DE69228790T2

DE69228790T2 - Kodierungssystem für Sprachsignale zur Sprachsignalübertragung mit niedriger Bitrate

Info

Publication number: DE69228790T2
Application number: DE69228790T
Authority: DE
Inventors: Tetsu Taguchi
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2012-12-04
Also published as: AU655090B2; CA2084323A1; EP0545403A3; DE69228790D1; EP0545403B1; EP0545403A2; US5557705A; AU2987192A; CA2084323C

Description

Diese Erfindung betrifft eine Sprachcodierungssystem zur Verwendung bei der Codierung und Decodierung eines Sprachsignals durch die Verwendung einer regelmäßigen Impulsanregungstechnik und insbesondere einen Analysator und einen Synthesizer zum Analysieren und Synthetisieren des Sprachsignals.
Ein herkömmliches Sprachcodierungssystem der beschriebenen Art wird in einem Artikel von Ed. F. Depretter und Peter Kroon in ICASSP, 1985 offenbart, und unter dem Titel "Regular Excitation Reduction for Effective and Efficient LP-Coding of Speech" (Seiten 965 bis 968) vorgeschlagen. Das vorgeschlagene System wird als ein regelmäßiges Impulsanregungssystem bezeichnet und ist effektiv, eine Wellenform des Sprachsignals zu codieren, wobei es sich von einem Mehrimpulsanregungssystem unterscheidet, das auf einer Spektralanalyse eines Sprachsignals beruht, wie es von Atal u. a. vorgeschlagen wurde. Das regelmäßige Impulsanregungssystem weist eine Analyseseite (nämliche einen Analysator) und eine Syntheseseite (nämlich einen Synthesizer) zum Analysieren bzw. Synthetisieren des Sprachsignals auf. Genauer gesagt wird ein Eingangssprachssgnal einer linearen Vorhersagecodierung (LPC) unterworfen, um eine Folge von linearen Vorhersagecodierungs- (LPC-) Koeffizienten zu erhalten und eine Hüllkurve des Eingangssprachsignalsidarzustellen. Zusätzlich wird das Sprachsignal einer Anregungsquelle im Analysator durch eine Folge von Impulsen spezifiziert, die zu einem gleichen Zeitpunkt angeordnet sind und die in Phasen und Amplituden veränderbar sind. Auf jeden Fall wird die Impulsfolge vom Analysator an den Synthesizer als ein Teil von analysierten Datensignalen geliefert. Ein ähnliches Sprachsignal-Codierungssystem wird in EP-A-402947 offenbart.
Mit diesem System ist es möglich, das Sprachsignal im Synthesizer, verglichen mit dem Mehrimpulsanregungssystem, wahrheitsgetreu zu reproduzieren, da die Wellenform des Sprachsignals selbst im Synthesizer reproduziert wird. Als Ergebnis klingt ein reproduziertes Sprachsignal natürlich, ohne jede Ungleichmäßigkeit. Dies bedeutet, daß eine Sprachqualität im regelmäßigen Impulsanregungssystem im Vergleich zum Mehrimpulsanregungssystem verbessert wird. Mit anderen Worten weist das regelmäßiges Impulsanregungssystem eine Sprachqualität auf, die nicht in Abhängigkeit von Klängen von Personen variiert wird und die gleichbleibend ist.
Jedoch sollte das herkömmliche regelmäßige Impulsanregungssystem einen Satz der analysierten Datensignale mit einer Rate codieren, die gleich oder höher als 9,6 kb/s ist. Folglich ist es schwierig, solche analysierten Datensignale bei einer niedrigen Bitrate zu übetragen, die niedriger als 9,6 kb/s ist.
Andererseits ist es eine neuere Anforderung, die analysierten Datensignale bei einer sehr niedrigen Bitrate, wie bei 2,4 kb/s zu übertragen, um den Übertragungsweg effektiv auszunutzen.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Sprachcodierungssystem bereitzustellen, das zum wirklichkeitsgetreuen Reproduzieren eines Sprachsignals bei einer sehr niedrigen Bitrate, wie 2,4 kb/s fähig ist.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen Analysator bereitzustellen, der im oben erwähnten Sprachcodierungssystem verwendet wird und fähig zum Reduzieren einer Bitrate oder Codierungsrate ist, wenn ein Sprachsignal analysiert wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen Synthesizer bereitzustellen, der mit dem oben erwähnten Analysator verbindbar ist und der zum wirklichkeitsgetreuen Reproduzieren des Sprachsignals fähig ist, selbst wenn das Sprachsignal durch eine sehr niedrige Bitrate gekennzeichnet ist.
Ein Sprachsignalanalysator, auf den diese Erfindung anwendbar ist, wird beim Analysieren eines Eingangssprachsignals verwendet, um eine Folge von Sendedatensignalen, zu erzeugen, die als Ergebnis einer Analyse des Eingangssprachsignals im Sprachsignalanalysator auftreten. Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung weist der Sprachsignalanalysator auf: eine Vorverarbeitungseinrichtung, die mit dem Eingangssprachsignal zur Vorverarbeitung des Eingangssprachsignals versorgt wird, um eine Folge von Digitalsignalen zu erzeugen, die aus dem Eingangssprachsignal gewonnen wird und die innerhalb eines Analyserahmens angeordnet ist, der ein vorherbestimmtes Rahmenzeitintervall aufweist, eine Parameter-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Folge von vorgewählten Parametern in dem Analyserahmen betreffend das Eingangssprachsignal, um ein Parametersignal zu erzeugen, das repräsentativ für die vorgewählte Parameterfolge ist, eine Impulsantwort-Berechnungseinrichtung, die mit dem Parametersignal zur Berechnung von Impulsantworten unter Bezug auf das Parametersignal versorgt wird, eine Kreuzkorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung, die mit den Impulsantworten und der Digitalsignalfolge versorgt wird, zur Berechnung von Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen den Impulsantworten und der Digitalsignalfolge innerhalb des Analyserahmens, um Kreuzkorrelationskoeffizientensignale zu erzeugen, die repräsentativ für die Kreuzkorrelationskoeffizienten sind, eine Autokorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Folge von Autokorrelationskoeffizienten der Impuls antworten, eine Maximalähnlichkeitsfolgen-Abfrageeinrichtung, die an die Kreuzkorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung und die Autokorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung zum Abfragen einer Folge von Anregungsimnpulsen gekoppelt ist, die an einem äquidistanten Zeitintervall und einer identischen Amplitude auftreten, und die durch eine Phase und Polaritäten definiert ist, so daß die Anregungsimpulsfolge eine maximale Ähnlichkeit zu den Kreuzkorrelationskoeffizientensignalen aufweist. Die Maximalähnlichkeitsfolgen-Abfrageeinrichtung erzeugt eine Folge der Anregungsimpulse und ein Phasensignal, das repräsentativ für die Phase ist. Der Analysator weist ferner eine Sendeeinrichtung auf, die auf die Folge der Anregungsimpulse, das Phasensignal und das Parametersignal anspricht, zum Senden einer Sendedatensignalfolge in Beziehung zur Folge der Anregungsimpulse und dem Phasensignal zusammen mit dem Parametersignal.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist ein Sprachsignalsynthesizer mit dem oben erwähnten Sprachsignalanalysator verbindbar und weist auf: eine anregungsquellensignalreproduzierende Einrichtung zum Reproduzieren von Anregungsquellinformationen auf der Grundlage des Impulsphasensignals und des in der Sendedatensignalfolge eingeschlossenen Polaritätssignals, eine parameterreproduzierende Einrichtung zum Reproduzieren der Parametersignale aus der Sendedatensignalfolge, um reproduzierte Parametersignale zu erzeugen, und eine synthetisierende Einrichtung, die an die anregungsquellensignalreproduzierende Einrichtung und die parameterreproduzierende Einrichtung zum Synthetisieren einer Folge von reproduzierten digitalen Sprachsignalen aus dem Anregungsquellensignal unter Bezugnahme auf die reproduzierten Parametersignale gekoppelt ist. Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Sprachsignalanalysators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Sprachsignalsynthesizers, der mit dem in Fig. 1 dargestellten Sprachsignalanalysator verbindbar ist;
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Verwendung beim Beschreiben der Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Sprachsignalanalysators;
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben von Impulsfolgen nullter bis siebenter Phasen, die in dem in Fig. 1 dargestellten Sprachsignalanalysator verwendet werden;
Fig. 5 zeigt Wellenformen zur Verwendung beim Beschreiben der Arbeitsweise eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Sprachsignalanalysators;
Fig. 6 zeigt ein Zeitdiagramm, das einen Abschnitt des in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramms vergrößert; und
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer in Fig. 1 dargestellten Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 weist ein Sprachcodierungssystem einen Analysator 10 und einen Synthesizer 11 auf, die in den Fig. 1 bzw. 2 dargestellt werden. In Fig. 1 wird der Analysator 10 mit einem Eingangssprachsignal IN versorgt. Das Eingangssprachsignal IN wird an einen Analog/Digital- (A/D-) Wandler 15 in der Form eines Analogsignals übermittelt, das einer Bandbegrenzung unterzogen wird und das in einem Frequenzbereichs begrenzt wird, der nicht höher als 3,4 kHz ist. Der A/D-Wandler 15 tastet das Eingangssprachsignal IN durch eine Abtastimpulsfolge ab, um eine Folge von abgetasteten Signalen zu erzeugen, von denen jedes aufeinanderfolgend in ein Eingangsdigitalsignal einer vorherbestimmten Anzahl von Bits quantisiert wird. Die Abtastimpulsfolge wird durch einen (nicht ge zeigten) Abtastimpulsgenerator auf eine wohlbekannte Art erzeugt, und es wird angenommen, daß sie eine Abtastfrequenz von 8 kHz aufweist, d. h. eine Abtastperiode von 0,125 Millisekunden. Zusätzlich kann die vorherbestimmte Anzahl zum Beispiel gleich 12 Bit sein.
