專利名稱：：快速碼向量搜索法的制作方法背景領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及通信系統(tǒng)內(nèi)的語音處理。背景無線通信領(lǐng)域有許多應(yīng)用，包括如無繩電話、尋呼、無線本地環(huán)路、電子記事簿(PDA)、因特網(wǎng)電話以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)。特定的重要應(yīng)用是移動訂戶的蜂窩電話系統(tǒng)。如這里所使用的，術(shù)語“蜂窩”系統(tǒng)包含蜂窩和個人通信服務(wù)(PCS)兩種頻率。已經(jīng)為這種蜂窩電話系統(tǒng)開發(fā)了各種空中接口，包括如頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。與此相連，建立了各種本國和國際標準，包括如高級移動電話服務(wù)(AMPS)、全球移動電話系統(tǒng)(GSM)以及中間標準95(IS-95)。特別是，電信工業(yè)協(xié)會(TIA)以及其它公知標準團體公布了IS-95及其衍生標準IS-95A、IS-95B、ANSIJ-STD-008(通?？偡Q為IS-95)以及對數(shù)據(jù)所提出的高數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)。按照IS-95標準的使用而配置的蜂窩電話系統(tǒng)采用CDMA信號處理技術(shù)來提供高效且穩(wěn)健的蜂窩電話服務(wù)。美國專利號5103459和4901307中描述了大致按照IS-95標準的使用而配置的示例性蜂窩電話系統(tǒng)，這兩個專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并且通過引用被結(jié)合于此。使用CDMA技術(shù)的示例性系統(tǒng)是由TIA發(fā)布的cdma2000ITU-RRadioTransmissionTechnology(RTT)CandidateSubmission(這里稱為cdma2000)。cdma2000標準已在IS-2000的草案中給出，并且已經(jīng)由TIA認可。cdma2000提案在許多方面與IS-95系統(tǒng)兼容。另一CDMA標準是W-CDMA標準，它包含在第三代合伙人計劃“3GPP”中，文檔號為3GTS25.211，3GTS25.212，3GTS25.213和3GTS25.211。隨著數(shù)字通信系統(tǒng)的快速擴展，對有效頻率使用率的需求也是恒定的。提高系統(tǒng)效率的一種方法是發(fā)射經(jīng)壓縮的信號。在常規(guī)的陸上通信線電話系統(tǒng)中，使用每秒64千比特(kbps)的樣本率來重新創(chuàng)建數(shù)字傳輸中模擬語音信號的質(zhì)量。然而，通過使用利用語音信號冗余度的壓縮技術(shù)，可以減少在空中發(fā)射的信息量，而仍然維持高質(zhì)量。一般而言，編碼器執(zhí)行模擬語音信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，解碼器執(zhí)行數(shù)字信號回到語音信號的轉(zhuǎn)換。在示例性CDMA系統(tǒng)中，由編碼部分和解碼部分兩者所組成的聲碼器位于遠程站和基站內(nèi)。題為“可變速率聲碼器(VariableRateVocoder)”的美國專利號5414796中描述了示例性聲碼器，該專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并且通過引用被結(jié)合于此。聲碼器中，編碼部分提取與人類語音生成模型有關(guān)的參數(shù)。解碼部分使用在傳輸信道上接收到的參數(shù)來重新合成語音。模型不斷變化從而能對時變語音信號準確地建模。因此，語音被分成多個時間塊，即解析幀，在此期間計算參數(shù)。然后，為每個新的幀更新參數(shù)。如這里所使用的，單詞“解碼器”是指可以用來轉(zhuǎn)換在傳輸媒介上接收到的數(shù)字信號的任何設(shè)備或設(shè)備的任何部分。單詞“編碼器”是指可以用來把聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的任何設(shè)備或設(shè)備的任何部分。因此，這里所描述的實施例可以用CDMA系統(tǒng)的聲碼器來實現(xiàn)，或者用非CDMA系統(tǒng)的編碼器和解碼器來實現(xiàn)。在語音編碼器的各種類別中，編碼激勵的線性預(yù)測編碼(CELP)、隨機編碼或向量激勵的語音編碼編碼器屬于一類。這個特定類別的編碼算法的示例在中間標準127(IS-127)中已作描述，該標準題為“增強型可變速率編碼器(EVRC)”。