JP3129778B2 - ベクトル量子化器 - Google Patents

ベクトル量子化器

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JP3129778B2 JP03220320A JP22032091A JP3129778B2 JP 3129778 B2 JP3129778 B2 JP 3129778B2 JP 03220320 A JP03220320 A JP 03220320A JP 22032091 A JP22032091 A JP 22032091A JP 3129778 B2 JP3129778 B2 JP 3129778B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はベクトル量子化器に係
り、特にコードブックの中から最も入力ベクトルに近い
ベクトルを選択して量子化を行なうベクトル量子化器に
関する。
【０００２】複数のデーからなるブロック単位に一括し
て量子化するベクトル量子化器は、ブロック内の各デー
タの組合せに対して予め複数のベクトルをコードブック
内に用意しておき、そのコードブックの中から最も入力
ベクトルに近いベクトルを選択し、その選択情報を受信
側へ伝送する。従って、ベクトル量子化器ではコードブ
ックに用意されるコード部によって符号化効率が決まる
ので、コードベクトルの設定が重要となる。
【０００３】
【従来の技術】図６は従来のベクトル量子化器の一例の
構成図を示す。同図中、符号化部１はコードブックを有
し、そのコードブックから取り出された或るコードベク
トルが復号部２で復号された後、減算器３に入力され、
ここで入力信号と減算される。これにより、減算器３か
らは入力信号と復号部２よりの再生信号との誤差信号が
取り出される。誤差電力最小化部４はこの誤差信号の電
力が最小と検出されるよう、符号化部１内のコードブッ
ク中のコードベクトルを選択する。
【０００４】図７は従来のベクトル量子化器の他の例の
構成図を示す。同図中、コードブック５内の複数のコー
ドベクトルのうち、誤差信号が最小となるようなコード
ベクトルがスイッチ６により選択出力されて合成フィル
タ７に入力される。
【０００５】合成フィルタ７は例えば人間の声帯から口
までの調音特性を与えるような回路で、前記復号部２を
構成している。この合成フィルタ７の出力再生信号は減
算器８で入力信号と減算されて誤差信号とされた後誤差
電力最小化部９に入力される。
【０００６】従って、この従来例の基本的な量子化動作
は図６に示したベクトル量子化器と同様であるが、この
従来のベクトル量子化器ではトレーニング回路１０を用
いてコードブック５のトレーニングができる点が前記図
６のベクトル量子化器と異なる。
【０００７】コードブック５のトレーニングを行なうと
きは、入力信号としてトレーニング信号を入力し、コー
ドベクトルを選択して量子化することを一定期間行なっ
た後、トレーニング回路１０でそのときの蓄積された誤
差電力が最小となるようコードベクトルを変化させる。
これにより、入力信号に対して最も量子化誤差が少なく
なるようなコードブック５を作ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
のベクトル量子化器では、量子化を行なうときに、コー
ドブック内のすべてのコードベクトルのうち選択される
頻度が極端に低いコードベクトルがあると、コードブッ
クの容量が無駄となると共に、符号化効率が低下すると
いう問題がある。
【０００９】また、コードブック５のトレーニングを行
なうときに、選択される頻度が極端に低いコードベクト
ルはトレーニングの機会も極端に低く、トレーニングの
効果が低いという問題もある。
【００１０】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
選択される頻度が極端に低いコードベクトルに対して
は、新しいコードベクトルに代えることにより、上記の
課題を解決したベクトル量子化器を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は請求項１記載の発
明の原理構成図を示す。本発明は、符号化部１１により
選択されたコードブック中のコードベクトルを復号部１
２内の合成フィルタで合成した信号と、入力信号との誤
差を検出し、誤差が最小となるようにコードブックから
コードベクトルを選択する制御部１３とからなるベクト
ル量子化器において、乱数発生器３１と置換手段１５と
を設けるようにしたものである。
【００１２】ここで、乱数発生器３１は乱数を発生す
