DE3115859A1 - Codierverfahren und -vorrichtung fuer adpcm - Google Patents

Description

L¹ETAT FRANCAIS, Represent! par le Secretaire d'Etat
aux Postes et Telecommunications _et ä laTelediffusion
(Centre National d'Etudes des Telecommunications.)
92 13 1 Issy les Moulineaux
Frankreich

Codierverfahren und -vorrichtung für ADPCM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur differentiellen PCM-Ubertragung mit adaptiver Vorhersage (ADPCM-Übertragung) mit Quantifizierungsrausch-Formbildung. Sie ist insbesondere anwendbar auf die Weitübertragung und insbesondere die Fernsprechtechnik.

Die PCM-Technik (Pulscodemodulation) wird auf dem Gebiet
der Weitverkehrstechnik und insbesondere bei Fernsprechübertragungen in großem Umfang verwendet. Bei dieser Vorgehensweise

wird beim Senden das zu übertragende Signal abgetastet, werden die erhaltenen Abtastungen quantifiziert, werden die quantifizierten Signale in numerischer Form
codiert und werden die codierten Signale übertragen,

werden beim Empfang die empfangenen Signale decodiert und wird das Ursprungssignal wieder_hergestellt.

<« m

- 2T-

Eine Verbesserung dieser Vorgehensweise wird durch Quantifizieren nicht des Eingangssignals- sondern der Differenz zwischen diesem Signal und einem Vorhorsagesignal erhalten, das ausgehend von der Entwicklung dieser Differenz erhalten wird. Das Vorhersagesignal wird durch eine Vorhersageschaltung oder Vorhersageeinrichtung erhalten. Ein derartiges System wird differentielle PCM, kurz DPCM genannt,

Eine weitere Verbesserung wird durch Multiplizieren des Differenzsignals mit einem Verstärkungsfaktor err ei ClIt₇ um die verfügbaren Pegel des Quantifizierers am besten auszunutzen. Das quantifizierte Signal wird anschließend durch denselben Faktor geteilt, um die anfängliche quantifizierte Abtastung wieder.-herzustellen.

Bei einem DPCM-System ist die Vorhersageschaltung im allgemeinen durch ein lineares Filter gebildet, das ausgehend von einer Folge von einer zu verarbeitenden Abtastung vorhergehenden Abtastungen in der Lage ist, eine Vorhersage dieser Abtastung zu geben.

Ein derartiges Vorhersagefilter kann ein für allemal bestimmt werden wobei in diesem Fall seine Eigenschaften so gewählt sind, daß es dem langfristigen mittleren Spektrum des zu übertragenden Signals angepaßt ist. Mittels eines derartigen Filters ist es jedoch nicht möglich eine sehr gute Übertragungsqualität zu erreichen. Diese kann verbessert werden, wenn das Vorhersagefilter den Entwicklungen des Signals angepaßt wird,und dieses aufgrund einer Rückführung mit periodischem Spielraum bi-w. Zeitraum dieser Charakteristiken.

Diese Anpassung kann sequentiell oder rekursiv erfolgen durch Korrigieren in jedem Abtastaugenblick der Charakteristiken des Filters abhängig von dem

- 2Γ-

Wert, der von dem I)Ifferenzsxgnal zu diesem Augenblick eingenommen wird. Das Anpassungskriterium ist, daß die mittlere Leistung des Differenzsignals, das irgendwie ein Fehlersignal ist, so gering wie möglich ist.

Diese Art der Codierung, die als differentielle PCM mit adaptiver Vorhersage, kurz JlDPCM, bezeichnet wird, und die auf Fernsprech-Sprachsignale angewendet wird, ist bereits Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Beispielsweise wird bezüglich eines Überblicks und bestirnter Verfahren zur adaptiven Quantifizierung verwiesen auf:

- "Digital Coding of Speech Waveforms: PCM, DPCM and DM quantizers" von N.S. JAYANT, in "Proceedings of IEEE", Mai 197^5

- "Adaptive predictive coding of speech signals" vonB.S. ATAL und M.R. SCHROEDER, in "BiS.T.J.", Bd k-9, Oktober 1970 ;

"Speech Coding" von J.L. FLANAGAN, M. SCHROEDER, B.ATAL, R. CIIROCIIIERE, N.S.JAYANT, J.M. TRIBOLET, in IEEE-COM 27, Nr. 4, April 1979;

-"Bit rate reduction by automatic adaption of quantizer step size in DPCM systems" von P. CASTELLINO, G.MODENA, L. NEBBIA und C. SCAGLIOLA, in den Berichten des "Seniinaire international sur les transmissions numeriques", Zürich 197* ;

- " A robust adaptive quantizer" von D.J. GOODMAN und

R.M. WILKINSON, in IEEE Transactions on Communications, November 1975.

Die Systeme,die diese allgemeinen Prinzipien verwenden, werden mit Hilfe der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Die Schaltung gemäß Fig. 1 ist eine Codierschaltung und diejenige gemäß Fig. 2 eine Decodierschaltung.

Der ADPCM-Codierer gemäß Fig. 1 weist einen algebraischen Subt^rahierer 1 mit zwei Eingängen auf, dessen erster das zu codierende Signal y. und dessen aweiter ein Vorhersagesignal p. empfängt. Der Ausgang des Subt_.rahierers 1 gibt ein Differenzsignal oder Fehlersignal e^ ab, das dem Eingang einer arithmetischen Einheit 2 zugeführt wird, die durch ein Signal e, .. geführt wird.

Der Ausgang ider arithmetischen Einheit 2 gibt ein Signal en ab,das dem Eingang eines Codierers 3 zugeführt wird. Der Ausgang des C_odierers 3 gibt ein codiertes Signal c^ ab, das einerseits einem Übertragungskanal zugeführt wird und das andererseits dem Eingang eines Decodierers/Quantifizierers k zugeführt wird. Dieser gibt ein Signal en

ab,das dem Eingang einer arithmetischen Einheit 5 zugeführt wird, die durch das Signal ^ö*_i geführt wird. Der Ausgang dieser Einheit 5 gibt ein Signal e, ab_ydas ein wiederhergestelltes Fehlersignal ist, das einem ersten Eingang einer adaptiven Vorhersageschaltung 8, dem ersten Eingang eines algebraischen Addierers 7 und schließlich dem Eingang eines Registers 6 zugeführt wird_y das zum Lesen durch von einem Taktgeber CK stammende Impulse H geführt wird. Das Register 6 gibt ein verzögertes Signal

e"t-l ab das den Steuereingängen der Schaltungen 2 und 5 zugeführt wird. Der Ausgang der adaptiven Vorhersageschaltung 8 gibt ein Signal p, ab_rdas einerseits dem zweiten Eingang des Subt_rahierers 1 zugeführt wird sowie andererseits dem zweiten Eingang des Addierers 7 dessen Ausgang ein wiederhergestelltes Signal y. abgibt, das einem zweiten Eingang der Vorhersageschaltung 8 zugeführt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird angenommen daß das Sprach-Signal y. dem Eingang in numerischer Form zugeführt wird^beispielsweise in einem linearisierten Code mit zwölf Binärelementen (Bit), dor durch die

- Sr-

Dekompression des klassischen PCM-Codes erhalten wird; der Codierer und der Linearisierer sind nicht dargestellt.

Die Gesamtheit der Schaltungen 2, 3, ^,5, 6. bildet eine Ausführungsform eines klassischen anpassenden oder adaptiven Quantifizierers wobei die Schaltungen 2 und 5 jeweils das Normißr^nauf eineia festen Leistungswert des Fehlersignals e, bzw. das Wiederherstellen der reellen Leistung für das quantifizierte, normalisierte bzw. normierte

Signal en, bewirken, um das quantifizierte Fehler signal "e, t ^r \*

zu erhalten.

Das Register 6 bewirkt, daß zu dem Soll-Augenblick der Wert des Signals e ,der zur Führung bzw. Steuerung verwendet wird, verfügbar ist.

Der AÜPCM-Decodierer gemäß Fig. 2 weist einen Decodierer/ Quantifizierer h auf, dessen Eingang das Signal c, empfängt das vom Ubertragungskanal stammt,und dessen Ausgang ein Signal en, abgibt, das dem Eingang einer arithmetischen Einheit 5 zugeführt wird, die durch ein Signal ^et-l S^efü"'^Lir wird. Der Ausgang dieser Einheit 5 gibt ein Signal e, ab das einem ersten Eingang einer adaptiven Vorhersageschaltung 8, einem ersten Eingang eines algebraischen Addierers 7 und schließlich einem Eingang eines Registers 6 zugeführt wird, das zum Lesen durch einen TaktgeberCIC gesteuert ist, wobei der Ausgang des Registers 6 mit einem Steuereingang der Schaltung 5 verbunden ist. Der Ausgang der adaptiven Vorhersageschaltung 8 gibt ein Vorhersagesignal p. ab das einem zweiten Eingang des algeferaischen Addierers 7 zugeführt wird, dessen Ausgang ein Signal y. abgibt. Dieses Signal wird einem zweiten Eingang der Schaltung 8 zugeführt und bildet gleichzeitig das Ausgangssignal deä Decodierers d. h. endgültig

- 43,

das übertragene Signal, das dem dem Codierer zugeführten Eingangssignal y. entspricht.

Die Schaltungen k, 5, 6, 7, 8 dieses Decodierers sind den Schaltungen hi it gleichem Bezugszejchen des Codierers gemäß Fig. 1 identisch.

Die Erfindung befasst sich insbesondere mit der Vorhersageschaltung 8,wobei die anderen Teile von bekannter Bauart sein können.

Auf dem Gebiet der numerischen Übertragung eines Fernsprech-Sprachsignals wird bezüglich eines normalisierten bzw. nomierten Systems_/das mit Gk kBit/s arbeitet, angestrebt, zu einem geringeren Durchsatz als 32 kBit/s überzugehen. Vorrichtungen,die diese Durchsatzverringerung ermögliche^werden bei dem herkömmlichen ADPCM-Verfahren, das vorstehend kurz erläutert worden ist mit einer ausreichend guten Qualität des wiedergewonnenen Sprachsignals durchgeführt. Für diese Anwendung ist jedoch nützlich weiter die erhaltene Qualität zu verbessern und dies durch eine kompliziertere Codierung. Für andere Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, den Durchsatz auf den geringsten möglichen Durchsatz entsprechend den differentiellen Codierverfahren zu verringern unter Beibehalt ten einer gegebenen Qualität.

Zahlreiche Untersuchungen befassen sich mit adaptiven Vorhersageeinrichtungen, und zwar im Hinblick auf die zwei folgenden Richtungen ^:

1. Konzept von komplizierteren Filtern oder Verwendung von sehr leistungsfähigen Anpassungsalgorithmon (rekursive Algorithmen für schnelle Kaiman-Filter oder adaptive

Brückenfilter). Es wird beispielsweise verwiesen auf:

- J.D. MARKIOL und A.H. GRAY: "On correlation equation as applied to speech analysis" in IEEE-Audio-Electroacoustic, AU- 21, Nr. 2, 1973.

- J. MAKIIuUL : "A class of all-zero lattice digital filters: properties and applications", in IEEE-ASSP 26, Nr. 4, 1978.

- D.L. COIIN und James L,,, MELSA : "The residual encoder-An improved ADPCM system for speech digitization", in IEEE^ transactions on communication, September 1975.

- T.W. CAIRNS, V/.A. COBEIlLY, D.F. FlNDLEY : ¹¹AIlMA modeling applied to linear prediction of speech, in IEEE-ASSP, JuIi 1978.

- C.SCAGLIOLA : "Automatic vocal tract parameter estimation by an iterative algorithm", in CSELT Rapporti tecnici, Nr. 2, Juni 1975, s. 19-24.

2. Formbildung durch Vorfilterung des Quantifizierungsrauschens gemäß folgendem Prinzip:

Dei der herkömmlichen ADPCM-Codierung ist das Quantifizierungsrauschspelctrum in erster Näherung nahezu flach, was mitunter zur Folge hat, daß es in Frequenzzonen deutlich hörbar ist, in denen das zu codierende Sprachsignal geringe Leistung besitzt. Verschiedene Anordnungen sind auf dem Gebiet der Blockcodierung mit mittlerem und geringem Durchsatz (unter l6 kBit/s) angegeben worden^um das Quantifizierungsrauschspektrum derart zu forme^daß dieser Nachteil verschwindet. Es wird beispielsweise verwiesen auf:

- M. BEROUTI und J. MAKIIOUL : "High quality adaptative prediction coding of speech", in IEEE-ASSP, TULSA 1978.

- J. MAKHOUL, M. BEROUTI : Adaptive noise spectral shaping and entropy coding in predictive coding of speech", in IEEE Transactions on ASSP, Februar 1979.

- B.S. ATAL, M.R. SCHROEDER : "Predictive coding of Speech Signals and subjective error criteria" in IEEE Transactions on ASSP, Juni 1979.

