JPH06311143A - 誤り制御通信システム - Google Patents

誤り制御通信システム

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JPH06311143A
JPH06311143A JP9345793A JP9345793A JPH06311143A JP H06311143 A JPH06311143 A JP H06311143A JP 9345793 A JP9345793 A JP 9345793A JP 9345793 A JP9345793 A JP 9345793A JP H06311143 A JPH06311143 A JP H06311143A
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JP
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JP9345793A
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English (en)
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Masao Ikegawa
将夫 池川
Toshiyuki Nomura
俊之 野村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 情報源符号化/復号化器と誤り訂正符号化/
復号化器を組み合わせた通信システムにおいて、情報源
符号化器から出力されるディジタル情報系列の中で、過
去のフレームにおける情報源、あるいは過去のフレーム
におけるディジタル情報系列のうちの複数個の特徴量と
相関のある特定のパラメータについて、その相関を利用
して、そのパラメータに対する誤り訂正能力を高める。 【構成】 最尤復号化器106には受信系列と、一つ前
のフレームにおいて確率計算器110で計算された、現
フレームの特定のパラメータの値の生起確率が入力され
る。最尤復号化器106では、その生起確率を利用し
て、生起確率の高い値に復号される確率が高くなるよう
に復号が行なわれる。特徴量抽出器109には最尤復号
化器106の出力と音声復号化器107の出力が入力さ
れ、複数個の特徴量が確率計算器110に入力され、前
記特定のパラメータの生起確率が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は情報をディジタルに変換
して伝送する装置に関し、特に誤り訂正符号を復号する
装置と符号化された情報源の情報を復号する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】情報をディジタル伝送路を介して伝達す
るために、情報源符号化/復号化器と誤り訂正符号化/
復号化器の組み合わせが広く用いられている。このよう
なディジタル通信システムは図9のようにモデル化する
ことができる。図において情報源901から出力された
情報は、情報源符号化器902に入力されてディジタル
情報系列が出力される。そのディジタル情報系列は誤り
訂正符号化器903に入力されて符号化系列が出力さ
れ、伝送路に送られる。ここまでが送信側904の処理
である。伝送路905を通った符号化系列には伝送路誤
りが混入し、受信側909では誤りの入った受信系列を
受けとる。受信系列は誤り訂正復号化器906に入力さ
れ復号化系列が出力されて、復号化系列は情報源復号化
器907に入力されて情報が復元されて利用される。
【0003】情報源符号化/復号化器に入力される情報
の種類としては、音声、画像、オーディオ信号などがあ
る。ここでは例として人間の音声を8kbits/se
cond以下の符号化率で符号化するものを考える。音
声信号を8kbits/second以下の符号化率で
効率的に符号化する方法として、音声信号の短期相関を
表す線形予測分析部と、音声信号の長期予測を表す適応
コードブックと、励振音源を表す音源コードブックと、
適応コードブックと音源コードブックのゲインを表すゲ
インコードブックとからなる音声符号化方式としてCE
LP方式が知られている。
【0004】符号化された情報を伝送するときに、伝送
路において雑音が混入することによって伝送したい情報
が適切に伝送されないことを防ぐために「誤り訂正符
号」が用いられる。誤り訂正符号については、(今井著
「符号理論」、電子情報通信学会(文献1))などに詳
しく述べられている。誤り訂正符号の基本的な考え方
は、本来伝達すべき情報に冗長性を一定の規則にしたが
って付加して伝送し、それを受けとった側で受けとった
ものがこの規則に従っているかどうかを調べ、その結果
によって誤りの訂正を行なうことである。誤り訂正符号
の例として、ここでは畳み込み符号と呼ばれるものと、
その復号方法として広く用いられているビタビ復号と呼
ばれるものをとりあげる。
【0005】図10(a)は拘束長K=3、符号化率R
=1/2の畳み込み符号化器を示している。入力端子1
001には(0)または(1)が3つの遅延素子100
2ないし1004に順次入力され、出力端子1008に
は入力ビットと2ビット前の入力の排他的論理和が出力
され、出力端子1009には入力ビットと1ビット前の
入力ビットと2ビット前の入力の排他的論理和が出力さ
れ、この2ビットが順次伝送される。この畳み込み符号
化器の動作を図10(b)の状態遷移図を用いて説明す
ることができる。図中の1010から1013は畳み込
み符号化器の状態を表し、畳み込み符号化器の状態とは
図10(a)のシフトレジスタ1005の遅延素子10
04及び1003の内容Dn−2とDn−1の連接であ
る。各状態の間を結んでいる矢印のことを枝と呼び、実
線の枝はある状態で(1)が入力された時の状態の遷移
を、点線の枝はある状態で(0)が入力された時の状態
の遷移をそれぞれ表す。各枝に付けられている2ビット
の数字は、その枝をたどって状態が遷移したときに畳み
込み符号化器から出力される出力ビットを示している。
例として、初期状態を(00)として畳み込み符号化す
る場合を考えると、情報系列Aが A=(01001) の場合、出力される符号化系列Cは C=(0011011111) となる。
【0006】誤り訂正復号化器の使用目的は、誤りが入
った受信系列からできるだけ正しい情報系列を推定する
ことである。畳み込み符号化されたデータを効率良く復
号する手段としてビタビ・アルゴリズムが知られてい
る。前述の例の符号化系列Cに、伝送路で誤りが混入し
て受信系列C’が誤り訂正復号化器に入力された場合を
例にとる。ただし、 C’=(0110010111) とする。この受信系列を複合する場合のビタビ・アルゴ
リズムの動作を図11のトレリス線図を用いて説明す
る。トレリス線図とは、図10(b)の状態遷移図の各
状態を時間のながれにそって並べて描いたものである。
情報系列Aを符号化したときの符号化器の状態の遷移図
11(a)の太線で示している。太線で示したようなト
レリス線図上の経路のことをパスと呼ぶ。
【0007】時点tのある状態Sと時点(t+1)のあ
る状態S’を結ぶ枝に対応する符号化系列と、時点(t
+1)の受信系列の間の距離のことをその枝の枝メトリ
ックという。距離の尺度にはいろいろあるが、ここでは
2つのビット系列の間のハミング距離を尺度として用い
る。すなわち、図11(a)のなかで時点t=1の状態
S=(00)と時点t=2の状態S’=(01)を結ぶ
枝に対応する符号化系列は(00)で、時点t=2の受
信系列は(11)なので、この枝の枝メトリックは2と
なる。トレリス線図の中であるパスを考えたとき、その
パスを構成する枝の枝メトリックの総和をパスメトリッ
クという。これは言い換えれば、そのパスをたどって畳
み込み符号化器の状態が遷移したときの符号化系列と受
信系列の間の距離である。受信系列C’を復号するため
には、時点t=0の状態(00)から時点t=4の任意
の状態に至るあらゆるパスのうちで、そのパスメトリッ
クが最小となるものを選び、そのパスに対応する情報系
列を復号結果とすれば良い。トレリス線図の中で異なる
時点の状態を区別するために、時点tの状態ij(i,
jは0または1)のことをS(t)ijと表記すること
にする。トレリス線図の中でS(t)ijにはS(t−
1)0iとS(t−1)0jから2本の枝が入っている
ことに注意しておく。ビタビ・アルゴリズムでは、トレ
リス線図中の各状態Sに対して、Sに達するすべてのパ
スのうちでパスメトリックが最小となるパスが順次求め
られていく。このようなパスのことを状態Sの生き残り
パスと呼ぶ。また、状態Sの生き残りパスのパスメトリ
ックのことを状態Sのパスメトリックと呼ぶこともあ
る。
【0008】ビタビ・アルゴリズムを用いてC’の復号
を行なうと次のようになる。まず初期化として、S
(0)00のパスメトリックを0として、時点0のそれ
以外の状態のパスメトリックを充分大きな値(ここでは
10)としておく。次に、S(1)00に着目する。こ
の状態にはS(0)00とS(0)10から2本の枝が
入っていて、その枝メトリックはどちらも1である。そ
れらの枝を通るパスを比較すると、S(0)00のパス
メトリックは0でS(0)10のパスメトリックは10
なのでそれらに枝メトリックを加算した値はそれぞれ1
と11となってS(0)00からS(1)00に入るパ
スがS(1)00の生き残りパスとして選ばれる。これ
で、S(1)00の生き残りパスとそのパスメトリック
が求まった。同様にして時点t=1の他の状態に対して
も生き残りパスとそのパスメトリックを求めた結果が図
11(b)に示されている。各状態の生き残りパスが太
線で表されていて、各状態の上に付けられている数字は
その状態のパスメトリックを示している。この同様の操
作を各時点について時点t=5まで順次行なった結果を
図11(c)に示している。ここで、時点t=5の4つ
の状態のパスメトリックを比較するとS(5)10の生
き残りパスのパスメトリックが2で最小となっているの
で、そのパスに対応する符号化系列A’=(1111
0)を復号結果とする。
【0009】この、畳み込み符号とビタビ復号の組み合
わせによる誤り訂正符号化/復号化器は、ランダム誤り
を訂正するために有効な手段として広く知られている。
【0010】CELP方式の音声符号化/復号化器と畳
み込み符号とビタビ復号からなる誤り訂正符号化/復号
化器の組み合わせによる通信システムは、例えば論文”
Combined speech and chann
el coding at 11.2 kbps:I.