這個特定類別的另一編碼器示例在一待批草案中已作描述，該草案題為“寬帶擴頻通信系統(tǒng)的模式可選聲碼器服務(wù)選項(SelectableModeVocoderServiceOptionforWidebandSpreadSpectrumCommunicationSystems)”，文檔號為3GPP2C.P9001。聲碼器的功能是通過去除語音內(nèi)固有的所有自然冗余而把數(shù)字化的語音信號壓縮為低比特率的信號。在CELP編碼器中，用短期共振峰(或LPC)濾波器來去除冗余。一旦去除了這些冗余，所產(chǎn)生的殘留信號可被建模成白高斯噪聲或白周期信號，該信號也必須編碼。因此，通過使用語音分析，隨后使用適當?shù)木幋a、傳輸和接收機處的重新合成，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率的顯著減小。首先通過確定線性預(yù)測編碼(LPC)濾波器的系數(shù)來確定給定語音幀的編碼參數(shù)。系數(shù)的適當選擇會去除幀內(nèi)語音信號的短期冗余。通過確定信號的音調(diào)時滯L和音調(diào)增益gp，去除了語音信號內(nèi)的長期周期冗余。可能音調(diào)時滯值和音調(diào)增益值的組合被存儲為自適應(yīng)碼本內(nèi)的向量。然后，從激勵波形碼本內(nèi)存儲的許多波形中選擇一激勵信號。當適當?shù)募钚盘柋唤o定的音調(diào)時滯和音調(diào)增益所激勵，并且然后被輸入到LPC濾波器內(nèi)時，可以產(chǎn)生與原始語音信號的近似。這樣，通過發(fā)射LPC濾波器系數(shù)、自適應(yīng)碼本向量的標識以及固定碼本激勵向量的標識，可以執(zhí)行經(jīng)壓縮的語音傳輸。有效的激勵碼本結(jié)構(gòu)被稱為代數(shù)碼本。代數(shù)碼本的實際結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域公知的并且在論文“基于代數(shù)編碼的快速CELP編碼(FastCELPcodingbasedonAlgebraicCodes)”中已作描述，該論文作者為J.P.Adoul等人，登載于ICASSP學(xué)報，1987年4月6-9日。美國專利號5444816進一步公開了代數(shù)編碼的使用，該專利題為“基于代數(shù)編碼的有效語音編碼的動態(tài)碼本(DynamicCodebookforEfficientSpeechBasedonAlgebraicCodes)”，公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。由于實現(xiàn)最佳激勵向量的碼本搜索的密集計算和存儲要求，總是需要提高碼本搜索的速度。概述給出了用于實現(xiàn)編碼器內(nèi)快速代碼向量搜索的新穎方法和裝置。一方面，給出了用于在代數(shù)碼本內(nèi)搜索碼向量的一種方法，其中快速碼本搜索使用了預(yù)先計算的托普勒茲(Toeplitz)自相關(guān)矩陣(被存儲為加權(quán)濾波器脈沖響應(yīng)的一維向量)以及經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖，這大大節(jié)省了實施碼本搜索所需的內(nèi)存。另一方面，給出了從脈沖向量碼本中選擇一最佳脈沖向量的裝置，其中線性預(yù)測編碼器使用該最佳脈沖向量來對殘留波形進行編碼。裝置包括脈沖響應(yīng)發(fā)生器，用于輸出一脈沖響應(yīng)向量；相關(guān)元件，用于接收該脈沖響應(yīng)向量以及多個目標信號樣本，并且根據(jù)脈沖響應(yīng)向量輸出一自相關(guān)值，根據(jù)合成的脈沖響應(yīng)向量和多個目標信號樣本輸出一互相關(guān)向量，其中合成脈沖響應(yīng)向量是用脈沖響應(yīng)向量確定的；以及脈沖能量確定元件，它使用來自脈沖向量碼本的一脈沖向量、用脈沖向量確定的合成脈沖向量以及自相關(guān)值產(chǎn)生一能量值，其中度量計算器使用該能量值和自相關(guān)值來確定一比值，該比值用于選擇最佳脈沖向量。另一方面，給出了從脈沖向量的碼本選擇一最佳脈沖向量的方法。所述方法包括確定與脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的自相關(guān)值；確定與目標信號和經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的互相關(guān)值，其中所述經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量是從脈沖響應(yīng)向量中確定的；為多個脈沖向量的每一個脈沖向量確定一能量值，其中所述能量值是用各個脈沖向量以及與每個脈沖向量相關(guān)的經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖向量來確定的；以及用多個能量值和互相關(guān)值來確定多個比率，其中通過使用被選擇為具有多個比率的最高比率的脈沖向量對殘留波形進行編碼。