芒 伴令致取小误差之激勵序列並以編碼 型式傳送該激勵序列至接收器。 在接收器巾，《序列受到回復，且藉由傳送該激勵序 列至合成遽波器來產生一合成信號。此合成信號是傳送器 之輸入信號的複製品。 爲獲得良好品質之信號傳輸，該選擇會涉及極多數目（例 如1024)之激勵序列。在語音編碼之情形中，一激勵序列通 常是持續時間爲2-5毫秒之時段。如果取樣頻率是16千赫茲 ，則此表示32·8〇取樣。合成濾波器之參數通常是利用表示 輸入信號之特性的分析參數來加以推導。在語音編碼中， 所使用之分析參數大多數是所謂之預測參數。預測參數之 數目可介於10與50之間，且因此是合成濾波器之階數。 必需計算所有激勵序列之合成語音信號導致繁重之計算 負擔。 本發明之目標是提供一種根據首段之傳輸系統且該種傳 輸系統可大爲，(降低計算負擔。 因此根據本發明之傳輸系統之特徵是编碼器包含一分析 應波器而該分析濾波器利用輸入信號來推導一剩餘序列， 且編碼器包含一激勵序列選擇裝置而該激勵序列選擇裝置 利用一組較多之激勵序列來選擇最近似該剩餘序列之多個 度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210X297公釐 C請先聞读背而之注意事項存填寫本育〕 - A7 B7 _~ --- 警， 五、發明説明（.3 ) 激勵序列。 本發明是基於下列認知：傳輸系統之複雜度可藉由利用 滤波之目標信號或剩餘信號來執行可能之激勵序列的預選 而大幅降低。選擇之激勵序列是最近似滤波之目模信號（或 剩餘信號）之激勵序列。實驗已證實在不影響選擇程序之品 質之下编碼器之複雜度可降低一介於2 0與1 8 0之間的因數 〇 應可看出 R. A. Salami所著之論文"Binary pulse excitation : a novel approach to low complexity CELP coding"説明.如何利用較 大之编碼簿來建立本地编碼簿，且該論文刊於B. Atal，V_ Cupermann與 A. Gersho所編輯之書"Advances in Speech Coding" 之第 145至 156 頁，Kluwer Academic Publishers, ISBN 0-7923-9091-1。但是此論文未提出激勵序列是依照他們與剩餘信號 之相似性來加以選擇，而是利用視爲近乎最佳之一選擇激 勵序列來推導該等激勵序列。 本發明之一實例的特徵是激勵序列包含爲預定數目之零 取樣値所分隔之非零取樣値，且激勵序列選擇裝置是配置 成爲利用剩餘信號來決定多個激勵序列之非零取樣値之位 置。 使用爲預定.(數目之零値所分隔之等距脈波會導致用以濾 波激勵序列之計算複雜度降低。藉由首先選擇在進一步選 擇要列入考慮之激勵序列之非零取樣的位置，涉及進一步 選擇之激勵序列的數目可大爲降低。此導致所需之計算複 雜度的大幅降低。 本紙浪尺度逋用中國國家椟準（CNS ) A4規格（2i〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 笨. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 317051 經濟部中央樣準局員工消費合作； A7 B7 五、發明説明（_4 ) 本發明之另一實例的特徵是激勵序列包含三元激勵取樣 ，且激勵序列選擇裝置是配置成爲選擇一些激勵序列，而 該等激勵序列之信號取樣的正負號相同於剩餘序列之對應 取樣的正負號。 使用二元取樣値會導致低計算複雜度，因爲遽波三元信 號所使用之乘法只涉及乘以+ 1，〇或-1，而該等乘法很容 易執行。 本發明現在將參照附圖來加以解釋。本案展示 圖1是一種可應用本發明之傳輸系統；'. 圖2是一種根據本發明之編碼器； 圖3疋用以自主序列預選多個激勵序列之適應性編碼簿選 擇裝置之一部份； 圖4是用以選擇至少另—激勵序列之選擇裝置的—部份； 圖5是根據本發明之激勵序列選擇裝置； 圖6是根據本發明之固定型編碼簿選擇裝置； 圖7是一種用於根據圖1之傳輸系統的解碼器。 在根據圏1之傳輸系統中，輸入信號傳送至傳送器2。在 傳送器2中，輸入信號是利用根據本發明之一編碼器來加· 以編碼。編碼器4之輸出信號傳送至傳送裝置6之輸入以經 由傳輸媒介8弊送編碼器4之輸出信號至接收器。傳輸裝 置之運作可包含來自編碼器之（二元）信號的調變，且該信 號可能調變成爲適用於傳輸媒介8之載波信號的上元型式。: 在接收器10中，前端裝置12轉變所接收之信號成爲適用於 解碼器14之信號。前端裝置12之運作可包含二元符號之滤 用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） LT;--^-----A;! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -3 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 ------------B7 五、發明説明（_ 5 ) ' ~-- 波，解調變與偵測。解碼器14利用來自前端裝置12之輸出 信號來推導重建之輸入信號。 、在根據圖2之編碼器中，纟載數位化輸入信號之取樣土㈤ :編碼器4的輸入連接至時框化裝置2〇之輸入。承載輸出 信號X[n]之時框化裝置的輸出連接至高通遽波器22。承載 ^入信號s[n]之高通濾波器22之輸出連接至知覺加權濾波 器W與LPC分析器24之輸入。承載輸出信號r[k]tLpc* 析器24的第-輸出連接至量化器26。Lpc*析器的第二輸 出承載用於降低複雜度合成濾波器之濾波器係數打。 承載輸出信號C[k]之量化器26之輸出連接至内插器28之 輸入與多工器59之第一輸入。承載信號aq[kHs]t内插器 28 t輸出連接至知覺加權濾波器η之第二輸入，零輸入響 應濾波器34之輸入與脈衝響應計算器36之輸入。承載信號 Μη]之知覺加權濾波器η之輸出連接至減法器μ之第— 輸入。承載輸出信號2[11]之零輸入響應濾波器34的輸出連 接至減法器38之第二輸入。 承載目標信號t [ η ]之減法器3 8之輸出連接至適應型編碼 簿選擇裝置40之輸入，適應型編碼簿預選裝置42，與減法 器41之輸入。承載輸出信號h[n]之脈衝響應計算器％之輸 出連接至適應(型編碼薄選擇裝置40之輸入，適應型編碼薄 預選裝置42之輸入，固定型编碼簿選擇装置44之輸入與另 外稱爲固定型編碼簿預選裝置46之激勵信號選擇裝置之輸 入。承載輸出信號ia[k]之適應型編碼簿預選裝置42之輸 出連接至適應型編碼簿選擇裝置4 〇之輸入。適應型編碼簿 __一 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X2^7公釐）~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ί Mu 0 .衣· 訂 A7 B7 五、發明説明（_ 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 預選裝《Ϊ42，適應型編碼簿㈣裝㈣ ^裝置46與固定型編碼薄選擇裝置以之組合㈣選擇裝^ 接號，之適應型編碼簿選擇裳置之第-輸出連 要夕工器59心罘二輸入與多工器52之第—於λ „ 出k號la之適應型編碼簿選擇裝置 _ ’j 輸 s ^ 〇 . „ _ ^ 怦衣直<弟—輸出連接至多工 適應型編碼薄48之輸入。承載輸出信號 3; = :，編碼薄選擇裝置4°之第三輪出連接至減法器 ==信號e[n]之減法器42之輸出連接至固定型編碼 '擇裝置44H人與岐型編碍薄預選裝置46之第 二輸入。承載輸出信號叩]之固定型編碼薄預選裝置“之 輸出連接至固定型編碼薄選擇裝置44之第三輸人。承載輸 出信號Gf之固定型編碼簿選擇裝置之第—輸 器批第—輸人與多工器59之第四輸人。承載輸出信^ (固疋型編碼薄選擇裝置44之第：輸出連接至激勵產生器 W卜輸人與多工器59之第五輸人。承載輸出信b㈨ (固定型編碼輯擇裝置44之第三輸出連接至激勵產生器 5〇之第二輸人與多工器59之第六輸人。承載輸出信號vf[n] 疋激勵產生器:(5〇之輸出連接至多工器μ之第二輸入。承載 輸出信號va [η]之適應型編碼簿4 8之輸出連接至乘法器$ 2 夂第二輸入。乘法器52之輸出連接至加法器56之第一輸入 :乘法器54之輸出連接至加法器56之第二輸入。承載輸出 k號vaf[n]之加法器56之輸出連接至記憶體更新單元58， _— 一 -9- 本紙中國國家標準公釐） I. I- · .II 1 — · ^-----A .我丨_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) -訂 〇17Q5l A7 B7 五、發明説明（7 ) 而記憶體更新單元58_至適應型编碼簿48。 多工器59之輸出構成編碼器4之輸出。 根據圖2之編碼器實例是基於輪入信號是具有〇_7千赫茲 頻率範圍之寬頻帶語音信號之假設來加以解釋。假設取樣 率爲16千赫兹。但是應可看出本發明並未受限於此種信號 〇 在時框化裝置2 G中語晋信號土 [n]分割成爲N信號取樣之 序列X [η]，也％爲時框。此種時框之持續時間一般是】〇 _ 3〇笔和:藉由鬲通濾波器22可去除時框化信號的直流含量 以致在问通濾波器2 2之輸出可獲得無直流含量之信號。藉 由線姓預測分析器24，決定冗線性預測係數a[k]。對於窄 頻語音而言κ-般是在8與12之間而對於寬頻語音而言冗是 d於1 6與2 0之間’但是某些例外情形可使用不同於此典型 値IK値。線性預測係數是用於合成濾波器而下文將對此 加以解釋。 ·?尤預測係數a [k]之_計算而言，首先信號s [η]是利用漢明 ή來加權以獲得加權之信號sw[n]。預測係數是利用 k號sw[n]藉由首先計算自相關係數並随後執行 Levinson-Durbin演算法以疊代方式決定値a[k]來加以推 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 導。第一叠竹(步驟之結果儲存成爲af以用於降低複雜度合 成濾波器。另外可儲存第二疊代步驟之結果afl與af2做爲 降低複雜度合成濾波器之參數。應可看出如果使用二階之 降低複雜度合成濾波器，可只執行預選擇。然後即可刪除 使用全複雜度合成濾波器之選擇。爲删除預測參數a [k]所 -10- 尽紙悵通用宁國國豕標準（CNS )八4規格（2lOX 297公釐） A7 、發明説明（_ 代表之頻譜包絡之極 爲對數面積比率""。 仏改足預測係數ab[.k]轉換成 量化器26以非均白女斗.a 傳送對數面積卜]_來量化對數面積比率以降低用於 .^ _ 率至接收器所需之位元數目。量化 =:;Γ積比率之量化位準的信_。 副時時框人tit之最佳激勵序列，區分時框s㈤成爲s. 副時框執行…：順〜慮波器變遷，内插器28對於每- 插，.並轉換斟Γ、 c[k]與前面引數cp[k]之間的線性内 等 歧應（對數面積比率成爲預測參數aq[k][s]。s 寺於每則副時框之引數。 在合成編碼器夕八把+ 、^ 與多個合成声立時：比：、曰信號之一時框(或副時框) 睡括慰广較而該等多個合成語音時框之每— 、皮器合成據波器所遽波之—不同激勵序列。合成遽 〈轉移函數等於1/八（2)而八⑷等於 請 kj 閲 讀 背 ιδ 冬 意 事 項 再 # 訂 户-1 Σ a?[大〕[s] .ζ+1 /c = 〇 (1) 經濟部中夬橾準局貝工消費合作社印製 ，⑴中，·？是，階數，k是行進引數，而z_,是單位延遲運 算子。 。。爲處理人類聲音系統之知覺特性，利用—知覺加權遽波 态來濾波語音時框與合成語音時框之間的誤差，而該知覺 加權濾波器之轉移函數是A(z)/A(z/r)，其中，是通常値 -11 -