A.Gerson,etc., SIGNALPROC
ESSING V:Theories andAppl
ications,Elsevier Science
Publishers,1990”(文献2)において
検討されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この従来の情報源符号
化/復号化器と誤り訂正符号化/復号化器を組み合わせ
た通信システムでは、誤り訂正符号化器において付加さ
れる冗長性だけを元にして伝送路で混入する誤りの訂正
を行なうために、限られたビット数を用いて符号化を行
なう場合、充分な誤り訂正能力が得られないという問題
がある。
【0012】本発明の目的は、情報源符号化器から出力
されるディジタル情報系列の中で、過去のフレームにお
ける情報源、あるいは過去のフレームにおけるディジタ
ル情報系列のうちの複数個の特徴量と相関のある特定の
パラメータについて、その相関を利用して、そのパラメ
ータに対する誤り訂正能力を高めることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明の誤り制御通
信システムは、情報源符号化器と誤り訂正符号化器とを
備えた送信装置と、復号化系列を出力する誤り訂正復号
化器と復号化情報を出力する情報源復号化器とを備えた
受信装置とから構成される誤り制御通信システムにおい
て、前記受信装置が、前記復号化系列と前記復号化情
報、又は前記復号化系列と前記復号化情報と過去のフレ
ームの復号化系列と過去のフレームの復号化情報との組
み合せから複数個の特徴量を抽出する特徴量抽出器と、
前記複数個の特徴量とあらかじめ用意された確率テーブ
ルから、前記情報源符号化器から出力されるディジタル
情報系列の特定のパラメータに対する次のフレームにお
ける値の生起確率を求める確率計算器と、一つ前のフレ
ームにおいて計算された前記特定のパラメータの値の生
起確率を利用して復号を行なう誤り訂正復号化器とから
構成されることを特徴とする。
【0014】第2の発明の誤り制御通信システムは、情
報源符号化器と誤り訂正符号化器とを備えた送信装置
と、復号化系列を出力する誤り訂正復号化器と復号化情
報を出力する情報源復号化器とを備えた受信装置とから
構成される誤り制御通信システムにおいて、前記受信装
置が、前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号
化系列と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列
と過去のフレームの復号化情報との組み合せから複数個
の特徴量を抽出する特徴量抽出器と、前記複数個の特徴
量をベクトル量子化してその量子化値を出力する特徴量
量子化器と、前記量子化値とあらかじめ用意された量子
化確率テーブルから、前記情報源符号化器から出力され
るディジタル情報系列の特定のパラメータに対する次の
フレームにおける値の生起確率を求める確率計算器とか
ら構成されることを特徴とする。
【0015】第3の発明の誤り制御通信システムは、情
報源符号化器と誤り訂正符号化器とを備えた送信装置
と、復号化系列を出力する誤り訂正復号化器と復号化情
報を出力する情報源復号化器とを備えた受信装置とから
構成される誤り制御通信システムにおいて、前記受信装
置が、前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号
化系列と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列
と過去のフレームの復号化情報との組み合せから複数個
の特徴量を抽出する特徴量抽出器と、前記複数個の特徴
量に対する複数個の量子化値と量子化コードベクトルの
候補を出力する量子化候補選択器と、前記複数個のベク
トル量子化値それぞれについて、あらかじめ用意された
量子化確率テーブルから前記情報源符号化器から出力さ
れるディジタル情報系列の特定のパラメータに対する次
のフレームにおける値の生起確率を求め、前記生起確率
を対応する量子化コードベクトルと前記特徴量との距離
により重み付け加算することによって、前記パラメータ
に対する次のフレームにおける値の生起確率を求める平
滑化確率計算器とから構成されることを特徴とする。
【0016】第4の発明の誤り制御通信システムは、情
報源符号化器と誤り訂正符号化器とを備えた送信装置
と、復号化系列を出力する誤り訂正復号化器と復号化情
報を出力する情報源復号化器とを備えた受信装置とから
構成される誤り制御通信システムにおいて、前記受信装
置が、前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号
化系列と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列
と過去のフレームの復号化情報との組み合せから複数個
の特徴量を抽出する特徴量抽出器と、前記複数個の特徴
量とあらかじめ用意された確率テーブルから、前記情報
源符号化器から出力されるディジタル情報系列の特定の
パラメータに対する次のフレームにおける値の生起確率
を求める複数個の確率計算器と、伝送路の状態に応じて
前記複数個の確率計算器の出力のうちのいずれかを選択
して前記特定のパラメータの値の生起確率を出力する確
率選択器と、一つ前のフレームにおいて計算された前記
特定のパラメータの値の生起確率を利用して復号を行な
う誤り訂正復号化器とから構成されることを特徴とす
る。
【0017】