附圖簡述圖1是示例性通信系統(tǒng)的框圖。圖2是用于執(zhí)行碼本搜索的常規(guī)裝置的框圖。圖3是在使用音調(diào)增強脈沖響應(yīng)的編碼器內(nèi)執(zhí)行緩慢碼本搜索的裝置框圖。圖4是在使用音調(diào)增強脈沖響應(yīng)的編碼器內(nèi)執(zhí)行快速碼本搜索的裝置框圖。圖5是用于執(zhí)行快速碼本搜索的方法步驟的流程圖。詳細描述如圖1所示，無線通信網(wǎng)絡(luò)10一般包括多個遠程站(也稱為移動站或訂戶單元或用戶設(shè)備)12a-12d、多個基站(也稱為基站收發(fā)器(BTS)或節(jié)點B)14a-14c、基站控制器(BSC)(也稱為無線電網(wǎng)絡(luò)控制器或分組控制函數(shù))16、移動交換中心(MSC)或轉(zhuǎn)換器18、分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(PDSN)或網(wǎng)間函數(shù)(IWF)20、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)22(一般是電話公司)以及因特網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)24(一般是因特網(wǎng))。為了簡潔，示出四個遠程站12a-12d、三個基站14a-14c、一個BSC16、一個MSC18以及一個PDSN。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，可以有任何數(shù)量的遠程站12、基站14、BSC16、MSC18和PDSN20。在一實施例中，無線通信網(wǎng)絡(luò)10是分組數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。遠程站12a-12d可以是許多不同類型的無線通信設(shè)備的任一個，譬如便攜式電話、與運行基于IP的網(wǎng)頁瀏覽應(yīng)用程序的筆記本電腦相連的蜂窩電話、與免提汽車部件相關(guān)的蜂窩電話、運行基于IP的網(wǎng)頁瀏覽應(yīng)用程序的電子記事簿(PDA)、結(jié)合在便攜式電腦內(nèi)的無線通信模塊、或者可能在無線本地環(huán)路或儀表讀數(shù)系統(tǒng)內(nèi)找到的固定位置通信模塊。在最普通的實施例中，遠程站可以是任何類型的通信單元。遠程站12a-12d可被配置成執(zhí)行一個或多個無線分組數(shù)據(jù)協(xié)議，譬如EIA/TIA/IS-707標準內(nèi)描述的協(xié)議。在一特定實施例中，遠程站12a-12d產(chǎn)生指向IP網(wǎng)絡(luò)24的IP分組，并且用點到點協(xié)議(PPP)把IP分組封裝到幀內(nèi)。一實施例中，IP網(wǎng)絡(luò)24與PDSN20耦合，PDSN20與MSC18耦合，MSC18與BSC16和PSTN22耦合，BSC16與基站14a-14c耦合，這些耦合都是通過為按照幾種已知協(xié)議的任一種的語音和/或數(shù)據(jù)分組的傳輸所配置的電纜線進行的，已知協(xié)議包括如E1、T1、異步傳輸模式(ATM)、IP、幀中繼、HDSL、ADSL或xDSL。在另一實施例中，BSC16直接與PDSN20耦合，且MSC18不與PDSN20耦合。在另一實施例中，遠程站12a-12d在RF接口上與基站14a-14c進行通信，所述RF接口在第三代合伙人計劃2“3GPP2”“cdma2000擴展譜系統(tǒng)的物理層標準(PhysicalLayerStandardforcdma2000SpreadSpectrumSystems)”中被定義，3GPP2文檔號為C.P0002-A，TIAPN-4694，要被公布為TIA/EIA/IS-2000-2-A(草案，修訂版30)(1999年11月19日)，該文檔完全通過引用被結(jié)合于此。在另一實施例中，遠程站12a-12d在一RF接口上與基站14a-14c進行通信，所述RF接口在第三代合伙人計劃“3GPP”中定義，文檔號為3GTS25.211、3GTS25.212、3GTS25.213和3GTS25.214。在無線通信網(wǎng)絡(luò)10的典型操作期間，基站14a-14c接收并解調(diào)來自電話呼叫、網(wǎng)頁瀏覽或其它數(shù)據(jù)通信中所涉及的各遠程站12a-12d的逆向鏈路信號集。給定基站14a-14c所接收到的每個逆向鏈路信號都在基站14a-14c內(nèi)被處理。每個基站14a-14c可能通過調(diào)制并把正向鏈路信號集發(fā)送至遠程站12a-12d而與多個遠程站12a-12d進行通信。例如，如圖1所示，基站14a同時與第一和第二遠程站12a、12b進行通信，而基站14c同時與第三和第四遠程站12c、12d進行通信。所產(chǎn)生的分組被轉(zhuǎn)發(fā)至BSC16，后者提供呼叫資源分配和移動管理功能，包括把特定遠程站12a-12d的呼叫從一個基站14a-14c協(xié)調(diào)地軟切換到另一個基站14a-14c。例如，遠程站正同時與兩個基站14b、14c進行通信。最終，當遠程站12c移至離開一個基站14c足夠遠時，呼叫會被切換至另一基站14b。如果傳輸是常規(guī)的電話呼叫，則BSC16會把接收到的數(shù)據(jù)路由至MSC18，后者為與PSTN22接口提供附加的路由服務(wù)。如果傳輸是基于分組的傳輸，譬如指向IP網(wǎng)絡(luò)24的數(shù)據(jù)呼叫，MSC18會把數(shù)據(jù)分組路由至PDSN20，后者會把分組發(fā)送至IP網(wǎng)絡(luò)24?；蛘?，BSC16會把分組直接路由至PDSN20，后者把分組發(fā)送至IP網(wǎng)絡(luò)24。如上所討論的，語音信號可被分成幾個幀，并且通過使用LPC濾波器系數(shù)、自適應(yīng)碼本向量和固定碼本向量來建模。為了創(chuàng)建語音信號的最佳模型，實際語音和重建語音間的差異必須最小。確定差異是否最小的一種技術(shù)是確定實際語音和重建語音間的相關(guān)值，然后選擇具有最大相關(guān)屬性的一組分量。圖2是常規(guī)編碼器內(nèi)從碼本選擇一最佳激勵向量的裝置的框圖。這個編碼器被設(shè)計成在輸入信號與濾波器脈沖響應(yīng)卷積時使計算復(fù)雜度最小，為了確定哪個輸入信號與目標信號最匹配而卷積多個輸入信號，所述復(fù)雜度還會增加。為了降低復(fù)雜度，該編碼器把一組輸入信號與已經(jīng)用零值延長的脈沖響應(yīng)進行卷積。這種延長導(dǎo)致平穩(wěn)的脈沖響應(yīng)。平穩(wěn)脈沖響應(yīng)的自相關(guān)矩陣具有托普勒茲形式。感知加權(quán)濾波器230對語音樣本幀s(n)濾波以產(chǎn)生目標信號x(n)。感知加權(quán)濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)在上述美國專利號5414796中已作描述。脈沖響應(yīng)發(fā)生器210產(chǎn)生一脈沖響應(yīng)h(n)。通過使用脈沖響應(yīng)h(n)和目標信號x(n)，按照下列關(guān)系在計算元件290處產(chǎn)生一互相關(guān)向量d(i)d(i)=Σj=1Mx(i)h(i-j),forj=1toM]]>計算元件250也使用脈沖響應(yīng)h(n)來產(chǎn)生自相關(guān)矩陣φ(i,j)=Σn=jMh(n-i)h(n-j),fori≥j]]>如果解析窗從M個樣本延長到M+L-1個樣本，自相關(guān)矩陣φ就變?yōu)橥衅绽掌澗仃?，其中額外樣本為零值。托普勒茲矩陣是一方陣，它的各項沿每條對角線都是常數(shù)。因此，托普勒茲自相關(guān)矩陣由一維向量表示，而不是二維矩陣。自相關(guān)矩陣φ的項被發(fā)送到計算元件240。脈沖碼本發(fā)生器200產(chǎn)生多個脈沖向量{ck，k＝1，...，M}，它們也被輸入到計算元件240中。激勵波形碼本，在這里或者被稱為脈沖波形碼本或脈沖碼本，可以響應(yīng)多個脈沖位置信號而生成{pi，i＝1，...，M}(圖中未示出)，其中i是脈沖向量中單位脈沖的位置。Np是表示脈沖向量內(nèi)脈沖數(shù)目的值。計算元件240按照下列公式用自相關(guān)矩陣φ過濾脈沖向量Eyy=Σi=0Np-1φ(pi,pj)+2·Σi=0Np-1Σj=i+1Np-1ck(pi)ck(pj)φ(pi,pj)]]>計算元件290也按照下列公式使用脈沖向量{ck，k＝1，...，M}來確定d(n)和ck(n)之間的互相關(guān)Exy2=(Σi=0Np-1ck(pi)·d(pi))2]]>一旦Eyy和Exy的值已知，計算元件260就使用下列關(guān)系式確定值TkTk=(Exy)2Eyy]]>與Tk最大值對應(yīng)的脈沖向量被選擇為最佳向量來對殘留波形進行編碼。由于自相關(guān)矩陣φ的簡化，因此使用上述方案來搜索最佳脈沖向量是有效的。然而，圖2的裝置不能在新一代語音編碼器中實現(xiàn)，譬如增強型可變速率編解碼器(EVRC)和可選模式聲碼器(SMV)。在圖2的裝置中，通過用零值來延伸語音幀的窗，自相關(guān)矩陣φ的簡化是可行的，從而使脈沖響應(yīng)h(n)變得平穩(wěn)。因而，自相關(guān)矩陣φ的項使φ(i，j)＝φ(i-j)。然而，在某些新的聲碼器中，譬如上面提到的那些，由于結(jié)合了來自音調(diào)周期性的非零值作用，不能用零值來延伸語音幀窗。在這些聲碼器中，通過把增益調(diào)整的前向和后向音調(diào)銳化過程結(jié)合到語音信號的解析幀內(nèi)，從而增強了碼本脈沖的音調(diào)周期性作用。