A7 B7 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（_ 爲大約〇.8之常數。所選之最佳激勵信號是導致最小功率之 知覺加權濾波器輸出信號的激勵信號。 在大夕數I浯音編碼器中，知覺加權濾波器運作是在比 較運作以前執行。.此意謂語音信號必須由具有轉移函數 ()A(z/ ’）〈濾波器來加以濾波且合成濾波器必須爲具 有轉移函數l/A(z/r )之修改合成遽波器所取代。應可看 =他型？之知覺加權濾波器也有人使用。例如轉移函數 'Z ri)/A(Z/r2)之知覺加權濾波器。知覺加權濾波器 32如前所討論根據轉移函數a(z)/a(z")來執行語音信號 之濾波。在每—副時框利用内插之預測參數aq[k][s]來更 新知覺力:權遽波器32之參數。應可看出本發明之範圍包含 知覺加權濾波器之轉移函數之所有變型與知覺加權遽波器 之所有位置。 修改I合成遽波器的輸出信號也決定於利用前面副時框 來選擇之激勵序列。以於目前激勵序列與前面激勵序列 (合成語音信號的諸部份可加以分離。因爲零輸入濾波器 (輸出信號無關於目前之激勵序列，其可移至語音信號路 控，如圖2之濾波器3 4。 ^爲自h覺加#之語音㈣減去修改合成遽波器之輸出 ^號，零輸、響應濾波器3 4之信號也必須自知覺加權之語 音信號減去。此減法是由減法器38來執行。在減法器批 輸出可獲得目標信號t[n]。 、編碼杂4包含本地解碼器3 〇。本地解碼器3 〇包含適應型 編碼簿4 8，而適應型編碼薄4 8随後儲存多個先前選擇之激 U張尺度適财關家標準（CNS ) ( 21GX297公釐 12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