In diesen Druckschriften wird eine Technik beschrieben bei der eine Blockcodierung von Abtnstimgen erfolgt, wobei bei den ersteron das Vorfiltern durch Inversion des Vorhersagefilters erfolgt was schwierig durchzuführen ist.
Es wird weiter verwiesen auf:

J. MENEZ, D. MAUDUIT : "Systeme de codage du signal de parole par decomposition spectrale", Colloque national sur Ie traiteraent du s_ignal et ses apT>lications, April

J.E. STJERNVALL : "On rate and frequency allocation in subband of gaussian sources", Department of electrical engineering, Linköping University SWEDEN.

Diese Druckschriften beschreiben eine Vorgehensweise, bei der auf eine Analyse von Teilbändern Bezug genommen wird an die sich eine Codierung in jedem Band anschließt.

Die Erfindung '' beabsichtigt das gleiche wie die älteren Untersuchungen,nämlich die Verbesserung der Vorrichtungen für die ADPCM-Codierung. Insbesondere befasst sie sich mit großen Durchsätzen. Dies soll.dadurch erreicht werden daß eine adaptive Vorhersageschaltung angegeben wird, die eine geeignete Formbildung des liuanlif i.Äieruiigsrauschens ermöglicht.

Vor der Definition der Erfindung ist es zweckmäßig die verwendete TerminolQgie zu präzisieren.

Wie bei der Erläuterung herkömmlicher Anordnungen, die weiter oben durchgeführt worden ist, werden die wiederher gestellten Signale.von denen ausgehend die Vorhersage erfolg^ mit einem Symbol bezeichnet,über dem ein Querstrich vorgesehen wird, nämlich y für das Signal und e" für

"C t

den quantifizierten Fehler wobei der Index t den

Augenblick der Verarbeitung anzeigt oder auch den Rang der bearbeiteten Abtastung.

Das Quantifizierungsraus dien für das Signal zum Augenblick t sei mit Δ y. bezeichnet. IDs ist der Abweichung zwischen dem wiederhergestellten Signal y, und dem Anfangssignal y, gleich.-In gleicher Weise sei das Quantifizierungsrauschen für den Vorhersagefehler mit

Δ e, bezeichnet^ das zum gleichen Augenblick t gleich ist der Differenz zwischen dem wiederhergestellten Fehler e", und dem erhaltenen reellen Fehler e,· Aufgrund der Definition ergibt sich also:

y_t = y_t - y_t

= e_t - e_t (2)

V7ie bereits ausgeführt, besitzt das Quantifizierungsrauschen Δ e, für den Vorher sagefehler im allgemeinen ein Spektrum das nahezu flach ist. Die Formung des Quanta.-f izierungsrauschens Ay₊ für das Signal ₇was der angestrebte Zweck der Erfindung ist, besteht darin, diesem Rauschen ein Spektrum zu geben_/das im wesentlichen die gleiche Form besitzt wie das Spektrum des Signal y. . D.h. diese Spektren sollen "parallel" gemacht bzw. angeordnet werden. Auf diese Weise ist in den Zonen, in denen das Signal y, schwach ist, das Quantifizierungsrauschen ebenfalls schwächend nimmt in jenen Zonen₇in denen y stark ist,das Rauschen relativ wesentliche Werte an,ohne daß dies die Qualität der Übertragung beeinträchtigt.

Diese Formung des Quantifizierungsrauschen wird gemäß der Erfindung im Rahmen einer Vorhersage-Vorgehensweise mittels linearem Filter mit rekursiver Wiedereinstellung

- ΚΓ -

durchgeführt und nicht im !lahmen eines Blockcode-Systems für Abtastungen deren erster Nachteil weiter oben ausgeführt worden ist und deren zweiter Nachteil es ist, daß zum Empfänger zusätzlich ztim quantifizierten Fehlersignal die Koeffizienten des Vorhersagefilters zu übertragen sind die beim Sender berechnet worden sind. Dies sei zum besseren Verständnis der Erfindung im folgenden näher ausgeführt.

Bei einem adaptiven Vorhersagesystem mit re'^cxirsiver Wiedereinstellung ist das wiedergewonnene Signal y gleich der Summe des Vorhersagesignals p. und des wiederhergestellten Fehlers "o. (vgl. Fig. 1):

Y _t = Pt + e_t (3).

Das Vorhersagesignal kann durch eine lineare Betriebsweise gemäß folgender Form erhalten werden:

1 ^Ak S

= Σ1

t SWi (4),

k = 1

was einem Filterbetrieb äquivalent ist.

Es treten dabei N Koeffizienten Al, , A2 , ... AN atif, die N Abtastungen beeinflussen, die die Abtastungen des wiedergewonnenen Signals sind, nämlich y. , y , ... __ t -fc— 1

· Aus den Gleichungen (3) ,(^) ergibt sich:

^yt+l ⁼ ^- ^Akt ^yt-k+l ^{+ e}t+l (5).

k = 1

Wenn die Beziehung (5) in Form der nach "z" Transformierten geschrieben wird (wo die Variable

— TLl —

i'J?
ζ gleich e^J ist, mit T =-Abtastperiode) ergibt sich. zwischen y. und e", die folgende Beziehung:

y(z) = - e(z) (6).

1- N. Ak ζ ~^k

k ='1

Der Proportionalitätskoeffizient zwischen y (ζ) und e (ζ) ist eine Übertragungsfunktion die mir Pole (entsprechend den Nullstellen des Nenners) und keine Nullstellen aufweist (der Zähler ist gleich 1). Ein filter das diese Übertragungsfunktion verwirklicht wird als (Nur-)'Polfilter bezeichnet.

Die Modellbildung des beschriebenen Signals mittels der Beziehungen (3) bis (6) ist an sich bekannt und wird "autoregressiv ^lcurz AR, bezeichnet wobei der T erm "regressiv" an das rekurrente Merkmal des Verfahrens erinnert ₇ das auf einerFolge von bereits vorher verarbeiteten Abtastungen beruht.

Jedoch kann ein vorhergesagtes Signal oder Vorhersagesi gnal auch durch eine komplizierterere lineare Beziehung als die Beziehung (4) erhalten werden, wenn ztisätzlich zu y die wiedergewonnenen Fehlersignale ^ei-_K einwirken können, gemäß der folgenden linearen Beziehung:

N P

^Akt ^t-k+i ⁺ 1— ^Bjt ⁷t.j₊i (7),

k = 1 j = 1

wobei der zweite Summaul einer Vorhersage über das Fehlersignal pes, entspricht. ICs treten also P andere Koeffizienten Bl , B2 , ... BP auf.die P Abtastungen

- 4-S des wiedergewonnenen Fehlers beeinflussen _t nämlich

Aus (3) und (7) ergibt sich folgende Beziehung:

^yt₊i⁼ Z- ^Akt ^yt-k₊i ⁺ >£- ^Bjt ^et-j₊i ^{+ e}t₊i (8),

k = 1 j = 1

woraus sich durch die gleiche Trans forma tion nach "z." wie zuvor die Beziehung zwischen y (z) und e (z) ergibt:

P
1 +

_ j = 1

y (z) = e (z) (9),

-k

-σ:

Akz k = 1

was zu einer neuen Übertragungsfunktion führt, die nicht nur Pole (die Nullstellen des Nenners) sondern auch Nullstellen, nämlich diejenigen des Zählers, iiufweist . ICin Filter, das diese Übertragungsfunktion erfüllt, wird als Pol-Nullstollen-Pilter bezeichnet.

Die durch die Beziehungen (3)»t7) his (9) beschriebene Modellbildung ist an sich bekannt und wird autoregressiv mit eingestelltem Mittelwert, kurz ARMA, bezeichnet. Eine Modellbildung, die nur auf den Zähler der Übertragungsfunktion (9) einwirkt wird mittels eines Nullstellenfilters erhalten und wird als mit eingestelltem Mittelwert, kurz MA, bezeichnet.

Die Erfindung erfolgt im Rahmen einer Modellbildung des Typs ARMA von wiedergewonnenen Signalen y^und ^et+i wobei diese Modellbildung sich auf zwei Folgen von Koeffizienten bezieht, deren eine Al, , A2,, ... AN, N Abtastungen y, , y^-j, . . . ^^j^des wiedergewonnenen Signals beeinflusst und deren andere Bl , B2 , ... BN, P Abtastungen e", , ^et4 ··· ·^β+<\ρ i^^es wiedergewonnenen Fehlers beeinflusst. Alle diese Koeffizienten werden zu jedem Augenblick oder Zeitpunkt t, d.h. sequentiell oder auch rekursiv wieder-eingestollt derart daß die mittlere Leistung des Vorhersagefehlersignals minimal wird.

Nach der Erläuterung der gesamten Umstände werden die" Einzelheiten der Erfindung genauer erläutert.

Anstatt daß die Vorhersage ausgehend von den einzigen Signalen y, und e , wie bei der ARMA-Modellbildung, erfolgt, werden gemäß der Erfindung auch das reelle Signal y, und der reelle Fehler e, verwendet. Dazu wird einerseits eine lineare Filterung von y. durchgeführt unter

"C

Verwenden der Koeffizienten Al _f A2 , ... AN der herkömmlichen Modellbildung von ^fc+i wobei diese Koeffizienten N aufeinanderfolgende Abtastungen des Signals

y. * nämlich y, , y.1 _Λ ... Y: „ _, beeinflussen,und andert^{1 J}t' t-1, ■ t-N+1 '

erseits eine lineare Filterung von e, durchgeführt durch Verwenden der Koeffizienten Bl,, B2 , ... BP der herkömmlichen Modellbildung für e.

Anders ausgedrückt werden folgende Mengen gebildet: Al_ty_t + A2_ty_t_₁ + ... + ^AN _ty_t__N+1 (nämlich py_t> (10)

^B1 _te+ + ^B2+^et ⁺ """ ^{+ DP}t^et-P+l

-SA-

Darüber hinaus werden diese Mengen jeweils mit zwei Koeffizienten zwischen Null und Eins, die nicht simultan Null sind, gewichtet, wobei diese Koeffizienten mit T*p&\ (der Index AR erinnert an die autoregressive Modellbildung) und ^"_Ma (der Index MA erinnert an die Modellbildung mit eingestelltem Mittelwert) bezeichnet sind.

Schließlich werden auch die herkömmlichen für die wiedergewonnenen· Werte y. und TT, erhaltenen Vorhersagen, nämlich:

^Α1Λ ^{+ Α2}Λ-1 ⁺ ·'· ^{+ ΑΝ}Λ-Ν+1< nämlich py_t> (12) und
Dl_te"_t + B2_t"e"_tel + ... + BP^/e^p^ (nämlich pe~_t) (13),

ebenfalls gewichtet und zwar mit Koeffizienten die gleich ( 1- T-jm) ^b55w- < *- ^_MA> sind.

Zusammenfassend wird gemäß der Erfindung ein Vorhersagesignal mit der Form:

gebildet_/wobei die Mengen py. ,py. .pe, und pe, durch die durch¹ Beziehungen (10) bis (13) bezeichneten Summen erhalten werden.

Es ist zu bemerken, daß dann, wenn die Koeffizienten T'.Tf ^und /*,,. beide Null sind, sich der Ausdruck (l'l) auf py + pe", reduziert, was der herkömmlichen Vorhersage entspricht. Im Gegensatz dazu wird_#wenn diese Koeffizienten beide gleich Eins sind, die Gleichung (l'i) zu:

py₊ + P^e ₊ (15)·

Diese Betrachtungen sind nur für die Codierschaltung gültig, in der gleichzeitig wiedergewonnene Signale

y. und e" und reelle Signale y und e vorgesehen sind. Bei der Decodierung sind natürlich nur die wiedergewonnenen Signale y, und e~ vorhanden derart, daß lediglich die beiden Ausdrücke gemäß (lo) und (11) berechnet werden können, wie das herkömmlich ist.

Der Zweck der besonderen Modellbildung_/die de. finiert worden ist bezüglich der Formung des Quantifizierungsrauschens wird im folgenden erläutert.

Zum Zeitpunkt t+1 ergibt sich der Vorhersagefehler e, ^ zu:

^et₊i ^{= y}t₊i - ^pt₊i ^(l6)'

wobei die Vorhersage ρ ₊₁ durch den Ausdruck (l4) gegeben ist. Daraus ergibt sich, daß das Quantifizierungsrauschen für das Signal (Ay +1-yL ₊ ·Γ^ν·ί- ₊i) "¹^* ^dem Quantifizierungsrauschen für den Vorhersagefehler (Ae, ^=e -i~^e4. -j) gemäß folgender Beziehung verbunden ist:

(17).

Wenn angenommen wird, daß das Quantifizierungsrauschen Ae für den Vorhersagefehler ein Spektrum besitzt,das nahezu flach ist,ergibt sich daraus, daß das Spektrum des Quantifizierungsrauschens Δ y für das Signal durch das Quadrat des Moduls der Pol-Nullstellen-Übertragungsfunktion gegeben ist, zu:

¹ + <Κ»λ (BIz"¹ + . . . + BPz~*^P) ν MA

"¹

Ί - ^-_AR (AIz"¹ +-..