音調(diào)銳化的一例是按照下列關(guān)系式從h(n)形成一合成脈沖響應(yīng)h~(n)=gpp-1h(n-(P-1)L)+...+gp3h(n-3L)+gp2h(n-2L)+gph(n-L)]]>+h(n)]]>+gph(n+L)+gp2h(n+2L)+gp3h(n+3L)+...+gpp-1h(n+(P-1)L)]]>其中P是子幀內(nèi)包含的長度為L的音調(diào)時滯周期(全部或部分的)的數(shù)目，L是音調(diào)時滯，gp是音調(diào)增益。圖3是用于搜索激勵碼本的裝置框圖，其中濾波器的脈沖響應(yīng)已被音調(diào)增強。感知加權(quán)濾波器330過濾一語音樣本幀s(n)以產(chǎn)生目標信號x(n)。脈沖響應(yīng)發(fā)生器310產(chǎn)生一脈沖響應(yīng)h(n)。脈沖響應(yīng)h(n)被輸入到音調(diào)銳化器元件370內(nèi)，并且產(chǎn)生合成脈沖響應(yīng)合成脈沖響應(yīng)和目標信號x(n)被輸入到計算元件390內(nèi)，按照下列關(guān)系式確定互相關(guān)向量d(i)d(i)=Σj=1Mx(i)h~(i-j),forj=1toM]]>計算元件350也使用合成脈沖響應(yīng)來產(chǎn)生一自相關(guān)矩陣φ(i,j)=Σn=jMh~(n-i)h~(n-j),fori≥j]]>自相關(guān)矩陣φ的項被發(fā)送到計算元件340。脈沖碼本發(fā)生器300產(chǎn)生多個脈沖向量{ck，k＝1，...，M}，它們也被輸入到計算元件340內(nèi)。計算元件340按照下列公式用自相關(guān)矩陣過濾這些脈沖向量Eyy=Σi=0Np-1φ(pi,pj)+2·Σi=0Np-1Σj=i+1Np-1ck(pi)ck(pj)φ(pi,pj)]]>計算元件390也使用脈沖向量{ck，k＝1，...，M}按照下列公式確定d(n)和ck(n)間的互相關(guān)Exy2=(Σi=0Np-1ck(pi)·d(pi))2]]>一旦Eyy和Exy的值已知，計算元件360就使用下列關(guān)系式確定值TkTk=(Exy)2Eyy]]>與Tk最大值對應(yīng)的脈沖向量被選擇為最佳向量來對殘留波形進行編碼。由于合成脈沖響應(yīng)不再是平穩(wěn)的，因此不能把自相關(guān)矩陣簡化為一維矩陣，并且存儲φ矩陣所需的元件總數(shù)仍然很大。下面描述的實施例解決了對新一代編碼器內(nèi)更多有效計算方案的需求，新一代編碼器被設(shè)計成增強音調(diào)周期的作用。這些實施例描述了可能被本領(lǐng)域技術(shù)人員視為違反直覺的，然而某些音調(diào)周期值的適當選擇會產(chǎn)生有益的結(jié)果。特別是，本領(lǐng)域普遍認為，脈沖碼向量內(nèi)的脈沖數(shù)應(yīng)該保持很小，以便使表示向量所需的比特數(shù)最小。脈沖碼向量是具有指明間隔的單位脈沖的向量，其中剩余的間隔被指定為零值。一例具有少量脈沖的脈沖向量是少于14％的可用間隔被單位脈沖占據(jù)的脈沖向量。這里所公開的實施例特意增加了碼向量內(nèi)的脈沖數(shù)目。在增強脈沖響應(yīng)的音調(diào)的編碼器內(nèi)，前向和后向時滯值被折疊到窗口幀內(nèi)，所述窗口幀正在被解析以形成合成脈沖響應(yīng)。在這些編碼器中，根據(jù)合成脈沖響應(yīng)確定自相關(guān)矩陣φ。這里所公開的實施例避免使用合成脈沖響應(yīng)來確定自相關(guān)矩陣φ。這些實施例確定合成脈沖碼本向量，而不是使用合成脈沖響應(yīng)，其中脈沖碼向量的前向和后向時滯值被折回碼向量內(nèi)。時滯值的這種結(jié)合增加了碼向量內(nèi)的脈沖數(shù)目，這又違背了碼向量脈沖數(shù)目應(yīng)該保持最小的通常見解。如果使用合成脈沖碼向量，由于以下關(guān)系式而不再需要根據(jù)合成脈沖響應(yīng)來確定自相關(guān)矩陣φc⊗h~=c~⊗h]]>上述公式表明，脈沖碼向量與經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)的卷積結(jié)果等價于經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖碼向量與脈沖響應(yīng)的卷積結(jié)果。如果使用脈沖響應(yīng)而不是合成脈沖響應(yīng)來確定自相關(guān)矩陣φ，則這里的實施例隱含地假定可以用零值來延伸脈沖響應(yīng)。這個假定與上述把非零時滯值折回到脈沖響應(yīng)內(nèi)的實踐相反。通過使用該假定，實施例使二維自相關(guān)矩陣φ與一維自相關(guān)矩陣近似，以便在使用經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)的編碼器內(nèi)執(zhí)行對最佳激勵或脈沖波形的快速搜索。圖4是會使用合成脈沖向量執(zhí)行快速碼本搜索的裝置框圖。一實施例中，碼本內(nèi)的脈沖向量長為80個樣本，且單位脈沖可以位于任一80個樣本位置處。每個碼向量內(nèi)的單位脈沖數(shù)應(yīng)該保持很小，如，如果有80個樣本位置則為1或2。在較大尺寸的解析窗內(nèi)可使用具有更多脈沖的向量。對于每個脈沖pi而言，為每個脈沖分配一相應(yīng)的符號si。所產(chǎn)生的碼向量ck由下列公式給出ck(j)=Σi=0Np-1siδ(j-pi)]]>感知加權(quán)濾波器430對語音樣本幀s(n)濾波以產(chǎn)生目標信號x(n)。脈沖響應(yīng)發(fā)生器410產(chǎn)生一脈沖響應(yīng)h(n)。脈沖響應(yīng)h(n)被輸入音調(diào)銳化器元件470并且產(chǎn)生合成脈沖響應(yīng)合成脈沖響應(yīng)和目標信號x(n)被輸入到計算元件490內(nèi)，按照下列關(guān)系式確定互相關(guān)向量d(i)d(i)=Σj=1Mx(i)h~(i-j),forj=1toM]]>計算元件450也使用合成脈沖響應(yīng)來產(chǎn)生一維自相關(guān)矩陣φ(i)=Σn=0M-1h(n)h(n-i)]]>自相關(guān)矩陣φ的項被發(fā)送到計算元件440。脈沖碼本發(fā)生器400產(chǎn)生多個脈沖向量{ck，k＝1，...，M}，它們被音調(diào)銳化元件420所改變，從而按照下列公式形成合成脈沖向量pik=pi0+kL,k=-k1,-k1+1,...,0,1,2,...,k2,]]>其中選擇k1和k2是范圍0≤kl，k2≤M內(nèi)的最大值，使0≤pik<M.]]>根據(jù)向量內(nèi)的主脈沖位置和音調(diào)時滯，每個主脈沖pi0會有0個或多個次脈沖。例如，對于時滯L＝33，向量尺寸M＝80，第i個脈沖的主位置為pi0=46,]]>次脈沖位置為pi-1=13,]]>以及pi1=79.]]>因此，合成脈沖向量包括主脈沖和次脈沖。合成脈沖向量、脈沖向量以及自相關(guān)矩陣φ被輸入計算元件440。計算元件440按照下列公式過濾脈沖向量和合成脈沖向量Eyy=Σi=0Np-1Σv=-k1k2gp|v|φ(0)]]>+2·Σi=0Np-1Σw=-k1k2Σj=i+1Np-1Σv=-k1k2gp|w|gp|v|ck(pi0)ck(pj0)φ(|piw-pjv|)]]>計算元件490也使用脈沖向量{ck，k＝1，...，M}按照下列公式確定d(n)和ck(n)間的互相關(guān)Exy2=(Σi=0Np-1ck(pi)·d(pi))2]]>一旦Eyy和Exy的值已知，計算元件460就使用下列關(guān)系式確定值TkTk=(Exy)2Eyy]]>與Tk最大值對應(yīng)的脈沖向量被選擇為最佳向量來對殘留波形進行編碼。上述Eyy的計算優(yōu)點是以低復(fù)雜度方法把前向和后向音調(diào)銳化結(jié)合在碼本搜索中，從而把存儲一維φ(i)向量所需的內(nèi)存要求減少為僅僅M個值，不像現(xiàn)有技術(shù)要求二維矩陣φ(i，j)的M×M個值那樣。在另一配置中，可以實現(xiàn)互相關(guān)元件401，它能產(chǎn)生自相關(guān)矩陣φ和互相關(guān)值Exy。另一實施例中，可以用脈沖能量確定元件402產(chǎn)生能量值Eyy，該元件402被配置成產(chǎn)生一碼本以及碼本的合成表示，并且用接收到的自相關(guān)矩陣來計算能量值。或者，音調(diào)銳化器470可以獨立于脈沖碼確定元件402而實現(xiàn)。在還有一實施例中，可以配置單個處理器和內(nèi)存來執(zhí)行圖4的各個元件的所有功能。圖5是說明在使用音調(diào)增強的脈沖響應(yīng)的編碼器內(nèi)執(zhí)行快速碼本搜索的方法流程圖?？梢耘渲锰幚砥骱蛢?nèi)存來執(zhí)行方法步驟。在步驟500中，產(chǎn)生主脈沖向量。步驟502中，產(chǎn)生包括主脈沖和次脈沖的合成脈沖向量。步驟504中，過濾語音信號s(n)以產(chǎn)生目標信號x(n)。步驟506中，產(chǎn)生脈沖響應(yīng)h(n)。步驟508中，使用脈沖響應(yīng)h(n)來產(chǎn)生音調(diào)增強的合成脈沖響應(yīng)步驟510中，根據(jù)合成脈沖響應(yīng)和目標信號x(n)確定互相關(guān)值d(i)。步驟512中，使用脈沖響應(yīng)h(n)確定一維自相關(guān)矩陣φ。步驟514中，使用互相關(guān)值d(i)和脈沖向量確定值Exy。步驟516中，使用自相關(guān)矩陣φ、合成脈沖向量和主脈沖向量確定能量值Eyy。步驟518中，使用Exy和Eyy確定最大指標Tk。步驟520中，為碼本的下一個脈沖向量重復(fù)該過程，直到耗盡所有脈沖向量為止。