Auf jedem Fall wird das Eingangssprachsignal bei jeder Abtastperiode von 0,125 Millisekunden durch den A/D-Wandler 15 abgetastet, um als die Eingangsdigitalsignalfolge sowohl an eine Verzögerungsschaltung 16 als auch eine lineare Vorhersagecodierungs- (LPC-) Analyseschaltung 17 geliefert zu werden, von denen beide in einer Weise betreibbar sind, die später im Detail beschrieben werden soll. Kurz gesagt dient, die LPC-Analyseschaltung 17 dazu, LPC-Parameter zu berechnen.
Andererseits ist zu beachten, daß der A/D-Wandler 15 und die Verzögerungsschaltung 16 einen Teil einer Vorverarbeitungsschaltung 18 zur Vorverarbeitung des Eingangssprachsignals bilden, in einer Weise, die später im Detail beschrieben werden soll.
In Fig. 1 weist die dargestellte LPC-Analyseschaltung 17 eine Hamming-Fensterschaltung 21 zum Abfragen einer Folge von Digitalsignalen Ii aus der Digitalsignalfolge unter Bezugnahme auf ein Harming-Fenster auf, d. h. ein Zeitfenster, das ein Zeitintervall aufweist. Es kann angenommen werden, daß das Zeitintervall im dargestellten Beispiel gleich 32 Millisekunden beträgt und als ein Analyserahmen bezeichnet werden kann. In diesem Zusammenhang weist der dargestellte Analyserahmen ein Zeitintervall von 32 Millisekunden auf und kann einzeln von der Digitalsignalfolge zeitlich getrennt werden. Der Analyserahmen wird als ein i-ter Analyserahmen bezeichnet. Zu diesem Zweck wird die Hamming-Fensterschaltung 21 mit einem Frequenzsignal von 31,25 Hz aus einem (nicht gezeigten) Frequenzgenerator ver sorgt, um das Hamming-Fenster von 32 Millisekunden zu öffnen. Eine solche Hamming-Fensterschaltung 21 kann durch bekannte Schaltungselemente in einer bekannten Weise implementiert werden und wird daher nicht weiter beschrieben werden. Die Digitalsignalfolge Ii innerhalb des Analyserahmens wird als eine Analysedigitalsignalfolge bezeichnet werden.
In der LPC-Analyseschaltung 17 wird die Analysedigitalsignalfolge Ii an einen Linienspektralpaar- (LSP-) Analysator 22 geschickt, der einen Satz von LSP-Parametern berechnet, der als einer der LPC-Parameter erkannt werden kann und der aus Parametern erster bis zehnter Ordnung ω&sub1; bis ω&sub1;&sub0; zusammengesetzt sein kann. Solche LSP-Parameter können durch Ausführen einer LPC-Analyse der Analysedigitalsignalfolge durch die Verwendung eines Autokorrelationsverfahrens, um zuerst α-Parameter zu erzeugen, und durch weiteres Umwandeln der α-Parameter in LSP- Parameter erhalten werden.
Die Parameter erster bis zehnter Ordnung ω&sub1; bis ω&sub1;&sub0; werden an einen LSP-Prozessor 23 geliefert, um darin quantisiert und decodiert zu werden. Insbesondere verarbeitet der LSP-Prozessor 23 die Parameter erster bis zehnter Ordnung ω&sub1;, bis ω&sub1;&sub0;, um jeden der Parameter erster bis fünfter Ordnung ω&sub1; bis ω&sub5; in vier Bit zu quantisieren und um ferner jeden der verbleibenden Parameter ω&sub6; bis ω&sub1;&sub0; in drei Bit zu quantisieren. Als Ergebnis wird eine Gesamtheit der Parameter erster bis zehnter Ordnung ω&sub1; bis ω&sub1;&sub0; durch fünfunddreißig (35) Bit dargestellt und als ein quantisierter LSP-Parameter von 35 Bit erzeugt. Ferner decodiert der LSP-Prozessor 23 lokal die quantisierten LSP-Parameter in einen lokalen decodierten LSP-Parameter Pi, der durch einen Quantisierungsfehler begleitet wird. Der lokale decodierte LSP-Parameter Pi wird an einen Interpolator 24 geliefert, der als Reaktion auf ein Interpolationszeitsteuersignal betreibbar ist, das eine Frequenz von 250 Hz aufweist, das von einem weiteren (nicht gezeigten) Frequenzgenerator geliefert wird. Aufgrund dieser Tatsache ist zu beachten, daß der Interpolator 24 den lokalen decodierten LSP-Parameter Pi alle vier Millisekunden interpoliert, um interpolierte LSP-Parameter; zu erzeugen, obwohl der lokale decodierte LSP-Parameter Pi nur einmal in jedem Analyserahmen erzeugt wird.
Da der Analyserahmen für ein Zeitintervall von 32 Millisekunden dauert, kann der lokale decodierte LSP-Parameter Pi im Interpolator 24 achtmal innerhalb jeder Interpolationsperiode von vier Millisekunden interpoliert werden und wird als ein Satz von interpolierten LSP-Parametern erzeugt. Wenn ein 1-ter Rahmen als der Analyserahmen ausgewählt wird, können die interpolierten LSP-Parameter als Pij dargestellt werden, wobei j eine Ganzzahl ist, die aus -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 und 4 ausgewählt wird, wie deutlich werden wird. Hierin kann in Betracht gezogen werden, daß der interpolierte LSP-Parameter Pi0 einem zentralen der Analysedigitalsignale Ii im Analyserahmen entspricht.
Zeitweise auf Fig. 3 bezugnehmend, wird der lokale decodierte LSP-Parameter Pi für den i-ten Analyserahmen nach dem Zeitraum des i-ten Analyserahmens erzeugt, wie in Fig. 3 dargestellt wird. Genauer gesagt erscheint der interpolierte LSP- Parameter Pi0 gleichzeitig mit dem folgenden lokalen decodierten LSP-Parameter Pi+1, der für die nächste Rahmenperiode (i+1) berechnet wird. Dies zeigt, daß jeder der interpolierten LSP- Parameter Pij für den i-ten Analyserahmen um 50 Millisekunden relativ zu jedem der Analysedigitalsignale Ii für den i-ten Analyserahmen verzögert wird, wie durch eine Beziehung zwischen dem lokalen decodierten LSP-Parameter Pi und dem zentralen Analysedigitalsignal dargestellt wird, die beide in Fig. 3 dargestellt werden.
Wieder auf Fig. 1 bezugnehmend, ist jeder der interpoliert LSP-Parametern Pij aus Parametern erster bis zehnter Ordnung zusammengesetzt und wird an einen Parameterwandler 25 geschickt, um in umgewandelte α-Parameter erster bis zehnter Ordnung umgewandelt zu werden, die als αk dargestellt werden, wobei k eine Ganzzahl zwischen 1 und 10 ist. Die umgewandelten α- Parameter αk werden an einen Dämpfungskoeffizientenlieferanten 26 übermittelt, der dazu dient, die umgewandelten α-Parameter αk mit Dämpfungskoeffizienten zu multiplizieren, die als γk dargestellt werden, und um jene Produkte der Dämpfungskoeffizienten und der umgewandelt α-Parameter αk zu erzeugen, die durch αkγk dargestellt werden, wobei γ größer als Null und kleiner als Eins ist. Die Produkte werden als gedämpfte Parameter bezeichnet und werden in einem ersten Speicher 27 gespeichert.
Andererseits werden die gedämpften Parameter zusammen mit den umgewandelten α-Parametern αk an einen Spektralmodifizier 31 geschickt, der in der Vorverarbeitungsschaltung 18 enthalten ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist es zu beachten, daß die interpolierten LSP-Parametern Pij um den Zeitintervall von 50 Millisekunden relativ zur Analysedigitalsignalfolge Ii verzögert werden. In diesem Zusammenhang wird die Analysedigitalsignalfolge Ii um 50 Millisekunden durch die Verzögerungsschaltung 16 verzögert und wird als eine verzögerte Digitalsignalfolge an den Spektralmodifizier 31 geschickt. Als Ergebnis wird der Spektralmodifizier 31 mit der verzögerten Signalfolge beliefert, die um 50 Millisekunden relativ zur Analysedigitalsignalfolge Ii verzögert ist.
Der Spektralmodifizier 31 wichtet Wahrnehmungsgewichte in einer bekannten Weise gemäß einer Filtercharakteristik, die de finiert ist durch:
W(z) = (1 - αkz-k) / (1 - αkγkz-k) (1)
Der Spektralmodifizier 31 modifiziert aufeinanderfolgend die verzögerte Digitalsignalfolge entsprechend Gleichung (1), um eine Folge von gewichteten Digitalsignalen Wij in einer eineindeutigen Zuordnung zu den interpolierten LSP-Parametern Pij zu erzeugen.
Als Ergebnis werden die gewichteten Digitalsignale Wij synchron mit den interpolierten LSP-Parametern Pij erzeugt, wie in Fig. 3 dargestellt.
In Fig. 1 werden die gewichteten Digitalsignale Wij an eine Fensterschaltung 32 geschickt, die ein Analysefenster von 37 Millisekunden trotz der Tatsache erzeugt, daß ein Frequenzsignal von 31,25 Hz von einem (nicht gezeigten) Frequenzgenerator übermittelt wird. Das Analysefenster von 37 Millisekunden dient dazu, die gewichteten Digitalsignale Wij für den i-ten Analyserahmen zu trennen. In diesem Fall werden die durch die Fensterschaltung 32 getrennten gewichteten Digitalsignale Wij durch einen Folge der gewichteten Digitalsignalen Wi-3, Wi-2, Wi-1, Wi-0, Wi1, Wi2, Wi3 und Wi4 dargestellt, von denen jedes ein Zeitintervall von 4 Millisekunden aufweist. Unter anderem kann ein zentrales Wi0 der oben erwähnten gewichteten Digitalsignale als ein zentrales gewichtetes Digitalsignal bezeichnet werden und tritt an einem zentralen Zeitpunkt der gewichteten Digitalsignale Wij auf.
Wie in Fig. 3 dargestellt, weist das Analysefenster für den i-ten Analyserahmen einen vorhergehenden Teil von 16 Millisekunden vor dem zentralen Zeitpunkt, einen folgenden Teil von 16 Millisekunden nach dem zentralen Zeitpunkt und einen zusätzli chen Teil von 5 Millisekunden auf, der dem folgenden Teil nachfolgt. Dies zeigt, daß das Analysefenster um fünf Millisekunden länger als ein Zeitintervall der gewichteten Digitalsignale Wij für den i-ten Analyserahmen ist.
