语音、图像和视频信号的差错隐匿或校正制造技术

一种差错隐匿或校正的方法，用于如语音、图像和视频信号，特别适于通过无线和ＡＴＭ信道传送的信号。本方法改善了大码组和群聚差错下的稳定性。它基于修正的离散傅里叶变换，即等效于傅里叶系数的置换。象通常的傅里叶变换那样，将传输信号中一个连续的系数集合设置为零，以使得接收机上可以应用差错隐匿技术。修正的傅里叶变换中诸零值在频谱中并不集聚于一起，因而可改善通常的傅里叶变换中会引起的不稳定性，能应用大得多的码组规模。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及诸信号，例如语音、图像和视频信号的差错隐匿或校正用的方法和设备，具体用于诸如通过无线通信和ATM信道传送的诸信号。在1993年9月IEICE会刊的基础篇、卷E76-A第9期内Marvasti和Nafie的文章“Sampling TheoremA Unified Outlook onInformation Theory，Block and Convolutional Codes(取样原理信息论、码组和卷积码概观)”(此后称为“ST”)及1998年5月31日至6月3日美国加州蒙特雷ISCAS’98的会刊内Marvasti、Hasan和Echhart的文章“Speech Recovery with Bursty Lossess(有突发性损失的语音恢复)”(此后称为“BL”)中，公布了应用离散傅里叶变换(DFT)进行模拟信号差错隐匿或校正的一种技术。信号经取样和形成码组后，实施DFT。然后，修正DFT，使M个连续的分量等于零(注意DFT中系数的循环性质，所以对于N的码组长度，第N个系数和第一个系数是接连的)。对于差错校正来说，这些分量被插入DFT频谱中，使得码组规模大于样值的原始数目，而对于差错隐匿来说，DFT的M个分量都设置为零，从而信号中的某些信息遭丢失。然后，进行傅里叶反变换，在通常的帧处理后传输出得到的新信号。如ST文章中所指出，零值分量的位置可以优选地选择，使得在假定原始信号为实数值下，由IDFT(DFT反变换)给出一个实数值的信号。在ST文章中表明，每个码组中能校正M个丢失，并说明了做到这一点的几种方法。如果新传输信号的码组长度为N，设置为零的系数数目为M，N＝K+M，则可能的方法一种是反转一个K×K矩阵，另一种是应用拉格朗日内插法内插出丢失的值。这两种方法在大的N值下计算量都很大。在BL文章中公布了一种递归方法，它容易处理得多。可是，如BL文章中所指出，当码组规模变大时，特别是当校正出现在连续样值中的诸丢失时，四舍五入的误差会积累。已经发现，当码组规模超过N＝64时，上述恢复方法会变得不稳定。为了遵从诸如G.729或GSM标准之类的电信标准，需要在一定规模的诸帧内传输诸样值，G.729场合下为80个样值，GSM场合下为160个样值。由于导致丢失的传输差错会造成整个帧的失落，所以码组长度必须是帧长度的倍数。换言之，码组长度必须大大地超过N＝64。此外，一个帧的丢失意味着丢失80或160个连续的样值，所以差错恢复方法的稳定性有着严格要求。本专利技术的一个目的是提供出一种差错隐匿或差错校正的技术，它可改善大的码组规模的稳定性。本专利技术正如独立权利要求中所陈述的。本专利技术基于开发的一种修正形式的离散傅里叶变换(DFT)。在形式上，它具有类同于通常的DFT的方面，即能应用象ST和BL文章中所述的同样的差错恢复方法，但是，它并不遭受同等程序的不稳定性。此外，当实际中实施傅里叶变换和反变换时，可以应用通常的FFT(快速傅里叶变换)方法，使得在此修正技术中能够使用许多已有的硬件和软件。现在，参照附图的例子来说明本专利技术的实施例。附图中，附图说明图1以方框图形式示明实现本专利技术的传输设备；图2以方框图形式示明实现本专利技术的接收设备；图3以方框图形式示明图2中差错隐匿器部分的一个实施例；以及图4以方框图形式示明图2中差错隐匿器部分的另一个实施例。使用DFT进行差错恢复为了理解修正的DFT和修正的差错恢复技术，有益的做法是首先回顾一下在BL文章中公布的通常的DFT和差错恢复技术。如果x(i)(i＝0，...