ITMI961200A1

ITMI961200A1 - Procedimento per valutare il periodo di trascinamento in un decodi- ficatore di parlato in trasmissione discontinua e un codificatore

Info

Publication number: ITMI961200A1
Application number: IT96MI001200A
Authority: IT
Inventors: Pekka Kapanen
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-12
Also published as: CN1135759C; ES2114820A1; CN1189911A; AU701220B2; IT1283133B1; ATA93596A; FR2736186B1; JP3826185B2; SE518907C2; AU6226096A; WO1997002561A1; BR9608734A; GB9612833D0; ITMI961200A0; FR2736186A1; GB2303034B; FI105001B; ES2114820B1; MX9710357A; GB2303034A

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda generalmente codifica e decodifica di parlato utilizzate in sistemi radio-digitali, e particolarmente riguarda come il periodo di persistenza o trascinamento usato dopo periodi di parlato in una modalità di trasmissione discontinua è utilizzato in un decodificatore di parlato. L'invenzione riguarda particolarmente un procedimento per valutare il periodo di persistenza o trascinamento in un decodificatore di parlato in un sistema di comunicazione utilizzante trasmissione discontinua tra il trasmettitore e il ricevitore, per cui la trasmissione discontinua comprende periodi di quadro temporalmente sequenziali di cui alcuni periodi conterranno quadri trasmessi e alcuni periodi non contengono alcuna trasmissione, per cui il procedimento contiene le fasi che consistono nel generare periodi di trasmissione di informazioni comprendenti almeno un quadro e contenenti informazioni fornite da un utente a detto dispositivo trasmettitore, e periodi di silenzio aventi una lunghezza di almeno un periodo di quadro e contenti altre informazioni diverse da quelle fornite dall'utente, per cui vi è un periodo verificantesi irregolarmente comprendente almeno un quadro tra il periodo di trasmissione d'informazioni e il successivo periodo di silenzio, il periodo irregolare formando un periodo di persistenza o trascinamento per determinare le informazioni riguardanti il periodo di silenzio. Corrispondentemente l'invenzione riguarda un decodificatore di parlato e un ricetrasmettitore realizzante il procedimento.

In seguito illustriamo come la codifica e la decodifica di parlato riguardino le funzioni di un radiotelefono, e allo scopo di comprendere meglio l'invenzione spieghiamo l'operazione del ricetrasmettitore in un sistema di comunicazione mobile cellulare. Come esempio descriviamo con riferimento alla figura 1 le funzioni di trasmissione e ricezione del sistema Pan-Europeo GSM basato su accesso multiplo a divisione temporale, la figura mostrando uno schema a blocchi di un ricetrasmettitore di un telefono mobile secondo il sistema GSM. Un ricetrasmettitore di una stazione di base differisce da quello di un telefono mobile per il fatto che esso non ha microfono o altoparlante, ma in altri aspetti esso è fondamentalmente similare al ricetrasmettitore di un telefono mobile.

La prima fase della sequenza di trasmissione è digitalizzare 1 e codificare 2 il parlato. Il campionamento con il convertitore A/D 1 è effettuato a 8 kHz, e l'algoritmo di codifica di parlato presume che il segnale di ingresso sia PCM lineare di 13 bit. Campioni provenienti dal convertitore A/D sono segmentati in quadri di parlato di 160 bit ciascuno, in modo tale che la lunghezza di ciascun quadro sia 20 ms. Il codificatore 2 di parlato elabora quadri di parlato con una lunghezza di 20 ms, cioè la memoria temporanea riceve 20 ms di parlato prima che inizi la codifica. Le operazioni di codifica sono effettuate su ciascun quadro, o su loro sottoquadri (blocchi di 40 bit). La codifica nel codificatore 2 di parlato ha come risultato 260 bit di parametri di parlato per un quadro.

Dopo la codifica 2 di parlato è effettuata la codifica 3 di canale in due fasi, in modo tale che in primo luogo i 50 bit più importanti del totale di 260 bit in un quadro di parametri di parlato siano protetti da un codice di blocco 3a (= CRC, 3 bit), e questi e i successivi bit più importanti (132) siano ulteriormente protetti da un codice di convoluzione 3b (rapporto di codifica 1/2) ((50+3+l32+4)*2=378), e una parte dei bit (78) siano presi senza protezione. Come mostrato nella figura 1, la sezione 3a di codifica di blocco riceve messaggi di segnalazione e logici direttamente dalla unità di controllo 19 che controlla le sezioni del telefono, e quindi naturalmente questi messaggi di informazione non sono codificati in parlato. In un modo corrispondente i messaggi di segnalazione e logici ricevuti in corrispondenza della ricezione sono alimentati dalla sezione 15 di decodifica di canale alla unità di controllo. Nella codifica 3a di blocco una sequenza di bit è aggiunta al termine del quadro di parlato, per cui questa sequenza di bit permette la rivelazione di errori di trasmissione in corrispondenza della ricezione. La codifica di convoluzione 3b aumenta la ridondanza del quadro di parlato. Quindi in totale sono trasmessi 456 bit per ciascun quadro di 20 ras.

Questi 456 bit sono interlacciati 4, e 1'interlacciamento comprende pure due fasi. In primo luogo 4a i bit sono mescolati e disposti in otto blocchi di dimensione uguale. Questi blocchi sono ulteriormente divisi 4b in otto quadri sequenziali TDMA, o i 456 bit interlacciati sono trasmessi in otto intervalli temporali sul percorso radio (57 bit in ciascun intervallo temporale). Solitamente, gli errori di trasmissione si verificano come impulsi di errore, e quindi lo scopo dell'interlacciamento è diffondere o estendere gli errori in modo uguali sui dati trasmessi, per cui la decodifica di canale funzionerà in modo più efficiente. Dopo il de-interlacciamento l'impulso di errore è convertito in bit di errore singoli, che possono essere corretti dalla decodifica di canale. La successiva fase nella sequenza di trasmissione è il criptaggio 5 dei dati. Il criptaggio è effettuato tramite un algoritmo, che è uno dei migliori segreti mantenuti del GSM. Il criptaggio impedisce ascolto non autorizzato, che è possibile in reti analogiche.

I dati criptati sono formati 6 in un impulso di trasmissione sommando ad esso una sequenza di addestramento, bit di uscita e un periodo di protezione. L'impulso di trasmissione è alimentato ad un modulatore GMSK 7, che modula l'impulso per la trasmissione. Il procedimento di modulazione GMSK (modulazione numerica spostamento minimo gaussiano) è un procedimento di modulazione digitale con un'ampiezza costante, dove le informazioni sono contenute in sfasamenti. Con l'aiuto di una o diverse frequenze intermedie il trasmettitore 8 converte verso l'alto l'impulso modulato a 900 Mhz, e lo trasmette attraverso l'antenna sul percorso radio. Il trasmettitore 8 è una delle tre parti a radiofrequenza RF. Il ricevitore 9 è la prima sezione sul lato di ricezione, e in confronto al trasmettitore 8 esso esegue le operazioni inverse. La terza parte RF è un sintetizzatore 10, che genera frequenze. Il sistema GSM utilizza salto di frequenza, per cui le frequenze di trasmissione e ricezione cambiano per ciascun quadro TDMA. Il salto di frequenza migliora la qualità di connessione, ma impone requisiti stretti sul sintetizzatore 10. Il sintetizzatore 10 deve essere in grado di commutare molto velocemente da una frequenza ad un'altra, in meno di un millisecondo.

Le operazioni inverse sono eseguite alla ricezione. Dopo il ricevitore RF 9 e il demodulatore 11 è effettuata una rivelazione 12 per esempio da un equalizzatore di canale, che rivela i bit nei campioni ricevuti, in altre parole, esso tenta di identificare la sequenza di bit trasmessa. Dopo la rivelazione vi è il decriptaggio 13 e il de-interlacciamento H , e i bit rivelati sono decodificati a canale 15 e una somma di verifica di errore è verificata da una verifica di ridondanza ciclica (CRC). La decodifica 15 di canale tenta di correggere errori di bit verificantisi durante la trasmissione di un impulso. Dopo la decodifica di canale 15 il quadro di parametri di parlato di 260 bit conterrà i parametri trasmessi che descrivono il parlato e con cui il decodificatore 16 di parlato rigenera i campioni digitali del segnale di parlato. I campioni sono convertiti D/A 17 per essere riprodotti dall'altoparlante 18.

Il trasraettitore/ricevitore ha unità di controllo 19, che è l'unità centrale controllante la stazione mobile, e che controlla sostanzialmente tutte le sezioni da 1 a 18, coordina il loro funzionamento e controlla la temporizzazione. L'unità di controllo 19 solitamente comprende un microprocessore, per esempio.