In Fig. 1 werden die durch die Fensterschaltung 32 getrennten gewichteten Digitalsignale Wij an einen Grenzkompensator 33 geschickt. Der Grenzkompensator 33 ist wirksam, um die gewichteten Digitalsignale Wij in einem Grenzbereich von fünf Millisekunden zu kompensieren, der in einer vorangehenden Zone des vorhergehenden Teils des i-ten Analyserahmens angeordnet ist. Eine solche. Kompensation wird in einer Weise ausgeführt, die später detailliert beschrieben werden wird, durch die Verwendung eines Grenzkompensationssignals BC, das fünf Millisekunden lang dauert, wie in Fig. 3 gezeigt, und das in einer Weise erzeugt wird, die später beschrieben werden soll. Jedenfalls erzeugt die Fensterschaltung 32 ein vorverarbeitetes Signal Ai als ein Ergebnis einer Vorverarbeitung des i-ten Analyserahmens. Das vorverarbeitete Signal Ai kann als ein fensterverarbeitetes Signal bezeichnet werden, da es einer Fensterverarbeitung in der Fensterschaltung 32 und dem Grenzkompensator 33 unterzogen wird. Folglich ist das vorverarbeitete Signal Ai aus einer Folge von verarbeiteten Impulsen zusammengesetzt, die eine konstante Amplitude und eine konstante Phase aufweisen, und legt eine isolierte Analysewellenform fest. Das vorverarbeitete Signal kann als eine Folge von verarbeiteten Digitalsignalen bezeichnet werden und wird von der Vorverarbeitungsschaltung 18 an eine Kreuzkorrelationsschaltung 36 geliefert, die einen Kreuzkorrelationsrechner 37 und einen zweiten Speicher 38 aufweist. Jeder der verarbeiteten Impulse tritt mit einer Impulsperiode auf, die gleich den Eingangsdigitalsignalen ist, die vom A/D-Wandler 15 geschickt werden und weist daher die Impulsperiode von 0,125 Millisekunden auf.
Hierbei ist zu beachten, daß das vorverarbeitete Signäl Ai ein Zeitintervall aufweist, das um fünf Millisekunden länger als die i-te Rahmenperiode ist, wie vorher erwähnt, und daher eine Abfallflanke aufweist, die fünf Millisekunden nach der Beendigung des i-ten Analyserahmens angeordnet, ist. Dies zeigt, daß die obenerwähnte Impulsanalyse nicht nur bezüglich den gewichteten Digitalsignalen Wij, sondern auch bezüglich einem Teil der gewichteten Digitalsignale im folgenden Rahmen vorgenommen wird und eine Umgebungskompensation eines Abschnitts nahe der Abfallflanke der gewichteten Digitalsignalfolge Wij ermöglicht.
Zusätzlich ist in Anbetracht der Tatsache, daß das vorverarbeitetes Signal Ai 37 Millisekunden dauert, während die verarbeiteten Impulse im vorverarbeiteten Signal Ai mit einer Impulsperiode von 0,125 Millisekunden auftreten, das Zeitintervall des vorverarbeiteten Signals Ai aus den verarbeiteten Impulsen zusammengesetzt, die in ihrer Anzahl gleich 296 sind und die jeweils in nullte bis 295-te Zeitschlitze, t&sub0; bis t&sub2;&sub9;&sub5; angeordnet sind.
Wieder auf Fig. 1 bezugnehmend, ist der dargestellte Kreuzkorrelationsrechner 37 mit einer Impulsantwortschaltung 41 verbunden, der einen Impulsantwortrechner 42 und einen dritten Speicher 43 aufweist. Speziell ist der Impulsantwortrechner 42 mit dem ersten Speicher 27 verbunden, der mit den gedämpften Parametern geladen wird, nämlich den gedämpften α-Parametern aus dem Dämpfungskoeffizientenlieferanten 26. Der Impulsantwortrechner 42 definiert einen Vielpolfilter, der gegeben ist durch:
H(z) = 1/(1 - αkγkz&supmin;¹) (2)
In dem dargestellten Beispiel werden Impulsantworten auf der Grundlage der Gleichung (2) in Beziehung zu allen der nullten bis 295-ten Zeitschlitze berechnet und können jeweils durch U&sup0;v, U¹v, ..., U²&sup9;&sup5;v dargestellt werden, wobei v zwischen 0 und 39 variabel ist. Dies zeigt, daß jede der Impulsantworten ein Antwortzeitintefvall aufweist, das gleich vierzig Abtastwerten, d. h. 5 Millisekunden ist, da jeder Abtastwert in jeder Periode von 0,125 Millisekunden erscheint. Mit anderen Worten wird jede Impulsantwort nur innerhalb einer Dauer von fünf Millisekunden berechnet. Dies ist so, weil jede der Impulsantworten nach dem Ablauf von fünf Millisekunden oder so ausreichend zu Null konvergiert ist.
Da jeder gedämpfte α-Parameter αkγk während der Berechnung jeder Impulsantwort in jedem Zeitintervall von vier Millisekunden, wie vorher erwähnt, erneuert wird, kann der durch Gleichung (2) definierte Vielpolfilter als ein zeitvarianter Filter bezeichnet werden. Obwohl der Ausdruck "Impulsantwort" im allgemeinen nur für einen zeitinvarianten Filter definiert werden kann, wird die Bedeutung des Ausdrucks "Impulsantwort" in der augenblicklichen Beschreibung auf einen zeitvarianten Filter ausgedehnt, wie vorher erwähnt. Auf jeden Fall werden die in der oben erwähnten Weise berechneten Impulsantworten im dritten Speicher 43 gespeichert.
Aus dem Obigen ist leicht zu entnehmen, daß dem Kreuzkorrelationsrechner 37 das vorverarbeitete Signal Ai und jede der Impulsantworten U&sup0;v, U¹v, ..., U²&sup9;&sup5;v übermittelt wird, die im dritten Speicher 43 gespeichert sind. Unter diesen Umständen berechnet der Kreuzkorrelationsrechner 36 eine Folge von Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) zwischen dem vorverarbeiteten Signal Ai und den Impulsantworten U&sup0;v, U¹v, ..., U²&sup9;&sup5;v entsprechend der folgenden Gleichung (3):
φ(q) = Aq+vUqv (3)
wobei q zwischen einschließlich 0 und einschließlich 295 variabel ist.
Andererseits werden die Impulsantworten U&sup0;v, U¹v, ..., U²&sup9;&sup5;v auch an eine Autokorrelationsschaltung 46 geschickt, die einen Autokorrelationsrechner 47 und einen vierten Speicher 48 aufweist.
Versorgt mit den Impulsantworten U&sup0;v, U¹v, ..., U²&sup9;&sup5;v, berechnet der Autokorrelationsrechner 47 eine Folge von Autokorrelationskoeffizienten ρρq, die gegeben sind durch:
ρqr = UqvUqv+r (4)
Aus Gleichung (4) ist es leicht zu entnehmen, daß die berechneten Autokorrelationskoeffizienten ρqr in ihrer Anzahl gleich 296 sind und jeder der Autokorrelationskoeffizienten ρqr in Bezug auf 79 Abtastwerte berechnet wird und im vierten Speicher 48 gespeichert wird. Auf jeden Fall werden die Autokorrelationskoeffizienten ρqr innerhalb des Analyserahmens, nämlich des i-ten Analyserahmens berechnet.
Die Autokorrelationskoeffizienten ρqr und die Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) werden aus den zweiten und den vierten Speichern 38 und 48 ausgelesen, um an eine Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 geschickt zu werden.
Kurz gesagt sucht die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschal tung 50 nach einer Folge von Anregungsimpulsen Bi für den i-ten Analyserahmen (d. h. das Zeitintervall von 32 Millisekunden) von der Anstiegsflanke des vorverarbeiteten Signals Ai an, durch die Verwendung der Autokorrelationskoeffizienten ρqr und der Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q). Die Anregungsimpulse Bi sind repräsentativ für eine Anregungsquelle und können als Anregungsquellinformationen bezeichnet werden. In diesem Fall beruht eine solche Suchoperation auf den Bedingungen, daß die Anregungsimpulse Bi aus einem äquidistanten Zeitintervall und einer identischen Amplitude zusammengesetzt sind und variabel in Phase und in Polarität jedes Impulses sind.
Bezugnehmend auf Fig. 4 zusammen mit Fig. 1 soll die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 detaillierter beschrieben werden. Die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 wird im i-ten Analyserahmen entsprechend nullten bis siebenten Impulsfolgen betrieben, die jeweils nullte bis siebente Impulsphasen "0" bis "7" aufweisen, wie in Fig. 4 dargestellt. In diesem Zusammenhang ist es leicht zu verstehen, daß die nullte Impulsfolge der nullten Phase "0" an den nullten, den achten, ..., und den 288-ten Zeitschlitzen t&sub0;, t&sub8;, ..., t&sub2;&sub8;&sub8; auftritt und die erste Impulsfolge der ersten Phase "1" an den ersten, den heunten, ..., den 289-ten Zeitschlitzen t&sub1;, t&sub9;, ..., t&sub2;&sub8;&sub9; auftritt. Desgleichen tritt die siebente Impulsfolge an den siebenten, den fünfzehnten, ..., und den 295-ten Zeitschlitzen t&sub7;, t&sub1;&sub5;, ..., t&sub2;&sub9;&sub5; innerhalb des i-ten Analyserahmens auf. Folglich wird jede der nullten bis siebenten Impulsfolge in einer Zeitschlitzperiode von acht Zeitschlitzen erzeugt, wie in Fig. 4 dargestellt.
Zusätzlich zu Fig. 1 auf Fig. 5 bezugnehmend, wird die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 mit den Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) und den Autokorrelationskoeffizienten ρqr aus den zweiten und den vierten Speichern 38 und 48 versorgt, wie in den Fig. 5(A) bzw. (B) dargestellt ist. In Fig. 5(A) werden die Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(g) über den nullten bis 295-ten Zeitschlitzen im dargestellten Rahmen gezeigt. Andererseits werden nur drei Folgen der Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;r, ρ&sup8;r und ρ¹²&sup0;r in Fig. 5(B) dargestellt. Es ist zu beachten, daß jede der Autokorrelationskoeffizientenfolgen ρ&sup0;r ρ&sup8;r und ρ¹²&sup0;r an den nullten, den achten und den 120-ten Zeitschlitzen als Ergebnis des Variierens des Terms r zwischen einschließlich -39 und einschließlich 39 erzeugt wird,.
Wie aus der Gleichung (4) zu entnehmen ist, werden die Autokorrelationskoeffizienten ρq in einem Bereich berechnet, der zwischen dem Abtastwert von -39 und dem Abtastwert von 39 angeordnet ist, wobei jeder Abtastwert in einer Abtastperiode von 0,125 Millisekunden abgetastet wird.
In dem dargestellten Beispiel summiert die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 die Autokorrelationskoeffizienten ρqr bei jedem Zeitschlitz (q) auf, um Ähnlichkeiten zu ermitteln, wie später detailliert deutlich werden wird. Hierin können die Autokorrelationskoeffizienten ρqr zwischen den nullten und den siebenten Zeitschlitzen t&sub0; und t&sub7; in Beziehung zu ρ&sup0;r, ρ¹r, ..., ρ&sup4;&sup5;r betrachtet werden, wobei r zwischen -39 und 39 variabel ist.
