FI98164C - Puhekooderin parametrien käsittely tietoliikennejärjestelmän vastaanottimessa - Google Patents

Description

98164

Puhekooderin parametrien käsittely tietoliikennejärjestelmän vastaanottimessa -Behandling av talkodarparametrar i mottagaren för en kommunikationssystem 5 Keksintö koskee digitaalisen tietoliikennejärjestelmän vastaanottimessa suoritettavaa puheenkoodausparametrien käsittelyä.

Tietoliikennejärjestelmässä syntyy siirtotiellä siirtovirheitä, jotka heikentävät vastaanottimessa dekoodatun puhesignaalin laatua. Siirtovirheitä vastaan pyritään 10 yleensä jollakin tavalla suojautumaan. Tätä tarkoitusta varten suoritetaan usein lä-hettimessä kanavakoodauksen yhteydessä tärkeimmille lähetettäville parametreille virheenkorjauskoodaus. Virheenkorjauskoodauksen avulla voidaan vastaanottimessa suoritettavassa kanavadekoodauksessa huomata siirtotiellä syntyneet suojattuihin parametreihin osuneet siirtovirheet ja mahdollisesti korjata ne. Tällaista tapaa on 15 kuvattu artikkelissa Eurospeech-91, D. Sereno, "Frame substitution and adaptive post-filtering in speech coding", s. 595-598. Mikäli siirtotiellä on muodostunut siirtovirheitä, joita kanavadekooderi ei kykene korjaamaan, saadaan kanavadekoo-derilta indikaatio siitä, että vastaanotettu puhekehys on virheellinen. Virheellisellä ja virheettömällä puhekehyksellä viitataan jäljempänä tekstissä siihen yksittäisten 20 virheellisten kehysten tunnistukseen, joka on suoritettu kullekin vastaanotetulle puhekehykselle virheenkorjauskoodaukseen ja mahdollisesti johonkin muuhun päättelyyn perustuen.

Suoritettu luokittelu virheelliseen ja virheettömään puhekehykseen voi joissakin 25 tapauksissa epäonnistua ja luoda tilanteen, jossa virheellinen kehys tulkitaan vir-: .* heettömäksi tai virheetön virheelliseksi. Erityisen kiusallinen on tilanne, jossa siirtovirhettä ei huomata ja virheellisiä puheenkoodausparametreja käytetään pu-hesignaalin dekoodaamiseen. Lisäksi on huomattava, että siirtokanavan rajallisen :T: kapasiteetin takia kaikkia parametreja ei voida suojata virheenkorjauskoodauk- 30 sella, jolloin kaikkia siirtovirheitä ei vastaanottimessa voida missään tapauksessa havaita.

·#·· • · · • · · • « ·

Kuvassa 1 on esitetty periaatteellinen lohkokaavio tunnetusta puhesignaalia välittävän tietoliikennejärjestelmän vastaanottimesta. Vastaanotettu digitaalinen infor-,,,: 35 maatiokehys 100 viedään kanavadekooderille 101. Kanavadekooderilta saadaan ,:. käytetyn puheenkoodausmenetelmän mukaiset puheenkoodausparametrit 102 ja ; kunkin kehyksen osalta virheellisyysindikaatio 103 eli tieto siitä, onko vastaanote tussa kehyksessä havaittu virhe, jota kanavadekoodauksessa ei ole kyetty korjaa- 2 98164 maan. Puhekooderin parametrit viedään edelleen lohkoon 104, jossa suoritetaan koodausparametrien käsittely. Käsittely sisältää tyypillisesti jonkin huonot kehykset poistavan tai korvaavan järjestelmän. Käsitellyt koodausparametrit 105 viedään lopuksi puhedekooderille 106, joka syntesoi niiden perusteella puhesignaalin 107.

5

Kuva 2 esittää tarkemmin kuvan 1 koodausparametrien käsittelylohkoa 104. Tätä lohkoa on kuvassa 2 merkitty viitenumerolla 200. Kanavadekooderilta saatavat kunkin vastaanotetun kehyksen puheenkoodausparametrit 201 viedään sellaisenaan käsittelylohkon ulostuloon 203, mikäli samoin kanavadekooderilta käsittelylohkol-10 le 200 tuotava virheindikaatio 202 ilmoittaa, ettei vastaanotetussa kehyksessä ole havaittu korjaamatonta siirtovirhettä eikä myöskään puhekooderin parametreista voida havaita siirtovirhettä vastaanotetussa kehyksessä. Mahdollinen siirtovirheiden havaitseminen suoraan puheenkoodausparametreista suoritetaan koodausparametrien käsittelylohkoon sisältyvässä lohkossa 206.