,1T 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 317051 A7_______E________五、發明説明（-1Q ) 勵序列。適應型編碼簿4 8是利用適應型編碼簿引數j a來加 以定址’適應型編碼薄4 8之輸出信號y a [ η ]由乘法器5 2放 大一增益因數Ga。本地解碼器3〇也包含激勵產生器5〇， 而激勵產生器5 0配置成爲產生多個預先決定之激勵序列。 激勵序列yf [η]是所謂之規則脈波激勵序列。激勵序列 yf[n]包含多個由一些具有零値之取樣加以分隔之激勵取樣 。激勵取樣之位置是以參數p Η (相位）來表示。激勵取樣之 値可爲-1，0與+ 1之一。激勵取樣之値由變數L[k]來給定 。激勵產生器50之輸出信號yf[n]是由乘法..器54放大一增 益因數Gf。乘法器52與54之輸出信號是由加法器56相加 至激勵#號yaf[n]。此信號yaf[n]儲存於適應型編碼簿48 以用於下·一副時框。 適應型編碼薄預選裝置42決定一組較少之激勵序列。該 等序列之引數ia[k]傳送至適應型编碼簿選擇裝置40。適 應型編碼簿預選裝置4 2根據本發明使用一階之降低複雜度 合成漉波器。另外並非所有可能之激勵序列皆列入考慮， 而只考慮具有至少二位置之相對位移之較少數目的激勵序 列。範圍自2至5之位移是好的選擇。所使用之合成濾波器 之複雜度的降低與列入考慮之激勵序列之數目的降低導致 編碼器之複雜(度之大幅降低。 適應型编碼薄選擇裝置4 0是配置成爲利用預選之激勵序 列來推導最佳之激勵序列。此選擇使用全複雜度合成濾波 器’且嘗試使用預選之激勵序列附近之少數激勵序列。嘗 試之激勵序列之間的位移少於預選所用之位移。一根據本 ___ 一 -13- 本紙張；^1適用中關家標準（CNS )八4規格（21{)><297公釐）~~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '装_ 訂 Λ 五 、發明説明（_ 11 A7 B7 **—>—, ：〇 =Ο 發明之編碼器使用一位移。由於涉及之激勵序列很少，最 後選擇之額外複雜度很低。適應型编碼簿選擇裝置也產生 信號PU]，而p[n]是藉由利用加權合成濾波器濾波所儲存 <激勵序列並使合成信號乘以值Ga來獲得之合成信號。 減法器41自目標信號t[n]減去信號p[n]以推導誤差信號 e[n]。固定型編碼薄預選擇裝置46利用信號6[11]來推導逆 向遽波之目標信號tf[n]。藉由可能之激勵序列，預先選擇 最接近濾波之目標信號的激勵序列，且他們之引數i f[k]傳 送至.固定型編碼簿預選裝置4 6。固定型.編碼簿選擇裝置4 4 自固定型編碼簿預選裝置46所預選之激勵信號之中尋找最 佳之激勵信號。此尋找使用全複雜度合成濾波器。多工器 59夕工k號C[k] ’ Ga ’ la ’ Gf，PH與L[k]成爲單—輸出 流。 y 脈衝響應計算器3 6利用預測參數aq[k] [s ]根據下列疊代 方法來計:算脈衝響應値h[n]: h[n] = 0 h[n] = 1 (2) Λ 〆----^—AJil------訂 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 h [π] = [ h[n-l-i] *ag[i] [s]yi+ ； l^n<Nm i=〇 . 在（2)中Nm是脈衝響應之所需長度。在本系統中此 〃 一副時框之取樣數目。 度等 在根據圖3之適應型編碼薄預選裝置42中， 於 目標信號t[n]

