[发明专利]利用预测信号值的差错检测与隐蔽

说明书

本发明涉及接收到的数据中误差的检测与隐蔽的领域，并主要涉及在数据经过发射机和接收机之间的通信信道的通过过程中引入数据的误差的检测与隐蔽。

现有技术有许多方法可用来检测和校正接收到信号中的误差。例如，奇偶信息可以在传输以前加到信息信号中，从而提供了检测并且需要的话校正传输中出现的误差的手段。又例如，在分组编码中，发生在一（2^H-M-1）位序列中的单个误差能够利用加到所发送的位序列上的M个奇偶检验位来校正。为了校正一（2^H-KM-1）位序列中的K重误差，至少需要KM个奇偶检验位。

但是，实现多重误差的校正需要非常昂贵的系统。而且，所有这些方法在它们用于信道时是低效率的。加到所传输的信息序列上的奇偶检验位减小了传送信息信号的信道容量。在传输中误差率很高时，专用于传输奇偶检验位的那部分信道容量变得过大。此外，当信道误差率超过设计极限时，所有方法就都失效。在音频信号情况下，误差率即使接近设计限度，所建立的方法也要产生讨厌的“卡嗒”声。

已研制了另一种系统，它可供误差检测之用，但不能对误差校正。被检测出的误差可通过用估计值来取代误差的数据的方法而代替隐蔽。在斯蒂尔（R.steele）和杰因特（N.S.Jayant）的《DPCM-AQF语言的统计分组保护编码》一文中（IEEE    1980年国家电信会议报告，下文称作斯蒂尔），叙述了此种类型系统的一个例子。斯蒂尔教导了差分脉码调制（DPCM）语言的分组保护编码方法。发射机中的电路既计算一个字组中相邻语言采样值之间的最大差值，也计算这一个字组中所有相邻差值的均方根（rms）值。这些数值在传输的语言采样值字组的开头首先传输。在接收机，每一个被确定是正确的采样值与其下一个采样值之间的差值被计算出来，并且，若这个差值大于传输前所计算的最大值，那么这下一个采样被认为是错误的。通过把差值的均方根值加到正确的（较早的）采样值上的方法来实现隐蔽。

本发明的一个目的是保证信息（例如被传输的信息信号）的完整性。

本发明的另一个目的是提供这样一个系统，在这个系统中，在通信信道中产生的误差可在接收机被检测或隐蔽。

本发明的进一步的目的是利用一信息信号的预测值与相应的实际值之间的差值来确定误差的存在。

本发明的更进一步的目的是在隐蔽接收到的信息信号的误差实际值的过程中利用预测值。

本发明涉及对由信息信号（例如代表语言的电信号）传输所产生的误差的检测与隐蔽。本发明力图通过利用信息信号本身的统计特性来检测那些主观上非常令人烦恼的误差，从而减小完成误差检测和隐蔽所必须使用的信息量。为了同时对传输误差进行检测和隐蔽，使用了一个预测器。

被传输的信息信号的统计特性体现在两个相同的预测器中，一个在发射机，一个在接收机。每一个预测器从一个或几个较早的信号数值中计算在一特定时间的信息信号的预测值。发射机的预测器利用尚待发送的信息信号的实际值来预测若干这样的数值;然后确定每一个预测值与相应的实际值之间的差值。接收机的预测器利用接收到的信号信息的实际值来预测这些数值，并同样地确定每一个预测值与相应的实际值之间的差值。

假若在信息信号通过通信信道过程中没有引入误差，则接收到的信息信号值与发射的信息信号值就会相同，两个预测器就会预测出相同的值，并且在发射机确定的差值就会与在接收机确定的差值相同。然而，误差通常是会引入的;在这样情况下，在接收机确定为有误差的接收到的信息信号值与其相应的预测值之间的差值，可能会大于或小于在发射机确定的正确值与相应的预测值之间的差值。本人已发现，通常在主观基础上最有害的误差是会引起在接收到的信息信号值与其相应预测值之间存在很大差值的误差。这些误差可被本发明所隐蔽。

经过一个预定的时间的周期，发射机电路计算出所确定的差值的最大值。这个最大值就被传输到接收机以用于误差的检测和隐蔽。接收机电路将每一个所确定的差值与接收到的、在所研究的时间周期内生效的最大值相比较。如果这个差值不大于该最大值，则不采取措施。如果这个差值大于该最大值，则用来计算这个差值的接收到的信息信号值就被确定为有误差。于是这个值就被相应的预测值所取代。