Wenn die Aufmerksamkeit auf die nullte Phase "0" gerichtet wird, kann eine Betrachtung innerhalb der Zeitdauer zwischen t&sub0; und t&sub7; hinsichtlich ρ&sup0;r, ρ&sup8;r, ρ¹&sup6;r, ρ²&sup4;r, ρ³²r und ρ&sup4;&sup0;r angestellt werden, wobei r zwischen -39 und 39 variabel ist.
Die nullte Impulsfolge der nullten Phase "0" ist aus zwei- unddreißig Impulsen zusammengesetzt, die in den nullten, den achten, ..., den 248-ten Zeitschlitzen angeordnet sind. Unter diesen Umständen bestimmt die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 jede Polarität der zweiunddreißig Impulse, die die nullte Phase "0" aufweisen. Zuerst werden alle Kombinationen von Polaritäten betrachtet, die in den nullten, den achten, den sechzehnten, den vierundzwanzigsten, den zweiunddreißigsten und den vierzigsten Zeitschlitzen t&sub0;, t&sub8;, t&sub1;&sub6;, t&sub2;&sub4;, t&sub3;&sub2;, und t&sub4;&sub0; angeordnet sind. Solche Kombinationen weisen einen gleiche Anzahl von insgesamt 64 auf. Zu diesem Zweck werden die Autokorrelationskoeffizienten in den oben erwähnten Zeitschlitzen zueinander unter Berücksichtigung der Polarität jedes Autokorrelationskoeffizienten addiert, um vierundsechzig Folgen der Autokorrelationskoeffizienten zu erhalten und um entsprechend eine Wellenform unter Berücksichtigung einer Polarität jedes Impulses anzugeben.
Danach mißt die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 die Ähnlichkeiten zwischen einer durch die Kreuzkorrelationskoeffizienten festgelegten Wellenform und jeder durch die vierundsechzig Folgen der Autokorrelationskoeffizienten festgelegten Wellenform und wählt eine maximale der Ähnlichkeiten, d. h. das maximale Maß der Ähnlichkeiten. Eine solche Messung der oben erwähnten Ähnlichkeiten kann durch Berechnen von Anfangskreuzkorrelationen zwischen dem Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) und jeder Folge der Autokorrelationskoeffiziehten ρ in den oben erwähnten Zeitschlitzen für ein Zeitintervall ausgeführt werden, das durch die nullten bis siebenten Zeitschlitze t&sub0; bis t&sub7; definiert wird. Hierin wird angenommen, daß die Anfangskreuzkorrelationen unter den nullten bis siebenten Zeitschlitzen durch ψ(7) dargestellt werden und eine maximale der Anfangskreuzkorrelationen durch die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 ausgewählt wird. In diesem Fall wird die maximale der Anfangskreuzkorrelationen so betrachtet, daß sie die maximale Ähnlichkeit zwischen den oben erwähnten Wellenformen darstellt. Die vorher erwähnte Prozedur kann angegeben werden durch:
Durch die Verwendung der Gleichung (5), wird eine Auswahl in der Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 über eine der vierundsechzig Autokorrelationskoeffizientenfolgen vorgenommen, die in der maximalen der Anfangskreuzkorrelationen eingeschlossen ist. Anschließend wird eine Entscheidung über eine Polarität eines nullten Impulses getroffen, der im nullten Zeitschlitz t&sub0; angeordnet ist, auf der Grundlage eines Ergebnisses der Summation der einen der vierundsechzig Autokorrelationskoeffizientenfolgen. Die entschiedene Polarität wird durch sgn (0) dargestellt werden.
Als nächstes wird eine weitere Überlegung auf Kombinationen von Polaritäten von Impulsen gerichtet werden, die in den folgenden sechs Zeitschlitzen angeordnet sind, nämlich den achten, den sechzehnten, den vierundzwanzigsten, den zweiunddreißigsten, den vierzigsten und den achtundvierzigsten Zeitschlitzen t&sub8;, t&sub1;&sub6;, t&sub2;&sub4;, t&sub3;&sub2;, t&sub4;&sub0; und t&sub4;&sub8;, zusätzlich zum nullten Impuls, der im nullten Zeitschlitz t&sub0; angeordnet ist. Solche Kombinationen der Polaritäten sind in ihrer Anzahl gleich vierundsechzig.
Für diesen Zweck werden die vierundsechzig Autokorrelationskoeffizientenfolgen geformt, um Wellenformen unter Berücksichtigung einer Polarität jedes Impulses festzulegen, und werden durch Reihen von Additionen, wie in Gleichung (5) dargestellt. In diesem Fall wird jede Autokorrelationskoeffizientenfolge durch eine Addition der oben erwähnten sechs Zeitschlitze und ein Produkt des Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;q und des nullten Impulses dargestellt, der eine vorherbestimmte Polarität (sgn(0)) aufweist. Anschließend werden Ähnlichkeiten von Wellenformen zwischen den Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(15) und den jeweiligen vierundsechzig Autokorrelätionskoeffizientenfolgen gemessen, um eine maximale der Ähnlichkeiten zu ermitteln. Wie in Gleichung (5) werden Kreuzkorrelationen ψ zwischen den Kreuzkorrelationskoeffizienten und den jeweiligen vierundsechzig Autokorrelationskoeffizientenfolgen berechnet. Eine maximale der Kreuzkorrelationen ψ(15) wird entsprechend Gleichung (6) ausgewählt, die gegeben ist durch:
Danach wird eine der vierundsechzig Autokorrelationskoeffizientenfolgen aus der maximalen der Kreuzkorrelationen ψ(15) gewonnen, um nur eine Polarität eines Impulses zu bestimmen, der im achten Schlitz t&sub8; angeordnet ist und der durch sgn (8) dargestellt wird.
So werden die Polaritäten der Impulse in den nullten und den achten Zeitschlitzen bestimmt und durch die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 festgelegt. Ferner wird eine Polarität (sgn(16)) eines Impulses, der im sechzehnten Zeitschlitz t&sub1;&sub6; angeordnet ist, mit den Polaritäten von in den nullten und den achten Zeitschlitzen t&sub0; und t&sub8; festgelegten Impulsen und mit unabhängig in einem Plus-Zeichen oder Minus-Zeichen bestimmten Polaritäten von Impulsen in Verbindung mit den in den sechzehnten, den vierundzwanzigsten, den zweiunddreißigsten, den vierzigsten, den achtundvierzigsten und sechsundfünfzigsten Zeitschlitzen t&sub1;&sub6;, t&sub2;&sub4;, t&sub3;&sub2;, t&sub4;&sub0;, t&sub4;&sub8;, und t&sub5;&sub6; angeordneten Impulsen bestimmt.
Eine ähnliche Prozedur wird fortgesetzt, bis eine Polarität (sgn(248)) eines Impulses im 248-ten Zeitschlitz t&sub2;&sub4;&sub8; durch die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 bestimmt wird. Auf jedem Fall werden die Polaritäten der Impulse in der nullten Phase durch die oben erwähnte Prozedur vom nullten Zeitschlitz t&sub0; bis zum 248-ten Zeitschlitz t&sub2;&sub4;&sub8; gegeben. Mit anderen Worten werden die Polaritäten der zweiunddreißig Impulse in Verbindung mit der Impulsfolge der nullten Phase in der oben erwähnten Weise bestimmt.
Die obige Prozedur wird auf jede Impulsfolge angewendet, die die ersten bis siebenten Phasen aufweist. Als Ergebnis wird eine Entscheidung über die Polaritäten der Impulse getroffen, die in den jeweiligen Zeitschlitzen angeordnet sind, die den ersten bis siebenten Phasen "1" bis "7" zugeordnet sind.
Anschließend werden weiter Autokorrelationskoeffizienten hinsichtlich der Impulsfolge berechnet, die die nullten bis siebenten Phasen und die entschiedenen Polaritäten aufweist und die als nullte bis siebente Impulsfolgen bezeichnet werden können, von denen jede aus zweiunddreißig Impulsen zusammengesetzt ist, wie vorher erwähnt. Die Autokorrelationskoeffizientenfolgen für jeden der nullten bis siebenten Impulsfolgen werden mit den Kreuzkorrelationskoeffizientenfolgen verglichen, um Ähnlichkeiten zwischen Wellenformen zu messen, die durch die Autokorrelationskoeffizientenfolgen und die Kreuzkorrelationsfolgen festgelegt werden. Als Ergebnis der Messung wird eine Auswahl hinsichtlich einer der nullten bis siebenten Impulsfolgen vorgenommen, die eine maximale Ähnlichkeit aufweist und die durch eine ausgewählte der nullten bis siebenten Phasen "0" bis "7" festgelegt wird. Eine solche ausgewählte Impulsfolge wird als die Anregungsimpulsfolge Bi aus der Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 zusammen mit einem Phasensignal erzeugt, das repräsentativ für die ausgewählte Phase ist, wie in Fig. 3 dargestellt.
Aufgrund dieser Tatsache ist zu beachten, daß jeder Impuls der ausgewählten Impulsfolge nur einmal in jedem der acht Zeitschlitze auftritt. Mit anderen Worten sind die ausgewählten Impulsfolgen, die innerhalb der 256 Zeitschlitze erzeugt werden, in ihrer Anzahl gleich zweiunddreißig. Andererseits kann die ausgewählte Phase durch drei Bit dargestellt werden, um die nullten bis siebenten Phasen festzulegen, und das Phasensignal kann drei Bit aufweisen.
Auf jeden Fall wird die ausgewählte Impulsfolge, d. h. die Anregungsimpulsfolge Bi zusammen mit dem Phasensignal an einen Amplitudenrechner 51, einen Multiplexer 52, und einem LPC-Synthesizerfilter 53 geliefert, wie in Fig. 1 dargestellt.
Zurückkommend auf Fig. 1, werden die Anregungsimpulse Bi von 32 Bit und das Phasensignal von 3 Bit an den Multiplexer 52, den Amplitudenrechner 51, und den LPC-Synthesizerfilter 53 geliefert.