【作用】第1、2及び3の発明の誤り制御通信システム
では、受信側で、誤り訂正復号化器から出力される復号
化系列と情報源復号化器から出力される復号化情報から
複数個の特徴量を抽出し、その複数個の特徴量の値とデ
ィジタル情報系列の中の特定のパラメータに対する次フ
レームにおける値の生起確率の対応を記した確率テーブ
ルを用いて、その特定のパラメータに対する次のフレー
ムにおける値の生起確率を求めて、誤り訂正復号化器の
次のフレームの処理においてその生起確率を利用して、
生起確率の高い値に復号される確率が高くなるように復
号を行なうために、そのパラメータに対する誤り訂正能
力が向上する。
【0018】第4の発明の誤り制御通信システムでは、
受信側で、誤り訂正復号化器から出力される復号化系列
と情報源復号化器から出力される復号化情報から複数個
の特徴量を抽出し、その複数個の特徴量の値とディジタ
ル情報系列の中の特定のパラメータに対する次のフレー
ムにおける値の生起確率の対応を記した確率テーブルを
用いて、その特定のパラメータに対する次のフレームに
おける値の生起確率を複数組求めて、伝送路の状態を判
定してそれに応じて利用する生起確率を選択し、誤り訂
正復号化器の次のフレームの処理においてその生起確率
を利用して、生起確率の高い値に復号される確率が高く
なるように復号を行なうために、そのパラメータに対す
る誤り訂正能力が向上する。
【0019】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。ここでは、従来の技術のところで説明した、CEL
P方式で音声を符号化する情報源符号化/復号化器と、
畳み込み符号とビタビ復号による誤り訂正符号化/復号
化器の組み合わせによる通信システムを例とする。
【0020】ここでとりあげる音声符号化/復号化器
は、40msからなるフレームを単位として符号化/復
号化を行ない、フレーム毎に子音部、母音部などからな
る4種類の符号化モードを持っていて、モードによって
符号化/復号化の方式を切り替えている。こうすること
によって、少ないビット数で効率的にかつ高品位に音声
を符号化することができる。CELP方式で符号化モー
ドを切り替える方式は例えば、文献”Phonetic
ally−based vectorexcitati
on conding of speech at
3.6kbps:S.Wang and A.Gers
ho,Proc.ICASSP,pp.49−52,I
EEE,1989.”(文献3)において検討されてい
る。そのために音声符号化器から出力されるディジタル
情報系列には2ビットのモード情報が含まれているとす
る。このとき、音声信号には時間的に強い相関があるた
めに、あるフレームのモードは、その一つ前のフレーム
の音声のモード、パワーの変化、およびピッチの変化等
と強い相関を持っている。
【0021】図1は、第1の発明の一実施例を示す通信
システムのブロック図である。ここでは、上記従来技術
の項で取り上げた例をもとにして説明を加えることにす
る。図1において、音声信号101は音声符号化器10
2に入力されてディジタル情報系列が出力される。その
ディジタル情報系列を A=(01001...) とする。説明を簡単にするためには、このうちの先頭の
2ビットがモードを表現しているものとする。実際はデ
ィジタル情報系列の任意の隣あった位置にあっても良
い。その場合は、以下の議論を少々修正するだけで適用
可能である。Aは畳み込み符号化器103に入力されて
符号化系列 C=(0011011111...) が出力される。Cは伝送路に送られて伝送路誤りが混入
し、受信系列 C’=(0110010111...) が最尤復号化器106に入力される。このとき最尤復号
化器106には一つ前のフレームにおいて確率計算器1
10で計算された、現フレームの各モードの生起確率が
入力される。各モードの生起確率Piは以下のようにな
っているものとする。
【0022】 P0=Prob[現フレームのモードは0]=0.1 P1=Prob[現フレームのモードは1]=0.7 P2=Prob[現フレームのモードは2]=0.1 P3=Prob[現フレームのモードは3]=0.1 最尤復号化器106におて生起確率Piはメトリックに
対する重み付け値Wiに変換される。ここでは次のよう
に変換するものとする。
【0023】Wi=(−1)×Pi+1.25 この変換式は必ずしもこの通りである必要はなく、誤り
訂正符号化の方法、伝送路の特性、最尤復合化器におけ
るメトリックの計算のしかたなどによっていろいろな変
換が考えられる。上記の変換式によって変換した重み付
け値は以下のようになる。
【0024】 W0=1.15 W1=0.55 W2=1.15 W3=1.15 復号の手順を図2のトレリス線図を用いて説明する。ま
ず上記の従来技術の項で説明したのと同様の操作によっ
て、時点t=2までの各状態の生き残りパスとそのパス
メトリックを求める。ここまでの結果が図2(a)に示
されている。ここで、ディジタル情報系列Aの先頭の2
ビットはモードを表現していることから、時点2の4種
類の状態はそれぞれ4種類のモードに対応している。そ
こで、先ほど計算した各モードiに対応するメトリック
に対する重み付け値Wiと、対応する状態の生き残りパ
スのパスメトリックの積を、新たにその状態の生き残り
パスのパスメトリックとする。この結果を図2(b)に
示す。これ以降は普通のビタビ・アルゴリズムに従って
復号を行なう。時点t=5までこの操作を繰り返したと
きのトレリス線図の様子を図2(c)に示す。もしディ
