JP2001500344A

JP2001500344A - タンデム型ボコーダの音質を改良する方法および装置

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Publication number: JP2001500344A
Application number: JP11505162A
Authority: JP
Inventors: マーメルステイン・ポール; ラビポウル・ラフィ; ナバロ・ウイリアム; カバーデイル・ポール
Original assignee: ノーテル・ネットワークス・コーポレーション
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: CA2256329A1; WO1999000791A1; CN1179324C; DE69735097T2; DE69735097D1; EP0920693B1; EP0920693A1; US5995923A; CN1228867A; JP3542610B2

Abstract

(57)【要約】近年、電気通信業界では種々の種類のディジタル・ボコーダが急増して、異なる有線およびワイヤレス通信システムの帯域幅需要を満たしている。ネットワークの多様性、そのようなネットワーク・ユーザの急激な成長に伴ない、２台のボコーダがタンデムに置かれ単一の接続を行う例が増加してきた。低ビットレート・コーデックの構成は送信される通話の質を低下させることがある。本発明はこの問題を解決するために新しい方法と装置を提供し、ワイヤレス通信環境の中でディジタル化されたオーディオ信号を送信するものである。この装置は圧縮通話信号を中間の共通フォーマットを介して１つのフォーマットから他のフォーマットへ変換でき、従ってオーディオ・データを連続してＰＣＭタイプのディジタル化で伸長し、オーディオ・データを再圧縮する必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称タンデム型ボコーダの音質を改良する方法および装置発明の分野本発明はワイヤレスの可能性もある通信環境の中で、ディジタル化されたオーディオ信号を送信する方法と装置に関する。具体的には、信号が通信ネットワークの１つの終端から他の終端に送信されている時、ディジタル信号処理技術を用いて圧縮またはエンコードされたオーディオ信号の質を改良する方法および装置に関する。背景技術近年、通信産業では種々のディジタル・ボコーダが急増して、異なった有線およびワイヤレス通信システムの帯域幅需要を満たしてきた。「ボコーダ」という名前は、その応用が主にオーディオ信号のコード化とデコード化を目的としたものであるという事実に由来する。ボコーダは通常、移動電話および通信ネットワークの基地局に統合されている。ボコーダはディジタル化されたオーディオ信号の通話を圧縮、逆変換する。典型的には、オーディオ信号は多くの量子化技術のうち１つを使ってディジタル化されている。これらの技術の例として、パルス振幅変調（ＰＡＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、デルタ変調などがある。ここではボコーダの入力フォーマットとしてＰＣＭを例に説明する。ボコーダはエンコーダ段階を含み、ディジタル化したオーディオを入力として受信し、圧縮信号として出力し、圧縮率は８：１などである。逆変換に関しては、ボコーダはデコーダ段階を含み、圧縮された通話信号を受信しＰＣＭサンプルなどのディジタル化信号として出力する。通話を圧縮する主な利点は、伝送に使える限られたチャネル帯域幅の中で使う帯域幅が少ないということである。主な欠点は通話の質が低下することである。最新の低ビット・レート・ボコーダは、線形予測モデルに基づき、通話信号を一連の線形予測係数、残差信号および種々の他のパラメータに分ける。一般的には、これらの成分から高品質の通話が再構成できる。しかし通話に多数のボコーダが介在する場合、質が低下する。ネットワークの多様化とネットワーク・ユーザの増加に伴い、２つのボコーダがタンデムに設置され、単一の接続で機能を果たす例が増えている。このような場合、第１のエンコーダを使って第１の移動ユーザの通話を圧縮する。圧縮された通話はその地域の移動通信を受け持つ基地局に送信され、伸長される（ＰＣＭフォーマット・サンプルに変換される）。その結果生成されたＰCＭサンプルは、電話ネットワークのディジタル幹線を通じて第２の移動端末を受け持つ基地局に到着し、そこでは第２のエンコーダが入力信号を圧縮し、第２の移動端末に送信する。第２の移動端末における通話デコーダは、受信された圧縮通話データを伸長し、第１の移動端末から送られた元の通信信号に合成する。このような例としては、北アメリカ時分割多元接続方式システムに従って動作するワイヤレス端末から、ヨーロッパの移動体通信標準移動電話（ＧＳＭ）への呼などがある。これまでにボコーダ・タンデム化の条件を低減する試みとして、「バイパス」と呼ばれる方法が提唱されている。この方法の基本的な考え方は、ボコーダとバイパス機能を含むディジタル信号プロセッサを提供し、このバイパス機能は入力信号がボコーダと互換性のあるフォーマットの場合に実行されるというものである。実際の使用においては、第１の移動端末から発信されたＲＦ信号を受信する第１の基地局のディジタル信号プロセッサは、信号送信と制御によって、呼が送られる移動端末に関する第２の基地局に同じディジタル信号プロセッサが存在するかどうかを決定する。第１の基地局に関するディジタル信号プロセッサは、圧縮された通話信号をＰＣＭサンプルに変換する代わりにバイパス機能を実行し、圧縮された通話を搬送ネットワークに出力する。圧縮された通話信号が第２の基地局に関するディジタル信号プロセッサに到着すると、ローカル・ボコーダをバイパスするようにルーティングされる。信号の伸長は第２の移動端末だけで行われる。「バイパス」方法については、１９９５年１２月１３日付けの国際出願番号ＰＣＴ９５ＣＡ７０４に詳述されている。しかし、この解決法はボコーダが同一である場合だけ有効である。ネットワークの急速な拡大に伴い、ボコーダも多様化している。従って、バイパス解決法は、タンデム型ボコーダを含む接続の一部でしか有益でない。このように通信業界の中では、互換性のないタンデム型ボコーダを含む接続の間において、音質を改良できる装置が望まれている。発明の概要本発明の目的は、オーディオ信号を処理し、通信ネットワーク内の２つのボコーダ間で信号が交換される時起きる信号の劣化を低減する装置を提供することにある。本発明の他の目的は、通信ネットワーク内で１つのボコーダから他のボコーダに信号が送信される時、オーディオ信号の劣化を低減する方法を提供することにある。本発明の一見地によれば、本発明は、入力と出力から構成され、前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて上記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有するオーディオ信号処理装置において、ａ）第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを前記入力に受信し、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを前記出力から送出する第１の処理手段と、ｂ）前記入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームから第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを生成する第２の処理手段とを備えるように構成される。好ましくは、本発明は、一組のトランスコーダが提供され、圧縮オーディオ信号を１つのフォーマットから他のフォーマットに変換する。各トランスコーダは擬似デコーダを備え、入力される圧縮オーディオ信号を共通のフォーマットに変換し、その後電話会社のネットワークを通じて第２のトランスコーダに送出する。離れたトランスコーダにある擬似エンコーダは共通フォーマットの信号を処理し、それを第１のトランスコーダに供給された元の圧縮オーディオ信号とは異なるフォーマットの圧縮オーディオ信号に変換する。全二重動作を行うため、各トランスコーダは共通フォーマットの信号を生成する擬似デコーダ、および共通フォーマットの信号を圧縮オーディオ信号に変換する擬似エンコーダを備える。このシステムは、特に電話ネットワークに種々の非同一のボコーダが提供されている場合に利点がある。ボコーダ間で通話信号を交換するためには、ボコーダが同じでも異なっていても、ローカル・ボコーダが生成した圧縮オーディオ信号を共通フォーマットに変換し、離れたボコーダの擬似エンコーダが処理できるようにすれば十分である。共通フォーマットは圧縮オーディオ信号の中間的な表現として定義でき、これはローカル・ボコーダの擬似デコーダが送信する重要なパラメータ情報を離れたボコーダの擬似エンコーダに直接運ぶ。このようなパラメータ情報には、係数セグメントと送信されている通話信号の励起セグメントを記述するパラメータとが含まれる。共通フォーマット表現の重要な要素の１つとして、オーディオ信号の基本的なフレーム構造が所定の呼の間お互いにリンクされたネットワークにあるボコーダの１つがエンコードしたままの形で保持されているということがある。具体的には、共通フォーマット・フレームは係数セグメントと励起セグメントから成り立ち、その詳細は以下に記述する。しかしながら、オーディオ信号を低減してＰＣＭサンプルまたは共通フォーマット構造と同等の表現にしようとする試みはされていない。圧縮された信号をＰＣＭに変換してからＰＣＭサンプルを圧縮された形にすると、信号の品質が大幅に低下するので、これはできるだけ避けるべきである。