In diesem Fall erhält der Amplitudenrechner 51 eine synthetisierte Wellenform aus der von der Maximalähnlichkeitsfolgen- Suchschaltung 50 geschickten Anregungsimpulsfolge Bi. In dem dargestellten Beispiel kann der Amplitudenrechner 51 keine Filterberechnung ausführen, sondern berechnet die synthetisierte Wellenform durch Addieren von Impulsantworten, die im dritten Speicher 43 gespeichert sind. Anschließend bestimmt der Amplitudenrechner 51 eine Impulsamplitude durch Vergleichen der synthetisierten Wellenform mit der Impulsanalysewellenform Ai. Insbesondere wird die Impulsamplitude durch Auswählen einer Impulsamplitude bestimmt, die die maximale Ähnlichkeit zwischen der synthetisierten Wellenform und der Impulsanalysewellenform Ai in der elektrischen Leistung eines ganzen Rahmens ergibt. Eine solche Entscheidung der Impulsamplitude kann durch Berechnen einer minimalen Amplitude A getroffen werden, die P minimiert, das durch Gleichung (7) gegeben ist:
P = (wl - Axl)² (7)
wobei wl einen Abtastwert in einem Zeitschlitz t&sub1; der Impulsanalysewellenform Ai darstellt und xl einen Abtastwert in einem Zeitschlitz t&sub1; der synthetisierten Wellenform unter der Annahme darstellt, daß die Energie gleich 1 wird.
Aus Gleichung (7) ist zu entnehmen, daß die Impulsamplitude A gegeben ist durch:
A = ( wl)/( xl) (8)
Die durch den Amplitudenrechner 51 berechnete Impulsampli tude A wird an einen Quantisierungsdecodierer 56 geliefert, um in ein quantisiertes Amplitudesignal von sechs Bit quantisiert zu werden, das an den Multiplexer 52 einerseits und an den LPC- Synthesizerfilter 53 andererseits geliefert wird.
Der LPC-Synthesizerfilter 53 wird aus dem ersten Speicher 27 mit den α-Parametern multipliziert mit den Dämpfungskoeffizienten (g) für den i-ten Rahmen versorgt. Zusätzlich wird der LPC-Synthesizerfilter 53 aus der Maximalähnlichkeitsfolgen- Suchschaltung 50 mit einer Impulsfolge versorgt, die eine Impulsamplitude für eine Zeitdauer von 5 Millisekunden nach dem i-ten Rahmen von 32 Millisekunden darstellt und die die Impulsamplitude angibt, die durch den Amplitudenrechner 51 berechnet wird. Unter diesen Umständen erzeugt der LPC-Synthesizerfilter 53 als das Steuersignal Ci ein Filterausgangssignal, wie in den Fig. 3 und 6 dargestellt. Wie in den Fig. 3 und 6 dargestellt, weist das Steuersignal Ci einen Anstiegshalbabschnitt 101a von 5 Millisekunden und einen Abfallhalbabschnitt 101b von 5 Millisekunden auf. Der Anstiegshalbabschnitt 101a ist als ein Impulsanregungsabschnitt wirksam, während der Abfallhalbabschnitt 101b als ein Schwingungsdämpfungsabschnitt wirksam ist. Der Impulsanregungsabschnitt reproduziert einen Signalabschnitt für ein Zeitintervall, das zu einem Zeitpunkt von 27 Millisekunden im Fenster des i-ten Rahmens beginnt und das bis zu einem Zeitpunkt von 32 Millisekunden dauert. Mit anderen Worten entspricht der Impulsanregungsabschnitt einem Reproduktionssignal des gewichteten Digitalsignals, das um 5 Millisekunden unmittelbar vor dem (i+1)-ten Rahmen angeordnet ist, der durch das Fenster von 37 Millisekunden festgelegt ist.
Es ist zu beachten, daß der Anstiegsabschnitt des Fensters von 37 Millisekunden im i-ten Rahmen durch einen vorangehenden Abschnitt beeinflußt wird, der der gedämpfte Schwingungsab schnitt eines (i-1)-ten Rahmens sein kann.
Der Grenzkompensator 33 dient dazu, den Anstiegsabschnitt des i-ten Rahmens zu kompensieren, indem der Schwingungsdämpfungsabschnitts 101b von fünf Millisekunden für den (i-1)-ten Rahmen vom gewichteten Digitalsignalen für den i-ten Rahmen subtrahiert wird. Mit anderen Worten wird das Grenzkompensationssignal Ci-1 (Fig. 3 und 6) von 5 Millisekunden, das für den (i-1)-ten Rahmen berechnet wird, vom Fensterausgangssignal der 37 Millisekunden subtrahiert. Auf jedem Fall wird die Grenzkompensation während des Anstiegsabschnitts des i-ten Rahmens durchgeführt, um die Impulsanalysewellenform Ai zu erhalten.
Der Multiplexer 52 wird mit den quantisierten LSP-Parametern von 35 Bit, dem Impulsphasensignal von 3 Bit und dem Impulspolaritätssignal von 32 Bit und dem Impulsamplitudensignal von 6 Bit bei jeder Rahmenperiode von 32 Millisekunden versorgt. Hierbei werden die quantisierten LSP-Parameter, das Impulsphasensignal, das Impulspolaritätssignal und das Impulsamplitudensignal an den Multiplexer 52 vom LSP-Quantisierungsdecodierer 52, die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 und dem Amplitudenquantisierungsdecodierer 56 geliefert, wie vorher erwähnt.
Eine Gesamtbitanzahl der oben erwähnten Signale wird gleich sechsundsiebzig (76) Bit. In diesem Beispiel wird ein Rahmenperiodenbit zu 76 Bit bei einer Rate von vier Bit pro fünf Rahmen hinzugefügt, d. h. bei einer Rate von 0,8 bit pro Einzelrahmen. Als Ergebnis weist ein Senderahmen eine mittlere Bitrate von 76,8 Bit auf. Auf jedem Fall wird ein Sendedatensignal vom Analysator 10 an den Synthesizer 11 mit einer Ausgangsbitrate geliefert, die gleich 76,8 Bit/0,032, nämlich 2400 Bit/Sekunde beträgt.
Um das Verständnis zu erleichtern, wird die Maximalähnlich keitsfolgen-Suchschaltung 50 unter Bezugnahme auf Fig. 7 detaillierter beschrieben.
In Fig. 7 weist die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 ein Steuergerät 61, einen Autokorrelationsfolgen-Rechner 62, eine Ähnlichkeitsmeßschaltung 63, einen Maximalähnlichkeitsdetektor 64 und einen Impulspolaritätsspeicher 65 auf. Das Steuergerät 61 ist entsprechend einem vorherbestimmten Programm betriebsfähig, um eine Operation der dargestellten Schaltung 50 auszuführen, und kann ein Mikroprozessor sein. Das Steuergerät 61 steuert alle der verbleibenden Elemente, wie oben erwähnt, in einer Weise, die später beschrieben werden soll.
In Fig. 7 ist der Autokorrelationsfolgen-Rechner 62 an den vierten Speicher 48 gekoppelt, um die Autokorrelationskoeffizientenfolgen in der oben erwähnten Weise zu berechnen. Insbesondere dient der Autokorrelationsfolgen-Rechner 62 dazu, die in den zweiten Ausdrücken auf der rechten Seite der Gleichung (5) erwähnten Autokorrelationskoeffizientenfolgen zu berechnen. Zu diesem Zweck weist der Autokorrelationsfolgen-Rechner 62 einen Direktzugriffsspeicher auf, der einen vorherbestimmte Speicherkapazität aufweist und der zum aufeinanderfolgenden Speichern der Autokorrelationskoeffizienten verwendet wird, die in Gleichung (5) beschrieben werden. Der Direktzugriffsspeicher sollte die Autokorrelationskoeffizienten speichern, die als ρ&sup0;t1, -ρ&sup0;t1, -ρ&sup8;t1-8, -ρ&sup8;t1-8, &submin;ρ¹&sup6;t1-16, -ρ¹&sup6;t1-16, &submin;ρ²&sup4;t1-24, -ρ²&sup4;t1-24, -ρ³²t1-32, -ρ³²t1-32, ρ&sup4;&sup0;t1-40, ρ&sup4;&sup0;t1-40 dargestellt werden, wobei t1 zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist. Hierbei ist der Autokorrelationskoeffizient ρ&sup4;&sup0;t1-40 gleich ρ&sup4;&sup0;&submin;&sub4;&sub0; und außerhalb eines definierten Bereichs angeordnet. In diesem Zusammenhang kann der Autokorrelationskoeffizient ρ&sup4;&sup0;t1-40 als Null bewertet werden und braucht nicht im Direktzugriffsspeicher gespeichert werden. Die oben erwähnten Autokorrelationskoeffizienten werden in der folgenden Weise gespeichert.
Zunächst weist der im Autokorrelationsfolge-Rechner 62 enthaltene Direktzugriffsspeicher mehrere Spalten, die in ihrer Anzahl gleich 64 sind, und mehrere Reihen auf, die in ihrer Anzahl gleich 256 sind. Jede Spalte wird durch eine s-Adresse, nämlich eine Spaltenadresse festgelegt, während jede Reihe durch eine t-Adresse, nämlich eine Reihenadresse festgelegt wird. In diesem Zusammenhang kann die s-Adresse zwischen einer ersten Spaltenadresse und einer vierundsechzigsten Spaltenadresse geändert werden, während die t-Adresse zwischen einer ersten Reihenadresse und einer 256-ten Reihenadresse geändert werden kann.
Unter diesen Umständen werden Autokorrelationkoeffizienten ρ&sup0;raufeinanderfolgend aus dem dritten Speicher 43 ausgelesen, um in den Direktzugriffsspeicher gespeichert zu werden, wobei r zwischen -39 und 39 variabel ist. In diesem Fall werden die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;t1 in der Spalten- und der Reihenadresse gespeichert, die durch (s, t1+1) dargestellt wird, wobei t1 zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist, und s zwischen 1 und 32 variabel ist. Insbesondere werden die ersten bis zweiunddreißigsten Spaltenadressen "1" bis "32", die längs der ersten Reihenadresse "1" angeordnet sind, mit dem Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;&sub0; geladen. Ebenso werden die ersten bis zweiunddreißigsten Spaltenadressen, die längs der achten Reihenadresse angeordnet sind, mit dem Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;&sub7; geladen.
Andererseits werden die dreiunddreißigsten bis vierundsechzigsten Spaltenadressen längs der ersten bis achten Reihenadressen mit -ρ&sup0;t1 geladen, wobei t1 zwischen 0 und 7 variabel ist. Speziell werden die dreiunddreißigsten bis vierundsechzigsten Spaltenadressen längs der ersten Reihenadresse mit dem Au tokorrelationskoeffizienten -ρ&sup0;&sub0; geladen. Auf jedem Fall werden die Autokorrelationskoeffizienten -ρ&sup0;t1 in den Spalten- und den Reihenadressen gespeichert, die durch (s, t1+1) dargestellt werden, wobei s zwischen einschließlich 33 und einschließlich 64 variabel ist, und t1 zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist.