ジタル情報系列の長さが5ビットならば、時点5の4つ
の状態のパスメトリックを比較するとS(5)01の生
き残りパスのパスメトリックが2.1で最小となってい
るので、そのパスに対応する符号化系列A’=(010
01)を復号結果とする。上記の従来の技術の項で述べ
た復号法では、復号がうまくいかずに復号後誤りが残っ
てしまったが、ここで述べた方法によれば、モードの生
起確率を利用して復号を行なったために正しく復号され
ている。
【0025】最尤復号化器106から出力された復号結
果は、音声復号化器107と特徴量抽出器109に入力
される。音声復号化器では音声の復号が行なわれ、音声
信号が出力される。音声信号は特徴量抽出器109にも
入力される。
【0026】図3は特徴量抽出器のブロック図である。
図3において端子306には最尤復号化器の出力の復号
化系列が入力され、そこからモード情報だけが取り出さ
れて端子308に出力される。端子307には音声復号
化器の出力の音声信号が入力され、音声信号はピッチ変
化計量器302、パワー計量器303、パワー変化計量
器304に入力される。ピッチ変化計量器302は、入
力された1フレーム分の音声信号の前半部分のピッチと
後半部分のピッチをそれぞれ抽出して、その変化量を端
子309から出力する。パワー計量器303は、入力さ
れた音声信号のパワーを求めてそれを端子310から出
力する。パワー変化計量器304においては、入力され
た音声信号の前半部分のパワーと後半部分のパワーをそ
れぞれ求めて、その変化量を端子311から出力する。
【0027】特徴量抽出器109から出力された4種類
の特徴量は確率計算器110に入力される。確率計算器
110では、入力された特徴量の値と次のフレームにお
ける4種類の各モードの生起確率の対応を記した確率テ
ーブル111を参照することによって、4種類の各モー
ドの生起確率を求めて出力する。確率テーブル111
は、あらかじめ実際の音声信号を解析することによって
作成しておく。出力された生起確率は最尤復号化器10
6に入力されて、次のフレームの受信系列を復号すると
きに利用される。
【0028】図4は第2の発明の一実施例を示す通信シ
ステムの、受信側のブロック図である。ここでは、確率
テーブルのメモリ量を減らすために特徴量のベクトル量
子化を行なっている。図4において、特徴量抽出器40
4の出力は特徴量量子化器405に入力される。特徴量
量子化器405は、ベクトル量子化コードブック406
を参照してベクトル量子化を行ない量子化値を出力す
る。量子化値は確率計算器407に入力される。確率計
算器407では量子化値と次のフレームにおける4種類
の各モードの生起確率の対応を記した量子化確率テーブ
ル408を参照することによって、4種類の各モードの
生起確率を求めて出力する。ベクトル量子化コードブッ
ク406と量子化確率テーブル408は、あらかじめ実
際の音声信号を解析することによって作成しておく。
【0029】図5は第3の発明の一実施例を示す通信シ
ステムの、受信側のブロック図である。ここでは確率の
計算の精度を高めるために、ベクトル量子化における量
子化値の候補を複数個出力して、それぞれに対応する生
起確率を重み付け加算することによって生起確率を求め
ている。図5において、特徴量抽出器504の出力は量
子化候補選択器505に入力される。量子化候補選択器
505は、ベクトル量子化コードブック506を参照し
てクラスタリングを行ない、近傍の3個のコードベクト
ルV0、V1、V2とそれに対応する量子化値Q0、Q
1、Q2を出力する。3個のコードベクトルとそれに対
応する量子化値と特徴量抽出器504の出力が平滑化確
率計算器507に入力される。平滑化確率計算器507
では、量子化値Qi(iは0、1、または2)に対応す
る、モードMj(jは0、1、2または3)の生起確率
P(i)jを量子化確率テーブルを参照することによっ
て求める。各モードの生起確率Pjは、P(i)j(i
は0、1、または2)を、そのコードベクトルと特徴量
の距離に反比例した重みwi(iは0、1、または2)
によって重み付けて加算することによって得られる。す
なわち、 pj=w0×P(0)j+w1×P(1)j+w2×P(2)j (jは0、1、2または3) wi=(1/Di)/(1/D0+1/D1+1/D2) (iは0、1、または2)ただし、Diは特徴量とコー
ドベクトルViの距離とする。量子化候補選択器から出
力するコードベクトルと量子化値の個数は、複数個であ
れば必ずしも3個でなくても良い。
【0030】上記実施例の構成以外にも、本発明の意図
を損なうことなく種々の変形が可能である。ここでは、
生起確率を求めるパラメータを音声のモード情報とし
て、それを求めるための特徴量として、モード情報、ピ
ッチの変化量、パワー、パワーの変化量を使用したが、
他の様々な組合せが可能である。ここでは、誤り訂正復
号化器から出力される復号化系列と情報源復号化器から
出力される復号化情報から特徴量を抽出したが、これ
に、過去のフレームにおいて誤り訂正復号化器から出力
された復号化系列と過去のフレームにおいて情報源復号
化器から出力された復号化情報を組み合わせて、特徴量
を抽出することも可能である。ここでは例としてCEL
P方式の音声符号化/復号化器と畳み込み符号化器とビ
タビ復号による誤り訂正符号化/復号化器の組合せをと
りあげたが、他の情報源符号化/復号化器と誤り訂正符
号化/復号化器の組み合わせによっても同様の装置が実
現可能である。
【0031】図6は、第4の発明の一実施例を示す通信