本出願の発明者は、共通フォーマット構成を設計し、ボコーダがエンコードしたオーディオ信号の基本的な構造を保持することによって、質の低下が大幅に緩和されることを発見した。この明細書では、「係数セグメント」という用語は人間のオーディオ系のモデルのフィルタ機能を一義的に形成する一連の係数を示している。また、係数が間接的に抽出される情報フォーマットのタイプも示している。既存のボコーダではいくつかの異なるタイプの係数が既知であり、その中には反射係数、反射係数のアークサイン、線スペクトル・ペアおよびログ領域比などがある。通常、これらの異なるタイプの係数は数学的変換で関係づけられ、異なる特性を有し、異なるアプリケーションに適応する。このように「係数セグメント」という用語は、これらのタイプの係数を包含するものである。「励起セグメント」は、オーディオ信号を完全に表現するために、係数セグメントと結合するに必要な情報と定義できる。また、「励起セグメント」は、励起を間接的に抽出できるタイプの情報フォーマットをも示す。励起セグメントは、信号を合成してＰＣＭサンプル表現のような非圧縮形の信号を得る時に、係数セグメントを補足する。このような励起セグメントは通話信号の周期性を記述するパラメータ情報、擬似デコーダが計算した励起信号、離れたボコーダに関する擬似エンコーダ内で同期フレーミングを確実にする通話フレーミング制御情報、ピッチ遅れ、およびゲインと相対ゲインなどを含む。係数セグメントと励起セグメントは、電話会社のネットワークを通じて送信される信号中でさまざまに表現することができる。１つの例として、通信されるパラメータの値を表すビットシーケンスとして情報を送信する方法がある。または、それ自体では共通フォーマット信号のパラメータを運ぶのではなく、データベースまたはコードブック中のエントリだけを構成するインデックス・リストを送信し、擬似エンコーダがこのデータベースを調べ、受信された種々のインデックスに基づいて関連する情報を抽出し、共通フォーマット信号を構成するという方法もある。「第１フォーマット」、「第２フォーマット」または「第３フォーマット」などの表現は、共通フォーマット表現または所定のボコーダのフォーマットで圧縮された形のオーディオ信号を記述するために使われている場合、一般的には、基本構造を共有し、すなわち係数セグメントと励起セグメントに分割されているが、互換性がない信号を示す。このように、第１フォーマットで信号を変換することができるボコーダは、一般的に、第１フォーマット以外の任意のフォーマットで表現された信号を処理することはできない。本発明の好ましい実施の形態においては、圧縮された形のオーディオ信号を共通フォーマットに変換するプロセスは２つのステップで実行される。最初のステップでは、圧縮オーディオ信号データフレームの係数セグメントを処理して共通フォーマットの係数セグメントを生成する。一般的に、あるタイプの係数を他のタイプの係数に変換するプロセスは、既知の数学的アルゴリズムによって実行される。擬似デコーダに関するボコーダの種類によって、この変換は、圧縮オーディオ信号データ・フレームから係数を共通フォーマット・データ・フレームの係数を構成する新しい値に再量子化することによって実行される。次のステップでは、フレーム・エネルギ、ゲイン値、遅れ値およびコードブック情報（通常はボコーダのデコーダ部分である）を処理することによって共通フォーマット・データ・フレームの励起セグメントを得、励起信号を量子化して、共通フォーマット・データ・フレームを形成する。擬似エンコーダを使って共通フォーマット・データ・フレームから圧縮オーディオ信号に変換するプロセスは、上記と同様な方法で実行される。まず共通フォーマット・データ・フレームの係数セグメントを処理し、圧縮オーディオ信号データ・フレームの係数セグメントを生成する。圧縮オーディオ信号データ・フレームの励起セグメントは共通フォーマット励起セグメントをその共通フォーマットから得られた係数を有するフィルタに通過させ通話信号を合成することによって得られる。この信号は通常、ボコーダのエンコーダ部分に印加される。オーディオ信号を合成して分析を実行することなしに、他のフォーマットのデータ・フレームからあるフォーマットの励起セグメントを得るもう１つの方法として、原データ・フレームの励起セグメント中で使用可能なデータから励起セグメントだけを計算する方法がある。この方法と上記の方法のどちらを選択するかは、使用するアプリケーションや必要な変換のタイプによって異なる。具体的には、一定のフォーマットの圧縮オーディオ信号は、各フレームのセグメントを独立に再計算することによって簡単に共通フレームに変換できる。しかしながら、合成による分析手法を使って励起セグメントを得る方が現実的な場合もある。さらに、本発明は、（ａ）第１の入力と第１の出力を含み、前記第１のトランスコーダは前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有する第１のトランスコーダと、（ｂ）第２の入力と第２の出力を含み、前記第１の入力は前記第１の出力にリンクされ第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを受信し、前記第２のトランスコーダは前記第２の入力に印加された第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記第２の出力において第３フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第３フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有する第２のトランスコーダとを備えるように構成される。さらに、本発明は、ディジタル化さおよび圧縮された形でオーディオ情報を表わすデータ・フレームを処理し、そのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、そのデータ・フレームは第１フォーマットである方法において、ａ）第１フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｂ）第１フォーマットのデータ・フレームを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｃ）第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントとステップａおよびｂで生成された第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを結合し、それぞれ第１フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す第２フォーマットのデータ・フレームを生成するステップからなるように構成される。さらに、、本発明は、ディジタル化さおよび圧縮された形でオーディオ情報を表わすデータ・フレームを送信し、そのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、そのデータ・フレームは第１フォーマットである方法において、ａ）第１のサイトにおいて第１フォーマットのデータ・フレームを処理して第２フォーマットのデータ・フレームを生成し、第２フォーマットのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、ｂ）第２フォーマットのデータ・フレームを前記第１のサイトから離れた第２のサイトに送信し、ｃ）前記第２のサイトにおいて第２フォーマットのデータ・フレームを処理して第３フォーマットのデータ・フレームを生成し、第２フォーマットのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含むステップからなるように構成される。さらに、本発明は、互換性のないボコーダ間でオーディオ信号を送信する方法において、ａ）第１のボコーダから第１フォーマットのデータ・フレームを受信し、このデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、ｂ）第１フォーマットのデータ・フレームを中間フォーマットのデータ・フレームに変換するステップは、さらに、ｉ）第１フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して中間フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｉｉ）第１フォーマットのデータ・フレームを処理して中間フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｉｉｉ）中間フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントと中間フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを結合して、第１フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す中間フォーマットのデータ・フレームを生成するサブ・ステップを含み、ｃ）中間フォーマットのデータ・フレームを第３フォーマットのデータ・フレームに変換すろステップは、さらに、ｉ）中間フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して第３フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｉｉ）中間フォーマットのデータ・フレームを処理して第３フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｉｉｉ）第３フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントと第３フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを結合して第１フォーマットおよび中間フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す第３フォーマットのデータ・フレームを生成するサブ・ステップを含み、ｄ）第３フォーマットのデータ・フレームを第２のボコーダに送信するステップからなるように構成される。