Il sistema GSM è basato su accesso multiplo a divisione temporale (TDMA), e sono riservate per esso due bande di frequenza di 25 MHz ciascuna: in una unità mobile 890-915 MHz per trasmissione e 935-960 MHz per ricezione. Queste bande di frequenza sono divise in 124 canali di frequenza con una spaziatura di 200 kHz. Secondo il principio TDMA ciascun canale di frequenza è diviso in 8 intervalli temporali. A ciascun telefono mobile è fornito un intervallo temporale per trasmissione e ricezione, in modo tale che ciascun canale di frequenza possa simultaneamente trasportare otto chiamate. La comunicazione sul percorso radio si verifica con impulsi in detti intervalli temporali, per cui ciascun impulso è trasmesso nel suo proprio intervallo temporale. Nel sistema GSM il rapporto di trasmissione 271 kbit/s fornisce in un periodo con impulso di 577 pS impulsi con una lunghezza di 156,25 bit, per cui la lunghezza di un quadro TDMA di otto intervalli temporali è 4,615 ms. La figura 2 mostra trasmissione e ricezione come viste da un telefono mobile avente un intervallo temporale RX2 per ricezione e un intervallo temporale TX2 per trasmissione in ciascun quadro TDMA comprendente otto intervalli temporali. Quindi un telefono mobile ha trasmissione durante un periodo di 0,577 ms in ciascun quadro TDMA con una lunghezza di 4,615 ms.

In sistemi radiotelefonici cellulari digitali, quali il sistema GSM (sistema globale per comunicazioni mobili), una cosiddetta modalità di trasmissione discontinua (DTX) è generalmente usata per commutare in spegnimento il trasmettitore del radiotelefono durante la parte più grande del tempo quando l'utente non sta parlando, cioè quando il telefono non ha nulla da trasmettere. Lo scopo di questo è ridurre il consumo di potenza medio del radiotelefono e migliorare l'utilizzo delle radiofrequenze, poiché la trasmissione di un segnale trasportante solamente silenzio provoca interferenza non necessaria in altre connessioni radio-simultanee. Allo scopo di chiarire lo sfondo tecnico dell'invenzione presenteremo in seguito una descrizione piuttosto dettagliata di un procedimento della tecnica nota per utilizzare trasmissione discontinua in codifica e decodifica di parlato. Il sistema GSM con le sue designazioni, abbreviazioni e standard è usato come esempio per illustrare lo sfondo tecnico e l'applicabilità dell'invenzione, ma l'invenzione non è in alcun modo limitata solamente al sistema GSM.

La figura 3 mostra lo schema a blocchi di un dispositivo trasmettitore di sistema radio comprendente un dispositivo di codifica di parlato o il codificatore di parlato 102. Il segnale di parlato digitalizzato 101 ricevuto in corrispondenza del suo porto d'ingresso 100 è elaborato nel codificatore di parlato 102 in periodi chiamati quadri di parlato. La lunghezza di un quadro di parlato è solitamente circa da 10 a 30 ms (in GSM 20 ms), e la frequenza di campionamento del segnale di parlato 101 con cui esso è trasformato in una forma digitale è solitamente 8 kHz. I quadri generati dal codificatore 102 di parlato comprendono un gruppo di parametri 103, che sono trasmessi tramite il porto rispettivo 111 alla sezione radio dell'equipaggiamento terminale della corrispondente rete cellulare digitale allo scopo di essere ulteriormente trasmessi al ricevitore. In questo testo, la sezione radio del trasmettitore è considerata iniziare dall'ingresso del codificatore di canale, cioè, il porto 111 del codificatore di parlato è direttamente collegato alla sezione radio del trasmettitore.

Il codificatore di parlato della figura 3 comprende un blocco 104 di rivelazione di attività vocale (VAD) che controlla indirettamente la funzione di trasmissione discontinua. Esso rivela la presenza di informazioni, quale parlato, che devono essere trasmesse, cioè rivela quando l'elaborazione riguarda sia rumore che parlato e quando vi è solamente rumore che deve essere elaborato. Esso funziona in modo continuo, e quindi esamina se l'utente parla nel suo telefono o meno. La funzione del rivelatore 104 di attività vocale è basata su variabili interne 105 del codificatore di parlato, e il segnale di uscita 106 generato da esso è preferibilmente un bit, che è chiamato l'indicatore VAD. Il valore 1 dell'indicatore VAD allora corrisponde ad una situazione in cui l'elaborazione riguarda l'utente che parla, e il valore 0 corrisponde ad una situazione in cui l'utente è in silenzio, e l'elaborazione nel codificatore di parlato riguarda solamente rumore. Un certo valore dell'indicatore VAD riguarda sempre un certo quadro generato dal codificatore di parlato 102. La funzione di un blocco 104 di rivelazione di attività vocale tipico è descritta in dettaglio negli standard GSM, GSM 06,32 e GSM 06,42 e nella pubblicazione brevettuale WO 89/08910.

Secondo il principio funzionale ben noto il codificatore di parlato 102 trasmette continuamente quadri tramite il porto 111 alla sezione radio del dispositivo trasmettitore. Ciascun quadro contiene un certo bit, il cosiddetto indicatore SP 107 che dice se il quadro corrispondente contiene parametri di parlato (valore 1 dell'indicatore SP) o se il quadro è un cosiddetto descrittore di silenzio o quadro SID (valore 0 dell'indicatore SP). Certi parametri, che sono descritti in seguito, sono trasmessi nel quadro SID al ricevitore, o non vi è alcuna trasmissione durante questo quadro (che rappresenti il periodo di silenzio della trasmissione discontinua, quando non vi è alcuna trasmissione effettiva). Nella sezione radio del trasmettitore, l'elaborazione dei quadri e la loro trasmissione sull'interfaccia radio al ricevitore dipende dal valore dell'indicatore SP, come pure dalla programmazione della trasmissione di quadri SID in base alla struttura quadri multipli TDMA. Allo scopo di realizzare trasmissione discontinua il codificatore di parlato ha un'unità di controllo 112 di roodalità di trasmissione discontinua, che controlla la funzione del codificatore di parlato 102 (che tra l'altro imposta il valore di detto indicatore SP 107) e della memoria SID 110, che è descritta in seguito. Preferibilmente l'unità di controllo o blocco 112 è realizzata in software, ed è ben noto secondo gli standard GSM. Forme di realizzazione tipiche dell’unità di controllo 112 di modalità di trasmissione discontinua e della memoria SID 110 per il sistema GSM sono descritte negli standard GSM, GSM 06,31 e GSM 06,41.

La modalità di trasmissione discontinua ha un problema di base che è provocato dal rumore di sottofondo nella trasmissione. Secondo la definizione presentata in precedenza discontinuità significa che quando detto blocco VAD 104 rivela che l'utente non sta parlando e informa di questi il blocco di controllo 112, l'alimentazione di quadri di parlato all'utente di ricezione sull'interfaccia radio è interrotta. Il rumore di sottofondo udito nel sottofondo del parlato è pure interrotto quando la trasmissione è interrotta. Allora l'utente ricevente percepirà la trasmissione interrotta in modo tale che il rumore udito nell'auricolare è annullato. Nella trasmissione discontinua la trasmissione può essere interrotta in modo molto veloce e ad intervalli regolari, in modo tale che l'utente ricevente percepisca il livello sonoro cambiente rapidamente come disturbo. Particolarmente quando l'utente trasmettente è nell'ambiente rumoroso, quale un automobile, l'utente ricevente può avere difficoltà nel comprendere il parlato dell'utente trasmettente. Una soluzione generalmente usata al problema descritto è generare nel lato di ricezione rumore sintetico che assomiglia a rumore di sottofondo ed è chiamato rumore di confort, durante le interruzioni della trasmissione. Il blocco 108 di calcolo di parametri di rumore di confort nel lato di trasmissione calcola i parametri richiesti per generare il rumore di confort, e questi parametri sono trasmessi al ricevitore nel descrittore di silenzio o quadro SID immediatamente dopo il periodo di parlato e prima che la trasmissione sia interrotta, e ad intervalli lunghi ma regolarmente in seguito ad esso (in dipendenza dalla programmazione della trasmissione di quadri SID in base alla struttura a quadri multipli TDMA). I quadri SID trasmessi ad intervalli lunghi pure durante la trasmissione interrotta forniranno mezzi per preparare cambiamenti nel rumore di sottofondo e forniranno una possibilità per il generatore di rumore del ricevitore di adattarsi a questi cambiamenti.