Bei der Maßgabe, bei der angenommen ist_; daß die Koeffizienten Al₊, ... AN , Bl , ... BP ausreichend langsam

wiedereingestellt sind daß sie als örtlich konstant angenommen werden können. Wenn die Koeffizienten Al , ... AN , Bl ,... BP derart eingestellt sind,daß die mittlere Leistung des Vorhersagefehlers "e auf das wiedergewonnene Signal y aufs Äußerste verringert wird, ergibt sich _t daß das Spektrum des wiedergewonnenen Signals y, durch Nehmen des Quadrats des Moduls über den Einheitskreis der Pol-Nullstellen- Übertragungsfunktion erhalten wird, zu:

~1 -P

1 + (BIz + ... + BPz )

_(19K 1'- (AIz + ... + ANz )

Beispielsweise erreicht die Wahl der Parameter

1 für das Rauschen Δ y genau das Spektrum des wiedergewonnenen Signals y ,was einer Formbildung durch vollständige Parallelität der Spektren entspricht was dem angestrebten Zweck entspricht. Andererseits gibt die Wahl 1\.κ - <Tar⁼ ° dem Rauschen Ay, ein flaches Spektrum,was der Abwesenheit einer Formbildung entspricht,wie das herkömmlich ist.

Natürlich ist zwischen diesen beiden extremen Situationen jede Zwischenwahl möglich, die zu einer Formbildung durch annähernde Parallelität der Spektren von y. und Δ y, führt. Insbesondere ermöglicht die Wahl 0^Ap=O und p*"_MA =1 das Wiedergewinnen der Nullstellen des Spektrums von y", im Spektrum von Ay ,·

Kt

Das Spiel bezüglich d*er" Parameter J- und J^ ermöglicht daher ein beliebiges Betreiben der spektralen Formbildung in sehr einfacher Weise unter Beibehalten der Allgemeingültigkeit. Die Erfindung unterscheidet sich auch in dieser Hinsicht von den anderen herkömmlichen Vorgehensweisen um derartige P'ormbildung zu erreichen.

Die Erfindung kann also wie folgt definiert werden.

Es handelt sich um ein

Vorfahren zur differentiellen PCM mit adaptiver Vorhersage (ADPCM), bei dem

ein Fehlersignal e, zwischen einer Probe bzw. Abtastung y des zu codierenden Signals und einem Vorhersagesignal p", dieses- Signals gebildet wird, wobei t ein Abtastaugenblick ist, das Fehlersignal e, quantisiert und das quantisierte Signal codiert wird, ein wiederhergestelltes Fehlersignal e\ ausgehend von dem quantifizierten, oder codierten. Signal gebildet wird, ein wiederhergestelltes Signal y" durch Hinzufügen zu e~ des Vorhersagesignals p, gebildet wird und das Vorhersagesignal ρ ausgehend von den wiederhergestellten Signalen y, und e* mittels zweier linearer Filterbetriebo gebildet wird, wobei der erste sich über N aufeinanderfolgende Abtastungen von y, , nämlich y ,

y ... y
t-1, t -N+l, erstreckt und darin besteht, daß

diese Abtastungen oder abgeleitete Abtastungen jeweils mit Koeffizienten Al , A2 , ... AN multipliziert werden und dann die Summe der erhaltenen Produkte gebildet wird, um ein Vorhersagesignal py. zu erhalten, und wobei der zweite sich über P aufeinanderfolgende Abtastungen von e , nämlich e" , TT, ., ... e _Ό erstreckt und darin besteht, daß die jeweiligen Abtastungen mit Koeffizienten Bl,, B2 ... BP multipliziert werden und die Summe der erhaltenen Produkte gebildet wird, um ein Vorhersagesignal ρ e, zu erhalten, wobei die Koeffizienten Al, ... AN und Bl ... BP sequentiell für jeden Abtastaugenblick t derart eingestellt sind, daß die mittlere Leistung des Fehlersignals e, minimal wird, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, daß eine Formbildung des Quantifizierungsrauschspektrums für das Signal y,, nämlich Ay, =y.-y. » dadurch durchgeführt wird, daß dieses Spektrum demjenigen des wiederhergestellten Signals y. parallel angeordnet wird und durch mindestens einen der folgenden Betriebe a und b verwirklicht wird:

- 4fr -

a) es erfolgt eine lineare Filterung des Signals y, unter Verwendung von N aufeinanderfolgenden Abtastungen von y_t, nämlich y_t, ^Ύ\,-1 "' ^yt-N+l ^{Und durch Multi}" plizieren dieser Abtastungen oder abgeleiteter Abtastungen mit N Koeffizienten, die den erwähnten Koeffizienten Al , A2., ... AN gleich sind, und durch anschließendes Addieren

"C "C

der erhaltenen Produkte, wodurch ein gefiltertes Signal py gebildet wird und es wird anschließend ausgehend von diesem Signal py und des vorher durch Filtern von y", erhaltenen Signals py. ein Signal pAR gebildet das entspricht

f „ PY. + (1 - T^l,,) py, , wobei If.,. * ein einstellbarer Koeffi- AR t AR t ^VAR

zient zwischen Null und Eins (einschließlich der Grenzwerte) ist,

b),es wird das nicht quantifizierte Fehlersignal e, gefiltert durch Multiplizieren von P aufeinanderfolgenden Abtastungen dieses Signals, nämlich e, e. - ...e. _p ^, mit P Koeffizienten, die jeweils den erwähnten Koeffizienten Bl , Β2 ,... BP, gleich sind, und es werden die erhaltenen Produkte addiert, wodurch ein gefiltertes Signal pe, gebildet wird, wobei dann ausgehend von diesem Signal pe, und einem vorher durch Filtern von e\ erhaltenen Signal p^", ein Signal pMA gebildet wird, das gleich ist y_M. pe, + (1- ^T,») pe, , wobei J^,. einstellbarer Koeffizient zwischen Null und Eins (einschließlich der Grenzwerte) ist, wobei die Koeffizienten ^.r, ^und tf%tA "i⁰"* gleichzeitig Null sind, wobei sich an die Betriebsschritte (a) (b) eine Addition der Signale pAR, und pMA anschließt, sowie eine Verzögerung um einen Abtastaugenblick der erhaltenen Summe, was das Vorhersagesignal p\ bildet.

Wie das an sich bekannt ist, kann vorteilhaft anstelle direkt die Abtastungen y,, ... y, _M . zu verarbeiten zuvor eine Orthogonalxsierung dieser Abtastungen derart durchgeführt werden,daß sie aufs Äußerste dekorreliert werden, um die Wirksamkeit von rekursiven Algorithmen zur Abschätzung der kleinsten Quadrate zu verbessern.

Diese Orthogonalisierung kann durch relcursive Einstellung eines Nullstellen- · Brückenfilters erfolgen und ermöglicht bessere Wirkungsweisen^wobei die Kompliziertheit des Systems nicht übermässig erhöht wird. Die Multiplizierbetriebe die bei der vorstehenden Definition genannt worden sind, wirken nicht mehr auf die Abtastungen des zu verarbeitenden Signals ein, sondern auf Abtastungen die als abgeleitet bezeichnet werden und die beim Auftreten die orthogonalen Abtastungen sind, die nach dieser Orthogonalisierung erhalten werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Codiervorrichtung zur differentiellen PCM mit adaptiver Vorhersage (ADPCM) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Subtrahierer

mit zwei Eingängen, deren einer eine Abtastung y des zu codierenden Signals empfängt, und deren anderer ein Vorhersagesignal p" dieses Signals empfängt, wobei t ein Abtastaugenblick ist, und mit einem Ausgang, der ein Fehlersignal e, abgibt, einem Quantifizierer des Fehlersignals e, , an den sich ein Codierer . des quantifizierten Signals anschließt, einer Formungsschaltung ... zum Formen eines wiedergewonnenen Fehlersignals e", ausgehend von dem quantifixierten ( oder codierten) Fehlersignal, einem Addierer • mit zwei Eingängen, deren einer das wiedergewonnene

Fehlersignal empfängt und deren anderer das Vorhersagesignal

- ^¥J

ρ abgibt^ und einer Vorhersageeinrichtung , die die wiedergewonnenen Signale y. und "e empfängt und das Vorhersagesignal p, abgibt, wobei die Vorhersageeinrichtung zwei lineare Filter aufweist, deren erstes auf das wiedergewonnene Signal y. einwirkt und N Schaltungen

zur Formung von Koeffizienten Al., A2., ... AN., eine erste Gruppe von N-Multiplizierern ' . mit zwei Eingängen, die N zu filternde aufeinanderfolgende Abtastungen von y,, nämlich y ,...y (oder abgeleitete Abtastungen) bzw. die N Koeffizienten empfangen und einen Addierer (24) mit N Eingängen aufweist, und einem Ausgang, der ein wiedergewonnenes Signal y abgibt,

die mit den N Multiplizierern der ersten Gruppe verbunden sind, und mit einem Ausgang, der ein Vorhersagesignal py abgibt, deren zweites P Schaltungen zur Formung von P Koeffizienten Bl., B2 , ... BP , eine zweite Gruppe von P Multiplizierern mit zwei Eingängen,die P aufeinanderfolgende Abtastungen von e, , nämlich e , "e , ... *N-_p+1' ^zw. ^d:*-^{e p} Koeffizienten empfangen_/und einen Addierer . . mit P Eingängen aufweist, die mit den P Multiplizierern der zweiten Gruppe verbunden sind, und mit einem Ausgang, der ein Vorhersagesignal pe, abgibt, wobei die beiden Filter Glieder

aufweisen

zum sequentiellen Einstellen zu jedem Abtastaugenblick t der Koeffizienten Al₊, ... AN und Bl , ... BP , damit die

"C t "C "C

mittlere Leistung des Fehlersignals e minimal wird, wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, daß die Vorsageeinrichtung Glieder aufweist zum Formen des Quantifizierungsrauschspektrums für das Signal y (nämlich 4y = y - y.) durch ρarallel—Anordnen dieses Spektrums zu demjenigen des wiedergewonnenen Signals y, , wobei diese Glieder aufweisen:
A) mindestens eine der folgenden Schaltungen:

a) eine erste Schaltung die gebildet ist durch ein

Filter des Signals y, mit einer ersten Gruppe von N Multiplizierern mit zwei Eingängen, die empfangen N aufeinanderfolgende Abtastungen von y, (oder abgeleitete Abtastungen) bzw. N Koeffizienten, TM^ , TO₊, ... AN sind, die in dem ersten Filter der Vorhersageeinrichtung, das auf y einwirkt, abgenommen sind, und einer ersten Addierscluiltung

mit N Eingängen, die mit den N Multiplizierern der ersten Gruppe verbunden sind, und einem Ausgang, der ein gefiltertes Signal py abgibt, und durch eine erste alge braische Schaltung mit zwei Eingängen, deren erster mit dem Ausgang des Filters von y, ver-

bunden ist und das Signal py, empfängt,

und deren anderer mit dem Ausgang des Filters von y. verbunden ist und das Signal py. empfängt, wobei die erste algebraische Schaltung an einem Ausgang

ein Signal pARj. abgibt, das gleich #^_R py_t + (1- "t⁰^) py^vobei 7"_ΛΡ ein einstellbarer Koeffizient zwischen Null und Eins, einschließlich der Grenzwerte, ist,

b) eine zweite Schaltung _ , die gebildet ist durch ein Filter des nicht quantifizierten Fehlersignals e , mit einer zweiten Gruppe von K Multiplizierern

mit zwei Eingängen, die P aufeinanderfolgende Abtastungen von e, bzw. P Koeffizienten empfangen, die jeweils gleich den Koeffizienten Bl,, B2 ... BP sind, die in dem zweiten Filter der Vorhersageeinrichtung, das auf e", einwirkt, abgenommen sind, und mit einem Addierer

' * mit P Eingängen, die mit den P Multiplizierern der zweiten Gruppe verbunden sind, und einem Ausgang, der ein gefiltertes Signal pe, abgibt, und durch eine zweite algebralsehe Schaltung mit zwei Eingängen, deren einer mit dem Ausgang des Filters von e, verbunden

X»

ist und das Signal pe, empfängt und deren anderer ' mit

Kr

dem Ausgang des Filters von e, verbunden ist und das Signal pe, empfängt, wobei die zweite algebraische Schaltung

Vr

an einem Ausgang ein Signal pMA,^ abgibt, das gleich

?;,.. pe, + (1 -?",,.) pe", ist, wobei 7"»™ ein einstellbarer MA t ^β MA t * MA

Koeffizient zwischen Null und Eins, einschließlich der Grenzwerte, ist, wobei die Koeffizienten t^-\i\ und ^ nicht simultan Null sind,

B) einen Addierer mit zwei Eingängen . , die mit den Ausgängen · von erster und zweiter algebraischer Schaltung verbunden sind, und mit einem Ausgang der ein Signal pAR, + pMA abgibt, und

C) eine Verzögerungsschaltung um einen Abtastaugenblick, mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Addierers (17) verbunden ist, und einem Ausgang.der das Vorhersagesignal p" abgibt.

Auch bei der Vorrichtung kann erfindungsgemäß eine Weiterbildung verwendet werden, die sich auf eine vorhergehende Orthogonalisierung der Abtastungen des zu verarbeitenden Signals y mittels eines Gitter- oder Brückenfilters bezieht.