Danach werden die Autokorrelationskoeffizienten, die durch ρ&sup8;r festgelegt werden, auch in einer Weise gespeichert, die ähnlich zu der oben erwähnten ist, wobei r zwischen einschließlich -39 und einschließlich 39 variabel ist. In diesem Fall werden die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup8;t1-8 in den, Spalten- und Reihenadressen gespeichert, die durch (s+u, t1+1) festgelegt sind; dabei ist t1 variabel zwischen 0 und 7, s ist variabel zwischen 1 und 16 und u ist entweder 0 oder 32. Zum Beispiel werden die ersten bis sechzehnten Spaltenadressen, die längs der ersten Reihenadresse angeordnet sind, mit dem Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup8;&submin;&sub7; geladen, während die ersten bis sechzehnten Spaltenadressen längs der zweiten Reihenadresse mit dem Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup8;&submin;&sub7; geladen werden. Ebenso werden die ersten bis sechzehnten Spaltenadressen längs der achten Reihenadresse mit ρ&sup8;&submin;&sub1; geladen.
Wegen dieser Tatsache ist zu beachten, daß die Summenergebnisse der Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;t1 und ρ&sup8;t1-8 in den Spalten- und Reihenadressen (s+u, t1+1) gespeichert werden.
In einer gleichen Weise werden auch Autokorrelationskoeffizienten -ρ&sup8;t1-8 in den Spalten- und Reihenadressen gespeichert, die durch (s+u, t1+1) festgelegt werden, wobei t1 zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist; s zwischen 17 und 32 variabel ist; und u entweder 0 oder 32 ist. Dies bedeutet, daß die Summenergebnisse der Autokorrelationskoeffizienten - ρ&sup8;t1-8 und die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;t1 in den Spalten- und Reihenadressen gespeichert werden, die durch (s+u, t1+1) festgelegt werden.
Ferner werden Summenergebnisse der Autokorrelationskoeffizienten ρ¹&sup6;t1-16 in den Spalten- und Reihenadressen gespeichert, die durch (s+u, t1+1) dargestellt werden, wobei t1 zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist; s zwischen einschließlich 1 und einschließlich 8 variabel ist; und u irgendeinen Wert von 0, 16, 32 und 48 annimmt, während Summenergebnisse der Autokorrelationskoeffizienten ρ¹&sup6;t1-16 in den Spalten- und Reihenadressen gespeichert werden, die durch (s+u, t1+1) dargestellt werden, wobei t1 zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist; s zwischen einschließlich 9 und einschließlich 16 variabel ist; und u irgendeinen Wert von 0, 16, 32 und 48 annimmt.
Danach werden die Autokorrelationskoeffizienten ρ²&sup4;t1-24 und ρ³²t1-32 aufeinanderfolgend addiert, um Summenergebnisse entsprechend der Gleichung (5) zu erhalten, und die Summenergebnisse werden in Spalten- und Reihenadressen gespeichert, die in einer Weise bestimmt werden, die ähnlich zu der oben erwähnten ist, wobei t1 zwischen 0 und 7 variabel ist. Die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup4;&sup0;t1-40 und -ρ&sup4;&sup0;t1-40 werden aufsummiert und in den Spalten- und Reihenadressen gespeichert, die durch (s+u, t1+1) dargestellt werden, wobei t1 zwischen 0 und 7 variabel ist; s irgendeinen Wert von 1, 3, 5, ..., 63 annimmt, während die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup4;&sup0;t1-40 aufsummiert und in den Spalten- und Reihenadressen (s, t1+1) gespeichert werden, wobei t1 zwischen 0 und 7 variabel ist; s irgendeinen Wert von 2, 4, 6; ..., 64 annimmt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup4;&sup0;&submin;&sub4;&sub0; außerhalb eines definierten Bereichs für die Autokorrelationskoeffizienten angeordnet sind und als null behandelt werden können. Als Ergebnis werden die Autokorrela tionskoeffizienten ρ&sup4;&sup0;&submin;&sub4;&sub0; im dargestellten Beispiel nicht aufsummiert.
Im Autokorrelationsfolge-Rechner 62 werden die Autokorrelationskoeffizienten aufeinanderfolgend aus dem Direktzugriffsspeicher unter der Steuerung des Steuergeräts 61 ausgelesen, um die Autokorrelationskoeffizientenfolge zu bilden, die auf der rechten Seite der Gleichung (5) erscheint. Jede der Autokorrelationskoeffizientenfolgen wird an eine Addierschaltung geschickt, die im Autokorrelationsfolge-Rechner 62 enthalten ist und die jede Autokorrelationskoeffizientenfolge aufsummiert, um aufeinanderfolgend ein Summensignal zu erzeugen, das repräsentativ für eine Summe jeder Autokorrelationskoeffizientenfolge ist, und das in seiner Anzahl gleich vierundsechzig ist. Jedes Summensignal legt eine Wellenform beruhend auf jeder der Autokorrelationskoeffizientenfolgen fest.
Die Summensignale werden der Ähnlichkeitsmeßschaltung 63 zugeführt, die aus dem zweiten Speicher 38 mit den Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) versorgt wird, wobei q zwischen einschließlich 0 und einschließlich 7 variabel ist. Die Ähnlichkeitsmeßschaltung 63 führt Berechnungen aus, die auf der rechten Seite der Gleichung (5) definiert werden, um Berechnungsergebnisse zu erhalten, die den Ähnlichkeiten zwischen den Wellenformen entsprechen, die durch die Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) und jede der Autokorrelationskoeffizientenfolgen festgelegt sind. Solche Berechnungen können durch Falten der Kreuzkorrelationskoeffizienten und jeder der Autokorrelationskoeffizientenfolgen in der in Gleichung (5) erwähnten Weise durchgeführt werden. Danach werden Berechnungsergebnisse von der Ähnlichkeitsmeßschaltung 63 in der Form von Berechnungsergebnissignalen erzeugt, die repräsentativ für Korrelationen (ψ) zwischen den Kreuzkorrelationkoeffizienten und jedem der Auto korrelationskoeffizienten φ(q) sind. Die Berechnungsergebnissignale sind in ihrer Anzahl gleich vierundsechzig und werden durch Ausführen von vierundsechzig Berechnungen erhalten, die durch die rechten Seiten der Gleichung (5) dargestellt werden und die in eine vorhergehende Hälfte der vierundsechzig Berechnungen und eine nachfolgende Hälfte der vierundsechzig Berechnungen aufgeteilt werden. Es wird hier erwähnt, daß die vorhergehende Hälfte einen positiven Wert aufweist, während die nachfolgende Hälfte einen negativen Wert aufweist.
Die vierundsechzig Berechnungsergebnissignale werden aufeinanderfolgend an den Maximalähnlichkeitsdetektor 64 geschickt, um die maximale der Ähnlichkeiten zu ermitteln. Der Maximalähnlichkeitsdetektor 64 erzeugt als ein Maximalähnlichkeitsermittlungssignal +1 und -1 und liefert das Maximalähnlichkeitsermittlungssignal an den Impulspolaritätsspeicher 65, wenn die maximale Ähnlichkeit innerhalb einer vorhergehenden Hälfte der vierundsechzig Berechnungsergebnissignale bzw. einer nachfolgenden Hälfte derselben ermittelt wird. Es ist zu verstehen, daß das Maximalähnlichkeitsermittlungssignal repräsentativ für die Polarität der Autokorrelationskoeffizientenfolge ist, die die maximale Ähnlichkeit aufweist. In diesem Zusammenhang kann das Maximalähnlichkeitsermittlungssignal als ein Polaritätssignal bezeichnet werden.
Der Impulspolaritätsspeicher 65 wird durch einen Direktzugriffsspeicher implementiert, der acht Reihen und zweiunddreißig Spalten aufweist, die durch eine Dimension (8, 32) festgelegt sind. Dies zeigt, daß auf den Impulspolaritätsspeicher 65 durch die Verwendung der zweidimensionalen Adressen zugegriffen werden kann, die von dem Steuergerät 61 abgegeben werden. Auf jedem Fall wird das Maximalähnlichkeitsermittlungssignal, d. h. das Polaritätssignal in einer Adresse (1, 1) des Impulspolari tätsspeichers 65 gespeichert.
Das Polaritätssignal wird aus der Adresse (1, 1) unter der Steuerung des Steuergeräts 61 ausgelesen und wird an den Autokorrelationsfolge-Rechner 62 in der Form von sgn (0) gegeben.
Wenn das Polaritätssignal sgn(0) +1 annimmt, bewirkt der Autokorrelationsfolge-Rechner 62, daß der Direktzugriffsspeicher die Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup0;t1 in die Adressen schreibt, die durch (s, t1+1) angegeben werden, wobei t1 zwischen 0 und 15 variabel ist und s zwischen 1 und 64 variabel ist. Wenn andererseits das Polaritätssignal sgn(0) -1 annimmt, speichert der Direktzugriffsspeicher -ρ&sup0;t1 in die oben erwähnten Adressen (s, t1+1).
Unter diesen Umständen berechnen der Autokorrelationsfolge- Rechner 62, die Ähnlichkeitsmeßschaltung 63 und der Maximalähnlichkeitsdetektor 64 die Gleichung (6). In diesem Fall wird der Direktzugriffsspeicher des Autokorrelationsfolge-Rechner 62 mit den Autokorrelationskoeffizienten ρ&sup8;t1-8, ρ¹&sup6;t1-16, ρ²&sup4;t1-24 ρ³²t1-32, ρ&sup4;&sup0;t1-40, ρ&sup4;&sup8;t1-48 und so weiter geladen, die für Berechnungen der Gleichung (6) in einer Weise notwendig sind, die ähnlich zu jener der Gleichung (5) ist. Es ist selbstverständlich, daß die Autokorrelationskoeffizienten, wie ρ&sup4;&sup0;&submin;&sub4;&sub0;, ρ&sup4;&sup8;&submin;&sub4;&sub8;, ρ&sup4;&sup8;&submin;&sub4;&sub7;, ..., ρ&sup4;&sup8;&submin;&sub4;&sub0; außerhalb des definierten Bereichs angeordnet sind und als Null bewertet werden.
Die auf der rechten Seite der Gleichung (6) erwähnten Autokorrelationskoeffizientenfolgen werden in vorher zugeordneten Adressen in der Form von Additionen oder Subtraktionen aufsummiert, um Additionsergebnisse zu erhalten.
Die Additionsergebnisse werden an die Ähnlichkeitsmeßschaltung 63 geliefert, um berechnet oder mit dem Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) gefaltet zu werden, wobei q zwischen einschließlich 0 und einschließlich 15 variabel ist. Als Ergebnis werden vierundsechzig Korrelationen berechnet, die durch die rechten Seiten der Gleichung (6) angegeben werden, um ein Maß an Ähnlichkeiten darzustellen, und werden an den Maximalähnlichkeitsdetektor 64 geliefert.
Der Maximalähnlichkeitsdetektor 64 ermittelt in der oben erwähnten Weise eine maximale der Korrelationen und erzeugt das repräsentative Polaritätssignal von entweder +1 oder -1. Das Polaritätssignal wird an den Impulspolaritätsspeicher 65 geschickt und wird in der Adresse (1, 2) gespeichert.