Si è trovato che un rumore di confort di buona qualità quale udito dall'utente ricevente può essere generato nel dispositivo ricevitore se i parametri che esso ha ricevuto dal trasmettitore in un quadro SID descrivono sufficientemente bene il livello di rumore di sottofondo e l'inviluppo dello spettro acustico in corrispondenza del lato di trasmissione. Queste caratteristiche di rumore di sottofondo solitamente cambiano leggermente con il tempo, in modo tale che allo scopo di ottenere un campione rappresentativo il processo di calcolo di rumore di confort deve mediare il livello di rumore di sottofondo e la forma dell'inviluppo dello spettro durante alcuni quadri di parlato. Gli standard GSM, GSM 06,31 e GSM 06,41 definiscono la funzione di un codificatore di parlato a frequenza massima e a metà frequenza in trasmissione continua, e nel primo caso menzionato il periodo di mediazione è 4 quadri di parlato e nel secondo caso 8 quadri di parlato, per cui la lunghezza di ciascun quadro di parlato è 20 ms.

Il concetto del cosiddetto periodo di persistenza o trascinamento era definito allo scopo di lasciare tempo sufficiente al trasmettitore per determinare il primo quadro SID, che contiene parametri richiesti per la generazione di rumore di confort dopo che il periodo di parlato 200 è terminato e prima che la trasmissione sia interrotta. Il periodo di persistenza o trascinamento significa il tempo quando il blocco VAD 104 ha rivelato che il parlato è terminato (il valore dell'indicatore VAD è 0), ma quando quadri di parlato sono ancora trasmessi (il valore dell'indicatore SP 107 è 1). Questa situazione è illustrata nella figura 4, dove il valore dell'indicatore VAD 106 è ripristinato a zero immediatamente quando il periato è terminato, ma il valore dell'indicatore SP è ripristinato a zero solamente dopo il periodo di persistenza o trascinamento T. Durante il periodo di persistenza o trascinamento può essere garantito che il segnale elaborato comprenda solamente rumore, poiché il blocco VAD ha rivelato che l'utente non sta parlando. Quindi le informazioni contenute nei quadri di parlato da 201 a 207 elaborati durante il periodo T possono essere usati per determinare i parametri richiesti per la generazione del rumore di confort.

La lunghezza del periodo di persistenza o trascinamento T dipende dal tempo di media della misurazione di rumore. Essa deve essere sufficientemente lunga in modo tale che il processo di mediazione possa essere terminato, e così che sarà possibile inviare i parametri corretti al lato di ricezione per la generazione di rumore di confort. Quando la codifica di parlato GSM a frequenza massima è usata la lunghezza del periodo di trascinamento o persistenza uguaglia il tempo di media o 4 quadri (quadri di parlato), e i parametri di rumore di confort sono calcolati particolarmente secondo questi quadri. In un codificatore GSM a metà frequenza la lunghezza dei periodi di persistenza o trascinamento è 7 quadri (quadri di parlato) poiché l'ottavo quadro (quadro di parlato) appartenente al periodo di media è ottenuto dal codificatore di parlato durante il periodo in cui il primo quadro SID (208 nella figura 4) è elaborato. La figura 4 riguarda particolarmente il secondo caso, cioè essa presenta la relazione tra il periodo di persistenza o trascinamento T e il tempo di media, quando è usato un codificatore di parlato GSM a metà frequenza. Il periodo di media riguardante il primo quadro SID 208 è contrassegnato dal segmento di una linea 211 e il periodo di media riguardante il secondo quadro SID è contrassegnato dal segmento di una linea 212.

Quando il periodo di media è completato e il codificatore di parlato produce quadri SID, un algoritmo nel blocco 108 di calcolo di parametri di rumore di confort continua a stimare le caratteristiche del rumore di sottofondo. Il codificatore di parlato invia un quadro SID alla sezione radio 111 del trasmettitore durante ciascun tale quadro quando l'indicatore SP 107 ottiene un valore di zero. Come era stato menzionato in precedenza, tutti i quadri SID non sono trasmessi al ricevitore, allo scopo di ottenere i benefici della modalità di trasmissione discontinua commutando il trasmettitore in spegnimento quando nessun quadro è programmato per trasmissione. La sezione radio programma per trasmissione il primo quadro SID dopo il periodo di parlato e prima che la trasmissione sia interrotta, e in seguito quadri SID ad intervalli lunghi ma basati regolarmente sulla struttura a quadri multipli TDMA. Il blocco di controllo 112 alimenta al blocco 108 informazioni circa la fine di un periodo di media impostando il valore 1 per l’indicatore 109. Normalmente il valore di questo indicatore è 0, ma il suo valore è impostato a 1 quando il quadro SID aggiornato è inviato alla sezione radio 111 del trasmettitore. Quando l'indicatore 109 ottiene il valore 1, cioè quando il periodo di media è completato, allora l'algoritmo di calcolo di parametri di rumore di confort esegue la media e colloca il quadro SID aggiornato nella sezione radio in modo tale che esso sia pronto per essere diretto ulteriormente nel ramo di trasmissione (al codificatore di canale 3 nella figura 1). Se un nuovo periodo di media è completato durante un certo quadro, allora il codificatore di parlato calcola un nuovo quadro SID e lo fornisce alla sezione radio 111 e scrive i parametri SID quindi ottenuti per essere memorizzati nel blocco di memoria SID 110. Se il periodo di media non è completato e l'indicatore SP 107 ottiene un valore di zero (come dopo un periodo di parlato breve), allora i parametri SID calcolati di recente memorizzati nel blocco di memoria SID sono letti ed alimentati alla sezione radio 111. Se il periodo di parlato era molto breve, cioè se un periodo minore di 24 quadri è trascorso dal tempo in cui è stato generato l’ultimo quadro SID e alimentato alla sezione radio, allora durante i successivi quadri l'ultimo quadro SID è prelevato in modo ripetuto dalla memoria SID 110 e alimentato alla sezione radio fino a che è disponibile un nuovo quadro aggiornato SID, cioè fino a che è trascorso un periodo di media. L'obiettivo di questa funzione è ridurre attività di trasmissione non necessaria in tali casi in cui picchi di rumore di sottofondo brevi sono interpretati in modo inavvertito come parlato, poiché allora nessun periodo di persistenza o trascinamento è usato per generare un nuovo quadro SID dopo il periodo di parlato breve rispettivo.

Quindi la sezione radio 111 del trasmettitore ottiene dal codificatore di parlato un quadro SID ogni volta quando l'indicatore SP 107 ottiene un valore zero. La sezione radio trasmette sempre al ricevitore il primo quadro SID dopo il periodo di parlato. Poi la trasmissione è interrotta e la sezione radio trasmette continuamente ad una bassa frequenza al ricevitore un quadro SID aggiornato ad intervalli regolari (ad intervalli di 24 quadri alla codifica di frequenza massima nel sistema GSM). Momenti di aggiornamento accurati sono sincronizzati alla multiplazione TDMA del sistema di telefono mobile. Il codificatore di parlato non ha informazioni di quale dei quadri SID che esso ha alimentato alla sezione radio 111 sarà trasmesso al ricevitore.

La figura 5 mostra il periodo più lungo possibile senza un periodo di persistenza o trascinamento. Secondo la figura esso comprende due periodi di parlato separati 301 e 302, e nel periodo tra di essi è usato un quadro vecchio SID, SIDk. La lunghezza combinata dei periodi 301, 302 e 303 è 22 periodi (quadri) nella figura, e dopo di essi vi è pure un periodo 304 avente una lunghezza di 7 quadri, durante il quale il vecchio quadro SID SIDk è usato. Un certo bit o indicatore (113 nella figura 3) è usato per informare la memoria SID 110 che essa memorizzerà un nuovo quadro SID aggiornato, o che l'ultimo quadro aggiornato SID memorizzato nella memoria dovrà essere letto e alimentato alla sezione radio. La memoria SID prende una decisione per memorizzare o leggere in dipendenza dal valore dell'indicatore 113 ogni volta in cui l'indicatore SP 107 ha un valore zero.

Quando è usato un codificatore di parlato GSM a metà frequenza noi abbiamo bisogno anche di un indicatore 114, che indica il primo quadro SID all'algoritmo di calcolo di parametri di rumore di confort. Normalmente il valore dell'indicatore è 0, ma esso è impostato a 1 durante un quadro, quando il primo quadro SID seguente un periodo di parlato è trasmesso, senza tenere conto del fatto se è usato o meno un periodo di persistenza o trascinamento dopo questo periodo di parlato.