Die Erfindung beruht nicht auf verschiedenen Anpassungsvorrichtungen der Koeffizienten Al ... AN_t und Bl ... B^p _t· Es sei jedoch beispielhaft auf bekannte Vorrichtungen die diese Anpassung ermöglichen, verwiesen. Was den besonderen Fall der Anpassung von Koeffizienten eines Brückenfilters betrifft, sei insbesondere auf die folgenden Druckschriften

verwiesen: -J.MAKHOXJL u.R. VISWANATHAN: "Adaptive lattice methods for linear prediction", IEEE ASSP (Tulsa), 1978;

- J. MAKHOUL: "Stable and efficient lattice methods for linear prediction", in IEEE Tranactions on Acoustics, Speech and Signal Processing (ASSP), Oktober 1977.

Eine weitere, weiterführendere Anpassungsvorrichtung ist weiter erläutert in der französischen Patentanmeldung EN 80 O8883 vom 21.4.1980 (entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 31 ... von heute (Anwaltakte 4l0-(B 69 16)).

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Codierers,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Docodierers,

Fig. 3 drei Ausführungsformen der Erfindung bei denen 4 u. 5 eine Formbildung des Quantifizierungsrauschens durch Pol-Nullstellen-Filterung, durch Nullstellen-Filterung bzw. durch Polfilterung erreicht wird,

Fig. 6 zwei Ausführungsformen einer adaptiven PoI-

u. 7 Nullsteilen-Vorhersageschaltung mit Formbildung durch Pol-Nullstellen-Filterung des Quantifizierungsrauschens gemäß der Erfindung _un(j _Zwar ^;

ohne Orthogonalisierung bzw. mit Orthogonal! si erung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der adaptiven Pol-Nullstellen-Vorhersageschaltung mit Formbildung durch Nullstellenfilterung des Quantifizierungsrauschens gemäß der Erfindung,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der adaptiven Pol-Nullstellen-Vorhersageschaltung mit Formbildung durch Polfilterung des Quantifizierungsrauschens gemäß der Erfindung,

Fig. 10, 11 Blockschaltbilder von zwei Ausführungsformen der Schaltung zur Pol-Nullstellen-Modellbildung des wiedergewonnenen Signals ~y~, und zwar ohne bzw. mit Orthogonalisierungsschaltung,

Fig. 12 ein Schaltbild zum Filtern des Signals y, ohne Orthogonalisierungsschaltung,

Fig. 13 ein Schaltbild zum Filtern des Signals e,,

Fig. lA ein Schaltbild zum Filtern des Signals y. mit Orthogonalisierungsschaltung,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer adaptiven Brückenfilterschaltung zur Orthogonalisierung des wiedergewonnenen Signals y ,

Fig. l6 ein Blockschaltbild einer Brückenfilterschaltung des Signals y ,

*c

Fig. I? ein Blockschaltbild einer herkömmlichen rekursiven Einstellschaltung von Parametern eines Pol-Nullstellen-Filters,

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Verstärkungsfaktor-Anpa ßschaltung von rekursiven Algorithmen,die in der vorher gehenden Schaltung verwendet werden,

- 2h -

Fig. 19 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Aripassschaltung von Koeffizienten eines Brückenfilters.

Der herkömmliche Codierer und der herkömmliche Decodierer wurden bereits anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Das Verständnis der im folgenden erläuterten Schaltungen bzw. Schaltungsanordnungen ist unter Bezugnahme der üblichen Konventionen bei Logikschaltungen möglich. Die Synchronisation der Gesamtheit der üetriebsschritte erfordert Verzögerungsschaltungen und Register die dies berücksichtigen.und die nicht im Einzelnen dargestellt sind, es sei denn, daß sie unbedingt zum Verständnis der dargestellten Einrichtungen erforderlich sind. Dies trifftbeispielsweise für die Taktimpulse für die Abtastung (Taktgeber CK) zu_/die dort richtig verzögert werden müssen, wo dies erforderlich ist. Im übrigen ist die Anzahl der zur Codierung der Signale erforderlichen Binärelemente nicht genau anzugeben, sie hängt vom Ausmaß der erwünschten Genauigkeit ab. Die Num_erierung in Form von n/l, n/2, ... n/K der in einem gleichen Schaltbild auftretenden Schaltungen nimmt Bezug auf identische Schaltungen,die die gleiche Funktion erfüllen. Zwei Ausführungsformen der gleichen Schaltung können zum Teil identische Schaltungen verwenden: die letzteren sind dabei durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer ADPCM-Codierschaltung mit Formbildung des Quantifizierungsrauschens mittels eines adaptiven Pol-Nullstellen-Filters.

Die Schaltungen 1, 2,3,4,5,6,7 sind identisch den entsprechendem Schaltungen in Fig. 1. Der Unterschied zur Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 beruht in der adaptiven Vorhersageeinrichtung 8a die hier vier Eingänge 101, 102, IO3, lO'l an Stolle

von zwei Eingängen aufweist, wobei die Eingänge die Signale e., "e,, y, bzw. y, empfangen wobei zwei Steuereingänge 105

"C *t "t "C

106 die Koeffizienten JPV,_A und $*L-n empfangen die durch die beiden Glieder 107 und 108 eingestellt sind. Diese Eingänge sind dazu bestimmt, der Vorhersageeinrichtung 8a die zusätzlichen Signale y. und e und die Koeffizienten 2\t\ ι <F"\j) zuzuführen .die' bei den Formbildungsschritten des Quantifizierungsrauschens gemäß der Erfindung einwirken.

Wie sich das aus den weiter oben erläuterten Definitionen der Erfindung ergibt, ist es nicht notwendig, simultan auf

y. und e, einzuwirken.und können Kompromisse angewendet wer-"Cx* *

den, bei denen die Formbildung des Spektrums des Quantifizierungsrauschens durch Parallelbildung nur partiell erfolgt, und durch Einwirken nur auf e. oder y erhalten wird.

Fig. 4 zeigt den allgemeinen Aufbau des Codierers im ersten Fall.bei dem die Vorhersageeinrichtung 8b nur Eingänge 101 102, 103 aufweist, die die Signale e, , e" und y empfangen, sowie einen Eingang 106_/der den Koeffizienten ^*Vr» empfängt.

Fig. 5 zeigt den allgemeinen Aufbau des Codierers im zweiten Fall bei dem die Vorhersageeinrichtung 8c nar die Eingänge 102, IO3 und 104 aufweist, die die Signale e, y, und y empfängt, sowie den Eingang IO5. der den. Koeffizienten ^**_Äp empfängt.

Die Fig. 3, k und 5 zeigen daher drei wesentliche Ausfütirungsformea des Codierers gemäß der Erfindung. Die folgenden Figuren bezwecken eine ausführliche Erläuterung der Vorhersageeinrichtung 8 entsprechend den drei Ausführungsformen 8a,8b bzw. 8c, wobei dargestellt sind

die Vorhersageeinrichtung 8a in den Fig. 6 und 7₅ die Vorhersageeinrichtung 8b in Fig. 8, die Vorh.ersa.gaainricht1j.n3; 8c in Fig. 9·

Das Schaltbild gemäß Fig. 6 gibt eins Ausführungsform der Schaltung 8a zur adaptiven Vorhersage mit Formbildung des Quantifizierungsrauschens mittels eines adaptiven Pol-Nullstellen-Filtecs an.

Die Eingänge 102 und 103 empfangen die Signale e, und y und sind jeweils mit den beiden Eingängen 112 bzw. II3 eines Pol-Nullstellen-Filters 12a bzw. einer Filterschaltung verbunden. Das Filter weist eine erste Gruppe von N Ausgängen mit der Bezeichnung 120/1,120/2, ... 120/N auf, die Signale Al,, ... An, ...,AN übertragen und mit N Ein-

"t "t ΐ

gangen I30/I, I3O/2, ... I3P/N eines Filters 13a bzw. einer Filterschaltung des Signals y. verbunden sind, wobei letzteres über einen Eingang I3O/O zugeführt wird. Das Filter 12a weist weiter eine zweite Gruppe von P Ausgängen mit der Bezeichnung 125/1,125/2 ... I25/P auf, die Signale Bl_t(B2_t ... BP_t übertragen und mit P Eingängen 14.0/1, 14:0/2, ... l40/P eines Filters 14 bzw. einer Filterschaltung für das Signal e^ verbunden sind das über einen Eingang Ι4θ/Ο zugeführt wird.

Das Filter 12a weist weiter einen Ausgang 121 auf, der ein

·*- ein, —

Signal py. abgibt sowie einen Ausgang 122 der Signal pe abgibt.

Das Filter I3 a weist einen Ausgang I32 auf, der ein Signal py überträgt, das dem Eingang I50 einer algebraischen oder Rechenschaltung 15 zugeführt wird, die einen zweiten Eingang 151 besitzt, der mit dem Ausgang 121 des Filters 12a verbunden ist und von dieseai das Signal py_L empfängt.

Die Rechenschaltung I5 weist einen dritten Eingang 153 auf, der mit dem Eingang 105 verbunden ist, von dem sie ein einen Koeffizienten Τ^\τ> wiedergebendes Signal empfängt. Die Rechenschaltung 15 weist einen Ausgang 15^ auf, der ein Signal pAR abgibt, das gleich T_m py_t+(l- ^°_AR) py*_t ist.

Das Filter 14 weist einen Ausgang 1^2 auf, der ein

Signal pe, überträgt,das dem Eingang l60 einer algebraischen oder Rechenschaltung zugeführt wird, die einen zweiten Eingang l6l besitzt, der mit dem Ausgang 122 des Filters 12a verbunden ist und von diesem das Signal pe" empfängt. Die Rechenschaltung IG weist einen dritten Eingang 162 auf, der mit dem Eingang 106 verbunden ist, von dem sie ein einen Koeffizienten ^⁴Vj. wiedergebendes Signal empfängt. Die Rechenschaltung 16 weist einen Ausgang 164 auf, der ein Signal pMA abgibt, das gleich f-^ T?&_t + U- fy^ P^- ist.

Die dargestellte Schaltung weist weiter einen Addierer 17 mit zwei Eingängen 171 und 172 auf, die jeweils mit den beiden Ausgängen 154 bzw. 164 verbunden sind, sowie einen Ausgang 173.der ein Signal p" . abgibt.

Schließlich weist die Schaltung 8a ein Register 9 auf, das durch das Taktsignal H gesteuert ist/das das empfangene Signal "p~, ₁ verzögert und ein Signal ρ abgibt, das das Vorhersagesignal ist.

/
Das Filter 12 a ist in Fig. 10 dargestellt, das Filter 13a in Fig. 12 und das Filter 14 in Fig. I3.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Signal py +pe*, eine Vorhersage des Signals y ^ ,das durch Einstellen des Pol-Nullstellen-Filters 12a erhalten wird, dessen Koeffizienten Al, ... AN, Bl, ... BP derart gewählt sind, daß die mittlere Leistung des Vorhersagefehlers y. -,-py^-p^*, = e ^ aufs Äußerste verringert wird. Andererseits transformieren die Filter 13a und 14 jeweils die Signale y nach py bzw. e, nach pe und sind identisch zu denjenigen die y", nach py, bzw. e". nach p"e transformieren. Die Koeffizienten von diesen werden jenen zu diesem Zweck zugeführt. Die Vorhersage des zu codierenden Signals y+.n ist damit P^₊₁ = pAR-f- ⁺pMA_t ^: Sie wird in das Register 9 geladen und wird zum Augenblick

t+l gelesen unter Einwirkung durch den Taktimpuls linder in geeigneter Weise phasengesteuert ist. Diese Vorhersage wird von neuen Abtastung y, ₁ abgezogenem den neuen Vorhertsagefehler β,,^ zu erhalten.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung 8a für die adaptive Vorhersage mit Formung des Quantifizierungsrauschens mittels des adaptiven Pol-Nullstellen-Filters.

Die Schaltungsanordnungen 14, 15, 16, 17 und 9 sind identisch den entsprechenden Schaltungsanordnungen in Fig. 6. Die Unterschiede liegen in der Modellbildungsschaltung 12b, die sich von der Schaltung 12a dadurch unterscheidet daß sie einen Orthogonalisierer enthält. Die Schaltung 12b weist daher eine dritte Gruppe von Ausgängen 123/1, 123/2, .... I23/N-I auf, die die N-I Orthogonalisierungs-Koeffizienten Rl , R2 , ... R (N-I) abgeben. Die Schaltung 13b weist wiederum eine Orthogonal!sierungsschaltung auf , die die gleichen Koeffizienten verwendet und die zu diesem Zweck

eine Gruppe von N-I Eingängen I3I/I, ... I3I/N-I aufweist, die jeweils mit den Ausgängen I23/I, ... I23/N-I der Schaltung 12b verbunden sind.

Die Schaltung 12b wird anhand der Fig. 11 näher erläutert und die Schaltung Fig. 13b wird anhand der Figur Ik näher erläutert.