さらに、本発明は、コンピュータにオーディオ信号を処理するよう命令するプログラム要素を含み、前記のコンピュータは入力および出力から構成され、前記のプログラム要素は前記のコンピュータを前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応答させ、前記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、前記のプログラム要素は前記のコンピュータ機能ブロックを実行する機械式可読保存メディアにおいて、ａ）前記の入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを受信し、前記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを送信する第１の処理手段と、ｂ）前記の入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームから第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを生成する第２の処理手段を含むように構成される。さらに、本発明は、第１フォーマットの圧縮オーディオ信号のフレームを第２フォーマットの圧縮オーディオ信号のフレームに変換し、その第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有するボコーダ間インタフェース・ノードにおいて、ａ）第１の入力と第１の出力を含み、前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記の出力において中間フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、前記の中間フォーマットのフレームは係数セグメントおよび励起セグメントを有する第１のトランスコーダと、ｂ）第２の入力と第２の出力を含み、前記第２の入力は前記第１の出力にリンクして中間フォーマットの圧縮オーディオ・データを受信し、前記第２の入力に印加された中間フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記第２の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成する第２のトランスコーダとを含むように構成される。図面の簡単な説明図１は、従来のＣＥＬＰボコーダのエンコーダ段階を表すブロック図である。図２は、従来のＣＥＬＰボコーダのデコーダ段階を表すブロック図である。図３は、ワイヤレス移動端末と固定（有線）端末の間の通信リンクを表す概念図である。図３ｂは、本発明の実施の形態の２台のトランスコーダを含む２台のワイヤレス移動端末間の通信リンクを表す概念図である。図３ｃは、本発明の実施の形態のクロス・トランスコーディング・ノードを含む２台のワイヤレス移動端末間の通信リンクを表す概念図である。図４は、本発明に従って構成され、信号をＰＣＭタイプのディジタル化技術へ伸長することなく、共通フォーマットを介してあるフォーマットから他のフォーマットヘ圧縮通話信号を翻訳するシステムを表わすブロック図である。図５は、図４に示されたシステムを詳細に表したブロック図である。図６は、図５のシステムの変換例であるクロス・トランスコード・ノードのブロック図である。図７ａは、ＩＳ５４フォーマットのデータ・フレームを表す図である。図７ｂは、図５または図６に描かれたトランスコーダが生成する共通フォーマットのデータ・フレームを表す図である。図７ｃは、ＩＳ６４１フォーマットのデータ・フレームを表す図である。図８は、ＩＳ５４フォーマットの圧縮通話フォーマットを共通フォーマットに変換する動作を表すフローチャートである。図９は、共通フォーマットのデータ・フレームを圧縮通話フォーマットＩＳ６４１に変換する動作を表すフローチャートである。図１０は、図５に描かれたタイプの擬似エンコーダの機能を実行する装置を表すブロック図である。図１１は、図１０に表された装置を示す機能ブロック図である。図１２は、図１０に表された装置の変形例を示す機能ブロック図である。発明の実施の形態以下は、ワイヤレス電気通信で現在使われている線形予測符号化（ＬＰＣ）ボコーダ技術の説明である。一つのアプリケーションとして、移動端末と固定基地局間で信号のワイヤレス送信がある。また、他のアプリケーションとして、有線ネットワークの他の部分で異なるボコーダが使われている場合のインターネット通信ネットワーク上の通話の送信がある。チャネル帯域幅が貴重である通信応用においては、送信チャネルに使われる帯域幅はできる限り小さくすることが重要である。一般的にはユーザのオーディオ信号を送信前に量子化し圧縮する方法がよく使われる。典型的には、オーディオ信号はまず多くの量子化技術の１つを使ってディジタル化される。これらの技術の例としては、パルス振幅変調（ＰＡＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、およびデルタ変調などがあるが、ＰＣＭがもっとも一般的である。基本的にＰＣＭでは、アナログ信号のサンプルが指定されたレートでとられ（一般的には８ｋＨｚ）、離散値に量子化されディジタル・フォーマットで表現される。その後エンコード段階とデコード段階を含むコーデックを使い、ディジタル信号を発信源ポイントで圧縮し、受信ポイントで伸長し、送信チャネルの使用を最適化する。特にオーディオ信号用に使われるコーデックは、ダビングされた「ボコーダ」に使われる（オーディオコーダの場合）。通話信号の必要な特性だけをエンコードするため、必要なビットより少なく送信し、しかも通話の品質を大幅に落とさずに原波形を再生できる。必要なビット数が少ないので、低いビット・レート送信が達成される。現在ほとんどの低ビット・レート・ボコーダは線形予測符号化（ＬＰＣ）シリーズであり、関連する通話の特徴を時間ドメイン内の波形から抽出する。ボコーダは、エンコーダとデコーダという２つの主な構成要素から構成される。エンコーダ部分はディジタル化された通話信号を処理して圧縮し、一方、デコーダ部分は圧縮された通話をディジタルオーディオ信号に伸長する。ＬＰＣタイプのボコーダは過去のｐサンプルのオーディオ（Ｓ_n-k）の加重合計を使って現在のサンプル（Ｓ_n）を予測する。数字ｐはモデルの次数を決定する。次数が高ければ通話の品質はよくなる。典型的なモデルの次数の範囲は１０から１５である。通話サンプルの等式は次の通りである。この式でａ_kは最後のＳ_n-kサンプルの寄与を決定する係数である。ｅ_nは現在のサンプルのエラー信号である。Ｓ_nとｅ_nのｚ変換を使って予測フィルタを定義すると、次の式が得られる。この式で図１はＣＥＬＰボコーダの一般的なモデルのエンコーダ部分を表すブロック図である。この図から分かるようにエンコーダ部分のオーディオ領域分析ブロック１００への入力はＰＣＭサンプルであり、その出力はＬＰＣフィルタ係数セグメントと、予測エラー信号（残差とも呼ばれる）を表すいくつかのパラメータからなる励起セグメントを構成する。この出力は電気通信チャネルに送られる。係数セグメント内のＬＰＣフィルタ係数の数は、モデルの次数ｐによって決定される。励起セグメント・パラメータとしては、励起の性質（オーディオまたは非オーディオ）、ピッチ周期（オーディオ励起の場合）、ゲイン係数、エネルギ、ピッチ予測ゲインなどがある。コード励起線形予測ボコーダは現在、電話でもっともよく使われているタイプのボコーダである。ＣＥＬＰは、励起パラメータを送る代わりに、適応的および確率的コードブックの中で一連のベクトルを指すインデックス情報を送る。すなわち、各通話信号に対して、エンコーダはコードブックを通じて、ＬＰＣ合成フィルタへの励起として使われた時に知覚的にそのオーディオに一番よくマッチするものを検索する。この情報を含む通話フレームは、Ｔ秒ごとに再計算される。Ｔの共通の値は２０ｍｓである。１つの２０ｍｓ圧縮通話フレームは８ｋＨｚで取られた１６０ＰＣＭサンプルを表す。図２は、ＣＥＬＰボコーダの一般的なモデルのデコーダ部分を表すブロック図である。圧縮された通話フレームは電気通信チャネル２１０から受信され、ＬＰＣ合成フィルタ２２０に送られる。ＬＰＣ合成フィルタ２２０はＬＰＣフィルタ係数セグメントと励起セグメントを使って、ＰＣＭサンプル・フォームの出力通話信号を通常生成する。ボコーダを強化するために補完とよばれる技術が使われる。これは２０ｍｓの通話フレームを５ｍｓのサブフレームに分割し、これらの予測係数を補完する。この技術は、生成された通話信号内で望ましくない「ポップ」や「クリック」ノイズが出ないようにするために役立つ。これらのノイズは通常、予測係数内で１つの信号フレームが他の信号フレームに急速に変化する結果として発生するものである。各信号フレームは４つのサブフレームに分割され、便宜上、それぞれサブフレーム（１）、サブフレーム（２）、サブフレーム（３）、サブフレーム（４）と呼ぶことにする。第１のサブフレーム、つまりサブフレーム（１）上で通話信号を生成するために使う予測係数は、以前のフレームの予測係数と、現在のフレームの係数の組み合わせであり、組み合わせの比率は７５％／２５％である。サブフレーム（２）については、この比率は５０％／５０％、サブフレーム（３）では２５％／７５％、最後のサブフレーム（４）では０％／１００％に変化する。