La figura 6 mostra sotto forma di schema a blocchi un decodificatore di parlato (blocco 16 nella figura 1), collocato nel ricevitore di un sistema utilizzante la modalità di trasmissione discontinua. Quadro per quadro esso riceve parametri 401 tramite il porto d'ingresso 400 dalla sezione radio del ricevitore (cioè dei blocchi posizionati davanti al decodificatore di parlato 16 nel ramo del ricevitore, nella figura 1 dal decodificatore di canale 15), per cui i parametri sono elaborati nel decodificatore di parlato per sintetizzare il segnale di parlato e inviati al convertitore D/A tramite il porto 404 per essre inviati all'orecchio dell'utente.

La sezione ricevitrice elaborante la trasmissione discontinua riceve dalla sezione radio il bit indicatore SP 405, che è correlato a ciascun quadro e corrisponde funzionalmente all'indicatore SP in corrispondenza della modalità di trasmissione. Il suo valore è 1 quando il quadro ricevuto è un quadro di parlato, cioè quando esso contiene informazioni di parlato, e il valore è 0 quando il quadro ricevuto è un quadro SID, o quando la trasmissione è interrotta. 11 valore del bit indicatore 406 che è la sezione ricevitrice elaborante la trasmissione discontinua riceve anche dalla sezione radio 400 dice al blocco 407 di generazione di rumore di confort del decodificatore di parlato che un nuovo quadro SID (che è trasmesso raramente, come è stato menzionato quando è stato descritto il decodificatore di parlato) è arrivato in corrispondenza del ricevitore dalla sezione radio 111 del trasmettitore. In base a questa informazione il blocco 407 di generazione di rumore di confort, tramite interpolazione, inizia a muovere quadro per quadro, dai valori di parametri di rumore di confort correntemente usati verso i nuovi valori di parametri ricevuti recentemente. Il valore del bit indicatore 406 è normalmente 0, ma esso assumerà il valore 1 per la durata di un quadro quando il valore dell'indicatore SP è 0 e la sezione radio ha ricevuto un nuovo quadro SID.

Quando nel ricevitore l'indicatore SP 405 ha il valore 0, cioè quando esso ha rivelato che non riceve alcun quadro di parlato, allora il blocco 407 di generazione di rumore di confort del decodificatore di parlato genera rumore di confort in base alle informazioni misurate dal rumore di sottofondo in corrispondenza del lato di trasmissione e trasportate dai quadri SID.

L'unità di controllo 408 di trasmissione discontinua nel ricevitore ottiene come ingresso l'indicatore SP 405, ed emette un bit indicatore 409 il cui valore è solitamente 0 ma è impostato a 1 durante un quadro quando il decodificatore di parlato riceve il primo quadro SID dopo il periodo di parlato. Il bit indicatore 409 è richiesto nel decodificatore di parlato di metà frequenza del sistema GSM per indicare al algoritmo di generazione di rumore di confort quando i cosiddetti parametri GS devono essere mediati. Ritom eromo al significato di questi parametri ottimamente in seguito.

Nella modalità di trasmissione discontinua e nel caso del codificatore di parlato a frequenza massima del sistema GSM il calcolo e la trasmissione di un nuovo quadro SID aggiornato alla sezione radio del dispositivo trasmettitore significa sempre che i parametri rappresentanti il rumore di sottofondo (livello e inviluppo spettrale) sono mediati durante un periodo di media e quantizzati con lo stesso procedimento di quantizzazione scalare usata nella fase di quantizzazione della codifica di parlato normale. Corrispondentemente, quando un decodificatore di parlato a frequenza massima è usato nel ricevitore i parametri contenuti nel quadro SID sono dequantizzati con lo stesso procedimento di quantizzazione che è usato nella fase di dequantizzazione della decodifica di parlato normale. Questi processi sono descritti in maggior dettaglio negli standard GSM, GSM 06,12 e GSM 06,10.

Nella modalità di trasmissione discontinua e nel caso del codificatore di parlato a metà frequenza del sistema GSM i parametri rappresentanti l'inviluppo spettrale del ruomore di sottofondo sono sempre medianti durante un periodo di media quando deve essere calcolato un nuovo quadro SID aggiornato. Essi sono quantizzati con lo stesso procedimento di quantizzazione vettoriale che è usato per la quantizzazione dei parametri corrispondenti nella fase di quantizzazione della codifica di parlato normale. Nei ricevitori i parametri rappresentanti l'inviluppo spettrale del rumore di sottofondo contenuto nel quadro SID sono dequantizzati tramite lo stesso procedimento che è usato nella fase di dequantizzazione della decodifica di parlato normale. Questi processi sono descritti in maggior dettaglio negli standard GSM, GSN 06,22 e GSM 06,20.

Nel caso del decodificatore di parlato a metà frequenza del sistema GSM il parametro rappresentante il livello del rumore di sottofondo è elaborato differentemente. Il procedimento di quantizzazione con cui è elaborato il livello di rumore in relazione alla codifica di parlato normale è basato su una combinazione di parametri che sono quantizzati e trasmessi separatamente. Un quadro SID, che è elaborato nel decodificatore di parlato, può trasmettere solamente un parametro rappresentante il livello di rumore, il parametro essendo il valore di energia R0. Questo è principalmente dovuto al fatto che certi bit nel quadro SID devono essere riservati per la parola di codice SID. Questi processi sono descritti in maggior dettaglio negli standard GSM, GSM 06,22 e GSM 06,20.

Il valore di energia RO riguardante ciascun quadro è mediato durante un periodo di media ed è quantizzato con lo stesso procedimento che è usato in codifica di parlato normale per elaborare il parametro R0, che non era stato mediato.

Quindi non è possibile trasmettere nei quadri SID i cosiddetti parametri GS, che descrivono le variazioni di energia e che sono richiesti oltre al parametro R0 per descrivere il livello di rumore di sottofondo in corrispondenza del lato di trasmissione. Tuttavia, essi<■ >possono essere calcolati localmente nello stesso modo sia nel trasmettitore che nel ricevitore. Questo è basato sul fatto che i parametri GS quantizzati degli ultimi sette quadri sono memorizzati in memoria sia nel trasmettitore che nel ricevitore. Quando il primo quadro SID è trasmesso entrambi i dispositivi calcolano una media dei parametri GS memorizzati, in modo tale che entrambi i parametri GS mediati avranno gli stessi valori, poiché i parametri GS quantizzati sono trasmessi nei quadri di parlato durante il periodo di parlato. Errori di comunicazione possono naturalmente cambiare i valori. Il calcolo dei parametri GS è ben noto ad un esperto del ramo, e un procedimento tipico per il loro calcolo è presentato nella specifica GSM 06,20: "Sistema di telecomunicazione cellulare digitale europeo; parte 2 di parlato a metà frequenza: transcodifica a metà frequenza".

I parametri GS ottenuti tramite media sono usati durante l'intero periodo di rumore di confort fino a che il ricevitore riceve il successivo quadro SID dopo un periodo di parlato. Essi sono usati per il calcolo del livello di rumore sia nella fase di codifica che di decodifica al posto dei parametri GS reali, che sono, tuttavia, trasmessi nei quadri di parlato del successivo periodo di parlato per una nuova media.

II procedimento secondo la tecnica nota descritto in precedenza ha alcuni svantaggi. Nel ricevitore la unità di controllo 408 del decodificatore di parlato non sa se un periodo di parlato è seguito da un periodo di persistenza o trascinamento o meno. Quando è usata codifica di parlato a metà frequenza del sistema GSM, i parametri GS sono memorizzati pure durante quei periodi di parlato che sono così brevi che essi non sono seguiti da alcun periodo di persistenza o trascinamento. E' possibile che questi periodi brevi contengano solamente picchi brevi e intensi del rumore di sottofondo, in modo tale che i parametri GS memorizzati e mediati nel trasmettitore e nel ricevitore descrivono in effetti un livello di rumore molto più elevato del livello di rumore medio effettivo presente in corrispondenza del lato di trasmissione.

In seguito discuteremo brevemente la quantizzazione che è basata su cosiddetti procedimenti di predizione, che è una tecnologia di elaborazione di segnale ben nota conosciuta da ogni tecnico del ramo e descritta in dettaglio per esempio nella pubblicazione |1|: Alien Gersho and Robert M. Gray, "Vector Quantisation and Signal Compression". In molti procedimenti di codifica di parlato moderni i parametri riguardanti la codifica di parlato sono quantizzati utilizzando procedimenti predittivi. Questo significa che il blocco di quantizzazione tenta in anticipo di effettuare una stima la più accurata possibile del valore dell'oggetto quantizzato. In tali procedimenti solamente una differenza tra il valore predetto e misurato o il loro rapporto è solitamente trasmessa al ricevitore. Il ricevitore contiene un predittore funzionante tramite lo stesso principio, in modo tale che il valore effettivo sia ottenuto sommando o moltiplicando il valore predetto e il segnale di differenza trasmesso.