Das Schaltbild gemäß Fig. 6 gibt einen allgemeinen Fall wieder wie das weiter/oben ausgeführt ist. wobei die besonderen Fälle entsprechend der Werte der Koeffizienten ihm ,^*T,. erhalten

^w AR f ^v MA

werden, die zwischen Null und Eins liegen wobei dann, wenn die beiden Koeffizienten simultan Null sind.,, dies dem Nicht — Vorhandensein der Formbildung entspricht.

Die beigefügte Tabelle fasst die verschiedenen möglichen Fälle entsprechend der Werte von 7\τ> ^un(i ?*m\ zusammen.

Die dritte Spalte gibt das Filter wieder, das das Quantifizierungsraiischen A e, = e,- (Ϊ, bezüglich, dem Vohersagefehler wiedergibt bi3i dem Quantifizierungsrauschen Δ γ. =y. -y. bezüglich dem zu codierenden Rauschen.

Das Schaltbild gemäß Fig. 8 entspricht dem FaIl₇ für den gilt ^V₁A =1 und ö^ATj = Ö₇was der Schaltung 8b für die adaptive Vorhersage mit Formung des Quantifizierungsrauschens mittels eines adiiptiven Nullstellenfilters 12c entspricht. Die Schaltungen lA, 17, 19 sind identisch den entsprechenden Schaltungen in Fig. 6.

Das Schaltbild gemäß Fig. 9 entspricht dem Fall für den gilt ^₁₁. =-0 und tf^Vö = l₇was der Schältung 8c für die adaptive Vorhersage mit Formbildung des Quantifizierungsrauschens mittels eines adaptiven Polfilters entspricht. Die Schaltungen 13b, 17₇9 sind dabei den entsprechenden Schaltungen in Fig. 7 identisch..

Nach der Darlegung des allgemeinen Aufbaues der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die sie bildenden wesentlichen Teile im folgenden ausführlich erläutert.

Zunächst zeigt Fig. 10 die Schaltung 12a für die Pol-Nullstellen-Modellbildung des Signals y., wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.

Die dargestellte Schaltung 'weist N Verzögerurigsschaltungen I8/I, I8/2 ... 18/N um eine Abtastung (oder sequentielle

Speicher), P weitere Schaltungen I9/I, 19/2, 19/P

gleichen Aufbaues, N Parameter-Berechnungsschaltungen 20/1, 20/2, ... 20/N, die einen Steuereingang besitzen, P weitere Parameter-Berechnungsschaltungen 21/1, 21/2, ... 21/P gleicher Art, N Multiplizierer 22/1, 22/2, ... 22/N mit zwei Eingängen, P weitere Multiplizierer 23/I, 23/2, ... 23/P mit zwei Eingängen,

einen Addierer 24 ; mit N Eingängen und einem Ausgang

121, einen Addierer 25 mit P Eingängen und einem Ausgang

122, eine Verstärkungsberechnungsschaltung 26 mit N+P Eingängen, die mit den Ausgängen der N+P Verzögerungsschaltungen verbunden sind und einem Ausgang auf^ der ein Signal JU, abgibt, das den Steuereingängen aller Parameter-Berechnungsschaltungea zugeführt wird.

Der Eingang II3 dar Schaltung empfängt das Signal y das einerseits einem ersten Eingang des Multiplizierers 22/1 und andererseits einem Eingang der Schaltung I8/I zugeführt wird. Der Ausgang der Schaltung I8/I gibt verzögertes Signal y ., ab_/ das einem Eingang der Verstärkungsberechnungs-i schaltung 26, einem ersten Eingang der Parameter-Berech- 1 nungsschaltung 20/1, einem ersten Eingang des Multiplizierers 22/2 und schließlich einem Eingang der Schaltung 18/2 zugeführt wird. Die gleichen Verbini ragen liegen für die anderen Schaltungen vor mit Ausnahme deren letzter. Die Schaltung I8/N empfängt das Signal y, und gibt am

t —· JN Ί* J.

Ausgang ein Signal y,_N ^a^> ^aas einzig dem entsprechenden Eingang der Schaltung 26 und dem ersten Eingang der Schaltung 20/N zugeführt wird.

Der Eingang 112 der Schaltung empfängt das Signal e, .das dem zweiten Eingang der Schaltungen 20/1, ... 20/N und 21/1, ... 2l/P für die Parameter-Berechnung zugeführt wird sowie dem ersten Eingang des Multiplizierers 23/I und dem Eingang der Verzögerungsschaltung I9/I. Der Ausgang der Schaltung I9/I gibt ein Signal e\_"i ab das dem entsprechendem Eingang der Schaltung 26, dem ersten Eingang der Schaltung 21/1, dem ersten Eingang der Schaltung 23/2 und schließlich dem Eingang dar Schaltung 19/2 zugeführt wird. Die gleichen Verbindungen gelten für die folgenden Schaltungen bis zur Schaltung 19/P₇ die das Signal c empfangt und deren Ausgang ein Signal e._p abgibt, das dem

»· .·. ο I I υ ö j vJ

entsprechendem Eingang der Schaltung 26 und dem ersten Eingang der Schaltung 21/P zugeführt wird. Die Ausgänge

der Schaltungen 20/1 ... 20/N, die mit 120/1, 120/2

bzw. 120/N bezeichnet sind, geben die Koeffizienten Al , ... AN, ab und bilden die Ausgänge der Schaltung 12a. Sie sind andererseits jeweils mit dem zweiten Eingang von Multiplizierern 22/1 . ..- 22/N verbanden deren Ausgänge jeweils die Signale AIy" , ... ANy, „ . abgeben, die den N entsprechenden Eingängen des Addierers 24 zugeführt werden, dessen Ausgang 21 ein Ausgang der Schaltung 12a ist, der das Signal py, abgibt.

Die Ausgänge der Schaltungen 21/1 ... 2i/P_/die mit 125/1, bzw. 125/P bezeichnet sind, geben die Koeffizienten Bl , ... BP, ab und sind die Ausgänge der Schaltung 12a. Sie sind im übrigen jeweils mit dem zweiten Eingang der Schaltungen 23/I, ... 23/P verbunderiy deren jeweilige Ausgänge Signale BIe,, ... BPe P₁ abgeben,die den entsprechenden Eingängen des Addierers 25 zugeführt sind, dessen Ausgang 122 ein Ausgang der Schaltung 12a ist und das Signal pe" abgibt.

Die Schaltung 12c gemäß Fig. 8 kann dadurch erhalten werden, daß in der Schaltung 12a gemäß Fig. 10 die Verbindungen weggelassen werden, die den Zugang zu den Ausgängen 120/1, ... 120/N ermöglichen, die die Koeffizienten Al,, ... AN abgeben. Eine Ausführungsform der Schaltung 12 wird dadurch erhalten, daß in der Schaltung 12a diejenigen Verbindungen unterdrückt werden, die den Zugriff zu den Ausgängen 120/1, ... 120/N ermöglichen, die die Signale Al , ... AN abgeben, und zu den Ausgängen 125/1, ... 125/B, die die Signale Bl , ... BP abgeben. Diese Ausführungsforra ist diejenige, die notwendigerweise im Empfänger (Fig. 2) verwendet werden muß, wenn eine der Schaltungen 12a oder 12c im Sender (Fig. 1) verwendet ist. Schließlich wird eine Ausführu-igsform der Sclialtiong 12a dadurch erhalten, daß die Schaltung 26 und die dorthin führenden Verbindungen weg_gelassen sind,

wobei der Steuereingang der Schaltungen 20/1, ... 20/N, 21/1, ... 21/P nun mit einer Schaltung verbunden ist, die ein konstantes Signal abgibt.

Bei dem dargeteilten Ausführungsbeispiel ist das Signal:

eine Vorhersage des Signals y.. wobei die Koeffizienten Al₊, ... AN und Bl , ... BP des Pol-Nullstellen-Vorhersagefilters rekursiv durch die Schaltungen 20/1, ... 20/N und 21/1, ... 2l/H derart eingestellt sind, daß die mittlere Leistung des Vorhersagefehlers "e" . aufs äußerste verringert ist.

Die algebraischen oder Rechenschaltungen 20/1, ... 2Ö/N, 21/1, ... 21/P können mittels N+P identischer Schaltungen, die parallel arbeiten, erreicht werden, oder durch einen einzigen Prozessor der im Zeitmultiplex arbeitet, wobei die Steuerung und Führung dieser Multiplexierung hier nicht erläutert wird. Das gleiche trifft auch für die Multiplizierer 22/1, ... 22/N, 23/1, ... 23/P zu.

Das Schaltbild gem'iß Fig. 11 gibt die Schaltung 12b zur Pol- s Nullstellen-Modellbildung des Signals y bei dor Ausf u'irunivaform wieder, die einen Orthogonalisierer enthält. Die bereits anhand B^ig. 10 erläuterten Schaltungen weisen dabei die gleichen Bezugszeichen'auf.

Die Besonderheit der Schaltung 12 b gemäß Fig. 11 gegenüber der Schaltung 12a in Fig.10 liegt daher im Vorliegen des Orthogonalisierers 28a der das Signal y\ an einem Eingang 280 empfängt und N orthogonale Abtastungen €1,£2 ... £N an N Ausgängen 28I/I, 28l/2, ... 28l/N und N-I Koeffizienten der sogenannten partiellen Korrelation oder auch der Reflexion Rl_t, R2_t, ... R(N-I) an N-I Ausgängen 282/1, 282/2, ... 2.'$2/N

-1 abgibt, die mit dan N-I Ausgängen I23/I, 123/2, 123/tf-l

der Schaltung 12b jeweils verbunden sind, wobei

sie anschließend mLt den N-I Eingängen der Schaltung 13b gemäß Fig.7 verbunden werden.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 11 empfangen die Multiplizierer 22/1,...22/N und die Verzögerungsschaltungen 29/1,-.. 29/N die orthogonalen Abtastungen £1,, ... £*N an Stelle der Abtastungen y,, ... y „ . wie bei Fig. 10.

Eiα« Ausführungsform der Schaltung 12c gemäß Fig. 8 wird dadurch erhalten, daß in der Schaltung 12b gemäß Fig. 11 die Verbindungen unterdrückt werden, die den Zugriff zn den Ausgägen I.23/I, ... 123/N-l und 120/1.. ... 120/N ermöglichen. Die Schaltung 12d gemäß Fig. 9 wird dadurch erhalten, daß in der Schaltung 12b gemäß Fig. 11 die Verbindungen unterdrückt werden, die den Zugriff:' zu den Ausgängen 125/1, ... I25/P ermöglichen. Eine andere Form der Schaltung 12 wird dadurch erhalten, daß in der Schaltung 12b die Verbindungen unterdrückt werden, die den Zugriff zu den Ausgängen ermöglichen, die die Koeffizienten Rl, ,- -· - » R(N-I) , Α1, , AN,, Bl₊, ... BP ermöglichen. Diose Ausführungsform der Schaltung entspricht derjenigen, die notwendigerweise im Empfänger zu verwenden ist, wenn eine der Schaltungen 12b 12c (mit der liier erläuterten Ausführungsform) oder 12d im Sender verwendet ist.

Schließlich wird eine Ausführungsform der Schaltung 12b dadurch erhalten, daß die Schaltung 26 und die zu ihr führenden Verbindungen unterdrückt werden, wobei dann der dritte Eingang der Schaltungen 20/1, ... 20/N, 21/1, ... 21/P mit einer Schaltung verbunden ist, die ein konstantes Signal mit der Bezeichnung u abgibt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Signal py + pe", eine andere Berechnungyform für die Vorhersage des Signals y . entsprechend den weiter oben anhand Fi^.

"C + Ί-

10 näherjerläuterten Regeln,

- im-

wobei der Unterschied in der in der Schaltung 28a bezüglich der Abtastungen y,., . . . y_t ^₁ durchgeführten Vorbehandlung liegt, derart, daß sie bezüglich einander im Sinne der geringsten Quadrate orthogonalisiert werden. Die gleiche Anmerkung wie bei der Anordnung gemäß Fig. 10 gilt auch hier bezüglich der Ausführung der Schaltungen 20/1, ... 20/N, 21/1, ... 21/P oder 22/1, ... 22/N, 23/I, ... 23/P.

Fig. 12 zeigt ein Schaltbild des Filters 23a zum Filtern des Signals y. "Wie gemäß Fig.6. Das dargestellte Filter weist N-I Verzögerungsschaltungen 3Ο/1, 30/2, .,. 30/N-I um eine

Abtastung, N Multiplizierer 32/1, 32/2, 32/N mit r,wei

Eingängen und einen Addierer "}k mit N Eingängen, die mit den Multiplizierern verbunden sind, und mit einem Ausgang auf, der mit dem Ausgang I32 der Schaltung verbunden ist.