15

Vastaanotettu kehys luokitellaan luokittelulohkossa 207 eri virheindikaatioiden perusteella joko virheelliseksi tai virheettömäksi. Luokittelun tuloksen perusteella ohjataan kytkintä 208 siten, että vastaanotetut parametrit 201 viedään suoraan ulostuloon 203, kytkin asennossa 2, mikäli puhekehys on luokiteltu virheettömäk-20 si. Siinä tapauksessa, että puhekehyksessä on havaittu virhe, kääntyy kytkin asentoon 1. Sen seurauksena ulostuloon 203 viedään virheellisten kehysten korvaus-lohkolta 204 saadut parametrit. Korvauslohkossa 204 korvataan virheellisen puhe-kehyksen parametrit viimeisimmän vastaanotetun virheettömän kehyksen paramet-.. . reillä tai niiden perusteella jollakin soveliaalla menetelmällä ekstrapoloiduilla pa- 25 rametreilla. Kuvaan 2 on merkitty viivelohko 205, joka kuvaa korvausmenettelys- » I · t ·* sä kunkin korvattavan kehyksen parametrien riippuvuutta edeltävässä kehyksessä :: käytetyistä parametreista.

• · · • · · · : Kun saadaan tieto siitä, että vastaanotettu puhekehys on virheellinen, ei vastaan- 30 otettuja virheellisiä puhekooderin parametreja kannata viedä puhedekooderille, ··· vaan menetetty puhekehys on syytä korvata jollakin soveliaalla keinolla. Eräs tun- • « · · nettu yksinkertainen menettely korvata menetetty puhekehys on käyttää vastaanotettujen virheellisten parametrien sijaan puhedekooderin ulostulon täysin hiljaiseksi asettavia parametriarvoja. Tämä menettely ei ole kovin käyttökelpoinen, sillä 35 se aiheuttaa syntesoituun puhesignaaliin puheen laatua selvästi heikentäviä katkoja.

. ·. : Toinen tunnettu menettely, joka on puhesignaalin dekoodaamisen katkaisemista parempi tapa, on käyttää osaa tai kaikkia viimeisimmäksi vastaanotetun hyvän pu- 3 98164 hekehyksen parametreja hukattujen parametrien sijaan. Tätä korvausmenettelyä voidaan perustella sillä, että useimmat puhesignaalin äänteet ovat kestoltaan huomattavasti pidempiä kuin puheenkoodauksessa tyypillisesti käytetty noin 20 ms:n kehyspituus eikä puhesignaali siten muutu ominaisuuksiltaan kovin nopeasti. Täl-5 laista menettelyä on kuvattu esim. patenttihakemuksessa GB-2 238 933. Korvausmenettelyllä voidaan parhaimmillaan tuottaa varsin hyvin hukattua puhekehystä vastaava puhesignaali, mutta sen haittana on se, että sitä ei voida toistaa kovin pitkään, sillä korvattaessa useita perättäisiä hukattuja kehyksiä puhesignaali alkaa ennen pitkää kuulostaa epäluonnolliselta ja konemaiselta. Puheen äänteiden kesto 10 on tyypillisesti enintään muutamia satoja millisekunteja, joten korvaamismenette-lyä ei ole järkevää jatkaa ainakaan tätä pidempään. Korvattaessa useita perättäisiä virheellisiä kehyksiä kannattaakin korvaus suorittaa käsittelemällä puhekooderin parametreja siten, että puhesignaali vaimenee hiljalleen kuulumattomiin tietyn äärellisen ajan kuluessa. Tällöin mikään äänne ei jää jatkuvasti soimaan siinäkään 15 tapauksessa, kun vastaanotetaan pitkä jakso pelkästään virheellisiä puhekehyksiä.

Kuvassa 3 on esitetty virtauskaavio eräästä alalla tunnetusta virheellisten kehysten korvausmenettelystä, jota voidaan käyttää kuvan 2 mukaisessa järjestelmässä. Kaaviossa esitetty tila 0 kuvaa tilannetta, jossa on vastaanotettu virheettömäksi 20 luokiteltu kehys ja jolloin korvausmenettelyä ei tarvita, vaan vastaanotetun kehyksen puheenkoodausparametrit viedään sellaisenaan puhedekooderille, kuvan 2 kytkin asennossa 2. Tilaan 0 siirrytään aina kun vastaanotettua kehystä ei ole indikoitu virheelliseksi ja kaikki virheettömät kehykset ohjataan puhedekooderille.

., . Kun vastaanotetaan virheettömän kehyksen jälkeen ensimmäinen virheellinen ke- ;, ; 25 hys, ajaudutaan virheellisten kehysten korvausmenettelyyn 301, jolloin kuvan 2

• * I

\ ·* kytkin siirtyy asentoon 1. Perättäisten virheellisten kehyksien tapauksessa edetään edelleen tilaan 2, 3, jne. Korvausmenettelyn 301 aikana käytetään viimeisimmän t virheettömän kehyksen parametriarvoja korvaamaan virheellisenä vastaanotettu • ·· i.J ; kehys. Korvausmenettely viimeisimmän virheettömän kehyksen parametrien avulla 30 suoritetaan enintään M-l:lle perättäiselle virheelliselle kehykselle. Tämän jälkeen ··· saavutaan tilaan M, jolloin puhedekooderille viedään ulostulon täysin hiljaiseksi ««·· asettavat parametriarvot. Korvausmenettelyssä parametriarvoja käsitellään tyypillisesti siten, että ne tuottavat sitä vaimennetumman puhesignaalin, mitä useampia ‘ ' peräkkäisiä virheellisiä kehyksiä korvataan eli mitä korkeampinumeroiseen tilaan .. · 35 kuvan 3 virtauskaaviossa edetään.

