JP3987317B2 - ワイヤレス通信システムにおける送信のために信号を処理する方法および装置 - Google Patents
ワイヤレス通信システムにおける送信のために信号を処理する方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ、スピーチ、オーディオ、イメージ、ビデオおよび他のタイプの信号のマルチプルディスクリプション（ＭＤ, multiple description）コーディングに係り、特に、信号のＭＤコーディングとの組合せで使用するためのワイヤレス伝送技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーディングは、複数のビットストリームが、所定のソース信号を記述するために使用されるソースコーディング技法である。これらのビットストリームの各々は、信号の異なるディスクリプションを表し、複数のビットストリームは、別個にまたはいずれかの組合せにおいてデコードされ得る。各ビットストリームは、異なる損失確率（loss probabilities）の対象となる異なる伝送チャネルに対応するものとして見られ得る。ＭＤコーディングの目的は、一般に、ディスクリプション間の過剰な冗長性をもたらすことなしに、受信されたディスクリプションの数が、増大するにつれて改善する信号復元(reconstruction)品質を提供することである。
【０００３】
例として、２ディスクリプションＭＤコーディングが、それぞれレートＲ１およびＲ２を有し、対応するシングルディスクリプション復元歪みＤ１およびＤ２を有する２個のディスクリプションにより特徴づけられる。シングルディスクリプション歪みＤ１およびＤ２は、サイドディストーション（side distortions）とも呼ばれる。両方のディスクリプションからの元の信号の復元から生じる歪みは、Ｄ０で示され、セントラルディストーション(central distortion）と呼ばれる。同様に、対応するシングルディスクリプションデコーダおよび２ディスクリプションデコーダは、それぞれサイドデコーダおよびセントラルデコーダと呼ばれる。バランスド２ディスクリプションＭＤコーディング技法は、レートＲ１およびＲ２が等しく、サイドディストーションＤ１およびＤ２の予測値が等しい技法を指す。
【０００４】
ＭＤスカラ量子化（ＭＤＳＱ）として知られるよく知られたＭＤコーディングアプローチが、V.A. Vaishampayan による"Design of multiple description scalar quantizers," IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 39, No. 3, pp. 821-834, May 1993に示されている。２ディスクリプションＭＤＳＱの例において、所定の信号サンプルが、２個の異なるスカラ量子化器を使用して量子化され、各量子化器出力は、２個の異なるチャネルのうちの対応する１つにおいて送信される。いずれかのチャネルが、それ自体により受信される場合、元の信号サンプル値は、そのチャネルの所定の量子化セル内において既知である。両方のチャネルが受信される場合、一方のチャネル中のその量子化セルと他方のチャネル中のその量子化セルとの交差点内において、元の値が既知である。この方法において、ＭＤＳＱシステムは、サイドデコーダに粗い(coarse)情報を、セントラルデコーダに細かい(finer)情報を提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらのおよび他のＭＤコーディング技法はこの技術分野においてよく知られているが、それにも関わらず、実際のアプリケーション、特に、周波数ホッピングワイアレスシステムのようなワイアレス通信システムアプリケーションにおけるＭＤコーディングの具現化における改良に対する必要性が存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーディングとの組合せで使用するための改良されたワイヤレス伝送技法を提供する。
【０００７】
本発明の一側面によれば、マルチプルディスクリプションコーダは、マルチプルディスクリプションスカラ量子化（ＭＤＳＱ）または別のタイプのマルチプルディスクリプションコーディングを使用して、ワイヤレス通信システム中の信号の所定の部分の多数の異なるディスクリプションを生成する。信号の所定の部分の異なるディスクリプションは、所定の部分の少なくとも第１のディスクリプションが、第１のパケット中に配置され、所定の部分の第２のディスクリプションが、第２のパケットに配置されるように、複数のパケット中に配置される。パケットの各々は、周波数ホッピング変調器を使用して送信され、変調器のホッピングレートは、信号の異なる部分に対して生成されたディスクリプションの数に少なくとも部分的に基づいて選択され、または構成される。
【０００８】
例として、信号の各部分に対して２個のディスクリプションが生成される本発明の例示的な実施形態において、信号の複数の部分のうちの現在のものに対する第１のディスクリプションが、信号の以前の部分に対する複数のディスクリプションのうちの第２のものと共に、現在のパケット中に配置される。第１および第２のパケットに対するパケットサイズは、信号の所定の部分のシングル（単一の）ディスクリプションの送信のために使用されるパケットサイズの半分に選択され、変調器の周波数ホッピングレートは、シングル（単一の）ディスクリプション送信に対して使用されるホッピングレートの２倍にされる。
【０００９】
好都合なことに、本発明は、例示的な実施形態において、周波数ホッピングレートを２倍にすることにより、システムの伝送遅れを増大させない。また、信号の所定の部分に対するディスクリプションを２個の異なるパケットにおいて送ることで、単一のパケットのみが失われた場合、両方のディスクリプションの損失を防止する。
【００１０】
本発明技法は、コードレス電話のようなアプリケーションにおいて使用するために特によく適するが、他のタイプのワイヤレスシステムにも使用され得る。さらに、本発明の技法は、インターネット並びにブロードバンドＡＴＭネットワークのような損失の多いパケットネットワークを含む多くの異なるタイプのチャネルにおける信号伝送との組合せにおいて使用することに適しており、データ、スピーチ、オーディオ、イメージ、ビデオおよび他のタイプの信号と共に使用され得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、マルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーディングを含む例示的な通信システムとの組合せで以下に説明される。説明される技法は、データ信号、スピーチ信号、オーディオ信号、イメージ信号およびビデオ信号を含む幅広い多様な異なるタイプの信号を、圧縮フォーマットまたは非圧縮フォーマットのいずれかにおいて送信することに適用され得る。ここで使用される「チャネル」の用語は、エンコードされた信号の少なくとも一部分を運ぶいかなるタイプの通信媒体も広く指し、パケットまたはパケットのグループを含むことが意図されている。「パケット」の用語は、ネットワークまたは他のタイプの通信媒体を介して１単位として送信するために適したエンコードされた信号のいずれの部分も含むように意図されている。
【００１２】
図１は、本発明の例示的な実施形態により構成されるワイヤレス通信システム１００を示す。システム１００は、１つ以上のワイヤレスチャネル１０６を介して通信する送信機１０２および受信機１０４を含む。この例示的な実施形態における送信機１０２は、マルチプルディスクリプション適応形差動パルス符号変調（ＭＤ−ＡＤＰＣＭ）コーダ１１０、Reed-Solomon（ＲＳ）コーダ１１２、および巡回冗長チェック（ＣＲＣ）コーダ１１４を含む。受信機１０４は、ＣＲＣデコーダ１１６、ＲＳデコーダ１１８、およびＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ１２０を含み、これらのエレメントは、送信機１０２の対応するエレメントにより実行される動作に対して相補的（complementary）な動作を実行する。
【００１３】
動作において、システム１００を通して送信されるべきアナログ信号がサンプルされ、得られたサンプルが、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０の入力に与えられる。入力信号は、システム１００のコードレス電話アプリケーションにおいて生成されるスピーチ信号のようなオーディオ信号であると、これに限定されることなく仮定され得る。前述したように、本発明は、幅広い多様な他のタイプの信号に適用可能である。
【００１４】
ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０は、以下に詳細に説明する方法で、信号サンプルからマルチプルディクリプションビットストリームを生成する。マルチプルディスクリプションビットストリームは、ワイヤレスチャネル１０６を通して受信機１０４で送信するために、コーダ１１２および１１４においてエンコードされる。受信機１０４は、受信されたビットストリームのＣＲＣおよびＲＳディコーディングを実行し、得られる出力をＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ１２０に与えて、元の信号サンプルを復元する。
【００１５】
システム１００は、明瞭さのために単純化されており、変調器、復調器、フィルタ、信号変換器等のような図１に示されていないエレメントを含み得る。図１に示されたエレメントの配置は、単なる例に過ぎないことが理解されるべきである。本発明のＭＤコーディング技法は、当業者に明らかであるように、多くの他のタイプのエレメントおよびその配置を使用して具現化され得る。例えば、本発明は、ＡＤＰＣＭの使用を必要としないことが理解されるであろう。
【００１６】
図２は、システム１００において使用するために適した送信機１０２′のより詳細な例を示す。この例において、送信機１０２′は、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０、（１５，１１）ＲＳコーダ１１２′および１６ビットＣＲＣコーダ１１４′を含む。この例においてＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０の入力に与えられるオーディオ情報の所定のパケットは、全体で４０個の連続的サンプルに対して、８ｋＨｚのレートでサンプルされた５ミリ秒のスピーチを含む。送信機１０２′は、多数のコマンドビット１２２をＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０の出力に加え、多数のフレーミングビット１２４を１６ビットＣＲＣコーダ１１４′の出力に加える。パケットあたり特定の数のコマンドおよびフレーミングビットが、システムの具体的構成に依存し、簡単に決定され得る。
【００１７】
図１および２に示された例示的な実施形態において、これに限定されることなく、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０が、ＣＣＩＴＴ（International Telegraph and Telephone Consultative Committee）Recommendation G.726, "40, 32, 24, 16 kbit/s Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM)," December 1990 に示された従来のシングルディスクリプションＧ．７２６コーダの修正として具現化されることが仮定される。
【００１８】
図２の例における修正されていない従来のシングルディスクリプションＧ．７２６コーダは、所定の５ミリ秒スピーチセグメントの４０個の連続的サンプルの各々を４ビットを使用してエンコードし、３２キロビット／秒のビットレートで動作することになる。シングルディスクリプションＧ．７２６ＡＤＰＣＭコーダの動作は、この技術分野においてよく理解されており、上記した参考文献において詳細に説明されており、ここでさらに説明しない。
【００１９】
従来のシングルディスクリプションＡＤＰＣＭコーダの動作は、各入力サンプルのマルチプルディスクリプションを生成するように、例示的な実施形態において修正される。結果として、コーダは、追加的なビットを使用し、より高いコーディングレートで動作する。図３および４との関連で説明される特定の構成において、得られるＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダビットレートは、それぞれ４８キロビット／秒および４０キロビット／秒である。例示的実施形態のこれらの構成におけるマルチプルディスクリプションは、上記したV.A. Vaishampayanの参考文献に示されたものと同様のタイプのＭＤスカラ量子化（ＭＤＳＱ）技法を使用して生成される。
【００２０】
図２の送信機１０２′は、周波数ホッピング変調器１２５をさらに含む。変調器１２５は、ＣＲＣコーダ１１４′からの符号化されたビットストリームを、ワイヤレスチャネル１０６を介する送信のためのキャリア周波数に変調する。周波数ホッピングは、送信にダイバスティを導入するために使用され、好ましくは周期的である。例えば、連続的なパケットは、２５個の異なる周波数｛ｆｎ｝のうちの１つにおいて送信されることができ、ここで、ｎ＝１，２，…２５である。特に、所定のパケットｎ＋２５．ｐは、ｎ番目の周波数ｆｎにおいて送信されることができ、ここで、ｐ≧０は、特定の周波数ホッピング周期を示すインデクッスである。
【００２１】
本発明の一側面は、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダにより生成されるマルチプルディスクリプションの送信をサポートするように、変調器１２５に対する周波数ホッピングレートの選択を求める。この本発明の側面は、図５との関連で、以下に詳細に説明する。
【００２２】
図３Ａ，３Ｂおよび３Ｃは、４８キロビット／秒構成の例示的な実施形態におけるＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダおよびデコーダの動作パラメータを示す。上記した３２キロビット／秒の従来のシングルディスクリプションＡＤＰＣＭコーダにおいて、１５レベル量子化器が、上記のＧ．７２６リコメンデーションに示されているように、各入力サンプルに対して予測エラーｄ（ｋ）を量子化するために使用され、４ビットインデックスが、得られる量子化レベルの各々を特定するために使用される。
【００２３】
本発明のマルチプルディクリプションは、１５レベル量子化器の出力およびインデックス割当てテーブルを使用して生成される。この構成において、３ビットの２ディスクリプションの各々が、全ての入力サンプルに対して生成され、シングルディスクリプションの場合において使用される４ビットではなく、全体で６ビットが、各サンプルに対して生成される。これは、コーダのビットレートを、３２キロビット／秒のシングルディスクリプションベースラインから４８キロビット／秒のマルチプルディスクリプションレートに増大させる。
【００２４】
図３Ａは、４８キロビット／秒構成に対するインデックス割当てテーブルを示す。テーブルにおいて、ｉ１は、第１ディスクリプションのインデックスであり、ｉ２ は、第２ディスクリプションのインデックスである。テーブルのセル中の値は、上記の１５レベル量子化器の１５個の異なるレベルのインデックスである。レベルは、８＜９＜…＜１４＜１５＜１＜２＜…＜６＜７となるように、３ビットの２個の相補的表記（notation）を使用してテーブル中に配置されている。
【００２５】
動作において、上記の１５レベル量子化器は、現在の入力サンプルと関連づけられたレベルに対応する特定の４ビットインデックスを生成する。その値は、図３Ａのインデックス割当てテーブルのようなインデクッス割当てテーブルを使用して、第１および第２のディスクリプションに対するインデックス値を決定するために、ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ１１０において使用される。例えば、１５レベル量子化器が、出力としてレベル１５に対する４ビットインデックスを生成する場合、図３Ａのテーブルから決定されるように、第１および第２のディスクリプションはそれぞれ５および４となる。
【００２６】
受信機１０４において、両方のディスクリプション５および４が正しく受信される場合、ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダは、図３Ａのインデックス割当てテーブルを使用して、サンプルに対する量子化器レベルがレベル１５であることを決定する。したがって、両方のディスクリプションが受信されるとき、パフォーマンスは、シングルディスクリプションの正しい受信を伴うシングルディスクリプションの場合における結果と同じになる。
【００２７】
ディスクリプション５および４のうちの一方のみが受信される場合、受信機中のＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダは、入力サンプルの粗い近似（coarse approximation）を出力することができる。特に、第１ディスクリプション５が失われ、第２ディスクリプション４のみが正しく受信される場合、デコーダは、レベル１４および１５の中間点（midpoint）を出力することができる。このタイプのＭＤＳＱ技法の動作に関する更なる詳細は、上記のV.A. Vaishampayan の参考文献において見出され得る。
【００２８】