Der Eingang I3O/O empfängt das Signal y, das dem ersten Eingang des Multiplizierers 32/1 und dem Eingang der Verzögerungsschaltung 30/I zugeführt wird. Die gleichen Verbindungen sind mit entsprechenden Nummerierungen zutreffend bis zum Eingang der Verzögsrungsschaltung 30/N-I, die das Signal Y+__N+2 empfängt und das Signal y_t__N+1 abgibt, das dem ersten Eingang des Multiplizierers 32/N zugeführt wird. Die Eingänge I30/I, I3O/2, ... I30/N, die die Signale Al , ... AN empfangen, sind jeweils mit dem zweiten Eingang der Schaltungen 32/1, ... 32/N verbunden, deren jeweilige Ausgänge die erzeugten Signale Al y , ... AN y abgeben die den N entsprechenden Eingängen des Addierers 3^ zugeführt werden, dessen Ausgang der Ausgang 32 der Schaltung ist und das Signal py abgibt.

Fig. 13 zeigt das Filter Ik zum Filtern von e,. Die dargestellte Schaltung weist P-I Verzögerungsschaltungen 3I/I,...

31/P-l um eine Abtastung, P Multipli 7, Lerer 33/1, 33/2,

33/P mit zwei Eingängen und einen Addierer 35 mit V Ein-

gangen auf, die mit den Multiplizierern verbunden sind der Addieret* 35 einen Ausgang lA2 besitzt.

Der Eingang ΐΛθ/O empfängt das Signal e,₍das dem ersten Eingang des Multiplizierers 33/1 und dem Eingang der Verzögerungsschaltung 31/1 zugeführt wird. Die gleichen Verbindungen sind mit entsprechenden Nummerierungen gültig bis zum Eingang der Schaltung 3l/P-1.der ein Signal e, „ _o empfängt, und dessen Ausgang ein Signal e ρ . abgibt,das dem ersten Eingang der Schaltung 33/P zugeführt wird.

Die Eingänge d«r Schaltung 14, IAO/1. ΐ4θ/2, l4o/P,

die die Koeffizienten Bl., ... BP₁ übertragen sind jeweils mit dem zweiten Eingang der Schaltungen 33/1, ... 33/P verbund en_; deren Ausgänge jeweils die erzeugten oder Produktsignale BL e , ... BP e, abgeben die den entspi^echendiva Eingängen des Addierers 35 zugeführt werden, dessen Ausgang, der der Ausgang 142 der Schaltung lh ist, das Signal pe, abgibt.

Bei dem dargestellten Anwendungsbeispiel ist das Signal py das durch die Schaltung ITa gemäß Fig. 12 abgegeben wird, und zum Signal pe, hinzugefügt ist, da? durch die Schaltung lA gemäß Fig..13 abgegeben ist, eine Pseudovorhersage des Signals y. _Λ unter Verwendung des Pol-Nullstellen-Vorheirsagef iltex's, das zur Modellbildung des wiedergewonnenen Signals y verwendet ist.

Fig. l4 zeigt den Aufbau des Filters 13b zum Filtern des Signals y, mit Orthogonal!vierer. Die bereits anhand Fig.12 erläuterten Schaltungen besitzen dabei, die gleichen Bnzugszeichen. Die dargestellte Schaltung weist ein Brückenfilter 36 mit einem Signaleingang 36Ο und N-I Koeffizienteneingängen 36I/I, 36I/2, ... 36I/N-I und mit N Ausgängen 362/i, 362/2,... 362/N auf.

Der Eingang I3O/O der Schaltung 13b empfängt das Signal y_t und ist mit dem Eingang 36O des Brückenfilters 36 verbunden. Die anderen Eingänge 131/1, ... I3I/N-I, die die Koeffizienten

Rl₊, ... R(N-I) empfangen, sind mit den Eingängen 36O/1,

360/N-l der Schaltung 36 verbunden. Die Ausgänge 362/1,... 362/N der Schaltung 36 geben orthogonale Abtastungen ^£l+> ... C.N ab und sind jeweils mit dem ersten Eingang dor Multiplizierer 32/l, ... 32/N verbunden_/deren zweiter Eingang mit den Eingängen I.30/I, ... I30/N der Schaltung 13b verbunden sindjdi^ die Koeffizienten Al., ... bzw. AN^ empfangen. Die Ausgänge der Schaltungen 32/1, ... 32/N sind mit entsprechenden Eingängen des Addierers 3^ verbunden dessen Ausgang der Ausgang 132 der Schaltung 13b ist und das Signal py abgibt.

Bei dem dai-gestellten Ausführungsbeispiel stimmt das das Signal y in das Signal py transformierende Filter mit dem Filter überein, daß das Signal y in das Signal py, umsetzt, das anhand Fig. 11 erläutert worden ist.

Fig. 15 zeigt den Aufbau eines Orthogonalisierers 28a, der ein Brückenfilter verwendet wie in Fig. 11 dargestellt. Die Schaltung weist N-I Zellen 285/I, ,.. 285/N-l auf, wobei lediglich dtren erste und dtvren letzte im einzelnen dargestellt sind, wobei die n-2 ersteren Zellen der allerersten gleich sind. Sie weist auf:

Zwei Subtrahierer 37/1 und 38/I mit zwei Eingängen und einem Ausgang, eine Schaltung 39/1 zur rekursiven Anpassung von Koeffizienten mit zwei Eingängen 39I/I und 392/1 und einem Ausgang 395/1, zwei Multiplizierer 'lO/l und 4l/l mit zwei Eingängen und einem Ausgang und eine Verzögerungsschaltung 42/1 um eine Abtastung.

Die letzte Zelle 265/N-l enthält nur einen Snbtrahiercer 38/ N-I^ einen Multiplizierer 'tO/N-1, eine Verzögerungsschaltung Ί2/Ν-1 und eine Schaltung 39/N-l zur

-ty.

relcursiven Anpassung von Koeffizienten.

Die gesamte Schaltung 28a weist einen Eingang "80, eine erste Gruppe von N Ausgängen 28l/l, 281/2, ... 28l/N und eine zweite Grunpe von N-I Ausgängen 282/1, 282/2 ... 282/N-l auf.

Der Eingang 280 der Schaltung 28a empfängt das Signal y , das jeweils dem Ausging 281/1, der ein Signal mit der Bezeichnung £l₊ abgibt, einem Eingang der Verzögerungsschaltung 42/1, einem ersten Eingang 391/1 der Schaltung 39/1 zur rekursiven Anpassung der Reflexionskoeffizienten und schließlich einem ersten Eingang des Multiplizierers 40/1 zugeführt wird. An diesem Eingang ist das Signal mit ti 1 bezeichnet. Der Ausgang der Schaltung 42/1 gibt ein Signal mit der Bezeichnung f1 _Λ ab das dem zweiten Eingang der Schaltung 39/1, dem ersten Eingang des Multiplizierers 41/1 und dem ersten Eingang des Subtrahierers 3&/1 zugeführt wird. Der Ausgang 395/1 der Schaltung 39/1 gibt einen Koeffizienten Rl ab_/der dem Ausgang 282/1 zugeführt wird sowie dom zweiten Eingang der beiden Multiplizierer 4θ/1 und 41/1 deren jeweilige Ausgänge Signale mit der Bezeichnung En 1 und rce. 1, abgeben die jeweils dem zweiten Eingang der Schaltungen 38/I und 37/I zugeführt werden, deren jeweilige Ausgänge Signale mit der Bezeichnung £ 2 und h 2 abgeben. Der Ausgang der Schaltung 38/I ist mit dem Ausgang 281/2 der Schaltung 28a verbunden..

Die gleichen Verbindungen treffen mit entsprechenden Nummerierungen zu bis zu den Ausgängen, mit Ausnahme der Schaltung 37/N-2 und 38/Ν-2^χο Signale mit der Bezeichnung

h(N-l) bzw. £(N-1) abgeben. Der Ausgang der Schaltung 38/N-2 ist mit dem Eingang der Schaltung 42/N-2 verbunden, dessen Ausgang ein Signal mit der Bezeichnung £ (N-I) ₁ abgibt, das dem zweiten Eingang der Schaltung 39/N-l und dem ersten Eingang der Schaltung 38/N-l zugeführt wird.

Der Ausgang der Schaltung 37/N-2 gibt ein Signal mit der Bezeichnung 2(N-I), ab, das dem ersten Eingang der Schaltung 39/N-l und dem ersten Eingang der Schaltung 40/N-l zugeführt wird. Der Ausgang der Schaltung 39/N-l gibt einem Koeffizienten R (N-I).ab, der am Ausgang 262/N-l der Schaltung 28a auftritt und der dem zweiten Eingang der Schaltung 4o/N-l zugeführt wird, dessen Ausgang ein Signal mit der Bezeichnung ££(N-1) abgibt wobei dieser Ausgang mit dem zweiten Eingang der Schaltung 38/N-l verbunden ist, dessen Ausgang ein Signal mit der Bezeichnung £N abgibt, das einem Ausgang 28l/N der Schaltung 28a zugeführt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schaltung 28a eine Ausführungsform eines (Nur-) Nullstellen-Brückenfilters, dessen Koeffizienten Rl, ... R(N-I) derart eingestellt sind, daß sich ergibt:

wobei der Ausdruck E (./.) eine Abschätzung gemäß geringsten Quadraten entspricht und wobei der Schrägstrich bedeutet: "bedingt durch die Kenntnis von".

Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungen 39/1» ... 39/N-l wird anhand der Fig. I9 erläutert.

Die die Schaltungen 37/n, 38/n, 39/n, 4θ/η, 4l/n bildenden Zellen können einerseits durch einzelne Schaltungen gebildet werden und können andererseits, falls diese nicht parallel arbeiten müssen, durch Zeit- Multiplexierung einer einzigen Zelle erreicht werden, wobei die Steuerung der Multiplexierung hier nicht im einzelnen erläutert wird.

Fig. 16 zeigt den Schaltungsaufbau eines Orthogonalisierers 36 mit Empfang der Reflexionskoeffizienten,

- κ-

wie er in Fig. l4 dargestellt ist. Diese Schaltung ist analog der gemäß Fig. I5 mit Ausnahme der Tatsache, daß keine Schaltungen zur Bildung der Reflexionskoeffizienten vorgesehen sind, da diese zugeführt werden. Die Schaltung besteht aus N-I Zellen 365/I, ... 365/N-l, wobei die ersten N-2 zur allerersten identisch sind. Diese weist auf: Zwei Subtrahierer 43/1 und 44/1, zwei Multiplizierer 45/1 und 46/1 und eine Verzögerungsschaltung 47/1 um eine Abtastung. Die letzte Zelle 365/N-l weist lediglich einen Subtrahierer 44/N-l und einen Multiplizierer 45/N-l auf. Die Gesamtheit der Schaltung 36 weist einen Signaleingang 36O, eine Gruppe von Eingängen 36I/I, 36I/2, ...36I/N-I, die die N-I Reflexionskoeffizienten empfangen_/die zur Filterung notwendig sind, und eine Gruppe von Ausgängen 362/1, 362/2, ... 362/N auf, die die orthogonalen Abtastungen ⁶^₊J

£2, ... £N abgeben,
t t

Der Eingang 360 der Schaltung empfängt das Signaly und ist mit dem Ausgang 362/I verbunden, der ein Signal mit der Bezeichnung £l, abgibt_f und mit dem Eingang der Verzögerungsschaltung 47/I verbunden. Der Ausgang der Schaltunggibt ein Signal £1. _Λ ab und ist mit dem ersten Eingang des Multiplizierers 46/1 und dem ersten Eingang des Subtrahierers 44/1 verbunden. Der Eingang 36Ο ist auch mit dem ersten Eingang des Subtrahierers 43/1 und mit dem ersten Eingang des Multiplizierers 45/I verbunden, die das Eingangssignal mit der Bezeichnung h 1, empfangen. Der Eingang 36I/I der Schaltung 36 ist mit dem zweiten Eingang jeder der beiden Schaltungen 45/I und 46/1 verbunden, deren Ausgänge die Signale abgeben, die mit ^£7^-₊ imd ίί 1 bezeichnet sind und die jeweils den zweiten Eingängen jeder der beiden Schaltungen 44/1 u nd 43/1 zugeführt werden. Die Schaltung 44/1 gibt das Signal £ 2 ab, das dem Ausgang 362/2 der Schaltung zugeführt wird. Die gleichen Verbindungen treffen für die übrigen Schaltungen 44/N-2 und 43/N-2 ausschließlich,zu.

Der Ausgang der Schaltung 44/2 gibt ein Signal € (N-I). ab, das dem Ausgang 362/N-l der Schaltung zugeführt wird und ist mit dem Eingang 47/N-l verbunden, dessen Ausgang ein Signal <f(N-l). . abgibt, das dem ersten Eingang des Subtrahierers 44/N-l zugeführt wird. Der Ausgang der Schaltung 43/N-2 gibt ein Signal ft (N-I), ab, und ist mit dem ersten Eingang der Schaltung 45/N-l verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Eingang 36I/N-I verbunden ist, der R(N-I) empfängt. Der Ausgang der Schaltung 45/N-l gibt ein Signal <££ (N-I) ab, und ist mit dem zweiten Eingang der Schaltung 4Ί/Ν-1 verbunden,dessen Ausgang ein Signal £N, abgibt, das dom Ausgang 362/N der Schaltung 36 zugeführt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Schaltung 36 ein Brückenfilter,das der gleichen Übertragungsfunktion entspricht, wie diejenige des Filters gemäß der Schaltung 28a. Die Anmerkungen bezüglich der Ausführung letzteren Filters treffen auch für die Ausführung jeder Zelle zu, die durch die Schaltungen 43/n, 44/n, 45/n, 46/n gebildet isifc.