つまり、最後のサブフレームでは現在のフレームからの係数だけが使われる。図３ａ、３ｂ、３ｃはワイヤレス・リンクを含んだ電話通信を示し、ＣＥＬＰボコーダ技術を実現するための概念図である。図３ａは、ワイヤレス移動端末３００と固定（有線）端末３３０の間の通信リンクを表した概念図である。通話は移動端末３００にあるボコーダによって圧縮（エンコード）され、ワイヤレス・リンク（ＲＦチャネル）を介して基地局３１０に送られ、そこで第２のボコーダのデコードによってＰＣＭサンプルにデコードされる。その後、信号は電話通信会社ネットワーク３１５のディジタル中継線の中にある種々のスイッチを通って中央局３２０に送られ、その中央局３２０は物理的に固定端末３３０に接続されている。中央局ではディジタル信号はアナログ・フォーマットに変換され、端末３３０に送られる。そのようなシナリオでは、通話の圧縮と伸長は１度ずつである。図３ｂは本発明の実施の形態の２つのワイヤレス移動端末３４０と３８０をつないだ通信リンクの概念図であり、２つのトランスコーダを含む。通話は移動端末Ａ３４０にあるボコーダによって圧縮（エンコード）され、ワイヤレス・リンク（ＲＦチャネルＡ）を介して基地局Ａ３５０に送られ、そこで第２のボコーダのデコーダによってＰＣＭサンプルにデコードされる。ＰＣＭサンプルはその後電気通信会社のネットワーク３６０を介して第２の移動端末の基地局Ｂ３７０に送られ、そこで第２の基地局ボコーダによって２回目の圧縮（エンコード）が行われる。圧縮された信号はワイヤレスリンク（ＲＦチャネルＢ）を介して移動端末３８０に送られ、第２の移動端末のボコーダで２回目のデコードが行われる。その後、移動端末３８０でオーディオ通話が可能となる。図３ｂは、２つのトランスコーダ３９２と３９４を含む本発明の実施の形態を表し、詳細は以下に説明する。図３ｃは、２つのワイヤレス移動端末間の通信リンクを表す概念図であり、本発明の実施の形態のクロス・トランスコード・ノード３９０を含む。クロス・トランスコード・ノードの詳細は以下に説明する。ボコーダのこの構成はいわゆるタンデム・ボコードの例である。他のタンデム・ボコードの例として、他にワイヤレス移動端末が固定ワイヤレス端末と通信し、任意のタイプのワイヤレス端末が、ボコーダを使って通話を圧縮しする中央のボイスメールシステムからのメッセージを検索し、その後データを保存する場合がある。このような場合、通話は１回以上ボコーダの圧縮および伸長アルゴリズムにかけられる。ボコーダがこのような方法でタンデム化されていると、通話の質は通常劣化する。低ビット・レートのコーデック（ボコーダ）のタンデム接続によって生じた通話信号の劣化を補償するために、「バイパス」と呼ばれる方法が開発され、この方法では、基地局３５０と３７０中でボコーダが２重のデコード／エンコードをしないようにする。この方法の基本的な考え方は、基地局Ａ３５０が、信号と制御を通じて移動端末Ｂ３８０中のボコーダが移動端末Ａ３４０中のボコーダと同じであることを知ってボコーダをバイパスするので、信号データ・フレームが変更なしに直接ディジタル・トランク３６０に送られる。同様に、基地局３７０は圧縮通話データ・フレームを受信することを知っているので、コーディングを行わないで単に信号を移動端末Ｂ３８０に送信する。このバイパス方法は、本明細書の前半で言及された国際出願に詳しく説明されている。しかしながら、この解決法はボコーダが同じ時のみ有効である。ネットワークの急速な拡大に伴い、ボコーダの多様性も増大している。したがって、バイパス方法はタンデム・ボコーダを含む接続の一部でしか使用できない。本発明は、呼の間、ボコーダがタンデムに接続されている時に起きる信号の劣化を低減する方法とシステムを提供する。このシステムは、接続の間に圧縮された通話データ・フレームを中間の共通表現に変換するメカニズムとプロトコルを特徴としており、２つの移動端末の間または、移動端末と固定ワイヤレス端末の間の通信のどちらにも適用できる。図４は、本発明に従って設計されたシステムを表わすブロック図で、信号をＰＣＭタイプのディジタル信号に伸長することなく、圧縮された通話信号を、共通のフォーマットを介してあるフォーマットから他のフォーマットに翻訳する。図５は本発明に従った方法を実行する特定の実施の形態を示し、同じ機能ブロックを有する２つのトランスコーダを有するモジュラ・クロス・トランスコーディング・システム５１０を示すブロック図である。トランスコーダは通信パスの終端にインストールされた分離されたデバイスであり、信号変換機能を提供する。これらの信号変換機能は、そのネットワークがどの通信基準を使っているかによって異なる。典型的な応用では、各トランスコーダはネットワーク中の基地局に関連している。このようにしてトランスコーダが生成した信号は電話ネットワーク上で第２のトランスコーダに送られ、そこで処理される。この詳細は後で説明する。どちらのトランスコーダも同じ機能ブロックを有する。簡単に説明するために、ここでは１つのトランスコーダだけ説明するが、もう１つの装置についても説明は同じである。トランスコーダ５１０は、シグナリングおよび制御ブロック５２０、エンコーディング・ブロック５３０、デコーディング・ブロック５４０を含む。シグナリングおよび制御ブロック５２０の主な機能は、ＰＣＭビット・スチール（バンド内信号）または中央のデータベースからの直接通信を通じて、リンクの他の終端のエンティティと通信する（または通信を試みる）ことであり、以下のどれかを決定する。ａ）接続が同じＬＰＣタイプのボコーダ上で終端する。ｂ）接続が異なるＬＰＣタイプのボコーダ上で終端する。ｃ）接続が上記のａ）またはｂ）以外のエンティティ上で終端する（すなわち、他のタプルのボコーダ、新しいタイプのＬＰＣボコーダ、有線端末など）。デコーディング・ブロック５４０はデコーダ５４２、擬似デコーダ５４４およびバイパス部５４６から構成される。デコーディング・ブロック５４０は、シグナリングおよび制御ブロック５２０の制御のもとに、次のうちどれか１つのタスクを実行する。ａ）接続が同じＬＰＣタイプのボコーダで終了する場合、圧縮通話信号を移動端末Ａから、圧縮通話データを圧縮通話データを通過させるバイパス部５４６を通じて、トランスコーダ５５０のバイパス部５８６に送信して、移動端末Ｂに送る。ｂ）トランスコーディング・モジュールが使用できる異なるＬＰＣタイプのボコーダ上で接続が終端される時、擬似デコーダ５４４を用いて圧縮通話データを移動端末Ａから共通フォーマット信号に変換し、トランスコーダ５５０の擬似エンコーダ５８４に送信する。ｃ）接続が上記のａ）またはｂ）でカバーされないエンティティで終端される場合（すなわち、他のシリーズのボコーダ、新しいタイプのＬＰＣボコーダ、有線端末など）、通話デコーダ５４２を用いて移動端末Ａから圧縮通話データをＰＣＭサンプルに変換し、トランスコーダ５５０のエンコーダ５８２または中央局５９０に送信する。エンコーディング・ブロック５３０は、エンコーダ５３２、擬似エンコーダ５３４、およびバイパス部５３６から構成される。シグナリングおよび制御ブロック５２０の制御の元に、エンコーディング・ブロック５３０は以下のタスクのうちどれか１つを実行する。ａ）接続源が同じＬＰＣタイプのボコーダを有している場合、トランスコーダ５５０のバイパス部５７６から受信された通話信号をバイパス部５３６に送り、バイパス部５３６は圧縮されたデータを再フォーマットした後通過させ、トランスコーダ５１０が接続されている移動端末Ａに送信する。ｂ）接続源が異なるＬＰＣタイプのボコーダを有しトランスコーディング・モジュールが使用できる場合、擬似エンコーダ５３４を起動して、トランスコーダ５５０の擬似デコーダ部５７４から受信された共通フォーマットの信号を圧縮通話データに圧縮し、その信号を移動端末Ａに送出する。ｃ）接続が上記のａ）またはｂ）でカバーされないエンティティで終わる場合（すなわち他のシリーズのボコーダ、新しいタイプのボコーダ、有線端末など）、通話エンコーダ５３２を用いてトランスコーダ５５０のデコーダ５７２または中央局５９０から受信されたＰＣＭフォーマット・サンプルを圧縮通話データに変換し、圧縮された通話データを移動端末Ａに送出する。トランスコーダ５１中のシグナリングおよび制御ブロック５２０はトランスコーダ５５０に向けてメッセージを送信し、トランスコーダ５５０からメッセージを受信し、トランスコーダ５５０から受信された、またはトランスコーダ５５０に向けて送られたデータに従ってトランスコーダの動作を正しく調整する。２つのトランスコーダ間の通信は、これらの間に確率された通信チャネルを通じて実行される。通信チャネルはバンド内の場合もバンド外の場合もある。ＰＣＭ送信の間、ビット・スチール・プロセスが使われる。このプロセスでは、ある通話サンプルからのあるビットを使ってシグナリング情報を送信する。信号ビットの位置とビット抽出レートはビット置き換えの知覚的な効果を低減するために選択され、どちらかの移動端末での可聴信号はあまり影響を受けない。受信トランスコーダは通話サンプル内の信号ビットの位置を知っているので、メッセージをデコードすることができる。トランスコーダ５１０と５５０の間のハンドシェーク手順には、１つのトランスコーダが相手のトランスコーダを識別できる異なるメッセージの交換を含む。従って、すべての装置は最良の通話品質を生成できるモードに設定することができる。ハンドシェーク手順は以下のメッセージの交換を含む。ａ）シグナリングおよび制御ブロック５２０のトランスミッタは、トランスコーダ５１０が生成するＰＣＭ通話信号内に識別子を埋め込む。この識別子を使うと任意の遠隔エンコーダが、発信源のトランスコーダ、つまりトランスコーダ５１０に接続されたボコーダのタイプを正しく決めることができる。この識別は動作を探しているデータベースが実行でき、その詳細は以下の通りである。