図３Ｂおよび３Ｃは、それぞれ、第１および第２のディスクリプションに対する予測エラーの量子化および逆量子化を示す。テーブルにおいて、ｉ１およびｉ２は、それぞれの第１および第２のディスクリプションのインデックスを示し、｜Ｉ(k)｜は、シングルディスクリプション１５レベル量子化器のビンインデックス（bin index）であり、ＤＳは予測エラーの符号であり、ＤＬＮは１２ビットの２個の相補的表記におけるlog２｜d(K)｜-y(k)の内部値（inner value）であり、ＤＱＳは、対応する逆量子化器の出力の符号であり、ＤＱＬＮは、１２ビットの２個の相補的表記における正規化された出力である。
【００２９】
ＤＱＳおよびＤＱＬＮは、第１または第２のディスクリプションのみがＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダにおいて受信されるときの逆量子化器の出力を表す。ＷおよびＦは、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダおよびデコーダのそれぞれ量子化スケールファクタ適応化および適応化スピードコントロールブロックにおいて使用される値である。＊ｉは、ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダにおける同期コーディング調節において使用される値である。テーブル中のイタリック体で示された値は、特別な構成に対して選択され、全ての他の値は、上記したＧ．７２６リコメンデーションにおいて特定されている。
【００３０】
各ディスクリプションに対して、逆量子化において別個に考慮され、復元された値が、ディスクリプションの全てのインデックスに対して決定された。逆量子化を決定するための適切なアプローチが、所定のディスクリプションに対して、シングルディスクリプションの対応する２個の復元された値の平均、即ち「細かい（fine）」量子化が取られるべきであることが実験的に決定された。
【００３１】
例えば、図３Ａから、第１のディスクリプションのインデックス７に対して、細かい量子化（fine quantazation）の対応する２個の復元値は、４および５であることが分かる。図３Ｂおよび３Ｃのテーブル中の他のパラメータは、以下のように決定された。
Ｗ［｜Ｉ(k)｜］＝min(fine quantization)＋(1/5)・(max-min)、
Ｆ［｜Ｉ(k)｜］＝max(fine quantization)、しかし、テーブルのセルが細かい量子化における２個のセルに対応する場合、７の代わりに６、
＊ｉ＝中心に最も近いインデックス。
【００３２】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、例示的実施形態の４０キロビット／秒構成におけるＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダおよびデコーダの動作パラメータを示す。この構成において、それぞれ２ビットおよび３ビットの第１および第２のディスクリプションが、全ての入力サンプルに対して生成される。結果として、シングルディスクリプションの場合に使用される４ビットではなく、各サンプルに対して全体で５ビットが生成される。これは、コーダのビットレートを、３２キロビット／秒のシングルディスクリプションのベースラインから４０キロビット／秒のマルチプルディスクリプションレートに増大させる。ディスクリプション間のレートおよび歪みにおけるバランスを得るために、インデックス割当ては、サンプル毎に変更するように構成される。
【００３３】
図４は、４０キロビット／秒構成に対するインデックス割当てテーブルを示し、図４Ｂおよび４Ｃは、それぞれ第１および第２のディスクリプションに対する予測エラーの量子化および逆量子化を示す。これらのテーブル中の記号は、図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃについて前述したものと同じである。
【００３４】
第１のディスクリプションに対して、逆量子化が、細かい量子化の２個の値の平均として決定される。第１のディスクリプションに対して、図４Ｂのテーブル中に示された他のパラメータが、４８キロビット／秒構成の第１のディスクリプションに対する図３Ｂとの関連で前述したものと同じ方法で決定される。
【００３５】
第２のディスクリプションに対して、逆量子化は、細かい復元（fine reconstruction)の３個または４個の値の平均として決定される。例として、図４のインデックス割当てテーブルを参照して、第１のディスクリプションが失われ、受信される第２のディスクリプションが４である場合、逆量子化は、１５レベル量子化と関連づけられたファイン量子化レベル３．５および７の平均として決定される。
【００３６】
図４Ｃのテーブルに示された第２のディスクリプションに対する他のパラメータが以下のように決定される。
Ｗ［｜Ｉ(k)｜］＝second(fine quantization)＋(1/5)・(third-second)、ここで、細かい量子化の３個または４個の値は、最小のものから最大のものへ並べられる。
Ｆ［｜Ｉ(k)｜］＝average(fine quantization)、であり、
＊ｉ＝中心に２番目に最も近いインデックス
【００３７】
前述したように、図２に示された例示的な実施形態において、周波数ホッピング変調器１２５は、周期的に周波数においてホップする。コードレス電話アプリケーションにおける変調器１２５の１つの可能なシングルディスクリプション構成は、２５個の異なる周波数｛ｆｎ ｝の間で、１２５ミリ秒のホッピング周期を使用してホップする。ここで、ｎ＝１，２，…２５である。そのようなアプリケーションにおける各５ミリ秒のスピーチセグメントが、異なる周波数において異なるパケット中で送られる。変調器１２５は、シングルディスクリプションの場合、各１２５ミリ秒ホッピング周期において、２５個のホッピング周波数を通してサイクルする。
【００３８】
本発明は、前述したマルチプルディスクリプションの送信のための変調器１２５の周波数ホッピングレートを構成することに関係するマルチプルディスクリプションインターリービングストラテジーを提供する。伝送遅れを増大させることを防止するために、例示的な実施形態におけるマルチプルディスクリプションの送信のために使用される周波数ホッピングレートは、上述したシングルディスクリプション構成について使用されるホッピングレートの２倍になっている。連続的な入力サンプルが、２０個のサンプルのグループに分離されている。所定のパケットが、現在の２０サンプルグループの第１のディスクリプションに関連づけられたサンプルおよび以前の２０サンプルグループの第２のディスクリプションに関連づけられたサンプルを使用して生成される。
【００３９】
各パケットは、２５個の周波数のうちの特定の１つを使用して依然として送信されるが、そのパケットは、サンプルの現在のグループの第１のディスクリプションおよびサンプルの以前のグループの第２のディスクリプションを含むように、上記した方法で構成される。即ち、現在の２０サンプルグループの第１のディスクリプションは、現在のパケットにおいて送信され、第２のディスクリプションは、遅延され、次のパケットと共に送られる。周波数ホッピングレートが２倍にされ、例示的な実施形態に対する周波数ホッピング周期が、６２．５ミリ秒に減少されることになる。周波数ホッピング変調器のホッピングレートの構成に関してここで使用される「選択する」または「構成する」の用語は、選択可能なホッピングレートを備えた変調器の使用を必要とするものとして解釈すべきでない。
【００４０】
これらの用語は、周波数ホッピング変調器に対する特定のホッピングレートを確立するためのいかなるメカニズムまたは技法もより広く含むように意図されている。例えば、本発明は、周波数ホッピング変調器が選択可能なホッピング周波数を有する実施形態において使用され得るが、これは、ホッピングレートが、特定のシステムデザインにおいて生成されるディスクリプションの数に少なくとも部分的に基づいて、システムのデザインの間に構成され、その後固定のままである実施形態においても使用され得る。したがって、本発明は、周波数ホッピング変調器が、シングルディスクリプションおよびマルチプルディスクリプションモードの両方において動作可能であることを必要としない。
【００４１】
図５は、図２のＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０および周波数ホッピング変調器１２５を使用して具現化される上述したインターリービングストラトジーを示す。図中に、多数の２０サンプルグループが示されており、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等の符号を付けられている。前述したように、例示的な実施形態中の２０サンプルグループの各々は、２．５ミリ秒のスピーチに対応する。２０サンプルグループの各々に対して、２ディスクリプションが、前述した技法を使用して生成される。これらの２ディスクリプションは、グループＡに対してＡ．１およびＡ．２で示され、グループＢに対してＢ．１およびＢ．２で示されている。