Als Beispiel der Ausführung zeigt Fig. 17 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels_;das bei irgendeiner der Parameter-Berechnungsschaltungen 20/1, ... 20/N, 21/1, ... 21/P gemäß den Fig. 10 und 11 verwendbar ist.

Die dargestellte Schaltung weist einen Multiplizierer 48 mit drei Eingängen und einem Ausgang auf, an den sich ein Addierer 49 mit zwei Eingängen und einem Ausgang anschließt, der an einen seiner Eingänge über eine Verzögerungsschaltung 50 um eine Abtastung rückgekoppelt ist. Die Schaltung weist drei Eingänge 211, 212 und 213 und einen Ausgang 2l4 auf.

Der erste Eingang 211 empfängt ein Signal mit der Bezeichnung χ bei dem es sich entweder um das Signal y beim Fall der Fig. 10 oder um das Signal £ beim Fall der Fig. 11, cxler auch bei beiden Fällen um ein verzögertes Signal e*. handeln kann. Der zweite Eingang 212 empfängt das Signal c" . Die

ψ C *■

-Ai-

beiden ersten Eingänge der Schaltung 48 empfangen x, und e. und der dritte Eingang empfängt ein Siganl mit der Bezeichnung Λ ,das vom dritten Eingang 213 der Schaltung stammt. Der Ausgang der Schaltung 48 gibt ein Signal mit der Bezeichnung AA ab. Der Addierer 49 gibt am Ausgang 2l4 ein Signal mit der Bezeichnung A ab. Die Schaltung wird zum Lesen mittels des Taktsignals H betätigt und gibt an seinem Ausgang ein verzögertes Signal mit der Bezeichnung ^At-i ^ab·

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Schaltung die Berechnung A __A .·»-/*- x^ I durch wobei die Verstär-

^u t-1 / t t t

kung U, entweder festliegt oder mittels der Schaltung 26, die in den Fig.10 und 11 dargestellt ist, berechnet ist. Andere Ausführungsformen sind möglich für die Berechnung der Parameter und sind an sich üblich, wie beispielsweise diejenige die folgende Folge verwirklicht:

., = ^A _t-1 + ß* sign (χ ) sign (e* ) .

Diese Ausdrücke geben für den Fall, daß sie die Bestimmung eines Koeffizienten eines bestimmten Ranges ausgehend von dem Koeffizienten des vorhergehenden Ranges ermöglichen, den rekursiven oder auch sequentiellen Charakter der Berechnung der Parameter der Filterung wieder.

Als Beispiel zeigt Fig. 18 eine Ausführungsform einer Verstärlcungsberechnungsschaltung wie sie in den Fig. 10 und verwendet ist (Schaltung 26).

Die dargestellte Schaltung weist K Eingänge (wobei K= N+P; vergleiche Fig. 10 und 11) 26l/l, 261/2 ... 261/K und einen Ausgang 260 auf. Sie enthält K Quadrierer 5I/I, 5I/2 ... 5l/K, eine algebraische oder Rechenschaltung 5^ mit K Signaleingängen, zwei Steuereingängori.521 und 522 und einem Ausgang 5^3> einen Addierer 53 mit

-JiQ. -

zwei Eingängen 531 und 53², deren erster mit dem Ausgang 523 verbunden ist.und einem Ausgang 533 sowie eine Verzögerungsschaltung 5^ um eine Abtastung-

Die Eingänge der Schaltung empfangen Signale mit der Bezeichnung zl. , ... zK, , die jeweils den Quadrierern5l/l, ... 51/K zugeführt werden, deren jeweilige Ausgänge Signale zl, . ... zK abgeben, die dem entsprechenden

U 5 · · · Ki

Eingang der algebraischen oder Rechenschaltung 52 zugeführt werden. Der Eingang 521 davon empfängt ein konstantes Signal Λ

und der Eingang 522 ein Signal U, _lf ^{das von der} Verzögerungsschaltung 5^t stammt, das zum Lesen durch das Taktsignal H betätigt ist. Der Ausgang 523 der Schaltung 5² gibt ein Signal mit der Bezeichnung AA₊ ab, das dem ersten Eingang 531 des Addierers 53 zugeführt wird. Der zweite Eingang 53² dieser Schaltung ist mit dem Ausgang der Schaltung 5^ verbunden. Der Ausgang 533 des Addierers gibt ein Signal mit der Bezeichnung /J ab, das dem Ausgang 260 der Schaltung 26 zugeführt wird und weiter auch dem Eingang der Schaltung 5'*·

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Schaltung 52 die folgende Berechnung durch:

⁼ λ [^zlt ⁺···^{+ zN}t -A-i I '

was für die Verstärkungsberechnungsschaltung 26 der Berechnung entspricht:

Schließlich zeigt ebenfalls beispielhaft Fig. I9 eine mögliche Ausführungsform einer der Schaltungen 39/1, ... 39/N-l zur Berechnung der Reflexionskoeffizienten, die in Fig. 15 verwendet ist.

- So *

Die Schaltung 39 weist zwei Eingänge 391, 392 und einen Ausgang 395 »ui' utul enthält:

Eine erste Schaltung 55 zur algebraischen Berechnung mit vier Eingängen 551, 552, 553, 554 und einem Ausgang 555, einem Addierer 56 mit zwei Eingängen 56I und 5^2, deren erster mit dem Ausgang 555 verbunden ist, und einem Ausgang 563, der zum Eingang 562 über eine erste Verzögerungsschaltung 57 rückgekoppelt ist;

e.ine zweite Schaltung 58 zur algebraischen Berechnung mit drei Eingängen 581, 582 und 583 und einem Ausgang 584, einem zweiten Addierer 59 mit zwei Eingängen 591 und 592.deren erster mit dem Ausgang 584 verbunden ist, und einem Ausgang 593;der zum Eingang 592 über eine zweite Verzögerungsschaltung 60 rückgekoppelt ist;

eine dritte Schaltung 6l zur algebraischen Berechnung mit drei Eingängen 6II, 612 und 613 und einem·..Ausgang 6l4, einem dritten Addierer 62 mit zwei. Eingängen 621 und 622_/deren erster mit dem Ausgang 6l4 verbunden ist_/ und mit einem Ausgang 623,der zum Eingang 622 über eine dritte Verzögerungsschaltung 63 rückgekoppelt ist;

einen vierten Addierer 64 mit zwei Eingängen 64l und 642_/ deren erster mit dem Ausgang 563 des Addierers 59 und deren zweiter mit dem Ausgang 623 des Addierers 62 verbunden XSt₇ und einem Ausgang 643;

einen Teiler 65 mit zwei Eingängen 65I und 652, deren erster mit dem Ausgang 563 des Addierers 56 und zweiter mit dem Ausgang 643 des Addierers 64 verbunden ist, und einem Ausgang 653.

Mit den bereits mit Bezug auf Fig. I5 verwendeten Bezeichnungenempfängt der erste Eingang 361 der Schaltung ein Signal mit der Bezeichnung "*} , und der zweite Eingang 392 ein Signal if. . . Die Signale werden den entsprechenden Eingängen 551

"C~ JL

und 552 der Schaltung 55 zur algebraischen Berechnung zugerührt, deren Eingang 553 ein. Signal

-Wt-

mit der Bezeichnung TT empfängt, das konstant ist, und deren Eingang 55'± ein Signal mit der Bezeichnung E £^ ^ ^ empfängt das vom Ausgang der Schaltung 57 stammt, das durch das Taktsiganl H betätigt ist. Der Ausgang 555 der Schaltung 55 gibt ein Signal mit der Bezeichnung Δ&1, ab, das dem ersten Eingang 561 des Addierers 56 zugeführt wird, dessen Ausgang 563 ein Signal mit der Bezeichnung E I^ abgibt, das einerseits dem ersten Eingang 6-51 (Zähler) des Teilers 65 zugeführt wird, sowie andererseits dem Eingang des Registers bzw. der Verzögerungsschaltung 57,deren Ausgang das Signal E &2+_^ abgibt, das dem zweiten Eingang 562 der Schaltung 56 zugeführt wird.

Der Eingang 391 ist auch mit dem Eingang 581 der Schaltung zur algebraischen Berechnung verbunden, deren Eingang 5$2 ein konstantes Signal Tempfängt. Der dritte Eingang 5&"3

—%

empfängt ein Signal mit der Bezeichnung Ii ^ , ₁, das von dem Register bzw. der Verzögerungsschaltung 60 kommt, die durch das Taktsignal H betätigt ist. Der Ausgang 58^ der Schaltung 58 gibt ein Signal mit der Bezeichnung

A^, ab, das dem ersten Eingang 591 des Addierers 59 zugeführt wird, dessen Ausgang 593 ein Signal mit der Bezeichnung Eil ... abgibt, das einerseits den ersten Eingang 64l des Addierers 64 zugeführt wird, sowie andererseits dem Eingang des Register hew. der Verzögerungsschaltung 60, deren Ausgang das Signal Eo . abgibt,

*· t— 1

das dem zweiten Eingang 592 der Schaltung 59 zugeführt wird. Der Eingang 392 ist auch mit dem Eingang 611 der Schaltung 6l zur algebraischen Berechnung verbunden, deren Eingang 612 ein konstantes Signalfund deren Eingang 613 ein Signal mit der Bezeichnung E £ empfängt, das von

t—£

der durch das Taktsignal II betätigten Schaltung 63 stammt. Der Ausgang 6l'i der Schaltung 6l gibt ein Signal mit der BezeichnungΔ6, ₁ ab, das dem ersten Eingang 621 des Addierers 62 zugeführt wird, dessen Ausgang 623 ein Signal

mit der Bezeichnung E£, .. abgibt, das einerseits dem zweiten Eingang 642 des Addierers 64 und andererseits dem Eingang des Registers bzw. der Verzögerungsschciltung 63 zugeführt wird, deren Ausgang das Signal E£ abgibt,

t — Ct

das dem zweiten Eingang 622 der Schaltung 62 zugeführt wird. Der Ausgang 643 der Schaltung 64 gibt ein Signal mit der Bezeichnungd en, ab, das dem zweiten Eingang 652 (Nenner) des Teilers 65 zugeführt wird, dessen Ausgang 653 ein Signal R abgibt, das dem Ausgang 395 der Schaltung zur Berechnung der Reflexionskoeffizienten zugeführt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Schaltung 55 folgendο Berechnung durch:

woraus sich ergibt, daß das Signal E ££ . eine rekursive Abschätzung mit Speicherung ist, die exponentiell abnehmend ist, vom zweifachen der Kreuz-iC-ovarianz der Signale

Ή und £ ,. Die Schaltungen 58 und 6l führen dabei

folgende Berechnungen jeweils durch:

^ = T ((^)² -Ef^₁)
und

_2. 2.

woraus sich ergibt, daß die Signale Ei^ und E£ rekursive Abschätzungen der jeweiligen Leistungen der beiden Wege sind, nämlich Vorwärts (Signal ijT ) und Rückwärts (Signal

£" .). Schließlich ist R eine rekursive Abschätzung von t — J- t

theoretischen Reflexionskoeffizienten gemäß:

^2E 5 AI

wobei die Bezeichnung E wieder die mathematische Wahrscheinlichkeit bezeichnet.

Die erläuterte Ausführungsform ist lediglich beispielhaft, es können auch andere rekursive Abschätzer verwendet werden, beispielsweise sei hier auf die eingangs erwähnte Anmeldung vom gleichen Tage verwiesen.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.

·*· -Λ4

MA

Formungs-Filter Anmerkung

1 + \ Bk ζ 1

-k

1 - > Ak ζ

-k übliche ADPCM ohne Formung

Formung durch vollständige Parallelbildung zwischen den Spektren von

und y^

1 +

Bk ζ

-k Berücksichtigung der Nullstellen von y zur Formung von

1 -

Ak ζ

-k B erücks i cht i gung

der Pole von y. zur "C

Formung von

(1h\ Bk ζ ) 1

(1-

Ak Formung durch partielle B erücks i cht i gung von Polen und Nullstellen von y, .