A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明C 12 傳运至時間疋轉器50之輸入。時間逆轉器^之輸 零狀態濾波器52之輸入。灾#能.虑、士 c 接至 胡、.，缺突^、 零狀心濾波益52之輸出連接至時 η Α時間逆轉说輸出連接至交錯相關 則入。又錯相關器56之輸出連接至除法 第一輸入。 ( 適應型編碼薄48之輸出連接至交錯相關器56之第二輸入 並經由選擇開關49連接至降低複雜度零狀態合成遽波器60 (輸入。選擇開關之另一終端也連接至記憶體更新單元Μ I蜱出。降低複雜度合成濾波器6〇之輸出連接至能量估計 器621輸入。能量估計器62之輸出連接至能量表63之輸入 。能量表63之輸出:連接至:除法器64之第二輸入。除法器64 之輸出連接至尖峰偵測器65之輸入，且尖峰偵測器65之輸 出連接至選擇器66之輸入。選擇器66之第一輸出連接至 應型编碼簿48¾鄭入以選擇不同之激勵序列。承載一信 的選擇器66的第二輸出連接至適應型编碼簿48之選擇輸 與说量表63之選擇:-輸入::?而該信號表示來自適應型編碼 之預選激勵序列。 適應型編碼簿預選裝置42是配置成爲選擇來自適應型編 碼薄之激勵序列'與對.應之増益因數ga。此運作可寫成使得 誤差信號ε最七化，而ε等於

Nm-\ 、 ^ 一 [n (t ㈤ _Sra-y[2]㈤） yj r= iI (3) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 適 入 簿

、1T -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210χ 297公着） 317051 A7 B7 五、發明説明 13 在（3)中，馳是一副時框之取樣數目，y[1][n]是零狀態合 作遽波器對於激勵序列ea[1]U]切應。藉由相對於辟來 微分⑺並使得該導數等於零，可如下獲得“之最佳値： 5ra

Nm -1 E t [η] ·7[:][乃] n=0 ~~Nm-1~ 7t=0 (4) 將（4)5入（3)可求得ε :

Nm-1Σ η=0

Nm~l Σ亡[斗y[1][浏

Nm-lΣ y2ii] [Ώ] Λ = 〇 (5) 使得ε最小化等於使得（5)之第二項£[1]在所有ι之中最大化。 f[l]也可窝成： f [1] E t [n]，y[l ][打] /1=0 _ Α^ί-ΐ · ( ^ ca[l] [i] -h[n-i] ^----Ρ一---^---气裝！ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

Nm-l 、Σ沪⑴㈤ _...... Λ=〇 «=〇在（6)中，h[n]是圖3之濾波器52之脈衝響應，如根據（2)來計 算之脈衝響應。（6.)也可寫成： -16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐）