【００４２】
所定の２．５ミリ秒パケットが、現在の２０サンプルグループに対して、そのグループに対する第１のディスクリプションおよび以前の２０サンプルグループに対する第２のディスクリプションの組合せとして生成される。例えば、第１ディスクリプションＢ．１は、第２ディスクリプションＡ．２とグループ化され、１つのパケットを形成し、第１ディスクリプションＣ．１は、第２ディスクリプションＢ．２とグループ化され、１つのパケットを形成し、第１ディスクリプションＤ．１は、第２のディスクリプションＣ．２とグループ化される。
【００４３】
好都合なことに、図５に示された本発明のインタリービングストラトジーは、周波数ホッピングレートを２倍にすることにより、システムの伝送遅れを増大させない。また、サンプルの所定のグループに対するディスクリプションを２個の異なるパケットで送ることで、単一のパケットのみが、失われた場合に両方のディスクリプションの損失を防止する。特に、単一のパケット損失（packet loss)は、現在の２０サンプルグループの第１ディスクリプションおよび以前の２０サンプルグループの第２ディスクリプションの損失となる。この状況におけるデコーダは、入力サンプルの粗い近似を生成するために別のパケットからの受信されたディスクリプションを使用することができる。
【００４４】
図３，４および５との関連で上述したシステム動作パラメータは、例示のためにのみ提供されたものであり、発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。例えば、本発明は、サンプルの所定のグループに対して、２個より多いディスクリプションおよび異なる周波数ホッピング構成を使用して具現化され得る。
【００４５】
上述したＭＤコーディングおよびインターリービング動作は、上記した通常のシングルディスクリプションＧ．７２６ＡＤＰＣＭコーダの１つ以上の機能の適切な修正により、例示した実施形態において具現化可能である。特に、上述したＧ．７２６リコメンデーションにおいて説明した通常のＧ．７２６コーダ機能は、以下のように修正可能である。
【００４６】
１．機能ｇ７２６＿quant. この機能は、log２｜d(k)｜の量子化を実行する。これは、インデックス割当てテーブルを使用して演算される２つのディスクリプションを出力するために修正され得る。
【００４７】
２．機能ｇ７２６＿reconst. この機能は、逆量子化を演算する。これは、以下のプロセスを実行するために修正され得る。
（ａ）両方のディスクリプションが入力される場合、インデックス割当てテーブルが、ファインコンタイザーのインデックスを見つけるために使用され、このインデックスが、逆量子化値（ＤＱＳおよびＤＱＬＮ）を出力するために使用される。
（ｂ）一方のディスクリプションのみが入力される場合、このディスクリプションは、４８キロビット／秒構成に対する図３Ｂおよび３Ｃまたは４０キロビット／秒構成に対する図４Ｂおよび４Ｃにおいて与えられる対応する再構成値ＤＱＳおよびＤＱＬＮを出力するために使用される。
（ｃ）ディスクリプションが入力されない場合、ゼロが出力される。
【００４８】
３．機能ｇ７２６＿functw. この機能は、機能Ｗを実行し、機能ｇ７２６＿reconst に対して上述した同じ３個の場合を処理するために修正される。
【００４９】
４．機能ｇ７２６＿functf. この機能は、機能Ｆを実行し、機能ｇ７２６＿reconst に対して上述した同じ３個の場合を処理するために修正される。
【００５０】
５．機能ｇ７２６＿sync. この機能は、同期コーディング調節を実行する。これは、送信された量子化インデックス＊ｉを使用するので、一方のみのディスクリプションが受信された場合を取り扱うために修正される。
【００５１】
６．機能ｇ７２６＿toneおよびｇ７２６＿trans. これらの機能は、トーンおよびトランジッションディテクタを実行する。スピーチ信号のみが考慮されるので、ディテクタは、この実施形態においてディスエーブルされる。また、ディテクタをディスエーブルすることで、よりよいデコーディング品質を導く傾向にある。
【００５２】
例示的な実施形態は、マルチプルディスクリプションコーダ１１０およびデコーダ１２０において通常の処理およびメモリエレメントを使用して具現化され得る。そのようなエレメントは、例えば、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または電子メモリまたは他の記憶デバイスに記憶された１つ以上のソフトウェアプログラムとの組合せで動作する別のタイプのデジタルデータプロセッサを含み得る。例えば、上述したインデックス割当てテーブルは、この方法で記憶されることができ、対応する処理機能を実行するためにデジタルデータプロセッサにより使用され得る。
【００５３】
本発明の代替的な実施形態は、他のシステム構成および処理エレメントの配置を使用し得る。例えば、本発明は、ＡＤＰＣＭの使用またはいずれか特定のタイプの周波数ホッピングを必要としない。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実際のアプリケーション、特に、周波数ホッピングワイアレスシステムのようなワイアレス通信システムアプリケーションにおける具現化に適したＭＤコーディングを提供することができる。
【００５５】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による例示的なワイヤレス通信システムを示す図。
【図２】本発明の１つのアプリケーションにおける図１のシステムの送信機部の一例を示す図。
【図３】本発明によるマルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーダの第１の例の動作パラメータを示す図。
【図４】本発明によるＭＤコーダの第２の例の動作パラメータを示す図。
【図５】本発明による図２の送信機において実行されるインタリービングプロセスを示す図。
【符号の説明】
１００ ワイヤレス通信システム
１１０ ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ
１１２ ＲＳコーダ
１１４ ＣＲＣコーダ
１０６ ワイヤレスチャネル
１１６ ＣＲＣデコーダ
１１８ ＲＳデコーダ
１２０ ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ
１０２′ 送信機
１１２′（１５，１１）ＲＳコーダ
１１４′ １６ビットＣＲＣ
１２２ コマンドビット
１２４ フレーミングビット
１２５ 周波数ホッピング変調器
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ、スピーチ、オーディオ、イメージ、ビデオおよび他のタイプの信号のマルチプルディスクリプション（ＭＤ, multiple description）コーディングに係り、特に、信号のＭＤコーディングとの組合せで使用するためのワイヤレス伝送技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーディングは、複数のビットストリームが、所定のソース信号を記述するために使用されるソースコーディング技法である。これらのビットストリームの各々は、信号の異なるディスクリプションを表し、複数のビットストリームは、別個にまたはいずれかの組合せにおいてデコードされ得る。各ビットストリームは、異なる損失確率（loss probabilities）の対象となる異なる伝送チャネルに対応するものとして見られ得る。ＭＤコーディングの目的は、一般に、ディスクリプション間の過剰な冗長性をもたらすことなしに、受信されたディスクリプションの数が、増大するにつれて改善する信号復元(reconstruction)品質を提供することである。
【０００３】
例として、２ディスクリプションＭＤコーディングが、それぞれレートＲ１およびＲ２を有し、対応するシングルディスクリプション復元歪みＤ１およびＤ２を有する２個のディスクリプションにより特徴づけられる。シングルディスクリプション歪みＤ１およびＤ２は、サイドディストーション（side distortions）とも呼ばれる。両方のディスクリプションからの元の信号の復元から生じる歪みは、Ｄ０で示され、セントラルディストーション(central distortion）と呼ばれる。同様に、対応するシングルディスクリプションデコーダおよび２ディスクリプションデコーダは、それぞれサイドデコーダおよびセントラルデコーダと呼ばれる。バランスド２ディスクリプションＭＤコーディング技法は、レートＲ１およびＲ２が等しく、サイドディストーションＤ１およびＤ２の予測値が等しい技法を指す。
【０００４】