ｂ）シグナリングおよび制御ブロック５６０はトランスコーダ５５０が受信したデータ・フレームを試験し、任意の帯域幅内のシグナリング情報を抽出する。これはデータ・フレーム内の所定の位置でビット値を観測することによって実行される。メッセージがトランスコーダ識別子であった場合、データベース（図中には示されていない）に問い合わせ、メッセージを生成したトランスコーダに接続されたボコーダのタイプを決定する。メッセージの内容によって以下の可能性がある。１）エンコーディング・ブロック５３０および５８０、およびデコーディング・ブロック５４０および５７０に対するデフォルト・モードは、エンコーダ５３２および５８２、デコーダ５４２および５７２がアクティブで、一方、擬似エンコーダ５３４および５８４、擬似デコーダ５４４および５７４、およびバイパス部５３６，５４６，５７６、５８６に対する残りの機能モジュールが非アクティブである。これは、トランスコーダ５１０（または５５０）がネットワーク内の相手のトランスコーダの存在を認識していない場合、トランスコーダは通常のボコーダとして機能する、すなわち移動端末Ａから受信された圧縮通話データを輸送ネットワークに入力されるＰＣＭサンプルに変換することを意味する。同様に、トランスコーダは、輸送ネットワークからのＰＣＭサンプルを受信し、これらのサンプルをこのトランスコーダがサービスする移動端末のボコーダと互換性のある圧縮フォーマットに変換することを期待する。２）シグナリングおよび制御ブロック５１０が遠隔トランスコーダの存在を識別した場合、トランスコーダの識別子はローカル・データベースの中で確認され、メッセージを送るトランスコーダのタイプを決定する。ここで、もしｉ）トランスコーダが同じであった場合、すなわち遠隔トランスコーダに接続されたボコーダが同じフレーム・フォーマット、またはトランスコーダ５１０にリンクされたボコーダの標準に従って動作している場合、シグナリングおよび制御ブロック５２０によってデコーディング・ブロックがバイパス段階５４６を実行できるようになり、一方、デコーダ５４２および擬似デコーダ５４４は無効になる。このように、遠隔トランスコーダから受信された圧縮通話データは、デコーディングされないで移動端末Ａに送られる。この動作モードは、ボコーダ・タンデム化が行われないので、可能な限り最高の音質を達成する方法の１つである。シグナリングおよび制御ブロック５２０はまたエンコーディング・ブロック５３０を切り換え、どのバイパス５３６がアクティブであるかを伝える。一方、エンコーダ５３２および擬似エンコーダ５３４は非アクティブである。このように、移動端末Ａから受信された圧縮通話データはデコーディングされることなくトランスコーダ５１０を通過する。エンコーディング・ブロック５３０をバイパス・モードに切り換える決定は、遠隔トランスコーダ５５０のシグナリングおよび制御ブロック５６０がトランスコーダ５１０の識別子を受信し、デコーディング・ブロック５７０およびエンコーディング・ブロック５８０をバイパス・モードに設定したという仮定に基づいている。この場合、全二重伝送接続が圧縮通話信号を交換するトランスコーダ間で確立される。ｉｉ）トランスコーダが異なる場合、つまり遠隔トランスコーダが「移動端末Ｂに関連したボコーダが異なるＬＰＣタイプである」と示した場合、シグナリングおよび制御ブロック５２０はデコーディング・ブロック５４０に擬似デコーダ５４４をアクティブにさせ、一方、デコーダ５４２およびバイパス５４６を非アクティブにする。この動作モードでは、シグナリングおよび制御ブロック５２０は、擬似デコーダ５４４を移動局Ａに関するボコーダのフォーマットに変換する共通フォーマットにエンコードされた通話信号を受信することを期待する。また、シグナリングおよび制御ブロック５２０は、擬似エンコーダ５３４がアクティブでエンコーダ５３２およびバイパス５３６が非アクティブであるモードにエンコーディング・ブロック５３０を切り換える。このように、トランスコーダ５１０が生成したデータは、擬似エンコーダ５８４は移動端末Ｂに関するボコーダのフォーマットでエンコードされた共通フォーマットである。本発明の他の実施の形態は、図６に示されるようなクロス・トランスコード・ノードである。説明の簡単化のために、クロス・トランスコード・ノードのうち半分だけが示される。クロス・トランスコード・ノードのもう半分は同じであり、反対方向の通信を行う。クロス・トランスコード・ノード６００は、異なる通話コーデックス間の中央インタフェースとして機能する。本質的に、トランスコード・ノード６００は、前の実施の形態で説明されたように互いに別ではなく、物理的に互いに接続された２つのトランスコードペアとみることができる。各トランスコーダに対する他のシグナリングおよび制御ブロックを使う代わりに、単一の信号および制御段階６１０が使用される。クロス・トランスコード・ノード６００は、デコーディング・ブロック６２０、エンコーディング・ブロック６３０およびスイッチ６４０も含む。シグナリングおよび制御ブロック６１０の主な機能はリンクの他終端のエンティティと通信し（または通信しようと試み）、以下の事項を決定する。ａ）接続が同じＬＰＣタイプのボコーダで終端しているか。ｂ）接続がトランス・コーディングモジュールが使用される異なるＬＰＣタイプボコーダ上で終端しているか。ｃ）接続が上記のａ）またはｂ）（すなわち、他のシリーズのボコーダ、新しいタイプのＬＰＣボコーダ、有線端末など）でカバーされないエンティティ上で終端しているか。タイミングおよび同期化情報を使ってデコーディング・ブロック６２０およびエンコーディング・ブロック６３０を制御する。制御情報を使ってスイッチ６４０の正確な位置を選択し、正しい信号を通じてルーティングする。デコーディング・ブロック６２０はデコーダ６２２、擬似デコーダ６２４およびバイパス部６２６から構成される。エンコーディング・ブロック６３０はバイパス部６３２、擬似エンコーダ６３４およびエンコーダ６３６から構成される。２つのボコーダを相互接続する場合、クロス・トランスコーディング・ノードは次のように機能する。シグナリングおよび制御ブロック６１０の制御の元に、デコーディング・ブロック６２０は以下のタスクのうち１つを実行する。ａ）接続が同じＬＰＣタイプのボコーダ上で終端している場合、圧縮通話信号をバイパス部６２６に送り、バイパス部６２６はバイパス部６３２を介して通話データを、再フォーマットした後に通過させ、同じＬＰＣタイプのボコーダに送信する。ｂ）接続がトランスコーディング・モジュールが使える異なるＬＰＣタイプのボコーダ上で終端している場合、擬似デコーダ６２４を用いて圧縮通話データを共通フォーマット信号に変換し、信号を擬似エンコーダ６３４に送り、共通フォーマットを圧縮信号に再変換し、最後に圧縮通話信号を異なるＬＰＣタイプのボコーダに送信する。ｃ）接続が上記のａ）またはｂ）（すなわち他のシリーズのボコーダ、新しいタイプのＬＰＣボコーダ、有線端末など）をカバーしないエンティティで終端している場合、通話デコーダ６２２を用いて、圧縮通話データをＰＣＭサンプルに変換し、信号をエンコーダ６３６に送ってＰＣＭサンプルを圧縮通話信号に再変換し、最後に圧縮通話信号を終端エンティティに送る。有線端末に接続されている場合、クロス・トランスコーディング・ノードは次のように機能する。ＰＣＭ信号は入ってくるとスイッチ６４０に送られ、シグナリングおよび制御ブロック６１０はスイッチを選択して信号をエンコーダ６３６に送出し、そこで信号は圧縮通話に変換され、最後に圧縮通話が外部ボコーダに送られる。有線端末が通信の受信終端上にあり、圧縮通話信号が入力されると、信号はデコーダ６２２に送られ、そこでＰＣＭフォーマットに変換され、その後、シグナリングおよび制御ブロックはスイッチを選択して信号を有線端末に送出する。次に、擬似エンコーダ装置が圧縮信号から共通フォーマット信号への変換、および共通フォーマットから圧縮信号への逆変換を実行する方法に関する特定の例を説明する。特に、通話信号が移動端末（ＭＴ）Ａ３４０からＭＴＢ３８０に送られる時に、通話信号が変換される場合を考える。この例ではＭＴＡは、ＩＳ５４ワイヤレス電話通信標準内のベクトル合計強化線形予測（ＶＳＥＬＰ）を使っている。図７ａはＩＳ５４のフレーム・フォーマットを説明している。信号は図７ｂのように共通フォーマットに変換され、受信終端ではＭＴＢはＩＳ６４１標準内の強化フル・レート・コーダ（ＥＦＲＣ）を使っている。図７ｃはＩＳ６４１用のフレーム・フォーマットを説明している。図３ｂおよび図５において、この例の変換では、通話信号はＭＴＡ３４０にあるＶＳＥＬＰボコーダによってＩＳ５４標準に圧縮（エンコード）され、ワイヤレス・リンク（ＲＦチャネルＡ）を介して基地局Ａ３５０に送られ、そこでトランスコーダ５１０内の擬似デコーダ５４４によって共通フォーマットに変換される（図５に示す）。共通フォーマット・データ・フレームは、その後、電気通信会社ネットワーク３６０を介してトランスコーダ５５０に送られ、そこで擬似エンコーダ５８４によってＩＳ６４１標準の圧縮通話に変換される。圧縮信号はワイヤレス・リンク（ＲＦチャネルＢ）を介してＭＴ３８０に送られ、ここで第２のＭＴのＥＦＲＣボコーダによってデコードされる。その後、ＭＴ３８０において通話が使用できる。擬似デコーダ５４４は図７ａに示されるようにＩＳ５４フォーマットで通話のデータ・フレームを受信し、それを下記および図８のフローチャートで説明するように変換する。擬似デコーダ５４４は自己の量子化器を使って２０ｍｓデータ・フレームのＬＰＣ反射係数を表す１０次元ベクトルを再計算する。その後１０次元ベクトルを使って、４つのサブフレームについて４セットの補完ＬＰＣ係数ベクトルを決定する。補完の方法は、前記の方法と同じである。共通フォーマット・データ・フレームのこの部分は準備ができており、擬似デコーダ５４４はそれを保存して後から検索する。擬似デコーダ５４４はその後圧縮フォーマットから４つの遅延値（ピッチ遅延）を読む。