Nm-l Σ y2[^] [η] 'Ll. 經濟部中夬標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（_ u) 勵序列之間的位移，且Lm是定義每一副時框所儲存之能量 値之數目的常數，而Lm等於l+[(Nm-l)/Sa]。根據（8)之尋找 是在〇Sl<Lra與〇gi<s之範圍執行。此尋找是配置成爲永 遠包含對應於先前窝入適應型編碼簿4 8之一激勵序列之開 端的第一編碼簿項。此使得可再使用儲存於能量表63之先 前計算之能量値Ea。 在更新適應型編碼簿48之範例中，前一副時框之選擇激 勵k號yaf[n]存在於記憶體更新單元58。選擇開關49是在位 置0 ’且新近可用之激勵序列是由降低複雜度合成濾波器6〇 來加以遽波。新濾波之激勵序列之能量値儲存於Lin記憶體 位置·。已存在於記憶體63之能量値向下移位。最舊之Lm能 量値移出記憶體63，因爲對應之激勵序列不再存在於適應 型編碼簿。目標信號ta[n]是由時間逆轉器5〇，濾波器52與 時間逆轉器54之組合來加以計算。相關器56之計算（8)之分 子’且除法器64使得（8)之分子除以⑻之分母。尖峰彳貞測器 65決定編碼簿引數之中導致⑻之Pa最大値的引數。選擇器 66相加尖峰偵測器65所發現之pa序列之鄰近激勵序列的引 數並傳送所有該等引數至適應型編碼簿選選器4〇。 在時框之中間（經過S / 2副時框之後）更新a f之値。随後使 知選擇開關處(於位置1且重新計算對應於涉及適應型編碼薄 預選之激勵序列的所有能量值並儲存該等能量値於記憶體 6 3。 . 在根據圖4之適應型編碼簿選擇器40中，適應型编碼簿48 之輸入連接至（全複雜度）零狀態合成濾波器70之輸出。合成 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 装.

五、發明説明（胃μ A7 B7 接收其之脈衝響應參數。合成遽波器 輸出連接至相關器72之輸入與能量估計器74之輸入。 目承信號t[n]傳送至相關器72之第二輸入。相關器72之輸出 要至除^76(卜輸人1量估計㈣之輸出連接至 :法器76之第二輸入。除法器76之輸出連接至選擇器败 :-輸入。預選之激勵序列之引數ia_送至選擇器冗之 弟-輸入。選擇器之第一輸出連接至適應型編碼薄48之選 擇輸入。選擇器78之其他二輸出提供輸出信號仏抑。 最佳激勵序列之選擇等於使得以卜]項'最大化。該項[ 等於： ra[r]=

Nm~l Σ -y[^] [π] :〇

Nm~l Σ [乃] n =0 (9) 經濟部中央榡準局員工消驚合作杜印袋 (9)對應於（5)之f[l]項。信號y[r][n]是由濾波器7〇利用激勵序 列來加以推導。每一次在濾波一激勵序列之前設定濾波器 7〇之啓始狀態爲零。假設變數ia[r]包含預選之激勵序列與他 們之鄰居的引、數，按照引數遞增之順序。此表示ia[r]包含Pa 連續之引數群’而每一該等群包含適應型编碼簿之連續sa 引數。對於具有'群之第一引數之編碼簿項，根據下式來 計算 y[r . Sa][n]: 本紙張尺度顧巾關家糊t ( CNS ) A4規格 (210X297公釐 V.---^-----^ ------ir!-----f-----^------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（_ 17 η y [r· Sa] [·Π] = L h [·Π-1 ] · ca [ia [r · Sa] -2 ] '· 〇<13 <伽 (10) /=〇 因爲除了一激勵取樣以外相同之激勵取樣涉及y[r . Sa+1 ][ii] 之計算y[r · Sa+l][n]之値可利用y[r · Sa][n]以疊代方式來 決定。此疊代可應用於所有具有一群之一引數的激愈序列 。該疊代一般可寫成： y[r^a+i+l][n]=y[r · Sa+i][n-l]+h[n] · ca[ia[r · Sa+i+1]] (11) 相關器72利用濾波器70之輸出信號來決定（9)之分子與目 標信號t[n]。能量估計器74決定（9)之分母。在除法器之輸 出可獲得（9)之値。選擇器78導致針對所有預選之引數來 計算（9)並儲存適應型編碼薄48之最佳引數la。隨後選擇 器根據下式來計算增益値g : Nm~\ Σ t [n] *y [ία] n=0 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製