，N-1)是一系列的N个样值，则DFT X(k)由下式定义X(k)=1NΣi=0N-1x(i)exp]]>式中，j为 为便于分析，将上式改写如下X(k)=1NΣi=0N-1x(i)exp]]>式中，q＝2π/N。该DFT的反变换(IDFT)为x(i)=1NΣk=0N-1X(k)exp(-jikq)]]>已知的差错隐匿技术中，将原始的一系列样值 组成DFT 然后，将M个连续的DFT系数设置为等于零，以组成一个新的X(k)，使得当 时 当k∈μ时X(k)＝0；这里，μ为设置成零的DFT系数集。然后，形成IDFT x(i)，它是 的滤波型式。事实上，如果选择μ使设置为零的系数对应于最高频率分量，则这是一种低通滤波的表示。对于差错校正的情况，在频谱分量中填充入M个零值来代替使M个系数设置为零，因而没有信息丢失，其x(i)不是简单的 的滤波型式。下面，只讨论差错隐匿的情况，但在原理上同样地能应用于差错校正的情况。设传输的信号为x(i)，它包含有冗余量，这是因为，先验地知道与μ系数集内的k值相对应的X(k)的M个分量等于零。现在假定，除了样值集x(im)之外接收到的信号d(i)等于x(i)，其中x(im)已知为错误地接收到的，因而须加以舍弃。现在希望，利用x(i)内的冗余来内插出丢失的样值，并恢复x(i)。将舍弃的样值数目写作sτ，这里，s为传输中使用的帧长，τ为舍弃的帧的数目。如果sτ小于或等于M，则能够恢复丢失的诸样值。定义差错为e(i)＝x(i)-d(i)，它的DFT为E(k)。需要指出，对于 有e(i)＝0，又对于所有im，有e(im)＝x(im)。在知道丢失样值之位置im的情况下，可以构成一个乘积多项式(“差错定位多项式”)H(z)=Πm=1sτ(z-zim)----(1)]]>式中，zi＝exp(jiq)，可以将式(1)改写为和的式子H(z)=Σt=0sτhtzt----(2)]]>实践中，计算系数ht的系数法中，计算H(z)时是对单位圆上等间隔的z中至少sτ+1个值应用式(1)的乘积形式，并应用FFT算法。需要指出，对于所舍弃样值的全部位置，H(zim)＝0。所以，可以在式(2)的和值形式中将H(zim)乘以e(im)zimr，并对m个值相加，得到Σm=1sτe(im)Σt=0sτhtzimt+r=0]]>将相加的次序反转，得到Σt=0sτhtΣm=1sτe(im)zimt+r=0]]>它可以改写成Σt=0sτhtE(t+r)=0]]>对此可重新安排，得到E(r)=-1h0Σt=1sτhtE(r+t)----(3)]]>因此，在给定任何sτ个连续的已知值E(r+t)下，可以计算另一个连接的值，从而递归地计算出全部数值。但已经知道，对于k∈μ，X(k)＝0，所以E(k)＝-D(k)。因此，从M≥sτ的连续已知值开始，可计算出所有其它的值。在给定差错E(k)的DFT下，可以容易地计算出样值X(k)＝D(k)+E(k)的非零DFT系数，由之恢复样值x(i)。恢复丢失的样值的其它方法中，包括有在ST文章中述及的矩阵反转法和拉格朗日内插法，但是，前面概述的方法是当前优选的一种方法，因为它的计算量比较少。上面说明的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将增加的冗余度引入一个离散信号中，用于对突发性和／或帧丢失进行差错隐匿或校正的方法，包括有步骤： 对所述信号的样值码组作出离散傅里叶变换（１）； 修正所述离散傅里叶变换（２），以形成码组长度为Ｎ的系数码组，其中，Ｍ个傅里叶系数的一个预定集合等于零；以及 实施所述傅里叶系数码组的离散傅里叶反变换（３），以形成冗余量增大的信号；其特征在于 所述傅里叶系数的预定集合由编号为ｐ（ｋ）的系数组成，这里，ｋ取Ｍ个连续的整数值，ｐ（ｋ）定义为ｐ（ｋ）＝ｐｋ ｍｏｄ Ｎ，其中ｐ为大于１的一个正整数，它与Ｎ互质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：法罗克阿里姆马瓦斯蒂，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]