. ·. : Korvausmenettelyssä yleensä vain ensimmäinen korvattava puhekehys (eli oltaessa tilassa 1) korvataan suoraan virheettömän kehyksen parametriarvoilla sellaisenaan 4 98164 ja viimeistään toisesta korvattavasta kehyksestä eli tilasta 2 alkaen parametriarvoja käsitellään siten, että syntesoitava puhesignaali alkaa vaimentua. Syntesoitavan puhesignaalin vaimentaminen voidaan suorittaa LPC-tyypin lineaarisessa ennustavassa koodauksessa (Linear Predictive Coding) esimerkiksi vaimentamalla kehys 5 kehykseltä herätesignaalin voimakkuutta.

Järjestelmän toimintaa voidaan siten kuvata seuraavasti, kun käytetään merkintöjä rrec = kanavadekooderilta saatu syntesoitavan puhesignaalin voimakkuuden välittävä parametri, 10 rdec = puhedekooderille vietävä syntesoitavan puhesignaalin voimakkuuden välittävä parametri, rdec,prev = edellisen puhekehyksen aikana puhedekooderille viety syntesoitavan puhesignaalin voimakkuuden välittävä parametri, step = korvausmenettelyä perättäisten virheellisten kehysten «kana vaimentava 15 vakio TILA 0: rjgc = rrec TILA 1: rdec = r^ecprev

TILA 2, ... ,TILA M-l: rdec = rdec,prev " s*eP

TILA M: aseta puhedekooderin ulostulo täysin 20 hiljaiseksi

Tunnetuissa puheenkoodausjärjestelmissä, jotka käyttävät edellä kuvattuja virheellisten kehysten korvausmenettelyä, suoritetaan korvausmenettely riippumatta siir- , . toyhteyden laadusta. Korvausmenettely käynnistetään siten yhtä voimakkaana niin » « ; ‘ 25 erittäin huonossa kentässä kuin suhteellisen hyvässäkin kentässä. Tällöin huonon i *·* siirtoyhteyden aikana tulleet vain muutamat peräkkäiset hyvät kehykset pääosal- taan virheellisiä kehyksiä sisältävissä osuuksissa käynnistävät useiden kehysten yli jatkuvan korvausmenettelyn. Huonolaatuisen siirtoyhteyden aikana on tällöin puri': hedekooderilla syntesoidusta puheesta suurin osa pelkästään korvausmenettelyn 30 avulla tuotettua. Suorittamalla voimakas korvausmenettely huonon siirtoyhteyden vallitessa puhesignaalin kestoa yritetään keinotekoisesti pidentää, vaikka on vas- 4 · * · taanotettu niin harvoja virheettömiä puhekehyksiä, että ne eivät sisällä riittävästi informaatiota, jotta korvausmenettely ylipäänsä olisi järkevää käynnistää ja jotta sen avulla voitaisiin korvata riittävän hyvin menetettyjä puhekehyksiä. Huonon 35 siirtoyhteyden aikana, kun voimakas korvausmenettely käynnistetään esimerkiksi yksittäiseen virheettömäksi indikoituun kehykseen perustuen, aiheutuu puhesignaaliin sen laatua heikentäviä konemaiselta kuulostavia äännähdyksiä, joita ihmisen kuuloaisti ei pysty tulkitsemaan lainkaan puheeksi.

5 98164

Alalla tunnetuissa puheenkoodausjärjestelmissä viedään virheettömät puhekehykset puhedekooderille riippumatta siirtoyhteyden kunnosta. Huonolaatuisen siirtoyhteyden aikana ei kuitenkaan ole puheen laadun kannalta järkevää viedä virheettömiksi 5 indikoitujen kehysten parametriarvoja sellaisenaan puhedekooderille, vaan siirtymistä korvausmenettelystä tai puhedekooderin ulostulon täydellisestä vaimentamisesta vastaanotetun puhekehyksen parametrien käyttämiseen kannattaa jollakin soveliaalla keinolla pehmentää. Tämä johtuu useista syistä. Ensinnäkin puhedekooderin aktivoiminen pitkän siirtoyhteyden katkoksen jälkeen voi tuottaa puheen 10 laatua heikentävän äkillisen muutoksen puhesignaaliin. Vaikka puhesignaalin parametrit olisivat virheettömiä, puhedekooderi on katkoksen takia menettänyt tiedon aiempien kehysten vaikutuksesta ja se ei heti lähde dekoodaamaan puhesignaalia oikeasta sisäisestä tilastaan. Sisäiseen tilaan vaikuttavat esim. puhedekooderin sisältämien suodattimien tilamuuttujien arvot, jotka eivät ole pitkän korvausmenette-15 lyjakson jälkeen enää oikeita. Toiseksi huonon siirtoyhteyden aikana on todennäköisempää kuin muulloin, että virheettömäksi tulkitussa kehyksessä virheenkorja-uskoodaus on epäonnistunut ja antanut väärän indikaation puhekehyksen virheellisyydestä. Vastaanotettu virheettömäksi identifioitu kehys voi tällöin sisältää pahoja siirtovirheitä.