步驟522中，選擇具有最大的最大指標Tk的脈沖向量作為最佳激勵波形來對解析幀內(nèi)的語音信號進行編碼。上述方法步驟可以交換而不影響這里所描述的實施例的范圍。例如，完全可能在值Exy之前確定值Eyy，而不影響Tk的計算。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，信息和信號可以用多種不同技術(shù)和工藝中的任一種來表示。例如，上述說明中可能涉及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、比特、碼元和碼片可以用電壓、電流、電磁波、磁場或其粒子、光場或其粒子、或它們的任意組合來表示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能進一步理解，結(jié)合這里所公開的實施例所描述的各種說明性的邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可以作為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合來實現(xiàn)。為了清楚說明硬件和軟件間的互換性，各種說明性的元件、框圖、模塊、電路和步驟一般按照其功能性進行了闡述。這些功能性究竟作為硬件或軟件來實現(xiàn)取決于整個系統(tǒng)所采用的特定的應(yīng)用程序和設(shè)計。技術(shù)人員可能以對于每個特定應(yīng)用不同的方式來實現(xiàn)所述功能，但這種實現(xiàn)決定不應(yīng)被解釋為造成背離本發(fā)明的范圍。結(jié)合這里所描述的實施例來描述的各種說明性的邏輯塊、模塊和電路的實現(xiàn)或執(zhí)行可以用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、分立門電路或晶體管邏輯、分立硬件元件或為執(zhí)行這里所述功能而設(shè)計的任意組合。通用處理器可能是微處理器，然而或者，處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可能用計算設(shè)備的組合來實現(xiàn)，如DSP和微處理器的組合、多個微處理器、結(jié)合DSP內(nèi)核的一個或多個微處理器，或任意其它這種配置。結(jié)合這里所公開實施例描述的方法或算法的步驟可能直接包含在硬件中、由處理器執(zhí)行的軟件模塊中，或兩者的組合。軟件模塊可能駐留在RAM存儲器、閃耀(flash)存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可卸盤、CD-ROM或本領(lǐng)域中已知的任何其它形式的存儲媒體中。示例性存儲媒體與處理器耦合，使得處理器可以從存儲媒體讀取信息或把信息寫入存儲媒體?；蛘撸鎯γ襟w可以與處理器合成一體。處理器和存儲媒體可能駐留在ASIC中。ASIC可能駐留在訂戶終端中?；蛘?，處理器和存儲媒體可能作為分立元件駐留在用戶終端中。上述公開實施例的描述使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制造或使用本發(fā)明。這些實施例的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，這里定義的一般原理可以被應(yīng)用于其它實施例中而不違背本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明并不限于這里示出的實施例，而要符合與這里揭示的原理和新穎特征一致的最寬泛的范圍。權(quán)利要求1.一種用于從脈沖向量碼本中選擇一最佳脈沖向量的裝置，其特征在于，線性預(yù)測編碼器使用該最佳脈沖向量對殘留波形進行編碼，所述裝置包括脈沖響應(yīng)發(fā)生器，用于輸出一脈沖響應(yīng)向量；相關(guān)元件，用于接收所述脈沖響應(yīng)向量和多個目標信號樣本，根據(jù)所述脈沖響應(yīng)向量輸出一自相關(guān)值，以及根據(jù)了合成脈沖響應(yīng)向量和所述多個目標信號樣本輸出一互相關(guān)向量，其中所述合成脈沖響應(yīng)向量是用脈沖響應(yīng)向量確定的；以及脈沖能量確定元件，它使用來自脈沖向量碼本的一脈沖向量、用脈沖向量確定的合成脈沖向量以及自相關(guān)值來產(chǎn)生一能量值，其中度量計算器使用所述能量值和所述自相關(guān)值來確定一比值，該比值用于選擇最佳脈沖向量。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還用于為脈沖向量碼本的每個脈沖向量產(chǎn)生一能量值，具有最大比值的脈沖向量用來對殘留波形進行編碼。