This paper reports on the optimal design of the excitation codebook in the 13 kbps variable rate QCELP coder of Korean speech. We present two optimal excitation codebooks which consist of 128 and 556 samples, respectively. For the design and test of the improved codebook, a data base of Korean speech is used. A quasi-Newton optimization algorithm was developed to design the codebook. The optimized codebook which remains sparse, can produce an average gain of 0.84 and 0.45 dB in SNR and SEGSNR respectively. Informal listening tests confirm the improvement in speech quality.
Code excited linear prediction speech coders exhibit good performance at data rates as low as 4800 bps. The major drawback to CELP type coders is their large computational requirements. In this paper, we propose a new codebook search method that preserves the quality of the CELP vocoder with reduced complexity. The basic idea is to restrict the searching range of the random codebook by using a searching technique of the regular pulse excitation. Applying the proposed method to the CELP vocoder, we can get approximately 48% complexity reduction in the codebook search.
We propose a new scheme for VQ codebook search. The procedure is in between the binary-tree-search and full-search and thus might be called N-ary search of a codebook. Through the experiment performed on 7200 frames spoken by 25 speakers, we confirmed that the best codewords as good as by the full-search were obtained at moderate time consumption comparable to the binary-tree-search. In application to speech recognition by HMM/VQ with Bakis model, where appearance of a specific codeword is essential in the parameter training phase, the method proposed here is expected to provide an efficient training procedure.
전송 빔포밍은 다수의 송수신 안테나 기법에서 다이버시티 이득을 최대로 얻을 수 있는 간단한 방법으로 널리 알려져 있다. 그러나 이와 같은 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 송신단과 수신단 모두 채널 상태에 관한 정보를 완벽하게 알고 있어야 하고 이는 피드백이 한정되어 있는 실제 시스템에서 비현실적이다. 이와 같은 이유로 현실적인 시스템에서는 송수신단이 모두 알고 있는 코드북(codebook)에서 수신단 출력에서의 신호 대 잡음비(SNR)가 최댓값을 갖는 전송 빔포밍 벡터를 선택하여 이의 인덱스만 수신단에서 송신단으로 피드백 해주는 코드북을 기반으로 하는 피드백 기법을 사용한다. 본 논문에서 우리는 코드북 기반의 피드백을 사용하는 다중 송신 안테나 시스템 (MISO)에서 피드백 채널에 에러가 존재하였을 경우에 대한 성능을 평균 비트 에러 (BER) 측면에서 수식적으로 분석하였으며, 이 수식을 이용하여 주어진 코드북에 대하여 최적의 빔포밍 벡터 인덱싱 기법을 제안하였다.
LTE-Advanced(LTE-A), IEEE802.11ac, 그리고 다중송수신 안테나를 사용하는 레이더 시스템에서 사용할 수 있는 이중계층 차분 동이득 코드북 설계 방법을 제안하고, 성능을 분석한다. 코드북의 코드워드 인자로 M진 위상 편이를 사용하여 단말기에서는 저비용의 전력 증폭기를 사용할 수 있도록 하고, 특히 고출력의 송신 전력을 사용하는 레이더 시스템에서 동이득 전송의 기본 요구사항을 만족시킨다. 차분 코드북은 무선 채널의 시간 상관 특성에 의해 선부호화 행렬 내 양자화된 채널 정보도 천천히 변화하도록 코드북을 설계한다. 이는 시간 상관 특성에 따른 채널 공간 내 일부분 만을 양자화하여 피드백하기 때문에 기존과 동일한 크기의 코드북을 구성해도 가상적으로 보다 정확한 채널정보를 양자화할 수 있어 채널 용량이 증가하는 효과를 갖는다. 제안하는 이중계층 코드북은 LTE 코드북 설계 요구조건을 유지하며, 동이득 전송이 필수인 레이더 시스템에 적용될 뿐만 아니라, 기존의 8진 동이득 코드북보다 향상된 성능을 보인다.