Danach bestimmt die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 das Polaritätssignal (dargestellt durch sgn(16)) durch den Maximalähnlichkeitsdetektor 64 in Zusammenwirken mit dem Autokorrelationsfolge-Rechner 62 und der Ähnlichkeitsmeßschaltung 63. In diesem Fall wird das Polaritätssignal sgn(16) durch die Ähnlichkeitsmeßschaltung 63 und den Maximalähnlichkeitsdetektor 64 unter Bezug auf die vom Autokorrelationsfolge-Rechner 62 gelieferte Autokorrelationskoeffizientenfolge ρ&sup0;r, ρ&sup8;r, ρ¹&sup6;r, ρ²&sup4;r, ρ³²r, ρ&sup4;&sup0;r, ρ&sup4;&sup8;r und ρ&sup5;&sup6;r und die vom zweiten Speicher 38 gelieferte Kreuzkorrelationskoeffizient Folge φ(q) bestimmt. Das Polaritätssignal sgn(16) wird in der Adresse (1, 3) des Impulspolaritätsspeichers 65 gespeichert.
In einer gleichen Weise werden die durch sgn(24), sgn(32), ..., sgn(248) dargestellten Polaritätssignale aufeinanderfolgend durch den Maximalähnlichkeitsdetektor 64 bestimmt und werden in die Adressen (1, 4), (1, 5), ..., (1, 32) des Impulspolaritätsspeichers 65 gespeichert.
Die Impulsfolge der nullten Phase "0" wird in der oben erwähnten Weise bestimmt und wird nur durch die Polaritäten festgelegt.
Anschließend bestimmt die Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 die Impulsfolge der ersten Phase "1", die durch die Polaritätssignale sgn(1), sgn(9), ..., sgn(249) festgelegt wird, die durch die Verwendung der Autokorrelationskoeffizienten, wie ρ¹&submin;&sub1; - ρ¹&sub3;&sub9; , ρ&sup9;&submin;&sub9; - ρ&sup9;&sub3;&sub9;, ρ¹&sup7;&submin;&sub1;&sub7; - ρ¹&sup7;&sub3;&sub9;, ρ²&sup5;&submin;&sub2;&sub5; - ρ²&sup5;39, ρ³³&submin;&sub3;&sub3; - ρ³³39, ρ&sup4;¹&submin;&sub3;&sub9; - ρ&sup4;¹&sub3;&sub9; ρ&sup4;&sup9;&submin;&sub3;&sub9; - ρ&sup4;&sup9;&sub3;&sub9;, ..., ρ²&sup8;&sup6;&submin;&sub3;&sub9; - ρ²&sup8;&sup6;&submin;&sub2;&sub2;, zusammen mit den Kreuzkorrelationskoeffizienten φ(q) berechnet werden. Die Polaritätssignale sgn(1), sgn(9), ..., sgn(249) werden in den Adressen (2, 1)-(2, 32) des Impulspolaritätsspeichers 65 gespeichert.
In einer gleichen Weise bestimmt die dargestellte Maximalähnlichkeitsfolgen-Suchschaltung 50 die Impulsfolge der zweiten bis achten Phasen "2" bis "7", die in den Adressen (3, 1)-(3, 32), (4, 1)-(4, 32), ..., (8, 1)-(8, 32) des Impulspolaritätsspeichers 65 gespeichert sind.
Danach wird der Autokorrelationsfolge-Rechner 62 vom Impulspolaritätsspeicher 65 und dem vierten Speicher 48 mit der Impulsfolge sgn(0), sgn(8), ..., sgn(248) der nullten Phase "0" und mit dem Autokorrelationskoeffizientenfolge versorgt, die durch ρ&sup0;r, ρ&sup8;r, ..., ρ²&sup4;&sup8;r dargestellt werden, wobei r zwischen einschließlich -39 und einschließlich 39 variabel ist. Unter diesen Umständen führt der Autokorrelationsfolge-Rechner 62 eine Berechnung aus, die gegeben ist durch:
sgn (0) ρ&sup0;q + sgn (8) ρ&sup8;q-8 + ... + sgn (248) ρ²&sup4;&sup8;q-248 wobei q zwischen einschließlich 0 und einschließlich 255 variabel ist. Folglich werden zweihundertsechsundfünfzig Berechnungsergebnisse in den Adressen (1, 1) - (1, 256) des Direktzugriffsspeichers im Autokorrelationsfolge-Rechner 62 gespeichert und sind repräsentativ für die Summation der Autokorrelationskoeffizienten. Danach führt der Autokorrelationsfolge-Rechner 62 eine ähnliche Berechnung in Verbindung mit der Impulsfolge der ersten Phase "1" durch, die durch sgn(1), sgn(9), ..., sgn(249) und die Autokorrelationskoeffizientenfolge ρ¹r, ρ&sup9;r, ..., ρ²&sup4;&sup9;r dargestellt wird, wobei r zwischen -39 und 39 variabel ist, um ähnliche Berechnungsergebnisse zu erhalten, die in den Adressen (2, 1) - (2, 256) gespeichert sind.
Hinsichtlich der Impulsfolgen der zweiten bis siebenten Phasen "2" bis "7" führt der Autokorrelationsfolge-Rechner 62 ähnliche Berechnungen aus, um ähnliche Berechnungsergebnisse zu erhalten und sie in den Adressen (3, 1) - (3, 256), (4, 1) - (4, 256), ..., (8, 1) - (8, 256) zu speichern.
Die Ähnlichkeitsmeßschaltung 62 wird vom Autokorrelationsfolge-Rechner 62 und dem zweiten Speicher 38 mit acht Sätzen der Autokorrelationskoeffizientenfolge und der Kreuzkorrelationskoeffizientenfolge f(q) beliefert. Jeder Satz der Autokorrelationskoeffizientenfolge und der Kreuzkorrelationskoeffizientenfolge wird in einer Faltungsweise berechnet, um acht Datensignale zu erhalten, die repräsentativ für Maße von Ähnlichkeiten sind und die als Ähnlichkeitsdatensignale bezeichnet werden können.
Die Ähnlichkeitsdatensignale werden an den Maximalähnlichkeitsdetektor 64 geschickt, um das maximale der Ähnlichkeitsdatensignale zu ermitteln. Wenn das maximale der Ähnlichkeitsdatensignale ermittelt wird, versorgt der Maximalähnlichkeitsdetektor 64 den Impulspolaritätsspeicher 65 mit einem Ermittlungssignal, das die Impulsfolge anzeigt, die dem maximalen Ähnlichkeitsdatensignal entspricht. Als Reaktion auf das Ermittlungssignal erzeugt der Impulspolaritätsspeicher 65 als die Anregungsimpulsfolge Bi die durch das Ermittlungssignal angezeigte Impulsfolge.
Auf Fig. 2 bezugnehmend, ist der Synthesizer 11 mit dem Analysator 10 verbindbar, der unter Bezugnahme auf Fig. 1 dargestellt wird und als ein Empfangsdatensignal mit dem Sendedatensignal versorgt wird, das eine Sendebitrate von 2400 Bit/Se kunde aufweist, wie vorher erwähnt. Das Empfangsdatensignal wird durch einen Demultiplexer 91 empfangen und wird wie das Sendedatensignal in jedem Rahmen in die quantisierten LSP-Parameter von fünfunddreißig Bit, das Impulsphasensignal von drei Bit, das Impulspolaritätssignal von zweiunddreißig Bit, und das Impulsamplitudensignal von sechs Bit demultiplext, von denen alle in Verbindung mit dem Analysator 10 (Fig. 1) erwähnt worden sind und die während der Übertragung infolge von Rauschen oder so etwas verändert oder modifiziert werden können. Es wird jedoch zur Kürze der Beschreibung keine Unterscheidung zwischen dem Sendedatensignal und dem Empfangsdatensignal vorgenommen.
Im Synthesizer 11 werden die quantisierten LSP-Parameter an einen LSP-Decodierer 92 geschickt, während das Impulsamplitudensignal an einen Amplitudendecodierer 93 geschickt wird. Überdies werden das Impulsphasensignal und das Impulspolaritätssignal an einen Anregungsquellengenerator 94 geschickt. Der Amplitudendecodierer 93 decodiert das Impulsamplitudensignal zu einer decodierten Amplitude, die an den Anregungsquellengenerator 94 geliefert wird, der mit dem Impulsphasensignal und dem Impulspolaritätssignal aus dem Demultiplexer 91 versorgt wird. Der Anregungsquellengenerator 94 erzeugt eine Folge von reproduzierten Impulsen, die eine Impulsphase und eine Impulspolarität aufweisen, die durch das Impulsphasensignal bzw. das Impulspolaritätssignal angezeigt werden, und die eine Amplitude aufweisen, die identisch mit der decodierten Amplitude ist, die vom Amplitudendecodierer 93 geschickt wird. Die reproduzierte Impulsfolge wird an einen LPC-Synthetisierfilter 95 geschickt, der als Reaktion auf eine Zeitsteuerimpulsfolge von 8 kHz betriebsfähig ist.
Andererseits decodiert der LSP-Decodierer 92 die quantisierten LSP-Parameter zu einer Folge von decodierten LSP-Para metern, die bei jeder Periode von zweiunddreißig Millisekunden an einen Interpolator 96 geschickt werden. Der Interpolator 96 selbst führt in jeder Periode von vier Millisekunden eine Interpolation aus, nämlich mit einer Interpolationsfrequenz von 250 Hz. In diesem Zusammenhang interpoliert der Interpolator 96 die decodierten LSP-Parameter bei jeder Interpolationsfrequenz von 250 Hz, um eine Folge von interpolierten LSP-Parametern bei jeder Periode von vier Millisekunden zu erzeugen.
Die interpolierten LSP-Paraxneter werden an einen ω/α-Wandler 97 geschickt, um in umgewandelte α-Parameter umgewandelt zu werden. Der LPC-Synthetisierfilter 95 weist die umgewandelten α-Parameter auf, und wird durch die reproduzierte Impulsfolge angeregt, eine Folge von quantisierten Abtastsignalen zu erzeugen. Die quantisierten Abtastsignale werden an einen Digital-Analog- (D/A-) Wandler 98 gegeben, der als Reaktion auf eine Folge von Taktimpulsen betriebsfähig ist, die eine Taktfrequenz von 8 kHz aufweisen. Der D/A-Wandler 98 wandelt die quantisierten Abtastsignale in eine umgewandeltes Analogsignal um, das als ein Ausgangsanalogsignal OUT an einen (nicht gezeigten) Tiefpaßfilter geschickt wird, um das umgewandelte Analogsignal innerhalb einer Bandbreite von 3,4 kHz einzuschränken.
Wie vorher erwähnt, stellt das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Sprachcodierungssystem Anregungsguelleninformation durch die Verwendung einer Folge von Impulsen dar, die durch eine Polarität und eine Impulsphase festgelegt werden, die als Reaktion auf das Eingangssprachsignal bestimmt werden, und die in einem äquidistanten Zeitintervall und einer unveränderlichen Impulsamplitude auftreten. Mit dieser Struktur ist es möglich, eine Wellenform bei einer niedrigen Bitrate von zum Beispiel 2,4 kb/s zu codieren und eine Sprachqualität trotz einer solch niedrigen Bitrate zu verbessern.
Während die Erfindung soweit in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform derselben beschrieben worden ist, wird es für Fachleute leicht möglich sein, diese Erfindung auf verschiedene andere Arten in die Praxis umzusetzen. Zum Beispiel können K-Parameter wie die LPC-Parameter anstelle der LSP-Parameter verwendet werden.