Nm-i Σ n=0 (12) 在（l2)中’ 丫疋/慮波器70對於具有引數之選擇激勵序列的 響應.。増益因數g是利用—非均勻量化運作來量化成爲量化 增益因數Ga，而Ga存在於選擇器78之輸出。選擇器乃也根 20- 本紙張尺度適用中國國家椟準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 317051 Μ ---------Β7 五、發明説明18)^ ~--〜 據下式來輸出適應型編碼簿對於合成信號之貢獻_ : p[n]=Ga · y[n] (13) 在根^圖5之固定型編碼預選裝置中，信號φι]傳送至逆 向遽波器8〇之輸入。逆向遽波器8〇之輸出連接至相關器86 之第-輸入與相位選擇器82之輸入。相位選擇器之輸出連 接至振幅選擇器84之輸入。振幅選擇器84之輸出連接至相 關器86之第二輸入與降低複雜度合成濾波器“之輸入。降 低複雜度合成濾波器88之輸出連接至能量估計器9〇之輸入 〇 相關器86之輸出連接至除法器92之第一輸入。能量估計 器90之輸出連接至除法器92之第二輸入。除法器92之輸出 連接至選擇器94之輸入。在選擇器之輸出可獲得固定型編 碼簿之預選激勵序列之引數if[k]。 逆向遽波器80利用信號e[n]計算逆向濾波之信號tf[n]。逆 向濾波器之運作相同於針對根據圖3之適應型编碼薄預選裝 置42所説明之逆向濾波器運作。固定型編碼簿是配置成爲 所謂之三元RPE編碼簿（規則脈波激勵）。亦即一包含多個由 預定數目之零(値所分隔之等距脈波的編碼簿。三元处£編碼 簿具有Nm脈波，而該等Nm脈波可具有+1，0或-1之振幅。 该等Nm脈波係定位於一規則柵，而該規則栅是由相位ph與 脈波間隔D來加以定義，其中〇 g ph<D。柵位置P〇s是由PH+D • 1來給定，其中0各1<Νρ。剩餘之Nm-Np脈波是零。前文定 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） Η丨-\-----·-%裝！ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（-D ) 義之三元RPE編碼簿具有D · QNn)項。爲降低複雜度，爲 每一副時框產生一包含一子集之^^項的本地RPE編碼簿。此 本地RPE編碼簿之所有激勵序列具有相同之相位]pH，而該 相位是由相位選擇器82藉由在〇 $ ph<D之間隔中尋找使得 下式最大化之PH値來加以決定：

Np-l J2 I [PH+D-l ] I /=0 1 (14) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 在振幅選擇器84中二陣列獲得填充。第一陣列amp包含等於 sign(tf[PH+D · 1])之變數amp[i]，其中Slgn是正負號函數。第 二陣列pos[l]包含表示|tf[PH+D · 1]|之Nz最大値的旗標。對 於該等値，激勵脈波不得具有零値。隨後利用具有相位PH 與一些取樣値之Nf激勵序列來填充二維陣列cf[k][n]，且該 等取樣値分別滿足陣列amp與pos之内容所施加之要求。該 等激勵序列是最相似剩餘序列之激勵序列，而在此處是以 逆向濾波器之信號tf[n]來表示。 候選.激勵序列之選擇是以相同適應型編碼簿預選裝置4 2 所用之原理爲基礎。相關器80計算逆向濾波器之信號tf[n-與預選之激勵ζ序列之間的相關値。（降低複雜度）合成遽波 益8 8疋配置成爲遽波激勵序列’而能量估計器9 〇計算演波 之激勵序列的能量。除法器使得相關値除以對應於激勵序 列之能量。選擇器94選擇對應於除法器92之輸出信號之pf 最大値的激勵序列，並儲存選激勵序列之對應引數於陣 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公| ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装_

、1T

317051 五、發明説明（- 列if[k] 〇 在根據圖6之固定刑虚贫 ^ ^編碼薄選擇裝置44中，降低编碼簿94 4爾出連接至合选滷，士 „ . ? ii ^ 态96之輸入。合成濾波器96之輸出 運接至相關器98之第—弘λ & ,,,,s α 罘輸入與能量估計器100之輸入。信號 [η]傳送至相關器98之第-於λ , 秋 弟一輸入。相關器98之輸出連接至乘 、 弟輸入與除法器1〇2之第一輸入。能量估計器 (輸出連接至除法器102之第二輸入與乘法器112之輸入 。除法器1Q2之輸㈣接至量化器1G4之輸人。量化器104之 輸出連接至乘法器1〇5與平方器η〇之輸入。 乘去器105疋輸出連接至乘法器1〇8之第二輸入，平方器 •iioi輸出連接至乘法器112之第二輸入。乘法器1〇8之輸出 連接至減法器114之第一輸入，而乘法器112之輸出連接至 減法器114之第二輸入。減法器114之輸出連接至選擇器ιΐ6 疋輪入。選擇器116之第一輸出連接至降低編碼簿94之選擇 輸入。具有輸出信號Ρ，L[k]與Gf之選擇器116的三輸出展現 固定型編碼簿尋找之最後結果。 固定型編碼薄選擇裝置42執行最佳激勵序列之閉路尋找 ’該尋找涉及決定使得表示式rf[r]最大化之引數r . rf[r] 等於： Π---\-----f 裝 II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

Nm-\ Nm-l rf [r] =2.Gf· E e[n] .y[r] [η] - Gf2. E /1 = 0 n = 0 ;[r] [n] (15) 在（1 5 )中，y [ r ] [ n ]是.滅波之激勵序列而G f是取佳増益 因 23- 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 、發明説明（-21 A7 B7 數 g之量化版本，且g等於