擬似デコーダ５４４はこれらを保存し、後で共通フォーマットに補完する。擬似デコーダ５４４は、その後、サブフレーム用のコードブック情報、ゲイン係数、ピッチ遅延、およびフレーム用のフレーム・エネルギを使い、共通フォーマット用の合成励起信号（４回４０サンプル）を生成する。最後に、励起信号と保存されたＬＰＣフィルタ係数、ピッチ遅延を連結することによって共通フォーマット・データ・フレームが構成される。このデータ・フレームは次の基地局の擬似エンコーダ５８４に送られる。図７ｂでは、エネルギおよびピッチ予測ゲイン情報用の共通フォーマット・フレーム内の情報ビットを保持する。この情報はこの例では計算されていない。図９に示されるように、擬似エンコーダ５８４は共通のフォーマット通話データ・フレームを受信し、ＩＳ６４１圧縮通話フォーマットに変換して、ＭＴＢにおけるＥＦＲＣが正しくデコードする必要がある。擬似エンコーダ５８４は４つのサブフレームについてＬＰＣ係数を読み出し、最初の３つのサブフレームの係数を捨てて、第４のサブフレームの係数だけを維持する。これはフレーム全体について計算されたＬＰＣ反射係数である。この例では、ＭＴＢにおけるＥＦＲＣボコーダはＩＳ−６４１補完スキーマにしたがって最初の３つのサブフレーム・ベクトルを補完するため、変換用の最初の３つのベクトルは必要とされない。しかしながら、他のタイプのボコーダが使われている場合は、４つのベクトルすべてを変換用に使うこともある。この時点で擬似エンコーダ５８４は自己の量子化器を使って４番目のサブフレームのＬＰＣ反射係数を再量子化する。擬似エンコーダが１０個のＬＰＣ反射係数をその量子化器に送る前に、まずこれらをＬＰ（線形予測）係数に変換し、その後線形スペクトル・ペア（ＬＳＰ）係数に変換し、最後に線形スペクトル周波数（ＬＳＦベクトル）に変換する必要がある。ＬＳＦベクトルは、その後量子化され、量子化されたＬＳＰベクトルに変換される。この量子化されたＬＳＦベクトルはＩＳ６４１フォーマットの一部であり、そのまま保存される。次に、擬似エンコーダ５８４は量子化ＬＳＰベクトルを量子化ＬＰ係数に変換し、ＬＰ係数を最初の３つのサブフレームに対して補完する。このＬＰ係数ベクトルのセットは次のステップで使われる。擬似エンコーダ５８４は共通フォーマットの励起信号を使い、４つの４０サンプル・サブフレームをそれぞれ合成フィルタに送り、量子化され補完されたＬＰ係数をタップ係数として使って通話信号を再生する。擬似エンコーダ５８４は通話信号からピッチ遅れ（この方法は通常のＥＦＲＣエンコーダと同じである）、ゲイン値および励起値（ＭＴＢコードブックの代数コード）を、前に計算された１０個のＬＳＰ係数を使って計算する。最後にＩＳ６４１圧縮通話フォーマット・フレームは量子化されたピッチ遅れ、ゲイン値、励起値、および保存されたＬＳＰベクトルを使って組み立てられる。この通話データ・フレームはＭＴＢ内のＥＦＲＣデコーダに送られ、通常のように通話信号に変換される。共通フォーマットからのピッチ遅れ情報はこの例では使われないが、他の変換では使う場合もある。その代わりに、ピッチ遅れ情報は生成された通話信号から既知のアルゴリズムを使って計算される。すなわち、擬似デコーダ５３４は入力される圧縮通話信号を係数部分と励起部分を有する共通フォーマットに変換する。その後、擬似エンコーダはこの共通フォーマットを使って圧縮通話を再生するが、そのフォーマットは擬似デコーダ５４４に入力される圧縮通話とは異なる。詳しく言えば、擬似エンコーダ５８４は、共通フォーマット信号の係数部分から、擬似エンコーダ５８４が出力する圧縮通話信号の係数を構成する。共通フォーマット信号に基づいて通話信号が再生され、任意の励起を抽出するために使われ、また圧縮通話信号に対して計算された係数に関する他の情報が通話情報を表わすために使われる。トランスコーダ５１０の擬似エンコーダと擬似デコーダは、相互作用するボコーダのタイプに従って設計される。共通要素は、各擬似デコーダが圧縮通話信号を受信し、順次擬似エンコーダによって他の圧縮通話信号フォーマットに変換される共通フォーマット信号を生成する。この機能を使うとシステムは非常にフレキシブルになり、新しいボコーダが導入された時に特にフレキシブルになる。これによって、新しいボコーダ信号フォーマットと共通フォーマットの間で互いに変換を行う擬似エンコーダと擬似デコーダをよりよく設計できる。システムが使う共通フォーマットは同じなので、既存のトランスコーダを変更する必要はない。構造の点からみると、図１０で説明した装置を使って擬似エンコーダ５８４の機能を実行することができる。擬似エンコーダ５８４の動作は図９を使って上述されている。この装置は入力信号ライン９１０、信号出力ライン９１２、プロセッサ９１４およびメモリ９１６から構成されている。メモリ９１６はプロセッサ９１４の動作用の命令を保存し、またこれらの命令を実行するためにプロセッサ９１４が使うデータを保存する。バス９１８はメモリ９１６およびプロセッサ９１４の間で情報を交換するために供給される。メモリ９１６に保存されているメモリを使うと、装置は図１１に表示される機能ブロック図に従って動作する。この装置には係数セグメント・コンバータが含まれ、図９において説明されているように、既知の数学的操作を使って係数セグメントを共通フォーマット・フレームから圧縮オーディオ信号フレーム、この例ではＩＳ６４１フレーム・フォーマットの係数セグメントに変換する。また、この装置は合成フィルタを含み、この合成フィルタは、係数セグメント・コンバータから４つのサブフレームに対する量子化ＬＰＣ係数を受信する。合成フィルタは、また共通フォーマット・フレームの励起セグメントから励起信号を受信し、オーディオ信号を構成する。その後、この信号は合成一分析プロセスに入力され、ＩＳ６４１フレーム・フォーマットに対する励起セグメントを生成する。この時、係数セグメント・コンバータが出力した量子化ＬＳＰベクトルをタップ係数として使う。図１２は図５に表された擬似デコーダ５４４のブロック図である。この装置は２つの主な機能ブロック、すなわちＩＳ５４フォーマットのデータ・フレームから係数セグメントを受信し、これを共通フォーマット・データ・フレームの係数セグメントに変換する係数セグメント・コンバータを有する。さらに、この装置は、ＩＳ５４データ・フォーマットからの励起セグメントの要素を使って、それを共通フォーマット・データ・フレームの励起セグメントに変換する励起セグメント・コンバータを有する。この設計では、圧縮オーディオ信号のデータ・フレームのすべてのセグメントを使って共通フォーマットのデータ・フレームを構成するように設計されている。特定の用途のトランスコーダを設計する時、擬似エンコーダと擬似デコーダは、図１１および１２で示された装置の１つを使って構成することができる。どちらのシステムを選択するかは実行される特定のフォーマット翻訳によって異なる。圧縮オーディオ信号のフォーマット（データ・フレーム源または宛先データ・フレームのどちらか）が、データ・フレーム源からの係数セグメントと励起セグメントが独立して処理され宛先データ・フレームへの翻訳に影響を与えるときには、図１２に描かれた装置が動作に最も適している。他方、オーディオ信号の再構成がさらに適切な場合、図１１に描かれた装置を使うことができる。エンコーダの構成と各トランスコーダのバイパス段階は、当業者が現在知っているシステムに従って構成できる。具体的には、エンコーダおよびデコーダは図１および２のブロック図に従ってそれぞれ構成することができ、一方バイパス機構は上記の国際出願の開示に従って設計することができる。本発明の内容から離れることなく、種々の変更、応用が可能であるので、上記の実施の形態は限定要因ではない。本発明の範囲は以下の請求項によって定義される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ラビポウル・ラフィカナダ国，エイチ４ダブリュ２ティ３, ケベック，コートエスティ．ルーク，ブロッサムストリート 5745 (72)発明者ナバロ・ウイリアムフランス国，ヴェリージ―ビラコウブレイ，エフ―78140，ルーローランドガロス，３ (72)発明者カバーデイル・ポールカナダ国，ケイ２エイチ９アール１，オンタリオ，ネピーンフロリゼアベニュー 64

Claims

【特許請求の範囲】１．入力と出力から構成され、前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて上記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有するオーディオ信号処理装置において、ａ）第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを前記入力に受信し、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを前記出力に生成する第１の処理手段と、ｂ）前記入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームから第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを生成する第２の処理手段とを備えたことを特徴とするオーディオ信号処理装置。２．請求項１記載の装置において、前記第１の処理手段は、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレーム内で励起セグメントをほとんど使うことなく、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを生成することを特徴とするオーディオ信号処理装置。３．請求項２記載の装置において、前記第１の処理手段は、量子化器を含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。