る。置換手段１５はコードブックで選択される頻度が設
定値より少ないコードベクトルを乱数発生器３１で発生
する乱数に置き換える。
【００１３】図２は請求項２記載の発明の原理構成図を
示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図２において、復号部１２は
コードブック２１と合成フィルタ２３とよりなり、符号
化部１１はコードブック２１中のコードベクトルを選択
出力する第１のセレクタ２２とからなる。
【００１４】また、置換手段１５はコードブック２１中
のコードベクトルのうち、選択される頻度を計数する計
数器１８と、計数器１８の出力に基づいて、選択される
頻度が設定値よりも少ないコードベクトルに代えて、乱
数発生器で発生する乱数をコードブック２１に入力する
第２のセレクタ２４とよりなる。
【００１５】
【００１６】図３は請求項３記載の発明の原理構成図を
示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図３において、トレーニング
回路４１は入力信号の特性に合わせてコードブック２１
のトレーニングを行なう回路で、トレーニング時に選択
される頻度が設定値よりも少ないコードベクトルを前記
乱数発生器で発生する乱数に置き換える構成としたもの
である。
【００１７】
【作用】請求項１記載の発明では、図１の復号部１２よ
りの再生信号と入力信号とを制御部１３を構成する減算
器１６で減算して得た誤差信号を誤差電力最小化部１７
に入力して、これにより誤差電力が最小となるよう符号
化部１１内のコードブックのコードベクトルを選択す
る。
【００１８】一方、図１の置換手段１５は上記の量子化
の際に使用される各コードベクトルが選択される回数を
或る一定時間調べ、選択される頻度が前記設定値以下の
コードベクトルに対しては、乱数発生器で発生する乱数
に置換する。
【００１９】図２に示す発明では置換手段１５が計数器
１８と第２のセレクタ２４とから構成されている。計数
器１８はコードブック２１中の各コードベクトルの各々
について一定時間の量子化時に選択された回数（頻度）
を計数する。セレクタ２４は計数器１８の出力に基づき
設定値以下の頻度のコードベクトルに対応するコードブ
ック２１のアドレスに、乱数発生器で発生する乱数を書
き込む。
【００２０】これにより、以後、前記設定値以下の頻度
のコードベクトルに代えて、乱数発生器で発生された乱
数が第１のセレクタ２２によりコードベクトルとして選
択される。
【００２１】
【００２２】図３に示す発明では、トレーニング回路４
１が入力信号と選択されたコードベクトルをもとにトレ
ーニングを行なう。計数器４２はコードブック２１の各
コードベクトルの各々について選択される回数を或る一
定時間計数する。
【００２３】セレクタ４３は計数器４２の出力に基づ
き、設定値以下の頻度のコードベクトルに対応するコー
ドブック２１のアドレスに、乱数発生器で発生する乱数
を書き込む。従って、頻度が設定値以下のコードベクト
ルは乱数に置換される。
【００２４】
【実施例】図４は本発明の一実施例の構成図、図５は受
信側のベクトル量子化器の一例の構成図を示す。図４
中、図２と同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２５】図４において、コードブック２１中のコー
ドベクトルがセレクタ２２により選択された後、ゲイン
アンプ５０で所定係数倍され、更に合成フィルタ２３に
供給され、ここで所定特性が付与されて復号される。こ
れにより、合成フィルタ２３から取り出された再生信号
は、減算器１６において入力信号との誤差信号に変換さ
れた後、誤差電力最小化部１７に供給される。
【００２６】誤差電力最小化部１７は入力誤差信号（電
力）が最小となるように、セレクタ２２を制御してコー
ドブック２１中のコードベクトルを選択させると共に、
ゲインアンプ５０のゲインを可変制御する。また、計数
器１８は前記したように入力信号の量子化に際してコー
ドベクトルの使用回数（頻度）を計数し、その計数出力
に基づいて使用頻度の少ないコードベクトルに対応する
コードブック２１のアドレスに、セレクタ２４により予
備コードブック１４としての乱数発生器で発生した乱数
を書き込ませる。
【００２７】上記の動作が繰り返されることにより、コ
ードブック２１中の各コードベクトルの夫々は量子化の
際に選択される頻度が略等しくなるため、符号化効率を
従来より向上することができる。
【００２８】このようにして、誤差電力を最小にする再
生信号が得られた後、セレクタ２２のセレクト情報（選
択コードベクトル情報）、ゲインアンプ５０のゲイン情