최근 코드북 기반의 전 배경 분리 알고리즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 코드북은 입력 영상 시퀀스로부터 화소당 하나씩 만들어 지는데, 코드북 내의 각 코드워드는 동일 위치의 훈련 화소들을 대상으로 양자화를 수행한 클러스터 대표 벡터이다. 일반적인 코드북 기반 방법들은 초기 배경 모델 생성을 위하여 긴 시간동안 훈련 샘플들의 학습 과정을 거친다. 본 논문에서는 초기 몇 장의 프레임으로 부터 간단한 중위수 연산을 통하여 초기 배경 모델을 생성하고, 시간의 흐름에 따라 변화된 배경 정보를 포함할 수 있도록 코드워드의 사용 빈도수에 기반하여 배경 모델을 갱신한다. 제안한 알고리즘을 OpenCV 3.0과 연동하여 C언어로 구현하여 몇 개의 PETS2009 데이터에 적용 실험하였다. 해당 데이터는 준-주기적 움직임을 갖는 영상 시퀀스, 이동 물체의 일시 정지 등의 시나리오를 포함하고 있다. 실험을 통하여 제안한 방식이 GMM 알고리즘, 표준 코드북 알고리즘에 비하여 우수한 성능을 나타내고 있음을 확인하였다.
In this paper, the complexity reduction method for QCELP speech coder (IS-96) without any perfomrance degradation is proposed for the vecoder of CDMA digital cellular system. The energy terms in pitch parameter search and codebook search routines that require large computations are calculated recursively by utilizing the overlapped structure of code vectors in adaptive codebook and excitation codebook. The additional complexity reduction in the codebook search routine can be achieved by using a simple form in calculation of the energy term when the initial codebook value is zero. In the case of lower transmission rates such as 4,2,1 kbps, the complexity reduction by recursive calulations of energy term is increased.
부호책 설계에 사용되는 초기 부호책을 얻기 위해 수정된 미소분리 방법을 제안한다. 제안된 방법은 다른 클래스에 비해 소속되는 학습벡터가 다수 소속되거나 자승오차가 작은 클래스에 대표벡터를 더 많이 할당한다는 원리를 적용한다. 기존 K-means 알고리즘과 참고문헌 (5)에서 제안한 방법을 적용하여 설계된 부호책의 성능을 평가할 때, 두 경우 모두 제안된 방법에 의해 얻어진 초기 부호책을 사용하는 것이 기존 미소분리 방법에 의한 초기 부호책을 사용하는 것보다 우수한 결과를 나타낸다.
Pantsaena, Nopprat;Sangworasil, M.;Nantajiwakornchai, C.;Phanprasit, T.
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -2
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pp.979-982
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2002
Compressing image data by using Vector Quantization (VQ)[1]-[3]will compare Training Vectors with Codebook. The result is an index of position with minimum distortion. The implementing Random Codebook will reduce the image quality. This research presents the Splitting solution [4],[5]to implement the Codebook, which improves the image quality[6]by the average Training Vectors, then splits the average result to Codebook that has minimum distortion. The result from this presentation will give the better quality of the image than using Random Codebook.
본 논문에서는 CELP 부호화기의 계산량을 줄이면서도 고음질의 음성을 합성할 수 있는 코드북 구조를 제안한다. 제안한 코드북 구조는 불규칙 코드북과 희박 중첩형 코드북 두 개의 코드북의 합으로 여기 신호를 표현한다. codebook I에서 잔류신호와 오차가 적은 여기신호열을 구한 후, 이 여기신호열에 codebook II의 여기신호열을 합하여 최적의 여기신호열을 구한다. 또한 이로 인한 전송비트수의 증가를 막기위해 홀수 프레임에서는 두 개 코드북의 index를, 짝수 프레임에서는 codebook I의 여기신호열은 그대로 사용하고 codebook II에서만 검색하여 전송하는 방법을 사용하였다. 이러한 2중 코드북 구조는 두 개의 여신호열의 합으로 표현되고 각각의 서로 다른 코드북 이득을 사용하기 때문에 정확한 이득을 표현할 수 있어 기존의 개선 알고리듬보다 더 나은 음질을 제공할 수 있다. 검색시간이 빠르고, 본 코드북 구조를 갖는 4.8kbps CELP형 부호화기를 설계하여 컴퓨터 모의 실험한 결과, 같은 전송률을 갖는 DoD CELP 부호화기보다 segSNR가 0.53dB 더 높게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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