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述脈沖能量確定元件包括脈沖向量發(fā)生器，用于產(chǎn)生所述脈沖向量碼本；音調(diào)銳化器，用于接收脈沖向量并且用于產(chǎn)生合成脈沖向量；以及能量計算元件，用于從脈沖向量發(fā)生器接收脈沖向量，從音調(diào)銳化器接收合成脈沖向量，以及從相關(guān)元件接收自相關(guān)向量，并且用于確定所述能量值。4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述音調(diào)銳化器按照預(yù)定的音調(diào)時滯參數(shù)和預(yù)定的音調(diào)增益參數(shù)來確定所述合成脈沖向量。5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述能量計算元件按照以下公式確定所述能量值Eyy=Σi=0Np-1Σv=-k2k2gp|v|φ~(0)+2.Σi=0Np-1Σw=-v1v2Σj=i+1Np-1Σv=-k1k2gp|w|gp|v|ck(pi0)ck(pj0)φ(|piw-pjv|)]]>其中Eyy是能量值，gp是音調(diào)增益值，px是脈沖向量內(nèi)第x個元的脈沖位置，而0是脈沖響應(yīng)的自相關(guān)向量。6.一種對殘留波形進行編碼的裝置，包括內(nèi)存元件；以及處理器，用于實現(xiàn)存儲在內(nèi)存元件內(nèi)的指令集，所述指令集用于確定與脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的一自相關(guān)值；確定與目標信號和經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的一互相關(guān)值，其中所述經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量是從脈沖響應(yīng)向量中確定的；為來自多個脈沖向量的每一個脈沖向量確定一能量值，其中所述能量值是用每個脈沖向量以及與每個脈沖向量相關(guān)的經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖向量而確定的；以及使用所述多個能量值和互相關(guān)值來確定多個比率，其中通過使用提供最大比率的脈沖向量而對殘留波形進行編碼。7.一種從脈沖向量的碼本選擇一最佳脈沖向量的方法，包括確定與脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的一自相關(guān)值；確定與目標信號和經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的一互相關(guān)值，其中所述經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量是從脈沖響應(yīng)向量中確定的；為來自多個脈沖向量的每一個脈沖向量確定一能量值，其中所述能量值是用每個脈沖向量以及與每個脈沖向量相關(guān)的經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖向量而確定的；以及使用所述多個能量值和互相關(guān)值來確定多個比率，其中通過使用具有最大比率的脈沖向量而對殘留波形進行編碼。8.一種從脈沖向量的碼本選擇一最佳脈沖向量的裝置，包括用于確定與脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的一自相關(guān)值的裝置；用于確定與目標信號和經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量相關(guān)的一互相關(guān)值的裝置，其中所述經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖響應(yīng)向量是從脈沖響應(yīng)向量中確定的；用于為來自多個脈沖向量的每一個脈沖向量確定一能量值的裝置，其中所述能量值是用每個脈沖向量以及與每個脈沖向量相關(guān)的經(jīng)音調(diào)銳化的脈沖向量而確定的；使用所述多個能量值和互相關(guān)值來確定多個比率的裝置；以及用于選擇具有多個比率的最高比率的脈沖向量的裝置。全文摘要這里給出了從碼本快速選擇一最佳激勵波形的方法和裝置。在使用前向和后向音調(diào)增強的編碼方案中，通過使二維自相關(guān)矩陣與一維自相關(guān)向量近似而降低了存儲器和處理器負載。當相關(guān)元件被配置成確定脈沖響應(yīng)的自相關(guān)矩陣、并且脈沖能量確定元件被配置成確定包含次脈沖位置的脈沖碼向量的能量時，近似是可能的。文檔編號G10L19/10GK1535462SQ02814735公開日2004年10月6日申請日期2002年5月31日優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日發(fā)明者A·肯德哈代,A·P·德賈科,S·曼居納斯,A肯德哈代,幽傷,德賈科申請人:高通股份有限公司