结合信源和信道多级矢量量化联合优化算法

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1、ＩＳＳＮ１０００－００５４清华大学学报（自然科学版）２０１５年第５５卷第８期２／２０ＣＮ１１－２２２３／ＮＪＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖ（Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈｎｏｌ），２０１５，Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．８８２６－８３０结合信源和信道的多级矢量量化联合优化算法徐敬德，崔慧娟，唐昆（清华大学电子工程系，清华大学信息科学与技术国家实验室，北京１０００８４）摘要：针对传统的信源优化多级矢量量化抗误码性能较［１］低速率语音编码在短波通信、对讲通信等无差的问题，提出了一种结合信源和信道的多级矢量量化码线通信领域有着广泛的应用前景。在低速率语音编本联合优化算法。该算法将码

2、本联合优化与非等重信道保码中，由于受到存储量及运算量的限制，往往采用护相结合，充分利用多级矢量量化中各级码字之间的相互［２－５］受约束的矢量量化包括多级矢量量化和变换域作用关系和非等重信道保护的特性，对各级码字进行非等矢量量化等以降低码本的存储量和运算量。其中，重误码率的迭代优化来降低整个系统失真。在低速率语音编码中线谱频率参数的仿真测试表明：与信道优化的多级多级矢量量化的主要缺点是抗误码能力较差，各级矢量量化独立码本和非等重信道保护相结合的方案相比，索引发生误码都会造成反量化值与编码端参数值发在８％误码率信道下该算法线谱频率参数的平均谱失真降生

3、失真。针对这个问题，人们提出了２种方法：第低了０．１ｄＢ；与等重误码率的码本联合优化方案相比，在各一种是码字索引分配方法，该方法在对训练后的码种误码率信道下该算法线谱频率参数的平均谱失真都有明字索引进行重排，缩短索引Ｈａｍｍｉｎｇ距小的两个显降低。码字的Ｅｕｃｌｉｄ距离，以降低索引错误带来的失真。关键词：线谱频率；多级矢量量化；联合优化这种方法既不影响无误码时的量化性能，又能够增中图分类号：ＴＮ９１２．３２文献标志码：Ａ强矢量量化的鲁棒性。在此基础上，又有很多基于文章编号：１０００－００５４（２０１５）０８－０８２６－０５索引重排的改进算法被提出

4、来，进一步提高矢量量DOI:10.16511/j.cnki.qhdxxb.2015.08.002化的鲁棒性，文［６—７］分别采用基于禁忌搜索和模Ｊｏｉｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ拟退火方法来进行码本索引的重排。第二种是信道ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｓｏｕｒｃｅａｎｄｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇｆｏｒ优化的码本训练方法［８］，该方法在码本训练过程中ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ引入信道误码率，使得每个码字不再是当前胞腔的ＸＵＪｉｎｇｄｅ，ＣＵＩＨｕｉｊｕａｎ，ＴＡＮＧＫｕｎ质心，而是各个胞腔质心通过误码转移概率加

5、权平（ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，均得到。信道优化的码本训练方法被证明可以获得ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，比码字索引分配更好的性能。在此方法的基础上，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）文［９］将信道优化的矢量量化应用于树型结构多级Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｕｒｃｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎｃａｎｈａｖｅｐｏｏｒｑｕａｌｉｔｙｄｕｅｔｏｃｈａｎｎｅｌ

6、ｅｒｒｏｒｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｊｏｉｎｔｏｐｔｉ－矢量量化中，并给出了输入矢量聚类和码字更新的ｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｍｂｉｎｉｎｇｓｏｕｒｃｅａｎｄｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇｆｏｒｍｕｌｔｉ－表达式。文［１０］针对信道优化多级矢量量化，进一ｓｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｊｏｉｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｄｅｂｏｏｋｗｉｔｈｕｎｅｑｕａｌｅｒｒｏｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｓｅａｃｈｃｏｄｅｗｏｒｄｉｎｅａｃｈｉｔｅｒａ－步利用各级码字之间的相互作用关系，综合考虑其

7、ｔｉｏｎｕｓｉｎｇｕｎｅｑｕａｌｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｓｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｎｔｈｅ他级码字发生误码时对本级码字的影响，进一步给ｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｂｙｔａｋｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈ出各级码字迭代优化的表达式，比文［９］能够明显ｃｏｄｅｗｏｒｄｉｎｅａｃｈｓｔａｇｅａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｅｑｕａｌｅｒｒｏｒｐｒｏ－ｔｅｃｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｌｉｎｅａｒｓｐｅｃｔｒａｌｐａｉｒｓｏｆｌｏｗｂｉｔｓｐｅｅｃｈｃｏｄ－降低

8、线谱频率参数的谱失真。文［１１］进一步在衰落ｉｎｇｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｓｒｅｄｕｃ