[发明专利]一种基于混沌时间序列预测模型的语音信号编码和解码方法

权利要求书

1.一种基于混沌时间序列预测模型的语音信号编码和解码方法，其特征在于语音信号编码方法由以下步骤组成：

(1)在输入混沌语音中确定分析帧，并对帧进行预处理

在用户输入的混沌语音中,找到有效帧作为分析帧，并对分析帧进行预处理；

(2)建立混沌时间序列预测模型

采集步骤(1)分析帧的信息，建立混沌时间序列预测模型，其表达式为：

其中，y_i为分析帧的输出预测序列，c_i为混沌时间序列预测模型中待定系数，x_i为分析帧中的第i个样本，m为步骤(1)中分析帧的最适嵌入维，t为分析帧的最适延时时间，i为步骤(1)中分析帧的样本序号；

(3)确定混沌时间序列预测模型的c_i值和最适嵌入维m、最适延时时间t利用差分动态粒子群算法确定步骤(1)的分析帧的混沌时间序列所对应的最适嵌入维m、最适延时时间t、以及混沌时间序列预测模型中待定系数c_i，并在此过程中同时对嵌入维、延时时间、待定系数c_i进行适应度检测，采用最大误差来判断是否达到适应度的要求，通过适应性的检测，得到符合要求的最适嵌入维m、最适延时时间t以及待定系数c_i，完成混沌语音的编码；

语音信号解码方法由以下步骤组成：

(1)提取已知的混沌语音的最适嵌入维m以及最适延时时间t和最适c_i值，确定该已知的混沌语音对应的预测模型；

(2)根据步骤(1)的预测模型，用混沌时间序列的状态转移特性

y(i)＝(x(i),...,x(t+(m-1)t))

y(i+1)＝f(y(i))

y(i+2)＝f(y(i+1))

其中f表示一组代数表达式，具体为

以此类推，可以不断预测出后续混沌时间序列，直至达到需要预测的混沌时间序列要求长度，实现对该已知混沌语音的解码。

2.根据权利要求1所述的基于混沌时间序列预测模型的语音信号编码和解码方法，其特征在于所述的语音信号编码方法的步骤(3)由以下步骤实现：

(a)将分析帧的混沌时间序列的嵌入维m、延时时间t以及待定系数ci，作为一个解集，利用差分动态粒子群算法进行计算；

(b)根据步骤(a)得到的嵌入维m、延时时间t、以及待定系数c_i，进行适应度检测，检测性能指标如下：

设第j组参数(t，m，c_i)采用最大误差

$f\left(j\right)=Max{(y_i-{\hat{y}}_i)}^2$

其中，y_i和分别表示实际值与预测值；

找到适应性最好的一组解集，即确定最适嵌入维m、最适延时时间t、以及最适系数c_i，检测最大误差是否达到误差要求，如果达到误差要求，则进入步骤c，否则，重新进入步骤b；

(c)输出最适嵌入维、最适延时时间，以及最适混沌时间序列预测模型系数输出达到要求的最适嵌入维m、最适延时时间t以及最适混沌时间序列预测模型系数c_i，完成混沌语音编码。