４．請求項１記載の装置において、前記第２の処理手段は、量子化器を含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。５．請求項１記載の装置において、前記第２の処理手段は、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータフレームの係数セグメントをほとんど使うことなく、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを計算することを特徴とするオーディオ信号処理装置。６．請求項１記載の装置において、前記第２の処理手段はフィルタを含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。７．請求項６記載の装置において、前記フィルタは、再構成されたオーディオ信号を受信する第１の入力と、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの係数セグメントを受信する第２の入力とを含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。８．請求項１記載の装置において、第１フォーマットはＩＳ５４であることを特徴とするオーディオ信号処理装置。９．請求項１記載の装置において、第１フォーマットはＩＳ６４１であることを特徴とするオーディオ信号処理装置。１０．ａ）第１の入力と第１の出力を含み、前記第１のトランスコーダは前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有する第１のトランスコーダと、ｂ）第２の入力と第２の出力を含み、前記第１の入力は前記第１の出力にリンクされ第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを受信し、前記第２の入力に印加された第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記第２の出力において第３フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第３フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有する第２のトランスコーダとを備えたことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１１．請求項１０記載の装置において、前記第１のトランスコーダは、ａ）前記第１の入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを受信し、前記第１の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを生成する第１の処理手段と、ｂ）前記入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームから第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを生成する第２の処理手段とを生成することを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１２．請求項１１記載の装置において、前記第１の処理手段が第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントをほとんど使用することなく、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを生成することを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１３．請求項１２記載の装置において、前記第１の処理手段は量子化器を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１４．請求項１２記載の装置において、前記第２の処理手段は量子化器を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１５．請求項１２記載の装置において、前記第２の処理手段は第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの係数セグメントをほとんど使用することなく、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを計算することを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１６．請求項１２記載の装置において、前記第２の処理手段はフィルタを含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１７．請求項１６記載の装置において、前記のフィルタは、再構成されたオーディオ信号を受信する第１の入力と、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの係数セグメントを受信する第２の入力を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１８．請求項１０記載の装置において、前記第２のトランスコーダは、ａ）前記第２の入力に接続され、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを受信し、前記第２の出力において第３フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを生成する第３の処理手段と、ｂ）前記第２の入力に接続され、第２フォーマットの圧縮圧縮オーディオ・データのデータ・フレームから、第３フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを生成する第４の処理手段を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。１９．請求項１８記載の装置において、前記の第３の処理手段は、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントをほとんど使用することなく、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを生成することを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。２０．請求項１９記載の装置において、前記の第３の処理手段は量子化器を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。２１．請求項１９記載の装置において、前記の第４の処理手段は量子化器を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。２２．請求項１８記載の装置において、前記の第４の処理手段は、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの係数セグメントをほとんど使用することなく、第３フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを計算することを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。２３．請求項１８記載の装置において、前記の第４の処理手段は、フィルタを含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。２４．請求項２３記載の装置において、前記フィルタは、再構成されたオーディオ信号を受信する入力と、第３フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの係数セグメントを受信する入力を含むことを特徴とする圧縮オーディオ情報データ・フレーム送信装置。２５．ディジタル化さおよび圧縮された形でオーディオ情報を表わすデータ・フレームを処理し、そのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、そのデータ・フレームは第１フォーマットである方法において、ａ）第１フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｂ）第１フォーマットのデータ・フレームを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｃ）第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントとステップａおよびｂで生成された第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを結合し、それぞれ第１フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す第２フォーマットのデータ・フレームを生成するステップからなることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム処理方法。２６．請求項２５記載の方法において、第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成するステップは、ａ）データ・フレームの励起セグメントに含まれる情報上で少なくとも部分的にオーディオ信号を合成し、ｂ）ステップａで合成されたオーディオ信号を分析し、第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントの少なくとも一部分を生成するステップからなることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム処理方法。