Claims

1. Sprachsignalanalysator (10) zur Verwendung beim Analysieren eines Eingangssprachsignals (IN), um eine Folge von Sendedatensignalen zu erzeugen, die als ein Ergebnis einer Analyse des Eingangssprachsignals im Sprachsignalanalysator erscheinen, wobei der Sprachsignalanalysator aufweist:

eine Vorverarbeitungseinrichtung (18), die mit dem Eingangssprachsignal zur Vorverarbeitung des Eingangssprachsignals versorgt wird, um eine Folge von verarbeiteten Digitalsignalen zu erzeugen, die aus dem Eingangssprachsignal gewonnen wird und die innerhalb eines Analyserahmens angeordnet wird, der ein vorherbestimmtes Rahmenzeitintervall aufweist;

eine Parameter-Berechnungseinrichtung (17) zur Berechnung einer Folge von vorgewählten Parametern des Analyserahmens hinsichtlich des Eingangssprachsignals, um ein Parametersignal zu erzeugen, das repräsentativ für die vorgewählte Parameterfolge ist;

eine Impulsantwort-Berechnungseinrichtung (42), die mit dem Parametersignal zur Berechnung von Impulsantworten in bezug auf das Parametersignal versorgt wird;

eine Kreuzkorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (37), die mit den Impulsantworten und der verarbeiteten Digitalsignalfolge zur Berechnung von Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen den Impulsantworten und der verarbeiteten Digitalsignalfolge innerhalb des Analyserahmens versorgt wird, um Kreuzkorrelationskoeffizientensignale zu erzeugen, die repräsentativ für die Kreuzkorrelationskoeffi zienten sind;

eine Autokorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (47) zur Berechnung von Folgen von Autokorrelationskoeffizienten der Impulsantworten;

gekennzeichnet, durch:

eine Maximalähnlichkeitsfolgen-Abfrageeinrichtung (50), die an die Kreuzkorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (37) und die Autokorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (47) gekoppelt ist, zum Abfragen einer Folge von Anregungsimpulsen, die an einem äquidistanten Zeitintervall und mit einer identischen Amplitude auftritt, und die durch eine Phase und Polaritäten definiert ist, so daß die Anregungsimpulsfolge eine maximale Ähnlichkeit mit den Kreuzkorrelationskoeffizientensignalen aufweist, wobei die Maximalähnlichkeitsfolgen-Abfrageeinrichtung ein Polaritätssignal erzeugt, das repräsentativ für die Polaritäten der Folge von Anregungsimpulsen ist, und ein Phasensignal erzeugt, das repräsentativ für die Phase ist; und eine Sendeeinrichtung, die auf das Polaritätssignal, das Phasensignal und das Parametersignal anspricht, zum Senden der Sendedatensignalfolge in Beziehung zu dem Polaritätssignal und dem Phasensignal zusammen mit dem Parametersignal.

2. Sprachsignalanalysator nach Anspruch 1, wobei die Maximalähnlichkeitsfolgen-Abfrageeinrichtung (50) aufweist:

eine Autokorrelationsfolgen-Berechnungseinrichtung (62) zum aufeinanderfolgenden Aufsummieren der Autokorrelationskoeffizienten jeder Folge, um aufeinanderfolgend ein Summationsergebnissignal zu erzeugen, das repräsentativ für ein Ergebnis der Summation der Autokorrelationskoeffizien ten jeder Folge ist;

eine Ähnlichkeitsmeßeinrichtung (63), die auf das Summationsergebnissignal und die Kreuzkorrelationskoeffizientensignale anspricht, zum Messen eines Maßes von Ähnlichkeiten zwischen den Autokorrelationskoeffizienten jeder Folge und den Kreuzkorrelationskoeffizienten, um jede Polarität der Anregungsimpulse durch Auswählen der maximalen Ähnlichkeit zu bestimmen und um aufeinanderfolgend eine Folge der Polaritätssignale bei jeder von vorläufigen Anregungsimpulsfolgen zu erzeugen, die sich in ihrer Phase voneinander unterscheiden; und

eine Phasenbestimmungseinrichtung, die auf die Polaritätssignalfolgen anspricht, zum Bestimmen der Folge der Anregungsimpulse aus den vorläufigen Anregungsimpulsfolgen.

3. Sprachsignalanalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgewählten Parameter durch lineare Vorhersagecodierungsparameter festgestellt werden, wobei die Parameter-Berechnungseinrichtung (17) aufweist:

eine Interpolationseinrichtung (24) zum Interpolieren der linearen Vorhersagecodierungsparameter an jeder von Interpolationsperioden, von denen jede kürzer als der Analyserahmen ist, um eine Folge von interpolierten Parametern zu erzeugen, die durch Interpolieren der linearen Vorhersagecodierungsparameter erhalten werden; und

eine Einrichtung (25) zum Erzeugen der interpolierten Parameter als das Parametersignal.

4. Sprachsignalanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Impulsantwort-Berechnungseinrichtung (42) aufweist:

eine Berechnungseinrichtung, die an die Interpolationsein richtung gekoppelt ist, zur Berechnung der Impulsantwort eines Vielpolfilters, der durch die interpolierten Parameter definiert wird; und

eine Einrichtung zum Liefern der Impulsantworten an die Kreuzkorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (37) und die Autokorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (47).

5. Sprachsignalanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorverarbeitungseinrichtung (18) aufweist:

eine Spektralmodifiziereinrichtung (31) zum Modifizieren des Eingangssprachsignals in seinem Spektrum in ein modifiziertes Sprachsignal unter Bezug auf die vorherbestimmten Parameter und gedämpfte Parameter, die auf der Grundlage der vorherbestimmten Parameter berechnet werden; und eine Einrichtung zum Erzeugen des modifizierten Sprachsignals als die Digitalsignalfolge.

6. Sprachsignalanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der ferner aufweist:

eine Parametersynthetisierungs-Einrichtung, die mit der Anregungsimpulsfolge und dem Parametersignal versorgt wird, zur lokalen Decodierung der Anregungsimpulsfolge in ein lokales decodiertes Sprachsignal;

wobei die Vorverarbeitungseinrichtung (18) ferner aufweist:

eine Kompensations-Einrichtung (33), die mit dem Analyserahmen versorgt wird und an die Parametersynthetisierungs- Einrichtung gekoppelt ist, zum Kompensieren des Analyserahmens an einem Grenzabschnitt, der einem folgenden Rahmen benachbart ist, um eine kompensierte Digitalsignalfolge als die Digitalsignalfolge zu erzeugen.

7. Sprachsignalanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorverarbeitungseinrichtung (18) aufweist:

eine Fenstereinrichtung (32) zum Definieren eines Fensters, das ein Zeitintervall aufweist, das länger als der Analyserahmen ist.

8. Sprachsignalsynthesizer dadurch gekennzeichnet, daß er angepaßt ist, eine Sendedatensignalfolge von einem Sprachsignalanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu empfangen, wobei das Sendedatensignal ein Polaritätssignal, ein Phasensignal und Parametersignal aufweist, wobei das Polaritätssignal und das Phasensignal jeweils die Polarität und die Phase einer Folge von Anregungsimpulsen darstellen, die an einem äquidistanten Zeitintervall und mit einer identischen Amplitude auftritt, und daß er aufweist:

eine anregungsquellensignalreproduzierende Einrichtung (94) zum Reproduzieren von Anregungsquelleninformationen auf der Grundlage des Impulsphasensignals und des Polaritätssignals, die in der Sendedatensignalfolge enthalten sind;

parameterreproduzierende Einrichtungen (92, 93, 96, 97) zum Reproduzieren der Parametersignale aus der Sendedatensignalfolge, um reproduzierte Parametersignale zu erzeugen; und

eine Synthetisierungs-Einrichtung (95), die an die anregungsquellensignalreproduzierende Einrichtung (94) und die parameterreproduzierenden Einrichtungen (92, 93, 96, 97) gekoppelt ist, zum Synthetisieren einer Folge von reproduzierten digitalen Sprachsignalen aus dem Anregungsquellensignal unter Bezug auf die reproduzierten Parametersignale.

9. Sprachsignalsynthesizer nach Anspruch 8, wobei die parameterreproduzierenden Einrichtungen aufweisen:

Einrichtungen (92, 93) zur Decodierung der Parametersignale in decodierte Parametersignale;

Kompensations-Einrichtungen (96, 97) zum Kompensieren der Parametersignale bei einer vorherbestimmten Periode, um eine Folge von kompensierten Parametersignalen als die reproduzierten Parametersignale zu erzeugen.

10. Sprachsignal-Codierungssystem, das einen Sprachsignalanalysator nach Anspruch 1 aufweist und mit einem Sprachsignalsynthesizer nach Anspruch 8 verbunden ist.