ＭＤスカラ量子化（ＭＤＳＱ）として知られるよく知られたＭＤコーディングアプローチが、V.A. Vaishampayan による"Design of multiple description scalar quantizers," IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 39, No. 3, pp. 821-834, May 1993に示されている。２ディスクリプションＭＤＳＱの例において、所定の信号サンプルが、２個の異なるスカラ量子化器を使用して量子化され、各量子化器出力は、２個の異なるチャネルのうちの対応する１つにおいて送信される。いずれかのチャネルが、それ自体により受信される場合、元の信号サンプル値は、そのチャネルの所定の量子化セル内において既知である。両方のチャネルが受信される場合、一方のチャネル中のその量子化セルと他方のチャネル中のその量子化セルとの交差点内において、元の値が既知である。この方法において、ＭＤＳＱシステムは、サイドデコーダに粗い(coarse)情報を、セントラルデコーダに細かい(finer)情報を提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらのおよび他のＭＤコーディング技法はこの技術分野においてよく知られているが、それにも関わらず、実際のアプリケーション、特に、周波数ホッピングワイアレスシステムのようなワイアレス通信システムアプリケーションにおけるＭＤコーディングの具現化における改良に対する必要性が存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーディングとの組合せで使用するための改良されたワイヤレス伝送技法を提供する。
【０００７】
本発明の一側面によれば、マルチプルディスクリプションコーダは、マルチプルディスクリプションスカラ量子化（ＭＤＳＱ）または別のタイプのマルチプルディスクリプションコーディングを使用して、ワイヤレス通信システム中の信号の所定の部分の多数の異なるディスクリプションを生成する。信号の所定の部分の異なるディスクリプションは、所定の部分の少なくとも第１のディスクリプションが、第１のパケット中に配置され、所定の部分の第２のディスクリプションが、第２のパケットに配置されるように、複数のパケット中に配置される。パケットの各々は、周波数ホッピング変調器を使用して送信され、変調器のホッピングレートは、信号の異なる部分に対して生成されたディスクリプションの数に少なくとも部分的に基づいて選択され、または構成される。
【０００８】
例として、信号の各部分に対して２個のディスクリプションが生成される本発明の例示的な実施形態において、信号の複数の部分のうちの現在のものに対する第１のディスクリプションが、信号の以前の部分に対する複数のディスクリプションのうちの第２のものと共に、現在のパケット中に配置される。第１および第２のパケットに対するパケットサイズは、信号の所定の部分のシングル（単一の）ディスクリプションの送信のために使用されるパケットサイズの半分に選択され、変調器の周波数ホッピングレートは、シングル（単一の）ディスクリプション送信に対して使用されるホッピングレートの２倍にされる。
【０００９】
好都合なことに、本発明は、例示的な実施形態において、周波数ホッピングレートを２倍にすることにより、システムの伝送遅れを増大させない。また、信号の所定の部分に対するディスクリプションを２個の異なるパケットにおいて送ることで、単一のパケットのみが失われた場合、両方のディスクリプションの損失を防止する。
【００１０】
本発明技法は、コードレス電話のようなアプリケーションにおいて使用するために特によく適するが、他のタイプのワイヤレスシステムにも使用され得る。さらに、本発明の技法は、インターネット並びにブロードバンドＡＴＭネットワークのような損失の多いパケットネットワークを含む多くの異なるタイプのチャネルにおける信号伝送との組合せにおいて使用することに適しており、データ、スピーチ、オーディオ、イメージ、ビデオおよび他のタイプの信号と共に使用され得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、マルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーディングを含む例示的な通信システムとの組合せで以下に説明される。説明される技法は、データ信号、スピーチ信号、オーディオ信号、イメージ信号およびビデオ信号を含む幅広い多様な異なるタイプの信号を、圧縮フォーマットまたは非圧縮フォーマットのいずれかにおいて送信することに適用され得る。ここで使用される「チャネル」の用語は、エンコードされた信号の少なくとも一部分を運ぶいかなるタイプの通信媒体も広く指し、パケットまたはパケットのグループを含むことが意図されている。「パケット」の用語は、ネットワークまたは他のタイプの通信媒体を介して１単位として送信するために適したエンコードされた信号のいずれの部分も含むように意図されている。
【００１２】
図１は、本発明の例示的な実施形態により構成されるワイヤレス通信システム１００を示す。システム１００は、１つ以上のワイヤレスチャネル１０６を介して通信する送信機１０２および受信機１０４を含む。この例示的な実施形態における送信機１０２は、マルチプルディスクリプション適応形差動パルス符号変調（ＭＤ−ＡＤＰＣＭ）コーダ１１０、Reed-Solomon（ＲＳ）コーダ１１２、および巡回冗長チェック（ＣＲＣ）コーダ１１４を含む。受信機１０４は、ＣＲＣデコーダ１１６、ＲＳデコーダ１１８、およびＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ１２０を含み、これらのエレメントは、送信機１０２の対応するエレメントにより実行される動作に対して相補的（complementary）な動作を実行する。
【００１３】
動作において、システム１００を通して送信されるべきアナログ信号がサンプルされ、得られたサンプルが、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０の入力に与えられる。入力信号は、システム１００のコードレス電話アプリケーションにおいて生成されるスピーチ信号のようなオーディオ信号であると、これに限定されることなく仮定され得る。前述したように、本発明は、幅広い多様な他のタイプの信号に適用可能である。
【００１４】
ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０は、以下に詳細に説明する方法で、信号サンプルからマルチプルディクリプションビットストリームを生成する。マルチプルディスクリプションビットストリームは、ワイヤレスチャネル１０６を通して受信機１０４で送信するために、コーダ１１２および１１４においてエンコードされる。受信機１０４は、受信されたビットストリームのＣＲＣおよびＲＳディコーディングを実行し、得られる出力をＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ１２０に与えて、元の信号サンプルを復元する。
【００１５】
システム１００は、明瞭さのために単純化されており、変調器、復調器、フィルタ、信号変換器等のような図１に示されていないエレメントを含み得る。図１に示されたエレメントの配置は、単なる例に過ぎないことが理解されるべきである。本発明のＭＤコーディング技法は、当業者に明らかであるように、多くの他のタイプのエレメントおよびその配置を使用して具現化され得る。例えば、本発明は、ＡＤＰＣＭの使用を必要としないことが理解されるであろう。
【００１６】
図２は、システム１００において使用するために適した送信機１０２′のより詳細な例を示す。この例において、送信機１０２′は、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０、（１５，１１）ＲＳコーダ１１２′および１６ビットＣＲＣコーダ１１４′を含む。この例においてＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０の入力に与えられるオーディオ情報の所定のパケットは、全体で４０個の連続的サンプルに対して、８ｋＨｚのレートでサンプルされた５ミリ秒のスピーチを含む。送信機１０２′は、多数のコマンドビット１２２をＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０の出力に加え、多数のフレーミングビット１２４を１６ビットＣＲＣコーダ１１４′の出力に加える。パケットあたり特定の数のコマンドおよびフレーミングビットが、システムの具体的構成に依存し、簡単に決定され得る。
【００１７】
図１および２に示された例示的な実施形態において、これに限定されることなく、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０が、ＣＣＩＴＴ（International Telegraph and Telephone Consultative Committee）Recommendation G.726, "40, 32, 24, 16 kbit/s Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM)," December 1990 に示された従来のシングルディスクリプションＧ．７２６コーダの修正として具現化されることが仮定される。
