Векторное квантование

Помимо дифференциальной ИКМ, в настоящее время применяется еще один метод, учитывающий связи между соседними отсчетами сигнала – векторное квантование. Оно широко применяется в цифровых системах сотовой связи.

Сущность метода состоит в том, чтобы не квантовать отдельные отсчеты сигнала последовательно один за другим, а преобразовывать одновременно несколько отсчетов сигнала (блок) в совокупность кодовых слов. Более высокая эффективность такого преобразования (более низкая битовая скорость) по сравнению со скалярным квантованием достигается за счет учета статистической зависимости между отсчетами сигнала.

Задачу векторного квантования можно сформулировать следующим образом. На входе квантователя формируется вектор отсчетов речевого сигнала с Nбл вещественными компонентами имеющими совместную плотность вероятности . При векторном квантовании вектор U(ti) превращается в другой вектор Vд(ti) той же размерности, но с цифровыми компонентами . Такое преобразование можно обозначить символом Q(-) и назвать оператором векторного квантования, так что Uд(ti) = Q{U(ti)}. Эти обозначения можно наглядно проиллюстрировать для Nбл = 2. В этом частном случае пространство возможных значений входного вектора является двумерным и представляет собой плоскость. При квантовании это пространство разделяют на ячейки, как показано на рисунке.

Здесь произвольно выбраны ячейки Cк в форме шестиугольной кроме крайних ячеек, которые не ограничены. Общее число ячеек L = 37. В каждой ячейке выделен черной точкой вектор Uдк, компоненты которого представляются кодовым словом из п = log2L бит. Эти векторы являются выходными для данного L-уровневого векторного квантователя. Все входные векторы U(ti), попадающие в ячейки заменяются вектором Uдк.

Векторный квантователь функционирует следующим образом. Входной вектор сравнивается с каждым вектором из кодовой книги. В результате из кодовой книги выбирается вектор , ближайший к вектору , и в канал передается символ un, представляющий адрес найденного кодового вектора. На приемной стороне с помощью полученного адреса un восстанавливается вектор признаков речевого сигнала , на основе которого синтезируется речевой процесс. В такой интерпретации векторное квантование, по сути, является распознаванием образов, где вектор представляет собой входной образ, кодовая книга соответствует базе эталонов.

В качестве меры расстояния между входными векторами и векторами из кодовой книги обычно используется сумма квадратов отклонений si(k) и :

(2.3)

Дата добавления: 2014-01-04