Nella quantizzazione predittiva il procedimento di predizione è solitamente adattativo, cioè il risultato della quantizzazione è usato per aggiornare il procedimento di predizione. Il procedimento di predizione è usato sia dal codificatore che dal decodificatore è aggiornato dallo stesso valore di parametro ottenuto dalla quantizzazione, in modo tale che essi funzionino sempre nello stesso modo.

Le caratteristiche adattative dei procedimenti di quantizzazione predittivi li renderanno molto difficili da applicare alla quantizzazione di parametri, che sono correlati alla generazione di rumore di confort e trasmessi in quadri SID. Poiché la trasmissione è interrotta tra il periodo di parlato è impossibile mantenere la sincronizzazione tra il procedimento di predizione nel trasmettitore e nel ricevitore e quindi mantenere sincronizzati il codificatore e il decodificatore di parlato.

Lo scopo di questa invenzione è presentare un procedimento con cui il dispositivo di ricezione riveli quando un periodo di persistenza o trascinamento segue un periodo di parlato. Uno scopo dell'invenzione è presentare pure un procedimento con cui sia possibile mantenere la sincronizzazione tra il codificatore di parlato del trasmettitore e il decodificatore di parlato del ricevitore durante il periodo di persistenza o trascinamento in un sistema di comunicazione impiegante trasmissione discontinua.

Gli scopi dell'invenzione sono raggiunti rivelando nel ricevitore, in modo più preciso nel decodificatore di parlato, se vi è un periodo di persistenza o trascinamento o meno di detto tipo tra detto periodo di trasmissione di informazione e il periodo senza trasmissione seguente il periodo di trasmissione di informazioni. Il risultato di questa rivelazione è preferibilmente indicato definendo in un nuovo modo l'utilizzo di bit indicatori rappresentanti certe caratteristiche di certi quadri trasmessi. Allora nessun nuovo filo o percorso di segnale è richiesto per l'indicazione, ma il filo o percorso di segnale già presente è usato per indicare la presenza o l'assenza del periodo di persistenza o trascinamento.

Il procedimento secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che nel ricevitore il numero di periodi di quadro è conteggiato fino ad un certo momento, l'inizio di detto periodo di silenzio è rivelato, e in base a detto numero conteggiato di periodi di quadro e all'inizio del periodo di silenzio sarà deciso se vi è un periodo di trascinamento o persistenza o meno di detto tipo tra detto periodo di trasmissione d'informazioni e il periodo di silenzio seguente il periodo di trasmissione d’informazioni.

Il decodificatore di parlato e il ricetrasmettitore secondo l'invenzione sono caratterizzati dal fatto che essi comprendono mezzi conteggianti il numero di periodi di quadro fino ad un momento predeterminato, mezzi rivelanti l'inizio di detto periodo di silenzio, e mezzi decidenti in base a detto numero conteggiato di periodi di quadro e all'inizio del periodo di silenzio se vi è o meno un periodo di persistenza o trascinamento di detto tipo tra detto periodo di trasmissione d'informazioni e il periodo di silenzio seguente il periodo di trasmissione d'informazioni.

Allo scopo di informare l'algoritmo di generazione di rumore di confort circa la presenza di un periodo di trascinamento o persistenza, la unità di controllo della recezione discontinua del ricevitore e le definizioni degli indicatori riguardanti il termine del periodo di persistenza o trascinamento sono nel procedimento secondo l'invenzione migliorate rispetto a quelle della tecnica nota, come menzionato in precedenza. L'invenzione è descritta in seguito con riferimento ai disegni allegati, in cui :

la figura 1 mostra lo schema a blocchi di un ricetrasmettitore nel sistema GSN;

la figura 2 mostra il principio di accesso multiplo a divisione temporale;

la figura 3 mostra un codificatore di parlato come uno schema a blocchi ;

la figura 4 mostra un processo noto per utilizzare bit indicatori per definire il periodo di persistenza o trascinamento e il periodo di media; la figura 5 mostra un processo noto per utilizzare bit indicatori per definire il periodo di persistenza o trascinamento e il periodo di media;

la figura 5 mostra un processo noto riguardante l'utilizzo del periodo di persistenza o trascinamento;

la figura 6 mostra un decodificatore di parlato come uno schema a blocchi;

la figura 7 mostra il processo secondo l'invenzione come uno schema a blocchi; e

la figura 8 mostra uno schema a blocchi di un'unità di controllo di un decodificatore di parlato secondo l'invenzione.

Una forma di realizzazione preferita dell'invenzione verrà ora descritta con riferimento principalmente a figure da 3 a 7. In altri aspetti un decodificatore di parlato può essere realizzato come il decodificatore noto nella tecnica nota come è mostrato nella figura 6, ma la sua unità di controllo 408 è disposta per realizzare le funzioni secondo l'invenzione. L'unità di controllo 408 può essere secondo la figura 8. In un decodificatore di parlato del ricevitore la unità di controllo 408 (figura 6) è alimentata ancora con l'indicatore SP 405 come informazioni d'ingresso, ma quando l'indicatore 409 è impostato a 1 ciò significa secondo la definizione in conformità con l'invenzione che il periodo di persistenza o trascinamento è completato, cioè esso è impostato a 1 per la durata di un quadro (e particolarmente durante il quadro SID seguente immediatamente dopo il periodo di persistenza o trascinamento) quando il periodo di persistenza o trascinamento è stato completato. Nell'unità di controllo 112 di modalità di trasmissione discontinua del trasmettitore mostrata nella figura 1 l'indicatore 114 nel procedimento secondo l'invenzione indica corrispondentemente il completamento del periodo di persistenza o trascinamento (e non del primo quadro 5ID come nella tecnica nota), cioè esso sarà impostato a 1 per la durata di un quadro (particolarmente durante il quadro SID seguente immediatamente dopo il periodo di persistenza o trascinamento).

La figura 7 mostra la funzione dell'unità di controllo 408 di modalità di trasmissione discontinua del ricevitore come uno schema a blocchi nel procedimento secondo l'invenzione, che in seguito è descritto con riferimento pure alla figura 8. Il numero di riferimento 500 rappresenta la fase <WF_SP> (attende l'indicatore SP), in cui l'indicatore SP (405 nella figura 4) di ciascun quadro ricevuto è esaminato come dati di ingresso. L'algoritmo ritorna sempre alla fase 500 per attendere l'indicatore SP del successivo quadro. I blocchi a losanga dello schema a blocchi rappresentano fasi di decisione, e i percorsi alternativi da essi sono contrassegnati con la lettera Y (sì) e N (no).

Il contatore <Nelapsed> 411 conteggia il numero di periodi di quadro dal quel momento quando il codificatore di parlato del trasmettitore ha trasmesso l'ultimo quadro aggiornato SID e sempre fino a successivo quadro SID aggiornato, o fino all'ultimo periodo di quadro del periodo di media. Il conteggio è avanzato di 1 come default nel blocco 501 ogni volta che l'indicatore SP 405 di un nuovo quadro è immesso alla unità di controllo della ricezione discontinua del ricevitore. Nella fase 502 la logica di decisione 410 assume una decisione riguardante il periodo di persistenza o trascinamento in base al valore dell'indicatore SP 405 contenuto nel quadro corrente (n si riferisce al numero consecutivo del quadro sotto esame). Se il valore dell'indicatore SP è 1, allora il periodo di persistenza o trascinamento non è ancora completato, così l'indicatore HGOVR 409 è ripristinato a zero dalla logica di decisione 410 nella fase 503, e il contatore <Aver_period> 412, che indica il numero di quadri ancora rimanenti appartenenti al periodo di media, è impostato al valore 7 nella fase 504.

Se il valore dell'indicatore SP nel quadro corrente è 0, allora il periodo di persistenza o trascinamento può essere terminato. La successiva decisione quando questo fatto è esaminato è basata sull'indicatore SP del quadro immediatamente precedente il quadro esaminato, per cui questo indicatore è ottenuto dall'uscita di un blocco di ritardo 413 con un ritardo di un periodo di quadro, e la decisione è presa dalla logica di decisione 410 nella fase 505. Se il valore dell'indicatore precedente SP era 1, allora il periodo di persistenza o trascinamento può essere terminato.