システムのブロック図である。ここでは、上記従来技術
の項で取り上げた例をもとにして説明を加えることにす
る。図6において、音声信号601は音声符号化器60
2に入力されてディジタル情報系列が出力される。その
ディジタル情報系列を A=(01001...) とする。説明を簡単にするために、このうちの先頭の2
ビットがモードを表現しているものとする。実際はディ
ジタル情報系列の任意の隣あった位置にあっても良い。
その場合は、以下の議論を少々修正するだけで適用可能
である。AはCRC符号化器603に入力されて、誤り
検出のための巡回符号の符号化が行なわれる。巡回符号
による誤り検出について、詳しくは文献1を参照のこ
と。ここでは、巡回符号の生成多項式として16次の多
項式を用いるものとする。CRC符号化器603からは
Aと16ビットからなる巡回符号の冗長ビットを連接し
た系列A’が出力される。A’は畳み込み符号化器60
4に入力されて符号化系列 C=(0011011111...) が出力される。Cは伝送路に送られて伝送路誤りが混入
し、受信系列 C’=(0110010111...) が最尤復号化器607に入力される。最尤復号化器60
7では、第1の発明の実施例の説明において述べた同じ
方法で復号が行なわれ、復号化系列が出力される。
【0032】最尤復号化器607から出力された復号結
果は、音声復号化器608とCRC復号化器610と特
徴量抽出器1 611〜特徴量抽出器3 613に入力
される。音声復号化器では音声の復号が行なわれ、音声
信号が出力される。音声信号は特徴量抽出器1 611
〜特徴量抽出器3 613にも入力される。
【0033】図8(a)は特徴量抽出器1のブロック図
である。図8(a)において端子806には最尤復号化
器の出力の復号化系列が入力され、そこからモード情報
だけが取り出されて端子808に出力される。端子80
7には音声復号化器の出力の音声信号が入力され、音声
信号はピッチ変化計量器802、パワー計量器803、
パワー変化計量器804に入力される。ピッチ変化計量
器802は、入力された1フレーム分の音声信号の前半
部分のピッチと後半部分のピッチをそれぞれ抽出して、
その変化量を端子809から出力する。パワー計量器8
03は、入力された音声信号のパワーを求めてそれを端
子810から出力する。パワー変化計量器804におい
ては、入力された音声信号の前半部分のパワーと後半部
分のパワーをそれぞれ求めて、その変化量を端子811
から出力する。
【0034】図8(b)は特徴量抽出器2のブロック図
である。図8(b)において端子813には最尤復号化
器の出力の復号化系列が入力され、復号化系列はモード
履歴記憶器812に入力される。モード履歴記憶器81
2は、入力された復号化系列からモード情報だけを取り
出して記憶し、記憶している一つ前のフレームのモ−ド
情報と現フレームのモード情報を出力する。
【0035】特徴量抽出器3 613は何も出力しな
い。
【0036】特徴量抽出器1 611〜特徴量抽出器3
613から出力された特徴量は、それぞれ確率計算器
1 614〜確率計算器3 616に入力される。確率
計算器1 614〜確率計算器の3 616では、入力
された特徴量の値と次のフレームにおける4種類の各モ
ードの生起確率の対応を記した確率テーブル1 617
〜確率テーブル3 619を参照することによって、4
種類の各モードの生起確率を求めて出力する。ただしこ
こでは、確率計算器3 616は4種類の各モードに対
して常に1/4の確率を出力する。確率テーブル1 6
17〜確率テーブル3 619は、あらかじめ実際の音
声信号を解析することによって作成しておく。出力され
た生起確率は確率選択器620に入力される。
【0037】CRC復号化器610では、入力された復
号化系列が巡回符号の符号語になっているか否かを調べ
ることで誤り検出を行ない、その結果を出力する。誤り
検出の結果は、現フレームの復号化系列に畳み込み符号
/ビタビ復号によって訂正しきれなかった誤りが含まれ
ているならば、つまり誤りが検出されたならば”0”、
正しく訂正されているならば”1”である。CRC復号
化器610の出力は確率選択器620に入力される。
【0038】確率選択器620では、入力された誤り検
出の結果をもとにして、確率計算器1 614〜確率計
算器3 616の出力のうちのどれかを選択して出力す
る。選択は次のような場合わけによって行なわれる。 (場合1)現フレームにおいて誤りが検出されていない この場合は、確率計算器1 614の出力が選択され
る。 (場合2)一つ前のフレームにおいて誤りが検出されて
いなくて、現フレームにおいて誤りが検出されている この場合は、確率計算器2 615の出力が選択され
る。 (場合3)一つ前のフレームと現フレームで連続して誤
りが検出されている この場合は、確率計算器3 616の出力が選択され
る。
【0039】つまり、現フレームにおいて誤りが検出さ
れていない場合(場合1)は、音声復号化器608から
出力される音声信号から特徴を抽出し計算した生起確率
を選択する。もし、現フレームにおいて誤りが検出され
ているならば、音声復号化器から出力される音声信号は
信頼性が低いので、もし一つ前のフレームで誤りが検出
されていなければ(場合2)、現フレームのモード情報
は正しく復号されているものとして、連続した2フレー
ムのモードの履歴を特徴量として計算した生起確率を選
択する。もし一つ前のフレームと現フレームで連続して
誤りが検出されているならば(場合3)、現フレームで
復号されたモード情報の信頼性が低いので全てのモード