20 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä puhesignaalin koodausparametrien käsittelemiseksi vastaanottimessa, jonka avulla edellä esitetyt puutteet ja ongelmat voitaisiin poistaa. Menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 1 ja menetelmää käyttävä vastaanotin on määritelty :"· 25 vaatimuksessa 7.

• · · • · · • · ·*·'. Menetelmän mukaisesti menetellään siten seuraavasti: • · .··· a) tarkkaillaan siirtoyhteyden laatua perustuen kanavadekooderilta saatuihin tai muuten pääteltyihin indikaatioihin kunkin vastaanotetun puhekehyksen virheelli-30 syydestä siten, että siirtoyhteyden laatu määritellään useiden perättäisten puheke-’ hysten virheellinen/virheetön-luokittelutuloksien avulla, b) ohjataan virheellisten kehysten korvausmenettelyä siirtoyhteyden laadun mukaan siten, että huonolaatuisen siirtoyhteyden aikana korvausmenettelyn kestoa ja korvausmenettelyn voimakkuutta pienennetään verrattuna hyvälaatuisen siirtoyh-•; · 35 teyden aikana suoritettavaan korvausmenettelyyn, . · · . c) ohjataan virheettömien kehysten välittämistä puhedekooderille siirtoyhteyden laadun mukaan siten, että huonolaatuisessa siirtoyhteydessä puhesignaalin voimakkuuteen vaikuttavia puheenkoodausparametreja käsitellään siten, että niiden avulla • * 6 98164 puhedekoodauksessa tuotettava puhesignaali vaimenee verrattuna käsittelemättömien puheenkoodausparametrien avulla tuotettuun puhesignaaliin.

Seuraavassa selvitetään esimerkein joitakin keksinnön toteutusmuotoja oheisiin 5 kaaviollisiin kuviin viitaten, joissa kuva 1 esittää tietoliikennejärjestelmän vastaanottimen periaatteellista lohkokaaviota; kuva 2 esittää alalla tunnetun järjestelmän mukaista virheellisten kehysten 10 korvausmenettelyä; kuva 3 esittää virtauskaaviota alalla tunnetusta virheellisten kehysten korvausmenettelystä; kuva 4 esittää keksinnön mukaista vastaanotinta, jossa sekä virheellisten kehysten korvaaminen että virheettömien kehyksien käsitteleminen 15 suoritetaan siirtoyhteyden laadusta riippuen; kuva 5 esittää virtauskaaviota keksinnön mukaisesta järjestelmästä; ja kuva 6 esittää tilojen muuttumista kuvaavan esimerkin keksinnön mukaisen järjestelmän toiminnasta.

20 Kuvassa 4 esitetty puheenkoodausparametrien käsittelyjärjestelmä 400 eroaa alalla tunnetuista järjestelmistä, esim. kuvan 2 mukaisesta, siinä, että järjestelmässä estimoidaan siirtoyhteyden laatu lohkossa 409 ja tätä käytetään ohjaamaan puheenkoodausparametrien käsittelyä. Siirtoyhteyden laadun perusteella ohjataan keksinnön mukaisesti sekä virheellisten kehysten korvausta 402 että myös lohkossa 406 suo- : 1. 25 ritettavaa virheettömien kehysten käsittelyä.

• * · • · · • · : Järjestelmässä viedään kuvan 2 järjestelmän tavoin joko korvausmenettelyn avulla • · .··. tuotetut parametrit (kytkin 408 asennossa 1) tai vastaanotetun virheettömäksi indi-koidun kehyksen parametrit (kytkin asennossa 2) ulostuloon. Siirtoyhteyden laatu 3O määritellään yksittäisten vastaanotettujen kehyksien virheindikaatioiden perusteella • lohkossa 409. Virheiden indikointi suoritetaan lohkossa 410 ja se perustuu kana-vadekoodauksesta saatavaan tietoon 402 sekä mahdollisesti muilla keinoilla havait- • ·: tuihin kehysvirheisiin, esim. suoraan puheenkoodausparametreista lohkossa 407 tunnistettaviin virheisiin.

35 . · · ·. Kun siirtoyhteys on määritelty lohkossa 409 huonoksi ja vastaanotettu kehys on • ’ luokiteltu virheellisiksi, käsitellään virheellisten kehysten korvauslohkossa 402 • ‘ korvaavan kehyksen parametreja siten, että dekoodattu puhesignaali vaimenee no- 7 98164 peammin kuulumattomiin kuin tapauksessa, jossa siirtoyhteys on määritelty hyväksi.