【００１８】
図２の例における修正されていない従来のシングルディスクリプションＧ．７２６コーダは、所定の５ミリ秒スピーチセグメントの４０個の連続的サンプルの各々を４ビットを使用してエンコードし、３２キロビット／秒のビットレートで動作することになる。シングルディスクリプションＧ．７２６ＡＤＰＣＭコーダの動作は、この技術分野においてよく理解されており、上記した参考文献において詳細に説明されており、ここでさらに説明しない。
【００１９】
従来のシングルディスクリプションＡＤＰＣＭコーダの動作は、各入力サンプルのマルチプルディスクリプションを生成するように、例示的な実施形態において修正される。結果として、コーダは、追加的なビットを使用し、より高いコーディングレートで動作する。図３および４との関連で説明される特定の構成において、得られるＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダビットレートは、それぞれ４８キロビット／秒および４０キロビット／秒である。例示的実施形態のこれらの構成におけるマルチプルディスクリプションは、上記したV.A. Vaishampayanの参考文献に示されたものと同様のタイプのＭＤスカラ量子化（ＭＤＳＱ）技法を使用して生成される。
【００２０】
図２の送信機１０２′は、周波数ホッピング変調器１２５をさらに含む。変調器１２５は、ＣＲＣコーダ１１４′からの符号化されたビットストリームを、ワイヤレスチャネル１０６を介する送信のためのキャリア周波数に変調する。周波数ホッピングは、送信にダイバスティを導入するために使用され、好ましくは周期的である。例えば、連続的なパケットは、２５個の異なる周波数｛ｆｎ｝のうちの１つにおいて送信されることができ、ここで、ｎ＝１，２，…２５である。特に、所定のパケットｎ＋２５．ｐは、ｎ番目の周波数ｆｎにおいて送信されることができ、ここで、ｐ≧０は、特定の周波数ホッピング周期を示すインデクッスである。
【００２１】
本発明の一側面は、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダにより生成されるマルチプルディスクリプションの送信をサポートするように、変調器１２５に対する周波数ホッピングレートの選択を求める。この本発明の側面は、図５との関連で、以下に詳細に説明する。
【００２２】
図３Ａ，３Ｂおよび３Ｃは、４８キロビット／秒構成の例示的な実施形態におけるＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダおよびデコーダの動作パラメータを示す。上記した３２キロビット／秒の従来のシングルディスクリプションＡＤＰＣＭコーダにおいて、１５レベル量子化器が、上記のＧ．７２６リコメンデーションに示されているように、各入力サンプルに対して予測エラーｄ（ｋ）を量子化するために使用され、４ビットインデックスが、得られる量子化レベルの各々を特定するために使用される。
【００２３】
本発明のマルチプルディクリプションは、１５レベル量子化器の出力およびインデックス割当てテーブルを使用して生成される。この構成において、３ビットの２ディスクリプションの各々が、全ての入力サンプルに対して生成され、シングルディスクリプションの場合において使用される４ビットではなく、全体で６ビットが、各サンプルに対して生成される。これは、コーダのビットレートを、３２キロビット／秒のシングルディスクリプションベースラインから４８キロビット／秒のマルチプルディスクリプションレートに増大させる。
【００２４】
図３Ａは、４８キロビット／秒構成に対するインデックス割当てテーブルを示す。テーブルにおいて、ｉ１は、第１ディスクリプションのインデックスであり、ｉ２ は、第２ディスクリプションのインデックスである。テーブルのセル中の値は、上記の１５レベル量子化器の１５個の異なるレベルのインデックスである。レベルは、８＜９＜…＜１４＜１５＜１＜２＜…＜６＜７となるように、３ビットの２個の相補的表記（notation）を使用してテーブル中に配置されている。
【００２５】
動作において、上記の１５レベル量子化器は、現在の入力サンプルと関連づけられたレベルに対応する特定の４ビットインデックスを生成する。その値は、図３Ａのインデックス割当てテーブルのようなインデクッス割当てテーブルを使用して、第１および第２のディスクリプションに対するインデックス値を決定するために、ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ１１０において使用される。例えば、１５レベル量子化器が、出力としてレベル１５に対する４ビットインデックスを生成する場合、図３Ａのテーブルから決定されるように、第１および第２のディスクリプションはそれぞれ５および４となる。
【００２６】
受信機１０４において、両方のディスクリプション５および４が正しく受信される場合、ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダは、図３Ａのインデックス割当てテーブルを使用して、サンプルに対する量子化器レベルがレベル１５であることを決定する。したがって、両方のディスクリプションが受信されるとき、パフォーマンスは、シングルディスクリプションの正しい受信を伴うシングルディスクリプションの場合における結果と同じになる。
【００２７】
ディスクリプション５および４のうちの一方のみが受信される場合、受信機中のＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダは、入力サンプルの粗い近似（coarse approximation）を出力することができる。特に、第１ディスクリプション５が失われ、第２ディスクリプション４のみが正しく受信される場合、デコーダは、レベル１４および１５の中間点（midpoint）を出力することができる。このタイプのＭＤＳＱ技法の動作に関する更なる詳細は、上記のV.A. Vaishampayan の参考文献において見出され得る。
【００２８】
図３Ｂおよび３Ｃは、それぞれ、第１および第２のディスクリプションに対する予測エラーの量子化および逆量子化を示す。テーブルにおいて、ｉ１およびｉ２は、それぞれの第１および第２のディスクリプションのインデックスを示し、｜Ｉ(k)｜は、シングルディスクリプション１５レベル量子化器のビンインデックス（bin index）であり、ＤＳは予測エラーの符号であり、ＤＬＮは１２ビットの２個の相補的表記におけるlog２｜d(K)｜-y(k)の内部値（inner value）であり、ＤＱＳは、対応する逆量子化器の出力の符号であり、ＤＱＬＮは、１２ビットの２個の相補的表記における正規化された出力である。
【００２９】
ＤＱＳおよびＤＱＬＮは、第１または第２のディスクリプションのみがＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダにおいて受信されるときの逆量子化器の出力を表す。ＷおよびＦは、ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダおよびデコーダのそれぞれ量子化スケールファクタ適応化および適応化スピードコントロールブロックにおいて使用される値である。＊ｉは、ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダにおける同期コーディング調節において使用される値である。テーブル中のイタリック体で示された値は、特別な構成に対して選択され、全ての他の値は、上記したＧ．７２６リコメンデーションにおいて特定されている。
【００３０】
各ディスクリプションに対して、逆量子化において別個に考慮され、復元された値が、ディスクリプションの全てのインデックスに対して決定された。逆量子化を決定するための適切なアプローチが、所定のディスクリプションに対して、シングルディスクリプションの対応する２個の復元された値の平均、即ち「細かい（fine）」量子化が取られるべきであることが実験的に決定された。
【００３１】
例えば、図３Ａから、第１のディスクリプションのインデックス７に対して、細かい量子化（fine quantazation）の対応する２個の復元値は、４および５であることが分かる。図３Ｂおよび３Ｃのテーブル中の他のパラメータは、以下のように決定された。
Ｗ［｜Ｉ(k)｜］＝min(fine quantization)＋(1/5)・(max-min)、
Ｆ［｜Ｉ(k)｜］＝max(fine quantization)、しかし、テーブルのセルが細かい量子化における２個のセルに対応する場合、７の代わりに６、
＊ｉ＝中心に最も近いインデックス。