Poi nella fase 506 è presa una decisione in base al valore del contatore <Nelapsed> 411. Se il valore del contatore 411 è maggiore di 30, allora il periodo di persistenza o trascinamento è completato poiché allora durante il periodo di parlato (si veda la figura 3) il valore del contatore <Nelapsed> 411 è divenuto maggiore di 23 (allo scopo di utilizzare il periodo di persistenza o trascinamento in tutto) e poi vi è stato un periodo di persistenza o trascinamento di 7 quadri, cioè il valore del contatore <Nelapsed> 411 è almeno 31 (si vedano figure 4 e 5). Secondo la descrizione precedente l'indicatore HGOVR 409 è impostato a 1 e la fase 507 per il tempo di un periodo, e i contatori <Nelapsed> 411 e <Aver_period> 412 sono ripristinati a 0 in fasi 508 e 509, poiché un nuovo quadro SID è stato calcolato di recente e il periodo di media è completato.

Se il valore del contatore <Nelapsed> 411 è inferiore o uguale a 30 quando il blocco 506 effettua una decisione, allora il periodo di persistenza o trascinamento non è ancora terminato. Allora l'indicatore HGOVR 409 è ripristinato al valore 0 nella fase 510 e il valore del contatore <Aver_period> 412 è diminuito di 1 nella fase 511, poiché il quadro corrente appartiene al periodo di media controllato dal blocco di controllo di modalità di trasmissione discontinua del trasmettitore. La media può essere interrotta prematuramente se uno qualunque dei seguenti quadri contiene ancora un indicatore SP 405 con un valore di 1 prima che il numero di quadri con il valore di indicatore SP di 0 corrispondente al periodo di media è stato passato.

Se si è trovato nella fase 505 che l'indicatore SP 405 del quadro immediatamente precedente era pure 0, allora il quadro esaminato non può significare che il periodo di persistenza o trascinamento è completato, e quindi l'indicatore HGOVR 409 è ripristinato a 0 nella fase 512.

Poi una decisione è presa nella fase 513 in base al valore del contatore <Aver_period> 412. Se il suo valore non è 0, allora il periodo di media non è terminato, così il valore del contatore 412 è decrementato di 1 nella fase 514, poiché il quadro esaminato appartiene al periodo di media controllato dal blocco di controllo della modalità di trasmissione discontinua del trasmettitore. Inoltre ora la media può essere interrotta prematuramente se uno qualunque dei quadri seguenti contiene ancora un indicatore SP 405 con un valore di 1 prima che il numero di quadri con il valore di indicatore SP di 0 corrispondente al periodo di media sia stato passato.

Se si trova nella fase 513 che il valore del contatore <Aver_period> 412 è 0, allora il periodo di media è completato, per cui la sezione radio 111 del trasmettitore ottiene un nuovo quadro SID, per cui il valore del contatore <Nelapsed> 411 può essere ripristinato a 0 nella fase 515, secondo la definizione del contatore.

L'unità di controllo 408 del decodificatore di parlato del ricevitore conoscerà, per mezzo dell'invenzione, se un periodo di trascinamento o persistenza segue o meno il periodo di parlato. Questa informazione può essere usata in combinazione con certi procedimenti di quantizzazione e dequantizzazione e presenta una possibilità di sincronizzare la quantizzazione per i quadri SID tra il lato trasmettente e il lato ricevente. A causa della sincronizzazione del periodo di persistenza o trascinamento secondo l'invenzione è possibile utilizzare procedimenti di quantizzazione predittivi nella quantizzazione dei parametri richiesti per generare il rumore di confort, poiché i parametri quantizzati memorizzati durante il periodo di persistenza o trascinamento nel codificatore e decodificatore di parlato contengono valori che descrivono molto bene il rumore di sottofondo in corrispondenza del lato di trasmissione. I valori di parametri memorizzati possono essere mediati quando il periodo di media è completato, per cui otteniamo valori predetti sia degli algoritmi di quantizzazione che dequantizzazione. La sincronizzazione del codificatore e decodificatore di parlato che è ottenuta a causa dell'invenzione può essere usata pure per esempio per impostazione sincronizzata dei valori iniziali del generatore di pseudorumore nel codificatore e decodificatore di parlato. Il miglioramento della modalità di trasmissione discontinua secondo l'invenzione non è limitato ad un codificatore di parlato di un certo tipo. La sincronizzazione del codificatore e del decodificatore secondo l'invenzione presenta benefici particolari in codificatori di parlato dove i parametri sono quantizzati e codificati utilizzando procedimenti predittivi. Nel seguito discuteremo il calcolo dei parametri in un codificatore e decodificatore di parlato secondo l’invenzione.

Come caso illustrativo tratteremo una struttura di codifica e decodifica generalmente nota del tipo CELP (predizione lineare eccitata a codice) che è basata su predizione lineare eccitata a codice. Il funzionamento di un codificatore e decodificatore di parlato del tipo CELP è basato su un cosiddetto libro di codici, o vettori di eccitazione memorizzati in libri di codici. Questi vettori di eccitazione sono filtrati attraverso un filtro di sintesi a lungo termine ed uno a breve termine, e il segnale sintetizzato risultante è confrontato con il segnale di parlato originale. Tra i vettori di eccitazione è selezionato quel vettore che minimizza l'errore in confronto al segnale di parlato originale. I parametri trasmessi ad un decodificatore del tipo CELP sono tipicamente: l'eccitazione del vettore di codice (o un indice ad un certo vettore di eccitazione) e il suo guadagno g, i parametri di filtraggio della predizione a breve termine LPC, e i parametri di filtraggio della predizione a lungo termine LTP.

Nella generazione di rumore di confort in un sistema secondo l'invenzione, informazioni riguardanti i parametri di codifica sono trasmesse, per esempio riguardo ai parametri LPC aO ... aM (LPC, codifica a predizione lineare) e circa il guadagno g. Nella codifica dei parametri LPC possiamo usare per esempio il procedimento presentato nella pubblicazione |2|:F. Itakura: "Line Spectral Representation of Linear Predictive Coefficients of Speech Signals", J. Acoust. Soc. Amer., Voi. 57, Suppl. No. 1, p. 35, 1975. I parametri di rumore di confort mediati calcolati dal codificatore di parlato secondo l'invenzione sono per esempio f<mean >e g<mean>. Questi parametri sono quantizzati e i parametri quantizzati risultanti @ (errore di predizione) e (fattore di correzione di guadagno) sono effettivamente trasmessi in un quadro SID al ricevitore, dove il decodificatore di parlato genererà i parametri di rumore di confort in base a questi parametri ricevuti è ey , per cui i parametri di rumore di confort dequantizzati sono per esempio l e gc per descrivere il rumore di sottofondo sul lato di trasmissione e quindi generare il rumore sintetico. La codifica dei parametri di rumore di confort f <mean>e gc<mean >utilizza i parametri f<re>^ e g<re>^, che possono essere definiti nel decodificatore di parlato per mezzo dell'invenzione, cioè quando è noto il verificarsi del periodo di persistenza o trascinamento.

Il codificatore di parlato forma una rappresentazione vettoriale f -[fi ^2 -·- f^] dei parametri spettrali (i parametri LSP), preferibilmente una cosiddetta rappresentazione di vettori LSF (frequenza spettrale di linea). E' anche possibile calcolare diversi vettori di parametri per un certo quarto di parlato. La codifica predittiva può essere usata per la codifica dei parametri. Nel sistema secondo l'invenzione i parametri f<re >, che sono mediati durante il periodo di persistenza o trascinamento, sono usati come valori di predizione. Il vettor è usato quando è calcolato l'errore di predizione, e questo calcolo è possibile quando secondo l'invenzione conosciamo che è presente il periodo di persistenza o trascinamento. A causa delle invenzioni il valore del vettore di parametri

possono essere calcolati sia nel codificatore che nel decodificatore nello stesso modo, poiché durante il periodo di persistenza o trascinamento gli stessi parametri sono disponibili sia nel codificatore che nel decodificatore. Tuttavia, dobbiamo qui osservare che i vettori ottenuti durante il periodo di persistenza o trascinamento più recente possono essere utilizzati nella quantizzazione dei parametri di rumore di confort pure all'esterno (dopo) il periodo di persistenza o trascinamento più recente.

L'errore di predizione e, che è generato dal codificatore di parlato e trasmesso nel sistema di comunicazione, è il parametro che deve essere quantizzato, ed è ottenuto nel seguente modo e trasmesso:

dove f<mean>(i) è il vettore di parametri LSF mediati,

f<re>^ è il vettore di parametri LSF di riferimento quantizzati, i è l'indice di quadro, e

e(i) è il residuo di predizione calcolato in corrispondenza del quadro i.