Kun siirtoyhteys on määritelty laadultaan hyväksi ja virheellisiä kehyksiä on vas-5 taanotettu, sallitaan voimakas korvausmenettely.

Kun siirtoyhteys on määritelty erittäin huonoksi ja kun vastaanotetaan virheellisiksi luokiteltuja kehyksiä, ei virheellisten kehyksien korvausta viimeisimmästä virheettömästä kehyksestä johdettuja parametreja käyttäen välttämättä suoriteta lain-10 kaan, vaan puhedekooderin ulostulo vaimennetaan jo heti ensimmäisen virheelliseksi luokitellun kehyksen kohdalla.

Kun vastaanotetut kehykset on määritelty virheettömiksi, ne viedään ulostuloon (kytkin 408 on asennossa 2) joko sellaisenaan tai käsiteltynä riippuen siitä, millai-15 seksi siirtoyhteyden laaatu on määritelty. Kehyksiä vaimennetaan lohkossa 406 tarkkailulohkon 409 suorittaman siirtoyhteyden laadun estimoinnin mukaan sitä enemmän mitä huonommassa siirtoyhteydessä virheettömäksi indikoitu kehys on saatu kanavadekooderilta.

20 Vain siinä tapauksessa, että siirtoyhteyden laatu on lohkossa 409 määritelty luokittelun mukaan parhaaksi mahdolliseksi, viedään kanavadekooderilta saadut koo-dausparametrit sellaisinaan ulostuloon 403 ja edelleen käytettäväksi puhedekoode-rissa puhesignaalin syntesointiin. Muussa tapauksessa puheenkoodausparametreja käsitellään siten, että niiden avulla puhedekooderissa tuotettava puhesignaali vai-:". 25 menee sitä enemmän mitä huonompilaatuisessa siirtoyhteydessä virheettömäksi :v: indikoitu kehys vastaanotetaan. Siirtymistä katkostilasta, jolloin puhekooderi on ;*··. vaimennettu kokonaan, vastaanotetun puhekehyksen parametrien käyttämiseen • · .··· pehmennetään tällä tavalla, koska puhedekooderin aktivoiminen pitkän siirtoyhtey-den katkoksen jälkeen voi tuottaa puheen laatua heikentävän äkillisen muutoksen 30 puhesignaaliin ja toisaalta, koska huonon siirtoyhteyden aikana on todennäköisem- • · · pää kuin muulloin, että virheettömäksi tulkitussa kehyksessä virheenkorjauskoo-daus on epäonnistunut ja vastaanotettu virhettömäksi indikoitu kehys onkin todellisuudessa virheellinen.

35 Kuvassa 5 on esitetty suoritusesimerkki keksinnön mukaisen järjestelmän toteutta-. ". vasta virtauskaaviosta. Virtauskaaviossa on erotettu omaksi osakseen virheellisten ’ · ’ kehysten korvaukseen käytetty järjestelmä 501 ja virheettömien kehysten käsitte- ...: lyyn käytetty järjestelmä 502. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä voidaan vir- 8 98164 heellisten kehysten korvaukseen 501 käyttää samanlaista tierakennetta 301 kuin kuvassa 3, kuitenkin sillä poikkeuksella, että huonojen kehyksien korvaus voidaan (siirtoyhteyden laadusta riippuen) aloittaa mistä tahansa til istä ja jopa tilasta, jossa puhedekooderin ulostulo vaimennetaan suoraan (tila Vastaavasti kuin kuvas-5 sa 3 esitetyssä tunnetussa järjestelmässä kannattaa korkeintaan vain ensimmäinen korvattava puhekehys korvata hyvän kehyksen parametriarvoilla sellaisenaan ja alkaa käsitellä toisesta korvattavasta kehyksestä alken parametri arvoja siten, että syntesoitava puhesignaali vaimenee sitä enemmän, mitä useampia perättäisiä kehyksiä korvataan. Korvausmenettely jatkuu viimeksi vastaanotetun virheettömän 10 kehyksen parametreja käyttämällä kunnes ajaudutaan tilaan Dj^j, jossa puhedekooderin ulostulo vaimennetaan kokonaan.

Virheettömien kehysten vaimentaminen huonossa siirtoyhteydessä suoritetaan virheettömien kehysten käsittelyssä 501 tilojen Um-1, Um-2> ···> Ui aikana siten, 15 että vasta siirtoyhteyden laadun parannuttua riittävästi päädytään tilaan 0 eli päästämään kuvion 4 käsittelylohkoon 400 kanavadekooderilta tulleet puheenkoodaus-parametrit 401 suoraan ulostuloon 403 puhedekooderille vietäviksi. Vain tilassa 0 eli parhaimman siirtoyhteyden luokituksen tapauksessa vastaanotettu kehys otetaan suoraan käyttöön puhedekooderissa. Tilassa Um-1 suoritetaan virheettömäksi in-20 dikoidun kehyksen puheenkoodausparametreille käsittely, joka vaimentaa dekoodattavaa signaalia kaikkein voimakkaimmin. Vaimennus pienenee tilaa Uj kohden. Voimakas vaimennus otetaan käyttöön ainoastaan kanavan ollessa kaikkein huonoimmassa tilarakenteen mukaisessa luokituksessa eli tapauksessa, jossa virheetön kehys vastaanotetaan puhedekooderin ulostulon ollessa täysin vaimennettu :' * · 25 (eli järjestelmän ollessa tilassa D\j).

· · • · · • · ·'·*: Edellä kuvatulla tavalla sekä virheellisten kehysten korvauksen että virheettömien • « .*·· kehysten vaimennuksen voimakkuus riippuu siitä, missä tasossa kuvan 5 mukai-·· · sessa kaaviossa ollaan. Tämän puolestaan määrää siirtoyhteyden laatu eli se, kuin- *·!· 30 ka suuri osuus käsiteltävää kehystä edeltävistä vastaanottimelle saapuneista ke-• · hyksistä on indikoitu virheellisiksi. Edellä olevassa suoritusesimerkissä siirtoyhte-. yden tila estimoidaan tilakonejärjestelyllä, jossa virheellisen ja virheettömän puhe-kehyksen saapuminen siirtävät järjestelmän tilaa eri suuntiin ja joka näin suorittaa kehys kehykseltä siirtoyhteyden laadun arvioinnin yksittäisten kehysten virheindi-35 kaatioihin perustuen. Keksinnön mukainen siirtoyhteyden laadun arvioiminen voidaan suorittaa yksittäisten kehysten virheindikaatioihin perustuen myös muullakin keinoin kuin kuvan 5 mukaisella tilajärjestelyllä.

tl ES : lllii l:i I 1« 9 98164

Keksinnön mukaisessa järjestelmässä voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua virheellisten kehysten korvausmenettelyä, esimerkiksi aiemmin kuvan 3 käsittelyn yhteydessä esitettyä järjestelyä, jossa herätesignaalin voimakkuuden välittävän parametrin arvoa lasketaan askelittain. Käyttämällä sitä suurempaa vähennyksen as-5 kelkokoa dstep(TILA Di), jossa i=2,...,M-l, mitä huonommassa siirtoyhteydessä ollaan, saadaan korvausmenettely vaimenemaan huonon siirtoyhteyden tapauksessa nopeasti ja siten aikaan voimakas riippuvuus siirtoyhteyden laadun ja korvausmenettelyn voimakkuuden suhteen (dstep(TILA Di) < dstep(TILA Dj+ j), i=2,...,M-2). Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi seuraavasti: 10 TILA Dj: rdec = rdec,prev TILA Dj; i=2 M-l rdec = rdec,prev -dstep(TILA Dj) TILA Dj^: vaimenna puhedekooderin ulostulo täysin 15 Virheettömien kehysten vastaanottaminen käynnistää virheettömien kehysten käsittelyn 501, jolla paitsi ohjataan edellä kuvatulla tavalla virheellisten kehysten korvauksen voimakkuutta, myös estetään liian voimakas muutos puhesignaalissa siirtoyhteyden aktivoituessa. Mitä huonommanlaatuisessa siirtoyhteydessä aletaan vastaanottaa virheettömiksi indikoituja puhekehyksiä, sitä useampien virheettö-20 mien kehysten käsittelyn 501 tilojen kautta siirrytään puheenkoodausparametrien viemiseen suoraan puhedekooderille eli tilaan Oja sitä pehmeämmäksi muutos vastaanotettujen puheenkoodausparametrien käyttöönottoon tulee.

Virheettömien kehysten käsittelyn 501 tiloihin liittyvä puheenkoodausparametrien :·'. 25 vaimentaminen voidaan suorittaa useilla eri menetelmillä. Voidaan rajoittaa esim. syntesoidun puheen voimakkuuteen vaikuttavan puheenkoodausparametrin muu- • · :'. 1. tosnopeutta järjestelmän tilasta riippuvalla arvolla ustep(TILA Ui): » · • · r TILA Uj ; i=M-l, M-2.....1: ; : 30 jos (rdec > rdeC,prev+ustep(TILA Uj)) niin r^ec = rdec,prev+usteP(TILA Uj); muulloin rdec = rrec

Voidaan myös vaimentaa suoraan kyseistä voimakkuuteen vaikuttavaa parametria ’.. 35 tilasta riippuvalla arvolla mplier(TILA Uj): 10 98164 TILA Ui ; i=M-l, M-2 ,...,1: rdec = rrec * mplier(TTLA Uj) 5 Tilassa 0 puheenkoodausparametrit viedään sellaisenaan puhedekooderille eli TILA 0: rjgC = rrec

Kuvassa 6 on esitetty tilojen muuttumista kuvaava esimerkki siirtoyhteyden laadun 10 mukaan toimivan järjestelmän toiminnasta. Esimerkin tapauksessa on käytetty kuvan 5 mukaista järjestelyä, jossa virheellisten kehysten käsittelyssä on 6 tasoa (M=6) ja virheettömien kehysten käsittelyssä 5 tasoa. Vasemmassa sarakkeessa on esitetty juoksevalla numeroinnilla peräkkäisiä kehyksiä. Seuraavassa sarakkeessa on kunkin kehyksen kohdalla esitetty sen luokitus siten, että virheelliseksi 15 indikoidut kehykset on merkitty B:llä (Bad frame) ja virheettömäksi indikoidut kehykset g:llä (good frame) Kuvassa aikajärjestys etenee ylhäältä alas siten, että alhaalla ovat viimeisimpänä vastaanottimelle saapuvaan kehykseen liittyvät indikaatiot. Virheindikaatioista havaitaan, että siirtoyhteys huononee tässä esimerkissä ajan funktiona eli B:llä indikoidut kehykset lisääntyvät.

20

Kolmannessa sarakkeessa vasemmalta on esitetty toisen sarakkeen virheindikaati-oiden mukaiselle puhekehysjoukolle tapahtuva käsittelyn eteneminen kuvan 5 mukaisella järjestelyllä toteutettuna. Kuhunkin kehykseen liittyvä käsittelytila on merkitty siten, että tilaan mahdollisesti liittyvä kirjaintunnus on esitetty numero-:", 25 osan edessä. Esimerkiksi D3 tarkoittaa, että ollaan virheellisten kehysten korvaus-**·’· menettelyn tilassa TILA D3. Kuvaan on merkitty vertailun vuoksi oikean puoli-seen sarakkeeseen vastaava eteneminen kuvan 3 mukaisessa tunnetussa järjestel-,*··. mässä eli virheellisten kehysten korvauksessa läpikäytyjen tilojen numerot. Silloin-hän siirrytään suoraan korvaustilasta välittämään virheettömän kehyksen paramet-· 30 rit heti (Tila 0), kun sellainen kehys vastaanotetaan.

» ·

Alalla aiemmin tunnetun ja keksinnön mukaisen järjestelmän toiminnan väliset erot käyvät selvästi kahdesta oikeanpuolisesta sarakkeesta. "Keksinnön mukainen käsittelytila"-sarakkeesta nähdään selvästi, että korvausmenettelyä virheettömän 35 kehyksen parametreja käyttäen ei suoriteta kovin pitkään kanavan huonontuessa. Vielä kehyksestä 16 alkaville huonoille kehykselle suoritetaan täysi 5:n kehyksen pituinen korvausmenettely viimeisimmän virheettömän kehyksen parametrejä käyttämällä ennen puhedekooderin ulostulon vaimentamista. Mitä huonompaan kent- 98164 π tään ajaudutaan, sitä kestoltaan lyhyempi virheellisten kehysten korvaus suoritetaan. Kehyksestä 24 alkaville huonoille kehyksille suoritetaan enää vain yhden kehyksen pituinen korvaus ennen kuin puhedekooderin ulostulo täysin vaimennetaan. Kun kenttä huononee edelleen, korvausmenettelystä vovutaan kokonaan ja 5 ollaan tilassa Όβ, jossa kooderin ulostulo on täysin mykistetty. Kehyksessä numero 30 vastaanotetut virheettömiksi indikoidut puheenkoodausparametrit viedään puhedekooderille, eikä sen jälkeen korvausta virheettömän kehyksen parametrejä käyttäen käynnistetä lainkaan, vaan kehyksen numero 31 kohdalla aletaan käyttää suoraan puhedekooderin ulostulon täysin vaimentavia parametriarvoja.

10

Paitsi että korvausmenettely on voimakasta vain suhteellisen hyvässä kentässä (kuvan 6 yläosassa), myös virheettömien kehysten välittäminen puhedekooderille tapahtuu vaimentamatta vain hyvässä kentässä (tila 0). Siirtoyhteyden huonontuessa kuvan alaosaa kohden mentäessä virheettöminäkin vastaanotetut puhekooderin 15 parametrit viedään puhedekooderille käsiteltyinä siten, että estetään siirtoyhteyden yhtäkkinen avautuminen.