の生起確率を等確率とする。
【0040】確率選択器620から出力された次のフレ
ームにおける4種類の各モードの生起確率は、最尤復号
化器607に入力されて、次のフレームの受信系列を復
号するときに利用される。
【0041】上記実施例の構成以外にも、本発明の意図
を損なうことなく種々の変形が可能である。ここでは、
生起確率を求めるパラメータを音声のモード情報とし
て、それを求めるための特徴量として、モード情報、ピ
ッチの変化量、パワー、パワーの変化量を用いる場合
と、2フレームのモードの履歴を用いる場合と、何も用
いない場合とに分けたが、他の様々な組合せが可能であ
る。ここでは、誤り訂正復号化器から出力される復号化
系列と情報源復号化器から出力される復号化情報から特
徴量を抽出したが、これに、過去のフレームにおいて誤
り訂正復号化器から出力された復号化系列と過去のフレ
ームにおいて情報源復号化器から出力された復号化情報
を組み合わせて、特徴量を抽出することも可能である。
ここでは伝送路の状態を判定する手段として、巡回符号
による誤り検出を用いているが、他の手段を用いても良
い。ここでは例としてCELP方式の音声符号化/復号
化器と畳み込み符号化器とビタビ復号による誤り訂正符
号化/復号化器の組合せをとりあげたが、他の情報源符
号化/復号化器と誤り訂正符号化/復号化器の組み合わ
せによっても同様の装置が実現可能である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の誤り制御
通信システムによれば、受信側で、誤り訂正復号化器か
ら出力される復号化系列と、情報源復号化器から出力さ
れる復号化情報から複数個の特徴量を抽出し、その複数
個の特徴量の値とディジタル情報系列の中の特定のパラ
メータに対する次のフレームにおける値の生起確率の対
応を記した確率テーブルを用いて、その特定のパラメー
タに対する次のフレームにおける値の生起確率を求め
て、誤り訂正復号化器の次のフレームの処理においてそ
の生起確率を利用して、生起確率の高い値に復号される
確率が高くなるように復号を行なうために、そのパラメ
ータに対する誤り訂正能力が向上する。
【0043】また第2の発明の誤り制御通信システムに
よれば、抽出された特徴量をベクトル量子化し、特徴量
の量子化値と生起確率の対応を記した確率テーブルを用
いて生起確率を求めるために、確率テーブルのためのメ
モリ量を削減することができる。
【0044】また第3の発明の誤り制御通信システムに
よれば、第2の発明における抽出した特徴量のベクトル
量子化において複数のコードベクトルを出力し、それに
対応する複数の生起確率の重み付け加算によって生起確
率を求めるために、求められる生起確率の精度が向上す
る。
【0045】また第4の発明の誤り制御通信システムに
よれば、受信側で、誤り訂正復号化器から出力される復
号化系列と、情報源復号化器から出力される復号化情報
から複数個の特徴量を抽出し、その複数個の特徴量の値
とディジタル情報系列の中の特定のパラメータに対する
次のフレームにおける値の生起確率の対応を記した確率
テーブルを用いて、その特定のパラメータに対する次の
フレームにおける値の生起確率を複数組求めて、伝送路
の状態を判定してそれに応じて利用する生起確率を選択
し、誤り訂正復号化器の次のフレームの処理においてそ
の生起確率を利用して、生起確率の高い値に復号される
確率が高くなるように復号を行なうために、そのパラメ
ータに対する誤り訂正能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の一実施例のブロック図。
【図2】AないしCは図1の装置における最尤復号化器
の動作を説明するためのトレリス線図。
【図3】図1の特徴量抽出器のブロック図。
【図4】第2の発明の一実施例のブロック図。
【図5】第3の発明の一実施例のブロック図。
【図6】第4の発明の一実施例のブロック図。
【図7】(a)は、図6の特徴量抽出器1のブロック
図。(b)は、図6の特徴量抽出器2のブロック図。
【図8】従来方式の通信システムのブロック図。
【図9】(a)は、図9における誤り訂正符号化器の構
成例を示すブロック図。(b)は、その誤り訂正符号化
器の動作を説明するための状態遷移図。
【図10】(a)、(b)、(c)は従来方式での畳み
込み符号およびビタビ・アルゴリズムを説明するための
トレリス線図。
【符号の説明】
101 音声信号 102 音声符号化器 103 畳み込み符号化器 104 送信側 105 伝送路 106 最尤復号化器 107 音声復号化器 108 音声信号 109 特徴量抽出器 110 確率計算器 111 確率テーブル 301 モード情報 302 ピッチ変化計量器 303 パワー計量器 304 パワー変化計量器 305 特徴量抽出器 306、307 入力端子 308、309、310、311 出力端子 401 最尤復号化器 402 音声復号化器 403 音声信号 404 特徴量抽出器 405 特徴量量子化 406 ベクトル量子化コードブック 407 確率計算器 408 量子化確率テーブル 409 入力端子 501 最尤復号化器 502 音声復号化器 503 音声信号 504 特徴量抽出器 505 量子化候補選択器 506 ベクトル量子化コードブック 507 平滑化確率計算器 508 量子化確率テーブル 509 入力端子 601 音声信号 602 音声符号化器 603 CRC符号化器 604 畳み込み符号化器 605 送信側 606 伝送路 607 最尤復号化器 608 音声復号化器 609 音声信号 610 CRC復号化器 611、612、613 特徴量抽出器 614、615、616 確率計算器 617、618、619 確率テーブル 801 モード情報 802 ピッチ変化計量器 803 パワー計量器 804 パワー変化計量器 805 特徴量抽出器 806、807 入力端子 808、809、810、811 出力端子 812 モード履歴記憶器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報源符号化器と誤り訂正符号化器とを