２７．請求項２６記載の方法において、フィルタを通して請求項２６のステップａにおいて合成されたオーディオ信号を通過させ、前記のフィルタに前記の第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントのタップ係数として供給するステップからなることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム処理方法。２８．請求項２５記載の方法において、第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントの生成は、第１フォーマットのデータの励起セグメントの変換によってのみ得られることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム処理方法。２９．請求項２５記載の方法において、第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントの生成は、第１フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントの変換によってのみ得られることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム処理方法。３０．ディジタル化されおよび圧縮された形でオーディオ情報を表わすデータ・フレームを送信し、そのデータ・フレームは係数セグメントと励起ヤグメントを含み、そのデータ・フレームは第１フォーマットである方法において、ａ）第１のサイトにおいて第１フォーマットのデータ・フレームを処理して第２フォーマットのデータ・フレームを生成し、第２フォーマットのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、ｂ）第２フォーマットのデータ・フレームを前記第１のサイトから離れた第２のサイトに送信し、ｃ）前記第２のサイトにおいて第２フォーマットのデータ・フレームを処理して第３フォーマットのデータ・フレームを生成し、前記第２フォーマットのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含むステップからなることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム送信方法。３１．請求項３０記載の方法において、ａ）前記第１のサイトにおいて第１フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｂ）前記第１のサイトにおいて第１フォーマットのデータ・フレームを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｃ）第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントと、ステップａおよびｂで生成された第２フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを結合し、それぞれ、第１フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す第２フォーマットのデータ・フレームを生成するステップからなることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム送信方法。３２．請求項３１記載の方法において、ａ）前記第２のサイトにおいて第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して第２フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｂ）前記第２のサイトにおいて第２フォーマットのデータ・フレームを処理して第３フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｃ）第３フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントとステップａおよびｂにおいて生成された第３フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントとを結合し、それぞれ、第１フォーマットおよび第２フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す第３フォーマットのデータ・フレームを生成するステップからなることを特徴とするオーディオ情報データ・フレーム送信方法。３３．互換性のないボコーダ間でオーディオ信号を送信する方法において、ａ）第１のボコーダから第１フォーマットのデータ・フレームを受信し、そのデータ・フレームは係数セグメントと励起セグメントを含み、ｂ）第１フォーマットのデータ・フレームを中間フォーマットのデータ・フレームに変換するステップは、さらに、次のｉ）第１フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して中間フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｉｉ）第１フォーマットのデータ・フレームを処理して中間フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｉｉｉ）中間フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントと中間フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントとを結合して、第１フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す中間フォーマットのデータ・フレームを生成するサブステップを含み、ｃ）中間フォーマットのデータ・フレームを第３フォーマットのデータ・フレームに変換するステップは、さらに、ｉ）中間フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを処理して第３フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントを生成し、ｉｉ）中間フォーマットのデータ・フレームを処理して第３フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントを生成し、ｉｉｉ）第３フォーマットのデータ・フレームの係数セグメントと第３フォーマットのデータ・フレームの励起セグメントとを結合して、第１フォーマットおよび中間フォーマットのデータ・フレームに含まれるオーディオ情報を表す第３フォーマットのデータ・フレームを生成するサブ・ステップを含み、ｄ）第３フォーマットのデータ・フレームを第２のボコーダに送信するステップからなることを特徴とする非互換性ボコーダ間オーディオ信号送信方法。３４．コンピュータにオーディオ信号を処理するよう命令するプログラム要素を含み、前記のコンピュータは入力および出力から構成され、前記のプログラム要素は前記のコンピュータを前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応答させ、前記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、前記のプログラム要素は前記のコンピュータ機能ブロックを実行する機械式可読保存メディアにおいて、ａ）前記の入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを受信し、前記の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームの係数セグメントを送信する第１の処理手段と、ｂ）前記の入力に接続され、第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームから、第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのデータ・フレームの励起セグメントを生成する第２の処理手段を含むことを特徴とする機械式可読保存メディア。３５．第１フォーマットの圧縮オーディオ信号のフレームを第２フォーマットの圧縮オーディオ信号のフレームに変換し、その第１フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有し、第２フォーマットのフレームは係数セグメントと励起セグメントを有するボコーダ間インタフェース・ノードにおいて、ａ）第１の入力と第１の出力を含み、前記の入力に印加された第１フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記の出力において中間フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成し、前記の中間フォーマットのフレームは係数セグメントおよび励起セグメントを有する第１のトランスコーダと、ｂ）第２の入力と第２の出力を含み、前記第２の入力は前記第１の出力にリンクして中間フォーマットの圧縮オーディオ・データを受信し、前記第２の入力に印加された中間フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームに応じて前記第２の出力において第２フォーマットの圧縮オーディオ・データのフレームを生成する第２のトランスコーダとを含むことを特徴とするボコーダ間インタフェース・ノード。