> t ·» · • · • * · t * * ♦ ' • » • r « $ • ··# 4 · · · « <r·» • * * • · • <· · f

Claims (9)

1. 98164
2. 1. Menetelmä puhekehysten käsittelemiseksi ennen puhedekooderia vastaanot-timessa, jossa suoritetaan kullekin kanavadekoodatulle puheenkoodausparametreja sisältävälle kehykselle sen virheellinen/virheetön-luokitus ja luokiteltaessa kehys 5 virheelliseksi sille suoritetaan yhdessä useammasta korvaustilassa (tila Dj, tila D2,...tila Dm) menettely, jossa se korvataan kehyksellä, jonka parametrit on saatu käsittelemällä aiemmin vastaanotettujen virheettömien puhekehysten parametreja, jolloin korvausmenettelyn kesto kehyksinä on peräkkäisten korvattujen kehysten lukumäärä, 10 tunnettu siitä, että: i) määritellään jatkuvasti siirtoyhteyden laatua perättäisten puhekehysten joukon virheellinen/virheetön-luokittelutuloksien avulla, jolloin virheellisten puhekehysten lukumäärän kasvaessa laatu heikkenee, ii) virheellisten kehysten korvausmenettelyä ohjataan siirtoyhteyden laadun 15 mukaan siten, että korvausmenettelyn kestoa ja voimakkuutta pienennetään siirtoyhteyden laadun heiketessä, jolloin puhedekooderin tuottama signaali vaimenee nopeasti, iii) virheettömien kehysten välittämistä puhedekooderille ohjataan siirtoyhteyden laadun mukaan siten, että huonolaatuisessa siirtoyhteydessä puhesignaalin voi- 20 makkuuteen vaikuttavia puheenkoodausparametreja käsitellään niin, että puhedekooderin tuottama puhesignaali vaimenee ja hyvänlaatuisessa siirtoyhteydessä kehys välitetään sellaisenaan puhedekooderille. . . 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin j·.·. 25 virheelliseksi indikoidun puhekehyksen saapuminen vastaanottimelle siirtää siirto- yhteyden laadun luokittelua huonomman siirtoyhteyden laadun suuntaan ja kunkin ’*** virheettömäksi indikoidun puhekehyksen saapuminen vastaanottimelle siirtää luo- • · · •••j kittelua parempilaatuisen siirtoyhteyden suuntaan. • · •
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun siirtoyhteyden laatu on luokiteltu huonoimmaksi, viedään virheellisten kehyksien korvaustilassa (tila Dm) puhedekooderille sen ulostulon täysin hiljaiseksi asettavat parametrit.
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirto yhteyden laadun heiketessä nopeasti virheellisten kehysten korvausmenettelyssä siirrytään yhden tai useamman korvaustilan yli siirtoyhteyden huonomman laadun ; Y; suuntaan. S8164
5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtoyhteyden laadun määrittelemisessä käytetään yksittäisen vastaanotetun kehyksen virheel-lisyys/virheettömyys-tiedon lisäksi jotakin muuta tietoa.
6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtoyhte yden laadun mukaan suoritetaan vain joko virheellisten kehysten korvausmenettelyn ohjaaminen tai virheettömien kehysten käsittelyn ohjaaminen.
7. 7. Digitaalinen tietoliikennevastaanotin, jossa on 10 luokituselin (410) vastaanotettujen kanavadekoodattujen puhekehysten (401) luokittelemiseksi virheellisiksi/virheettömiksi, korvauselin (402), joka jossakin korvaustiloista (tila Dj, tila D2,...tila Dm) tuottaa korvatun kehyksen, jonka parametrit on saatu käsittelemällä aiemmin vastaanotettujen virheettömien puhekehysten parametreja, 15 kytkentävälineet (408), jotka vasteena luokitusvälineiden (410) antamaan ohjaussignaaliin johtavat puhedekooderille joko korvatun kehyksen tai virheettömän pu-hekehyksen, tunnettu siitä, että lisäksi siinä on - kehysten käsittelyelin (406), johon vastaanotetut puhekehykset (401) johdetaan ja josta saatavat käsitellyt kehykset johdetaan virheettöminä puhekehyksinä kytkentä- 20 välineille (408), - laaduntarkkailuelin (409), joka vasteena sanottuun ohjaussignaaliin tuottaa siirtoyhteyden laatua kuvaavan signaalin, jolle vasteena a) korvauselin (402) pienentää siirtoyhteyden laadun heiketessä korvausmenettelyn kestoa ja voimakkuutta verrattuna hyvälaatuisen signaalin aikana suo-25 ritettavaan korvausmenettelyyn, [···. b) kehysten käsittelyelin (406) käsittelee kehysten puheenkoodausparametreja si- ten, että huonolaatuisessa siirtoyhteydessä puhedekooderin tuottama puhesig- ·” j naali vaimenee ja hyvälaatuisessa yhteydessä kehyksiä ei käsitellä lainkaan. • · · I * I
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että laadun tarkkailuelin (409) siirtää siirtoyhteyden laadun luokittelua huonomman siirtoyhteyden laadun suuntaan virheelliseksi indikoidun puhekehyksen saapuessa vastaan-: ottimelle ja siirtää luokittelua parempilaatuisen siirtoyhteyden suuntaan virheettö mäksi indikoidun puhekehyksen saapuessa vastaanottimelle. 35
9. 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että korvaus-' elin (405) hyppää yhden tai useamman korvaustilan yli siirtoyhteyden laadun hei- : Y: ketessä nopeasti. 98164