Leerseite

Claims (1)

1. Ansprüche

   flL Verfahren zur differentiellen PCM mit adaptiver Vorhersage (ADPCM), bei dem

   ein Fehlersignal e, zwischen einer Probe bzw. Abtastung y₊ des zu codierenden Signals und einem Vorhersagesignal p. dieses Signals gebildet wird, wobei t ein Abtastaugenblick ist,

   das Fehlersignal e. quantisiert und das quantisierte. Signal codiert wird,

   ein wiederhergestelltes Fehlersignal e^. ausgehend von dem quantifizierten,oder codierten, Signal gebildet wird,

   ein wiederhergestelltes Signal y, durch Hinzufügen zu e", des Vorhersagesignals p, gebildet wird und das Vorhersagesignal p, ausgehend von den wiederhergestellten Signalen y^ und e. mittels zweier linearer Filterbetriebe gebildet wird, wobei der erste sich über N aufeinanderfolgende Abtastungen von y\ , nämlich y~ _ — t

   y._-| ,...Y-^₊I ι erstreckt und darin besteht,

   410-(B 6915)-Me Ha

   t,

   daß diese Abtastungen oder abgeleitete Abtastungen jeweils mit Koeffizienten Al,, A2 , ... AN. multipliziert werden und dann die Summe der erhaltenen Produkte gebildet wird_/um ein Vorhersagesignal py, zu erhalten, und wobei der zweite sich über P aufeinanderfolgende Abtastungen von "e, , nämlich "e , "e , ... ®t-P+l erstreckt und darin besteht, daß die jeweiligen Abtastungen mit Koeffizienten Bl. B2 ... BP, multipliziert werden und die Summe der erhaltenen l'rodtikte gebildet wird, um ein Vorhersagesignal ρ e, zu erhalten, wobei die Koeffizienten Al ... AN und Bl ... BP sequentiell'für jeden Abtastaugenblick t derart eingestellt sind, daß die mittlere Leistung des FehlersignalsΪΓ, minimal wird,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß eine Pormbildung des Quantifizierungsrauschspektrums für das Signal y, , nämlicliAy, ü y^-yj. dadurch durchgeführt wird, daß dieses Spektrum demjenigen des wiederhergestellten Signals y. parallel angeordnet wird und durch mindestens einen der folgenden Betriebe a und b verwirklicht wird:

   a) es erfolgt eine lineare Filterung des Signals y unter Verwendung von N aufeinanderfolgenden Abtastungen von y , nämlich y , y ... y und durch Multiplizieren dieser Abtastungen oder abgeleiteter Abtastungen mit N Koeffizienten, die den erwähnten Koeffizenten Al , A2 ,... AN, gleich sind_/und durch anschließendes Addieren der erhaltenen Produkte_/wodurch ein gefiltertes Signal., py. gebildet wird und es wird anschließend ausgehend von diesem Signal py, und des vorher durch Filtern von y, erhaltenen Signals PJf. ein Signals pAR gebildet das entspricht ^_R py_t + (l - ^_AR) py_t, wobei ?^_R ein einstellbarer Koeffizient zwischen Null und Eins (einschließlich der Grenzwerte)ist,

   b) es wird das nicht quantifizierte Fehlersignal e, gefiltert durch Multiplizieren von P aufeinanderfolgenden

   Abtastungen dieses Signals, nämlich e, , ο ·.· · ·

   t *t — 1

   e j , mit V Koeffizienten,die jeweils den erwähnten Koeffizienten Dl₊, B2,,... BP gleich sind, und es werden die erhaltenen Produkte addiert, wodurch ein gefiltertes Signal pe. gebildet wird, wobei dann ausgehend

   "C

   von diesem Signal pe. und einem vorher durch Filtern von e\ erhaltenen Signal pe. ein Signal pMA. gebildet ans gleich ist r_MA Pe_t + (1 -^_MA ) P«_tt wobei T_MA ^ein einstellbarer Koeffizient zwischen Null und Eins (einschließlich der Grenzwerte) ist, wobei die Koeffizienten ^*Ar ^unc* P*ViA ⁿ^-^cn* gleichzeitig Null sind,

   wobei sich an die Betriebsschritte (a) (b) eine Addition der Signale pAR, und pMÄ anschließt sowie eine Verzögerung um einen Abtastaugenblick der erhaltenen Summe, Was das Vorhersagesignal p. bildet.

   2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   das dem Filterbetrieb von y. eine Orthogonal!sierung van aufeinanderfolgenden Abtastungen von y mit Hilfe eines Brückenfilters mit N-I Koeffizienten Rl+» R2 ...UN die rekursiv eingestellt sind_/wobei dieser vorhergehende Betrieb N orthogonale Abtastungen 6l₊, E^₊ ··· EN, ergibt,die die abgeleiteten Abtastungen sind, wobei diese anschließend mit den Koeffizienten Al, , A2 ...

   "C L·

   AN. multipliziert lferden,

   daß dem Filtern von y, ebenfalls ein Orthogonalisierungsbetrieb vorausgeht,der sich über die N aufeinanderfolgenden Abtastungen von y. erstreckt wobei die Orthogonalisierung N Koeffizienten einwirken IaBt₇die gleich den Koeffizienten Rl , R2 , ... R (N-I) , sind, wobei dieser vorhergehende Betrieb auf diese Weise N orthogonale Abtastungen £■!■+_» f'2^ ... fN^ liefert ,die die abgeleiteten Abtastungen sind, die anschließend mit den Koeffizienten Al., A2 ... AN. multipliziert werden.

   Codiervorrichtung zur differentiellen PCM mit adaptiver Vorhersage (ADPCM) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

   einem Subt_.rahierer (1) mit zwei Eingängen,, deren einer eine Abtastung y. des zu codierenden Signals empfängt, und deren anderer ein Vorhersagesignal p, dieses

   ι t

   Signals empfängt,wobei t ein Abtastaugenblick ist, und mit einem Ausgang_/ der ein Fehlersignal e. abgibt,

   einem Quantifizierer (2) des Fehlersignals e an den sich ein Codierer (3) des quantifizierten Signals anschließt,

   einer Pormungsschaltung (4,5) zum Formen eines wiedergewonnenen Fehlersignals e, ausgehend von dem quantifizierten (oder" codierten) Fehlersignal,

   einem Addierer (7) mit zwei Eingängen,deren einer das wiedergewonnene Fehlersignal empfängt und deren anderer das Vorhersagesignal p, empfängt_/und einem Ausgang_y der ein wiedergewonnenes- Signal y, abgibt, und

   einer Vorhersageeinrichtung (8),die die wiedergewonnenen Signale y. und "e empfängt und das Vorhersagesignal p. abgibt, wobei die Vorhersageeinrichtung zwei lineare Filter aufweist _t deren erstes auf das wiedergewonnene Signal y, einwirkt und N Schaltungen (20/1, 20/2, ... 20/N) zur Formung von Koeffizienten Al , A2,, ... AN., eine erste Gruppe von N-Multiplizierern (22 / 1, 22/2, ... 22/N) mit zwei Eingängen, die N zu filternde aufeinanderfolgende Abtastungen von y_t, nämlich y_t, Y^_-1I ··· V-N+1 ^{(oder ab}~ geleitete Abtastungen) bzw. die N -Koeffizienten empfangen und einen Addierer (2'±) mit N Eingängen aufweist, die mit den N Multiplizierern der ersten Gruppe verbunden sind, und mit einem Ausgang.der ein Vorhersagesignal pyV abgibt, deren zweites

   P Schaltungen ^21/1, 21/2, ... 21/P) zur Formung von P Koeffizienten Bl , B2, , ... BP , eine zweite Gruiipe von P Multiplizierern (23/1, 23/2, ... 23/PJ mit zwei Eingängen die P aufeinanderfolgende Abtastungen von e. , nämlich e*. , %_it ··· e· -» bzw» die P Koeffizienten empfangen und einen Addierer (25) mit P Eingängen aufweist, die mit den P Multiplizierern der zweiten Gruppe verbunden sind und mit einem Ausgang, der ein Vorhersagesignal pe. abgibt,

   wobei die beiden Filter Glieder (18/1, lÖ/ü, ... l8/N, ι9/ι» 19/2, ··· 19/1^J) aufweisen zum sequentiellen Einstellen zu jedem Abtastaugenbliclc t der Koeffizienten Al., ... AN und Bl+, ··· BP.,damit die mittlere Leistung des Fehlersignals "e, minimal wird,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Vorhersageeinrichtung Glieder aufweist zum Formen des Quantifizierungsrauschspektrums für das Signal y, (nämlich Ay₊ = "y. - y. ) durch parallel! Anordnen dieses Spektrums zu demjenigen des wiedergewonnenen Signals y. ,wobei diese Glieder aufweisen:

   a) Mindestens eine der folgenden Schaltungen (a) und (b):

   a) eine erste Schaltung (13a, 13b) die gebildet ist durch ein filter des Signals y. mit einer ersten Gruppe von N Multiplizierern (32/1, 32/2, ... 32/N) mit zwei Eingängen_/die ^aufeinanderfolgende Abtastungen von y, (oder abgeleitete Abtastungen) bzw. N Koeffizienten eiiipf angen_; die jeweils gleich den erwähnten Koeffizienten Al., A2, , ... AN. sind_/die in dem ersten Filter der Vorhersageeinrichtung_/das auf y, einwirkt_/abgenommen sind₇und einer ersten Addierschaltung (3Ό mit N Eingängen_/die mit den N Multiplizierern der ersten Gruppe verbunden sind_/und einem Ausgang,

   der ein gefiltertes Signal py abgibt, und durch eine erste algebraische Schaltung (15) mit zwei Eingängen deren erster (15Ο) mit dem Ausgang des Filters (13 a, 13 b) von y. verbunden ist und das ^signal py, empfängt, und deren anderer (I51) mit dem Ausgang (121) des Filters von y, verbunden ist und das Signal py. empfängt wo — bei die erste algebraische Schaltung (15) an einem Ausgang (15*0 ein Signal pAR. abgibt, das gleich "T**»« * py , + (l - ί*"_Δ1) ) py₊ wobei 3^_Δτ? ein einstellbarer Koeffizient zwischen Null und Eins, einschließlich der Grenzwerte, ist,

   b) eine zweite Schaltung (l^/l)_/ die gebildet ist durch ein Filter des nicht quantifizierten Fehlersignal e , mit einer zweiten Gruppe von P MultipIizierern (33/1» 33/2, ... 33/P) mit zwei Eingängen_/die P aufeinanderfolgende Abtastungen von e, bzw. P Koeffizienten empfangen_/die jeweils gleich den Koeffizienten Bl₊, B2 ... BP sind die in dem zweiten Filter der Vorhersageeinrichtung, das auf e einwirkt, abgenommen sind, und mit einem Addierer (35) mit P Eingangen_/die mit den P Multiplizierern der zweiten Gruppe verbunden sind, und einem Ausgang, der ein gefiltertes Signal pe. abgibt, und durch eine zweite algebraische Schaltung (l6) mit zwei Eingängen, deren einer (I60) mit dem Ausgang des Filters (l4) von e, verbunden ist und das Signal pe. empfängt und deren anderer (I61) mit dem Ausgang (122) des Filters von «5. verbunden ist und das Signal pe, empfängt, wobei die zweite algebraische Schaltung an einem Ausgang (l64) ein Signal pMA. abgibt, das gleich /"»,» P^e+ ⁺ (^χ ~ ^ ' ) pe" ist, wobei ί"_ΜΑ ^ein einstellbarer Koeffizient zwischen Null und Eins, einschließlich der Grenzwerte, ist, wobei die Koeffizienten #*"!.. und f*. nicht simultan Null sind,

   B) einen Addierer (17) mit zwei Eingängen (171, 172),die mit den Ausgängen (15^, l64) von erster und

   zweiter algebraischer Schaltung (15, l6) verbunden sind, und mit einem Ausgang (173) der ein Signal pAR. + pMA

   abgibt, und

   CJ eine Verzögerungsschaltung (9) um einen Abtastaugenblick, mit einem Eingang,der mit dem Ausgang des Addierers (17) verbunden ist, und einem Ausgang der das Vorhersagesignal p. abgibt.

   %. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß dem ersten Filter der Vorhersageeinrichtung, das auf y. einwirkt, eine erste Orthogonalisierungsschaltung (28a) von N aufeinanderfolgenden Abtastungen y. , y

   t t —

   ··. y vorhergeht, wobei diese Schaltung aufweist ein . Brückenfilter mit N-I Koeffizienten Rl , R2 , ... R (N-I)^¹AkUrSiV eingestellt sind, ' - wobei die Schaltung N Ausgänge (28I/I, 28I/2, ... 28I/N) Ausgänge besitzt, die N orthogonale Abtastungen iTl. , Ü'2*, , ... £*N lief srt_/die die abgeleiteten Abtastungen bilden_/die den Eingängen von N Multiplizierern (22/1, 22/2, ...22/N) des Filters von y, zugeführt; werden, und

   daß dem Filter von y, ebenfalls eine,zweite,Orthogonalisierungsschaltung (36) mit Brückenfilter vorhergeht, wobei das Filter N aufeinanderfolgende Abtastungen von y_t empfängt, nämlich y _t, T_t_₁» ··· ^yt_N+l» und N-I Koeffizienten Rl , R2 , ... R(N-I) , die in der Orthogonalisierungsschaltung (28a) des ersten Filters, das auf y einwirkt, abgeleite,,t sind, «wobei die zweite Orthogonalisierungsschaltung N Ausgänge (362/I, 362/2, ... 362/N) besitzt die N orthogonale Abtastungen £1 , £2 , ... <£·Ν. abgibt_/die die abgeleiteten Abtastungen bilden, die anschließend den Eingängen der N Multiplizierer (32/I, 32/2, ... 32/N) des Filters für y zugeführt werden.