Nm-i Σ e^] -y[r] [η] g-· η=〇

Nm~i ---Σ y2[r] [η] Λ=〇 (16) (15)是藉由展開表示式，刪除不相 化増益Gf取代最佳增益g，來獲得。信號、 式來加以計算： 之項並利用量 y[r][n]可根據下 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装 U] ; 〇 ：X2<Nin (17) 訂 (18) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 因爲對於j = P + D . l("〇s1<xr、工， U〇Sl<NP)而 Tcf[if[r]]u]x 可具有 非零値’（1 7)可簡化成爲：

n-P ytr] [Ρ+^1} ⑽之決定是由漉波器96來加以執行"15)之分子是由相關 器98來決^且（15)之分母是由能量估計器⑽來計算。g之値 可自除法器1G2之輸出獲得。&之値是由量化器刚量化成.爲 Gf。（15)之帛貞可自.乘法器1〇8之輸出獲得而（15)之第二項 -24- 卜纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公慶 317051 A7 __B7 五、發明説明（· 22) 、 可自乘法器112之輸出獲得。表示式rf[r]可自減法器ι14之輸 出獲得。選擇器116選擇使得（15)最大化之r値，且在其之輸 出展現增益Gf ’非零激勵脈波之振幅L[k]，與激勵序列之最 佳相位PH。 根據圖7之解碼器14之輸入信號傳送至解多工器118之輸 入。承載1s號C[k]之解多工器118之第一輸出連接至内插器 130之輸入。承載信號ia之解多工器n8之第二輸出連接至適 應型編碼簿120之輸入。適應型編碼簿120之輸出連接至乘 法器I24之第一輸入。承載信號Ga之解多工器ns之第三輸 出連接至乘法器124之第二輸入。承載信號Gf之解多工器 118之弟四輸出連接至乘法.器126之第一輸入。承載信號PH 之解多工器118之第五輸出連接至激勵產生器122之第一輸 入。承載信號L[k]之解多工器118之第六輸出連接至激勵產 生器122之第二輸入。激勵產生器之輸出連接至乘法器126 之第二輸入。乘法器124之輸出連接至加法器128之第一輸 入，而乘法器126之輸出連接至加法器1Z8之第二輸入。 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 加法器128之輸出連接至合成濾波器Π2之第一輸入。合成 /慮波器之輸出連接至後遽波器134之第一輸入。内插器13〇 之輸出連接至合成濾波器132之第二輸入與後濾波器〗34之 第二輸入，蛘(碼之輸出信號可自後濾波器134之輸出獲得。 適應型編碼簿120根據每一副時框之引數Ia來產生—激勵 序列。孩激勵信號是由乘法器124放大一增益因數Ga。激勵 產生器122根據每一副時框之相位pH輿振幅値“幻來產生一 激勵序列。來自激勵產生器122之激勵信號是由乘法器126 -25- 本紙張尺度適财關( CNS ) Α4· ( 21()><297公董— 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 317051 A7 ---—_____B7___ 五、發明説明（23) '—-- 放大一增益因數Gf。乘法器124與126之輸出信號由加法 128相加以獲得完整之激勵信號。此激勵信號回饋至適 编碼簿120以調整適應型编碼薄12〇之内容。人‘、土 在内插預測參數ag[k][s]之控制之下利用加法器us之輸出、 激勵信號來推導一合成語音信號。而該等内插預測1參= ag[k][s]在每一副時框皆受到更新。内插預選參數ag[k][s]是 藉由内插參數C[k]與轉換内插之參數C[k]成爲預測參數來= 以推導。後濾波器U4是用以増強語音信號之知覺品質。後 據波器134之轉移函數等於： P-1 、 !-Σ 〇-65i+1-ag[i] [s] -z^+1) F(z) =G[s] —_ίΛ-——--(1-0.3-2-1) (19) 1-J； °-75i+1-ag[i] [s] -2^+1) , i=〇 在（19)中’ G[s]是用以補償後濾波器134之濾波器函數矣可變_ 衰減的增益因數。 -26- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 ------- B7 五、發明説明（_ 14 ) fil)

Nm-l

Nm~l .-, call] U] · ( Σ c i = 0 —Λ

Nm-lΣ y2⑴㈤ π=〇 fsm-\ ^ ca[l] [i] * ta[i] i=0

Nm-\ (7) ⑺是用於適應型編碼簿之預選。使用⑺之優點是在決定⑺ 之分子之過程中所有編碼簿項只需一滤波器運作。若使用 (6)則每一涉及預選之編碼簿項皆需要一濾波器運作。爲決 疋· (7)之分，’使用降低複雜度合成滤波器’而該分母之計 算仍然需要濾波所有編碼簿項。 f[l]之分母Ea是利用降低複雜度合成濾波器60來濾波之相 關激勵序列的能量。實驗顯示單一濾波器係數變化得相當 慢，所以其每一時框只需更新一次。也可每一時框計算激 勵序列之能量一次，但此需要稍爲修改之選擇程序。爲自 適應型编碼簿來預選激勵序列，根據下式來計算利用⑺所 推導之量度rap[i Lm+1]: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 笨- -、-° Γ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 jrap [互· Lm + L] =ί·

Nm-l f -. ca [Lmin + i Lm+2 * ' ta n =0

Ea [ i - Lm+TT (8) 在（8)中，i與1是行進參數，Lmin是考慮之語音信號的最，J、 可能骨調週期，Nm是舞一副時框之取樣數目’ Sa是連續數 17- 本紙張^度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X2.97公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 第85102124號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(86年6月)¾