【００３２】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、例示的実施形態の４０キロビット／秒構成におけるＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダおよびデコーダの動作パラメータを示す。この構成において、それぞれ２ビットおよび３ビットの第１および第２のディスクリプションが、全ての入力サンプルに対して生成される。結果として、シングルディスクリプションの場合に使用される４ビットではなく、各サンプルに対して全体で５ビットが生成される。これは、コーダのビットレートを、３２キロビット／秒のシングルディスクリプションのベースラインから４０キロビット／秒のマルチプルディスクリプションレートに増大させる。ディスクリプション間のレートおよび歪みにおけるバランスを得るために、インデックス割当ては、サンプル毎に変更するように構成される。
【００３３】
図４は、４０キロビット／秒構成に対するインデックス割当てテーブルを示し、図４Ｂおよび４Ｃは、それぞれ第１および第２のディスクリプションに対する予測エラーの量子化および逆量子化を示す。これらのテーブル中の記号は、図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃについて前述したものと同じである。
【００３４】
第１のディスクリプションに対して、逆量子化が、細かい量子化の２個の値の平均として決定される。第１のディスクリプションに対して、図４Ｂのテーブル中に示された他のパラメータが、４８キロビット／秒構成の第１のディスクリプションに対する図３Ｂとの関連で前述したものと同じ方法で決定される。
【００３５】
第２のディスクリプションに対して、逆量子化は、細かい復元（fine reconstruction)の３個または４個の値の平均として決定される。例として、図４のインデックス割当てテーブルを参照して、第１のディスクリプションが失われ、受信される第２のディスクリプションが４である場合、逆量子化は、１５レベル量子化と関連づけられたファイン量子化レベル３．５および７の平均として決定される。
【００３６】
図４Ｃのテーブルに示された第２のディスクリプションに対する他のパラメータが以下のように決定される。
Ｗ［｜Ｉ(k)｜］＝second(fine quantization)＋(1/5)・(third-second)、ここで、細かい量子化の３個または４個の値は、最小のものから最大のものへ並べられる。
Ｆ［｜Ｉ(k)｜］＝average(fine quantization)、であり、
＊ｉ＝中心に２番目に最も近いインデックス
【００３７】
前述したように、図２に示された例示的な実施形態において、周波数ホッピング変調器１２５は、周期的に周波数においてホップする。コードレス電話アプリケーションにおける変調器１２５の１つの可能なシングルディスクリプション構成は、２５個の異なる周波数｛ｆｎ ｝の間で、１２５ミリ秒のホッピング周期を使用してホップする。ここで、ｎ＝１，２，…２５である。そのようなアプリケーションにおける各５ミリ秒のスピーチセグメントが、異なる周波数において異なるパケット中で送られる。変調器１２５は、シングルディスクリプションの場合、各１２５ミリ秒ホッピング周期において、２５個のホッピング周波数を通してサイクルする。
【００３８】
本発明は、前述したマルチプルディスクリプションの送信のための変調器１２５の周波数ホッピングレートを構成することに関係するマルチプルディスクリプションインターリービングストラテジーを提供する。伝送遅れを増大させることを防止するために、例示的な実施形態におけるマルチプルディスクリプションの送信のために使用される周波数ホッピングレートは、上述したシングルディスクリプション構成について使用されるホッピングレートの２倍になっている。連続的な入力サンプルが、２０個のサンプルのグループに分離されている。所定のパケットが、現在の２０サンプルグループの第１のディスクリプションに関連づけられたサンプルおよび以前の２０サンプルグループの第２のディスクリプションに関連づけられたサンプルを使用して生成される。
【００３９】
各パケットは、２５個の周波数のうちの特定の１つを使用して依然として送信されるが、そのパケットは、サンプルの現在のグループの第１のディスクリプションおよびサンプルの以前のグループの第２のディスクリプションを含むように、上記した方法で構成される。即ち、現在の２０サンプルグループの第１のディスクリプションは、現在のパケットにおいて送信され、第２のディスクリプションは、遅延され、次のパケットと共に送られる。周波数ホッピングレートが２倍にされ、例示的な実施形態に対する周波数ホッピング周期が、６２．５ミリ秒に減少されることになる。周波数ホッピング変調器のホッピングレートの構成に関してここで使用される「選択する」または「構成する」の用語は、選択可能なホッピングレートを備えた変調器の使用を必要とするものとして解釈すべきでない。
【００４０】
これらの用語は、周波数ホッピング変調器に対する特定のホッピングレートを確立するためのいかなるメカニズムまたは技法もより広く含むように意図されている。例えば、本発明は、周波数ホッピング変調器が選択可能なホッピング周波数を有する実施形態において使用され得るが、これは、ホッピングレートが、特定のシステムデザインにおいて生成されるディスクリプションの数に少なくとも部分的に基づいて、システムのデザインの間に構成され、その後固定のままである実施形態においても使用され得る。したがって、本発明は、周波数ホッピング変調器が、シングルディスクリプションおよびマルチプルディスクリプションモードの両方において動作可能であることを必要としない。
【００４１】
図５は、図２のＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ１１０および周波数ホッピング変調器１２５を使用して具現化される上述したインターリービングストラトジーを示す。図中に、多数の２０サンプルグループが示されており、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等の符号を付けられている。前述したように、例示的な実施形態中の２０サンプルグループの各々は、２．５ミリ秒のスピーチに対応する。２０サンプルグループの各々に対して、２ディスクリプションが、前述した技法を使用して生成される。これらの２ディスクリプションは、グループＡに対してＡ．１およびＡ．２で示され、グループＢに対してＢ．１およびＢ．２で示されている。
【００４２】
所定の２．５ミリ秒パケットが、現在の２０サンプルグループに対して、そのグループに対する第１のディスクリプションおよび以前の２０サンプルグループに対する第２のディスクリプションの組合せとして生成される。例えば、第１ディスクリプションＢ．１は、第２ディスクリプションＡ．２とグループ化され、１つのパケットを形成し、第１ディスクリプションＣ．１は、第２ディスクリプションＢ．２とグループ化され、１つのパケットを形成し、第１ディスクリプションＤ．１は、第２のディスクリプションＣ．２とグループ化される。
【００４３】
好都合なことに、図５に示された本発明のインタリービングストラトジーは、周波数ホッピングレートを２倍にすることにより、システムの伝送遅れを増大させない。また、サンプルの所定のグループに対するディスクリプションを２個の異なるパケットで送ることで、単一のパケットのみが、失われた場合に両方のディスクリプションの損失を防止する。特に、単一のパケット損失（packet loss)は、現在の２０サンプルグループの第１ディスクリプションおよび以前の２０サンプルグループの第２ディスクリプションの損失となる。この状況におけるデコーダは、入力サンプルの粗い近似を生成するために別のパケットからの受信されたディスクリプションを使用することができる。
【００４４】
図３，４および５との関連で上述したシステム動作パラメータは、例示のためにのみ提供されたものであり、発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。例えば、本発明は、サンプルの所定のグループに対して、２個より多いディスクリプションおよび異なる周波数ホッピング構成を使用して具現化され得る。
【００４５】
上述したＭＤコーディングおよびインターリービング動作は、上記した通常のシングルディスクリプションＧ．７２６ＡＤＰＣＭコーダの１つ以上の機能の適切な修正により、例示した実施形態において具現化可能である。特に、上述したＧ．７２６リコメンデーションにおいて説明した通常のＧ．７２６コーダ機能は、以下のように修正可能である。
【００４６】
１．機能ｇ７２６＿quant. この機能は、log２｜d(k)｜の量子化を実行する。これは、インデックス割当てテーブルを使用して演算される２つのディスクリプションを出力するために修正され得る。
【００４７】