Il vettore f<rer >di parametri LSF di riferimento è calcolato in base ai parametri quantizzati mediando i parametri durante il periodo di persistenza o trascinamento (o su 7 quadri) secondo l'equazione seguente:

dove è il m-esimo vettore di parametri LSF quantizzati di un quadro durante il periodo di persistenza o trascinamento (n = da 1 a ?);

n è l'indice di quadro di periodo di persistenza o trascinamento (n = da 1 a 7);

m è l'indice di parametro LSF entro un quadro (1 o 2); e i è l'indice di quadro.

ref

Quindi è possibile calcolare il vettore f di parametri di riferimento, quando il verificarsi del priodo di persistenza o trascinamento è noto secondo l'invenzione. Il vettore f<llEan>, di parametri LSF mediati, cioè il parametro di inviluppo spettrale di rumore di confort, è calcolato durante il periodo di media in base all'equazione (3):

dove f^<m>^(i-n) è il m-esimo vettore di parametri LSF di un quadro durante il periodo di media (n = da 0 a 7);

n è l'indice di quadro di periodo di media (n=da 0 a 7); m è l'indice di parametro LSF entro un quadro (1 o 2); e i è l'indice di quadro.

Nella codifica dei valori di guadagno utilizziamo corrispondentemente i parametri di cui il secondo o il fattore di guadagno di c

riferimento può essere definito nel modo seguente quando conosciamo il verificarsi del periodo di persistenza o trascinamento:

dove i è l'indice di quadro;

j è l'indice di sottoquadro;

n è l'indice di quadro di periodo di persistenza o trascinamento (n = da 1a 7);e

gc(i-n)(j) è il fattore di guadagno di libro di codici fissato quantizzato nel sottoquadro j nel quadro i di periodo di persistenza o trascinamento.

I fattori di guadagno g<mean >(i), cioè i parametri di livello di c

rumore di confort, sono mediati dall'equazione seguente:

dove i è l'indice di quadro;

j è l'indice di sottoquadro;

gc(i)(j) è il guadagno del quadro i (n = 0);

gc(i-n)(j) è il fattore di guadagno di libro di codici fisso nel sottoquadro j di uno dei periodi di quadro di media, n = da 0 a 7;e n è l’indice di quadro di periodo di media (n = da 0 a 7).

Nello stesso modo come nella codifica dei vettori di parametri spettrali, possiamo utilizzare la soluzione secondo l'invenzione pure nella codifica dei valori di guadagno, in cui il calcolo degli stessi valori di parametri è possibile sia nel codificatore che nel decodificatore a causa dell'osservazione del periodo di persistenza o trascinamento, cioè quando conosciamo il verificarsi la lunghezza del periodo di persistenza o trascinamento. Nel nostro esempio il fattore che deve essere quantizzato è il cosiddetto fattore di correzione di guadagno )^che è effettivamente trasmesso nel sistema di comunicazione, e in base al quale il decodificatore di parlato può generare i parametri g<mean >di rumore di confort, in modo c

tale che esso generi in primo luogo il fattore di guadagno di riferimento g£<ef >del libro di codice fisso (il fattore di guadagno di riferimento può essere generato nel decodificatore di parlato quando conosciamo il verificarsi del periodo di persistenza o trascinamento). Il fattore di correzione di guadagno può essere generato nel codificatore di parlato nel modo seguente:

dove è il fattore di guadagno mediato del libro di codici fisso; e

è il fattore di guadagno di riferimento del libro di codici fisso che era calcolato in base ai fattori di guadagno quantizzati del libro di codici fisso mediando i valori di parametri su un periodo di persistenza o trascinamento comprendente 7 quadri in accordo con l'equazione (A) presentata in precedenza.

Nel decodificatore di parlato del ricevitore il calcolo dei parametri <■>gmeen e ^mean <» >eseguito nell'ordine inverso di equazioni (1) e (6) quando i parametri quantizzati g (errore di predizione) eY (fattore di correzione di guadagno) sono stati ricevuti, e quando 1 parametrif e gc sono stati calcolati in base al periodo di persistenza o trascinamento, quando il decodificatore di parlato secondo l'invenzione conosce il verificarsi del periodo di persistenza o trascinamento.

Quando il periodo di persistenza o trascinamento è sincronizzato in accordo con l'invenzione possiamo evitare gli svantaggi riguardanti la mediazione della tecnica nota dei parametri GS, particolarmente possiamo evitare il fatto che i parametri mediati contengano informazioni rappresentanti picchi di rumore brevi invece di valore rappresentanti rumori di sottofondo tipico. L'invenzione richiede che l'equipaggiamento di ricevitore debba memorizzare nella sua memoria i contenuti degli ultimi quadri di parlato, nel GSM gli ultimi sette quadri di parlato, poiché l'algoritmo secondo l'invenzione rivela la presenza del periodo di persistenza o trascinamento solamente quando esso è terminato, e quindi le informazioni di rumore di sottofondo contenute negli ultimi quadri di parlato devono in ogni momento essere memorizzati e disponibili per una necessità di media possibile.

Quando è usato un procedimento di quantizzazione predittiva con l'invenzione è preferibile che la quantizzazione dei parametri appartenenti alla generazione del rumore di confort utilizzi le stesse tabelle di quantizzazione che utilizza il procedimento di quantizzazione predittiva nella codifica di parlato normale. Poi la predizione dovrebbe avere una funzione non adattativa quando la trasmissione è interrotta. I procedimenti di predizione dovrebbero usare valori, che sono il più vicino possibile ai valori rappresentanti rumore di sottofondo corrente al termine della trasmissione, in modo tale che la sezione di guantizzazione possa descrivere le variazioni dei valori di parametri quando il rumore di sottofondo varia attorno al livello medio. Gli stessi valori di predizione devono naturalmente essere disponibili sia nei dispositivi trasmettitori che nei dispositivi ricevitori in modo tale che il procedimento predittivo possa funzionare correttamente.

Una soluzione per ottenere buoni valori di predizione per la quantizzazione dei valori di rumore di confort trasmessi nei quadri SID è memorizzare i valori di parametri quantizzati durante il periodo di persistenza o trascinamento e calcolare il valore medio dei valori memorizzati e quantizzati quando il periodo di persistenza o trascinamento è terminato. Questi valori di predizione mediati sono congelati fino a che si verifica il successivo periodo di persistenza o trascinamento. Questo processo è ben adatto per il procedimento inventivo, cioè quando il decodificatore di parlato sa se il periodo di parlato è seguito o meno da un periodo di persistenza o trascinamento.