   胬請委員明示本案是否變更實質内容 經濟部中央標準局貞工消费合作杜印製 六'申請專利範圍 1. 一種包含一傳送器之傳輸系統，該傳送器是用以經由傳 輸頻道傳送輸入信號至接收器，該傳送器包含一編碼 器，該编碼器具有一激勵序列產生器與一選擇裝置，該 激勵序列產生器是用以產生多個激勵序列，該選擇裝置 利用多個激勵信號來選擇一激勵序列且該激勵序列導致 利用該激勵序列來推導之合成信號與利用輸入信號來推 導之目標信號之間的誤差最小化，該傳送器是配置成爲 傳送代表選擇之激勵序列的信號至接收器，該接收器包 含一解碼器’該解碼器且具有—激勵序列產生器與一合 成濾波器，該激勵序列產生器利用代表選擇之激勵序列 的信號來推導選擇之激勵序列，該合成濾波器利用該激 勵序列來推導一合成信號’該傳輸系統之特徵是编碼器. 包含一分析濾波器而該分析濾波器利用輸入信號來推導 一剩餘序列，且編碼器包含一激勵序列選擇裝置而該激 勵序列選擇裝置利用一組較多之激勵序列來選擇多個最 近似該剩餘序列之激勵序列。 2 .根據申請專利範圍第1項之傳輸系統，該傳輸系統之特徵 是激勵序列包含爲預定數目之零取樣値所分隔之非零取 樣値’且激勵序列選擇裝置是配置成爲利用剩餘信號來 決定多個激勵序列之非零取樣値的位置。 3 .根據申請專利範圍第1或2項之傳輸系統，該傳輸系統之 特徵是激勵序列包含三元激勵取樣，且激勵序列選擇裝 置是配置成爲選擇一些激勵序列，而該等激勵序列之信 號取樣的正負號相同於剩餘序列之對應取樣的正負號。 尽紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公慶 (請先閲讀背面之注意事項4"^寫本頁)

   Γ 六、申請專利範圍 6 ABCD Λ 經濟部中央揉準局男工消費合作社印褽 根據申請專利範圍第1項之傳輸系統，該傳輸系統之特 徵是激勵序列包含三元激勵取樣，且激勵序列選擇裝置 是配置成爲選擇一些激勵序列，而該等激勵序列之信號 取樣的正負號對應於剩餘序列之N最大取樣的正負號，其 中N是一正整數。 一種用以傳送一輸入信號之傳送器，該傳送器包含一编 碼器，該編碼器具有一激勵序.列產生器與一選擇裝置， 該激勵序列產生器是用以產生多個激勵序列，該選擇裝 置利用多個激勵信號來選擇一激勵序列且該激勵序列導 致利用該激勵序列來推導之合成信號與利用輸入信號來 推導之目標信號之間的誤差最小化，該傳送器是配置成 爲傳送代表選擇之激勵序列的信號，該傳送器之特徵是 编碼器包含一分析濾波器而該分析濾波器利用輸入信號 來推導一剩餘序列，且编碼器包含一激勵序列選擇裝置 而該激勵序列it擇裝置利用一組較多之激勵序列來選擇 多個最近似該剩餘序列之激勵序列。 根據申請專利範圍第5項之傳送器，該傳送器之特徵是激 勵序列包含爲預定數目之零取樣値所分隔之非零取樣 値，且激勵序列選擇裝置是配置成爲利用剩餘信號來決 定多個激勵序列之非零取樣値的位置。 一種包含一激勵序列產生器與一選擇裝置之编碼器，該 激勵序列產生器是用以產生多個激勵序列，該選擇裝置 利用多個激勵信號來選擇一激勵序列且該激勵序列導致 利用該激勵序列來推導之合成信號與利用輸入信號來推 (請先閲讀背面之注意Ϋ項 裝-- ^从寫本頁) 订 f 線· J. 私紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、+請專利範圍 導之目標信號之間的誤差最小化，該编碼器是配置成爲 輸出代表選擇之激勵序列的信號，該编碼器之特徵是编 碼器包含一分析濾波器而該分析濾波器利用輸入信號來 推導一剩餘序列’且編碼器包含一激勵序列選擇裝置而 該激勵序列選擇裝置利用一組較多之激勵序列來選擇多 個最近似該剩餘序列之激勵序列。 8·根據申請專利範圍第7項之编碼器，該编碼器之特徵是激 勵序列包含爲預定數目之零取樣値所分隔之非零取樣 値，且激勵序列選擇裝置是配置成爲利用剩餘信號來決 定多個激勵序列之非零取樣値的位置。 9. 一種用以傳送一輸入信號之方法，該方法包含產生多個 激勵序列，利用多個激勵信號來選擇一激勵序列且該激. 勵序列導致利用該激勵序列來推導之合成信號與利用輸 入信號來推導之目標信號之間的誤差最小化，該方法包 含傳送代表選擇之激勵序列的信號，該方法之特徵是該 方法包含根撼一分析濾波運作利用輸入信號來推導一剩 餘序列，且該方法包含利用一组較多之激勵序列來選擇 多個最近似該剩餘序列之激勵序列。 10·根據申請專利範圍第9項之方法，該方法之特徵是激勵序 列包含爲預疋數目之零取樣値所分隔之非零取樣値，且 激勵序列選擇裝置是配置成爲利用剩餘信號來決定多個 激勵序列之非零取樣値的位置。 本紙張尺度適用宁國國冢稞竿（CNS ) A4洗格（210X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再从寫本頁) L Γ 經濟部中央橾準局員工消费合作社印褽