２．機能ｇ７２６＿reconst. この機能は、逆量子化を演算する。これは、以下のプロセスを実行するために修正され得る。
（ａ）両方のディスクリプションが入力される場合、インデックス割当てテーブルが、ファインコンタイザーのインデックスを見つけるために使用され、このインデックスが、逆量子化値（ＤＱＳおよびＤＱＬＮ）を出力するために使用される。
（ｂ）一方のディスクリプションのみが入力される場合、このディスクリプションは、４８キロビット／秒構成に対する図３Ｂおよび３Ｃまたは４０キロビット／秒構成に対する図４Ｂおよび４Ｃにおいて与えられる対応する再構成値ＤＱＳおよびＤＱＬＮを出力するために使用される。
（ｃ）ディスクリプションが入力されない場合、ゼロが出力される。
【００４８】
３．機能ｇ７２６＿functw. この機能は、機能Ｗを実行し、機能ｇ７２６＿reconst に対して上述した同じ３個の場合を処理するために修正される。
【００４９】
４．機能ｇ７２６＿functf. この機能は、機能Ｆを実行し、機能ｇ７２６＿reconst に対して上述した同じ３個の場合を処理するために修正される。
【００５０】
５．機能ｇ７２６＿sync. この機能は、同期コーディング調節を実行する。これは、送信された量子化インデックス＊ｉを使用するので、一方のみのディスクリプションが受信された場合を取り扱うために修正される。
【００５１】
６．機能ｇ７２６＿toneおよびｇ７２６＿trans. これらの機能は、トーンおよびトランジッションディテクタを実行する。スピーチ信号のみが考慮されるので、ディテクタは、この実施形態においてディスエーブルされる。また、ディテクタをディスエーブルすることで、よりよいデコーディング品質を導く傾向にある。
【００５２】
例示的な実施形態は、マルチプルディスクリプションコーダ１１０およびデコーダ１２０において通常の処理およびメモリエレメントを使用して具現化され得る。そのようなエレメントは、例えば、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または電子メモリまたは他の記憶デバイスに記憶された１つ以上のソフトウェアプログラムとの組合せで動作する別のタイプのデジタルデータプロセッサを含み得る。例えば、上述したインデックス割当てテーブルは、この方法で記憶されることができ、対応する処理機能を実行するためにデジタルデータプロセッサにより使用され得る。
【００５３】
本発明の代替的な実施形態は、他のシステム構成および処理エレメントの配置を使用し得る。例えば、本発明は、ＡＤＰＣＭの使用またはいずれか特定のタイプの周波数ホッピングを必要としない。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実際のアプリケーション、特に、周波数ホッピングワイアレスシステムのようなワイアレス通信システムアプリケーションにおける具現化に適したＭＤコーディングを提供することができる。
【００５５】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による例示的なワイヤレス通信システムを示す図。
【図２】本発明の１つのアプリケーションにおける図１のシステムの送信機部の一例を示す図。
【図３】本発明によるマルチプルディスクリプション（ＭＤ）コーダの第１の例の動作パラメータを示す図。
【図４】本発明によるＭＤコーダの第２の例の動作パラメータを示す図。
【図５】本発明による図２の送信機において実行されるインタリービングプロセスを示す図。
【符号の説明】
１００ ワイヤレス通信システム
１１０ ＭＤ−ＡＤＰＣＭコーダ
１１２ ＲＳコーダ
１１４ ＣＲＣコーダ
１０６ ワイヤレスチャネル
１１６ ＣＲＣデコーダ
１１８ ＲＳデコーダ
１２０ ＭＤ−ＡＤＰＣＭデコーダ
１０２′ 送信機
１１２′（１５，１１）ＲＳコーダ
１１４′ １６ビットＣＲＣ
１２２ コマンドビット
１２４ フレーミングビット
１２５ 周波数ホッピング変調器
Claims (11)
- 信号の所定の部分の複数の異なるディスクリプションを生成するマルチプルディスクリプションコーダにおいて信号をエンコードするステップと、
前記所定の部分の少なくとも第１のディスクリプションが、第１のパケット中に配置され、前記所定の部分の第２のディスクリプションが第２のパケット中に配置されるように、前記信号の前記所定の部分の前記異なるディスクリプションを複数のパケット中に配置するステップと、
周波数ホッピング変調器を使用して前記パケットの各々を送信するステップとを有し、
前記周波数ホッピング変調器のホッピングレートが、前記信号の複数の異なる部分の各々に対して生成されるディスクリプションの数に少なくとも部分的に基づいて構成される
ことを特徴とするワイヤレス通信システムにおける送信のために信号を処理する方法。 - 前記マルチプルディクリプションコーダは、マルチプルディスクリプションスカラ量子化（ＭＤＳＱ）を実行するように構成されたマルチプルディスクリプションコーダからなる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記周波数ホッピング変調器の前記ホッピングレートは、前記信号の前記所定の部分の単一のディスクリプションの送信に対して使用される周波数ホッピング変調器の周波数ホッピングレートの２倍になるように選択される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記第１および第２のパケットに対するパケットサイズは、前記信号の前記所定の部分の単一のディスクリプションの送信に対して使用されるパケットサイズの半分になるように選択される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記エンコードするステップは、前記信号の複数の異なる部分の各々に対して２つのディスクリプションを生成し、前記２つのディスクリプションのうちの第１のディスクリプションは、現在のパケット中に配置される前記信号の前記複数の異なる部分のうちの現在の部分に対するものであり、前記２つのディスクリプションのうちの第２のディスクリプションは、前記信号の以前の部分に対するものである
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記周波数ホッピング変調器の前記ホッピングレートは、前記システムの伝送遅れが、シングルディスクリプション送信のための前記システムの伝送遅れに対して、前記複数のディスクリプションの送信の結果として増大されないように選択される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 信号の所定の部分の複数の異なるディスクリプションを生成するように動作可能なマルチプルディスクリプションコーダであって、前記信号の所定の部分の複数の異なるディスクリプションは、前記所定の部分の少なくとも第１のディスクリプションが第１のパケット中に配置され、かつ、前記所定部分の第２のディスクリプションが第２のパケット中に配置されるように、複数のパケット中に配置されている、マルチプルディスクリプションコーダと、
前記マルチプルディスクリプションコーダの出力に接続された入力を有し、送信のために前記複数のパケットを構成するように動作可能な周波数ホッピング変調器であって、前記変調器のホッピングレートが、前記信号の複数の異なる部分の各々に対して生成されるディスクリプションの数に少なくとも部分的に基づいて構成される、周波数ホッピング変調機とを有する
ことを特徴とするワイヤレス通信システムにおける送信のために信号を処理する装置。 - 前記マルチプルディスクリプションコーダは、マルチプルディスクリプションスカラ量子化（ＭＤＳＱ）を実行するように構成されたマルチプルディスクリプションコーダからなる
ことを特徴とする請求項７記載の装置。 - 前記マルチプルディスクリプションコーダは、マルチプルディスクリプション適応形差動パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）コーダからなる
ことを特徴とする請求項７記載の装置。 - 前記マルチプルディスクリプションコーダは、前記信号の複数の異なる部分の各々に対して２つのディスクリプションを生成し、前記２つのディスクリプションのうちの第１のディスクリプションは、現在のパケット中に配置される前記信号の前記複数の異なる部分のうちの現在の部分に対するものであり、前記２つのディスクリプションのうちの第２のディスクリプションは、前記信号の以前の部分に対するものである
ことを特徴とする請求項７記載の装置。 - 前記周波数ホッピング変調器の前記ホッピングレートは、前記システムの伝送遅れが、シングルディスクリプション送信のための前記システムの伝送遅れに対して、前記複数のディスクリプションの送信の結果として増大しないように選択される
ことを特徴とする請求項７記載の装置。
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