L'invenzione è applicabile in tutti i sistemi di comunicazione radio utilizzanti la modalità di trasmissione discontinua con periodi di persistenza o trascinamento, particolarmente nei sistemi telefonici mobili DCS 1900 e GSM. Le cifre esatte presentate in precedenza, quali la lunghezza del periodo di persistenza o trascinamento e del periodo di media espressa in quadri, non sono essenziali per l'invenzione, ma esse sono state usate per illustrare l'applicabilità dell'invenzione. La decodifica di parlato secondo l'invenzione può essere usata in un telefono mobile e in una stazione di base di un sistema di telefono mobile, cioè generalmente in un ricetrasmettitore, sia esso un telefono mobile o una stazione di base. Preferibilmente l'invenzione è applicata nel ramo di ricezione di un ricetrasmettitore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per valutare il periodo di persistenza o trascinamento in un decodificatore di parlato (16) in un sistema di comunicazione utilizzante trasmissione discontinua tra il trasmettitore e il ricevitore, per cui la trasmissione discontinua comprende periodi di quadro temporalmente sequenziali di cui alcuni periodi conterranno un quadro trasmesso e alcuni periodi non contengono alcuna trasmissione, costituendo: - periodi di trasmissione d’informazioni (200; 301; 302) comprendenti almeno un quadro e contenenti informazioni fornite da un utente a detto dispositivo trasmettitore, e - periodi di silenzio (208, 209; 303) aventi una lunghezza di almeno un periodo di quadro e contenenti altre informazioni diverse da quelle fornite dall'utente; - per cui vi è un periodo verificantesi irregolarmente (T) comprendente almeno un quadro tra un periodo (200) di trasmissione di informazioni e il successivo periodo di silenzio (208, 209), il periodo irregolare formando un periodo di persistenza o trascinamento per determinare le informazioni riguardanti il periodo di silenzio; caratterizzato dal fatto che - nel ricevitore il numero di periodi di quadro è conteggiato (411) fino ad un certo momento; - l'inizio di detto periodo di silenzio (208, 209; 303) è rivelato; e - in base a detto numero conteggiato di periodi di quadro e all'inizio del periodo di silenzio (208, 209; 303) è deciso se vi è un periodo di persistenza o meno (T) di detto tipo tra detto periodo (200; 301; 302) di trasmissione di informazioni e il periodo di silenzio (208, 209; 303) seguente il periodo di trasmissione d'informazioni.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta trasmissione discontinua comprende - un periodo di media (211, 212) con una lunghezza di un numero di periodi di quadro predeterminata, di cui almeno l'ultimo periodo di quadro è un periodo di quadro appartenente al periodo di silenzio (208, 209; 303); per cui in detta trasmissione - il decodificatore di parlato ottiene un segnale d'informazione (107, 405) per ciascun periodo di quadro, il segnale avendo un primo valore se il periodo di quadro appartiene ad un periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) o ad un periodo di persistenza o trascinamento (T), e un secondo valore se il periodo di quadro appartiene ad un periodo di silenzio (208, 209; 303); e nel quale procedimento - il numero di periodi di quadro è conteggiato (411) nel ricevitore fino all'ultimo periodo di quadro (0) del periodo di media (211, 212); - è rivelato il momento in cui detto segnale d'informazione (405) cambia da detto primo valore a detto secondo valore; e - in base a detto numero conteggiato di periodi di quadro e a detta rivelazione è deciso se vi è o meno un periodo di persistenza o trascinamento (T) di detto tipo tra detto periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) e il periodo di silenzio (208, 209; 303) seguente il periodo di trasmissione d'informazione.
3. Decodificatore di parlato per la decodifica di quadri di parlato ricevuti in trasmissione discontinua comprendente: - mezzi (402) eseguenti la decodifica di parlato allo scopo di decodificare il quadro di parlato ricevuto per riproduzione; - mezzi (407) di generazione di rumore di confort per generare rumore sintetico per detta riproduzione; e - mezzi (408) di controllo di decodifica di parlato per controllare la decodifica di parlato; per cui detta trasmissione discontinua comprende periodi di quadro temporalmente sequenziali di cui alcuni periodi conterranno un quadro trasmesso e alcuni periodi non contengono alcuna trasmissione, comprendente - periodi di trasmissione di informazioni (200; 301; 302) comprendenti almeno un quadro e contenenti informazioni fornite da un utente a detto dispositivo trasmettitore, e - periodi di silenzio (208, 209; 303) aventi una lunghezza di almeno un periodo di quadro e contenenti altre informazioni diverse da quelle fornite dall'utente; per cui vi è un periodo verificantesi irregolarmente (T) comprendente almeno un quadro tra un periodo (200) di trasmissione di informazioni e il successivo periodo di silenzio (208, 209), il periodo irregolare formando un periodo di persistenza o trascinamento per determinare le informazioni riguardanti il periodo di silenzio; caratterizzato dal fatto che esso comprende - mezzi (411) conteggienti il numero di periodo di quadro fino ad un momento predeterminato; - mezzi (410) rivelanti l'inizio di detto periodo di silenzio (208, 209; 303); e - mezzi (410) decidenti in base a detto numero conteggiato di periodi di quadro e all'inizio del periodo di silenzio (208, 209; 303) se vi è o meno un periodo di persistenza o trascinamento (T) di detto tipo tra detto periodo di trasmissione di informazioni (200; 301; 302) e il periodo di silenzio (208, 209; 303) seguente il periodo di trasmissione di informazioni.
4. Decodificatore di parlato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta trasmissione discontinua comprende: - un periodo di media (211, 212) con una lunghezza di un numero predeterminato di periodi di quadro, di cui almeno l'ultimo periodo di quadro è un periodo di quadro appartenente al periodo di silenzio (208, 209; 303); per cui in detta trasmissione - il decodificatore di parlato ottiene un segnale d'informazione (107, 405) per ciascun periodo di quadro, il segnale avendo un primo valore se il periodo di quadro appartiene ad un periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) o ad un periodo di persistenza o trascinamento (T) e un secondo valore se il periodo di quadro appartiene ad un periodo di selenzio (208, 209; 303); - detti mezzi di conteggio (411) comprendono mezzi per conteggiare il numero di periodi di quadro nel ricevitore fino all'ultimo periodo di quadro (0) del periodo di inedia (211, 212); - detti mezzi di rivelazione (410) comprendono mezzi per rivelare il momento in cui detto segnale d'informazione (405) cambia da detto primo valore a detto secondo valore; e - detti mezzi di decisione (410) comprendono mezzi per decidere in base a detto numero di periodi di quadro conteggiati da detti mezzi di conteggio (411) e a detta rivelazione eseguita da detti mezzi di rivelazione (410) se vi è o meno un periodo di persistenza o trascinamento (T) di detto tipo tra detto periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) e il periodo di silenzio (208, 209; 303) seguente il periodo di trasmissione d'informazioni.
5. Ricetrasmettitore per un sistema di telefono mobile utilizzante trasmissione discontinua, il ricetrasmettitore comprendendo un ramo trasmettitore per trasmettere messaggi e un ramo ricevitore per ricevere messaggi, il ramo ricevitore avendo un decodificatore di parlato comprendente: - mezzi (402) eseguenti la decodifica di parlato allo scopo di decodificare il quadro di parlato ricevuto per riproduzione; - mezzi (407) di generazione di rumore di confort per generare rumore sintetico per detta riproduzione; e - mezzi (408) di controllo di decodifica di parlato per controllare la decodifica di parlato; per cui detta trasmissione discontinua comprende periodi di quadro temporalmente sequenziali di cui alcuni periodi conterranno un quadro trasmesso e alcuni periodi non contengono alcuna trasmissione, comprendente - periodi di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) comprendenti almeno un quadro e contenenti informazioni fornite da un utente a detto dispositivo trasmettitore, e - periodi di silenzio (208, 209; 303) aventi una lunghezza di almeno un periodo di quadro e contenenti altre informazioni diverse da quelle fornite dal1'utente; per cui vi è un periodo verificontesi irregolarmente (T) comprendente almeno un quadro tra un periodo (200) di trasmissione di informazioni e il seguente periodo di silenzio (208, 209), il periodo irregolare formando un periodo di persistenza o trascinamento per determinare le informazioni riguardanti il periodo di silenzio; caratterizzato dal fatto che esso comprende - mezzi (411) conteggienti il numero di periodi di quadro fino ad un momento predeterminato; - mezzi (410) rivelanti l'inizio di detto periodo di silenzio (208, 209; 303); e - mezzi (410) decidenti in base a detto numero conteggiato di periodi di quadro e all'inizio del periodo di silenzio (208, 209; 303) se vi è o meno un periodo di persistenza o trascinamento (T) di detto tipo tra detto periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) e il periodo di silenzio (208, 209; 303) seguente il periodo di trasmissione di informazioni.
6. Ricetrasmettitore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta trasmissione discontinua comprende: un periodo di media (211, 212) con una lunghezza di un numero predeterminato di periodi di quadro, di cui almeno l'ultimo periodo di quadro è un periodo di quadro appartenente al periodo di silenzio (208, 209; 303); per cui in detta trasmissione - il decodificatore di parlato ottiene un segnale di informazione (107, 405) per ciascun periodo di quadro, il segnale avendo un primo vaiore se il periodo di quadro appartiene ad un periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) o ad un periodo di persistenza o trascinamento (T) e un secondo valore se il periodo di quadro appartiene ad un periodo di silenzio (208, 209; 303); - detti mezzi di conteggio (411) comprendono mezzi per conteggiare il numero di periodi di quadro nel ricevitore fino all'ultimo periodo di quadro (0) del periodo di media (211, 212); - detti mezzi di rivelazione (410) comprendono mezzi per rivelare il momento in cui detto segnale d'informazione (405) cambia da detto primo valore a detto secondo valore; e - detti mezzi di decisione (410) comprendono mezzi per decidere in base a detto numero di periodi di quadro conteggiati da detti mezzi di conteggio (411) e a detta rivelazione eseguita da detti mezzi di rivelazione (410) se vi è o meno un periodo di persistenza o trascinamento (T) di detto tipo tra detto periodo di trasmissione d'informazioni (200; 301; 302) e il periodo di silenzio (208, 209; 303) seguente il periodo di trasmissione di informazioni.
7. Ricetrasmettitore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che esso è un telefono mobile.
8. Ricetrasmettitore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal f tt ch esso è una stazione di base