    備えた送信装置と、復号化系列を出力する誤り訂正復号
    化器と復号化情報を出力する情報源復号化器とを備えた
    受信装置とから構成される誤り制御通信システムにおい
    て、前記受信装置が、 前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号化系列
    と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列と過去
    のフレームの復号化情報との組み合せから複数個の特徴
    量を抽出する特徴量抽出器と、 前記複数個の特徴量とあらかじめ用意された確率テーブ
    ルから、前記情報源符号化器から出力されるディジタル
    情報系列の特定のパラメータに対する次のフレームにお
    ける値の生起確率を求める確率計算器と、 一つ前のフレームにおいて計算された前記特定のパラメ
    ータの値の生起確率を利用して復号を行なう誤り訂正復
    号化器とから構成されることを特徴とする誤り制御通信
    システム。
  2. 【請求項2】 情報源符号化器と誤り訂正符号化器とを
    備えた送信装置と、復号化系列を出力する誤り訂正復号
    化器と復号化情報を出力する情報源復号化器とを備えた
    受信装置とから構成される誤り制御通信システムにおい
    て、前記受信装置が、 前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号化系列
    と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列と過去
    のフレームの復号化情報との組み合せから複数個の特徴
    量を抽出する特徴量抽出器と、 前記複数個の特徴量をベクトル量子化してその量子化値
    を出力する特徴量子化器と、 前記量子化値とあらかじめ用意された量子化確率テーブ
    ルから、前記情報源符号化器から出力されるディジタル
    情報系列の特定のパラメータに対する次のフレームにお
    ける値の生起確率を求める確率計算器とから構成される
    ことを特徴とする誤り制御通信システム。
  3. 【請求項3】 情報源符号化器と誤り訂正符号化器とを
    備えた送信装置と、復号化系列を出力する誤り訂正復号
    化器と復号化情報を出力する情報源復号化器とを備えた
    受信装置とから構成される誤り制御通信システムにおい
    て、前記受信装置が、 前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号化系列
    と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列と過去
    のフレームの復号化情報との組み合せから複数個の特徴
    量を抽出する特徴量抽出器と、 前記複数個の特徴量に対する複数個の量子化値と量子化
    コードベクトルの候補を出力する量子化候補選択器と、 前記複数個のベクトル量子化値それぞれについて、あら
    かじめ用意された量子化確率テーブルから前記情報源符
    号化器から出力されるディジタル情報系列の特定のパラ
    メータに対する次のフレームにおける値の生起確率を求
    め、前記生起確率を対応する量子化コードベクトルと前
    記特徴量との距離により重み付け加算することによっ
    て、前記パラメータに対する次のフレームにおける値の
    生起確率を求める平滑化確率計算器から構成されること
    を特徴とする誤り制御通信システム。
  4. 【請求項4】 情報源符号化器と誤り訂正符号化器とを
    備えた送信装置と、復号化系列を出力する誤り訂正復号
    化器と復号化情報を出力する情報源復号化器とを備えた
    受信装置とから構成される誤り制御通信システムにおい
    て、前記受信装置が、 前記復号化系列と前記復号化情報、又は前記復号化系列
    と前記復号化情報と過去のフレームの復号化系列と過去
    のフレームの復号化情報との組み合せから複数個の特徴
    量を抽出する特徴量抽出器と、 前記複数個の特徴量とあらかじめ用意された確率テーブ
    ルから、前記情報源符号化器から出力されるディジタル
    情報系列の特定のパラメータに対する次のフレームにお
    ける値の生起確率を求める複数個の確率計算器と、 伝送路の状態に応じて前記複数個の確率計算器の出力の
    うちのいずれかを選択して前記特定のパラメータの値の
    生起確率を出力する確率選択器と、 一つ前のフレームにおいて計算された前記特定のパラメ
    ータの値の生起確率を利用して復号を行なう誤り訂正復
    号化器とから構成されることを特徴とする誤り制御通信
    システム。
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