報が伝送路へ送出される。また、このとき、合成フィル
タの情報が送られる場合も有る。
【００２９】伝送路を経た上記のセレクト情報及びゲイ
ン情報は、図５の復号器のセレクタ５２及びゲインアン
プ５６に夫々制御情報として印加される。また、伝送路
を経た上記の合成フィルタの情報は、図５の合成フィル
タ５７に印加される。
【００３０】復号器はコードブック５１中のコードベク
トルのうちセレクタ５２により送信側と同じコードベク
トルを選択し、選択したコードベクトルを計数器５３、
ゲインアンプ５６及び合成フィルタ５７を通して再生信
号として出力する。
【００３１】ここで、復号器にも予備コードブック１４
と同じ予備コードベクトルを格納した予備コードブック
５４が設けられている。また、計数器５３は入力コード
ベクトルをゲインアンプ５６へスルーで出力する一方、
コードベクトルの選択頻度を計数する。計数器５３の出
力に基づき選択される頻度が極端に低いコードベクトル
は、予備コードブック５４としての乱数発生器で発生し
た乱数に置換される。
【００３２】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、図３の如くトレーニング回路を有してい
てもよいことは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、量子化を
行なうときに、選択される頻度が極端低いコードベクト
ルの代りに、新しいコードベクトルに置換するようにし
たため、コードブック中の各コードベクトルの夫々につ
いて選択される頻度を略等しくすることができ、よって
従来に比し符号化効率を向上することができ、またコー
ドブックのトレーニングを行なうときも選択される頻度
が極端に低いコードベクトルは新しいコードベクトルに
置換するようにしたため、トレーニング効果を従来に比
し向上することができる等の特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の原理構成図である。
【図２】請求項２記載の発明の原理構成図である。
【図３】請求項３記載の発明の原理構成図である。
【図４】本発明の一実施例の構成図である。
【図５】本発明の一実施例の構成図である。
【図６】従来の一例の構成図である。
【図７】従来の他の例の構成図である。
【符号の説明】
１１ 符号化部 １２ 復号部 １３ 制御部 １４，５４ 予備コードブック １５ 置換手段 １８ 計数器 ２１ コードブック ２２ 第１のセレクタ ２３ 合成フィルタ ２４ 第２のセレクタ ３１ 乱数発生器 ４１ トレーニング回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−222522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−166655（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−186836（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03M 7/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コードブックで選択されたコードベクト
    ルを合成フィルタで合成した信号と、入力された信号と
    の誤差が最小となるようにコードブックからコードベク
    トルを選択するベクトル量子化器において、乱数を発生する乱数発生器と、 前記コードブックで選択される頻度が設定値より少ない
    コードベクトルを前記乱数発生器で発生する乱数に置き
    換える置換手段とを設けたことを特徴とするベクトル量
    子化器。
  2. 【請求項２】 前記コードブックからコードベクトルを
    選択出力する第１のセレクタと、 前記コードブックで 選択される頻度を計数する計数器と
    を 設けたことを特徴とする請求項１記載のベクトル量子
    化器。
  3. 【請求項３】 前記ベクトル量子化器に、入力信号に特
    性に合わせて前記コードブックのトレーニングを行なう
    トレーニング回路を設け、 前記置換手段は、前記コードブック中の各コードベクト
    ルのうち、該トレーニング回路によるトレーニング時に
    選択される頻度が設定値よりも少ないコードベクトルを
    前記乱数発生器で発生する乱数に置き換える ことを特徴
    とする請求項１記載のベクトル量子化器。
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