JP2001506447A - ボコーディングシステムのための誤り訂正復号器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 誤り制御復号器は復号化すべき受信ベクトルを受信する。次にこの復号器は、誤り推定値として選択コードワードと受信ベクトルとの間のユークリッド距離を計算する。出力誤り推定値は復号器によって処理される特定の符号に従って正しくスケーリングされ、量子化される。短縮ゴレイ符号の復号化に関連して使用するために、効率的なコンウェイ−スローンアルゴリズムが拡張される。各短縮符号に対してユニークな変形生成マトリックスを作成するように、ゴレイ符号に対する生成マトリックスに対して変形を行う。次に、コンウェイ−スローンアルゴリズム内でこの変形生成マトリックスを使用し、対応する情報ビットに変換するための最良のコードワードを識別し、出力する。改善されたマルチバンド励振ボコーディングシステムのためのものである。

Description

【発明の詳細な説明】 ボコーディングシステムのための誤り訂正復号器 発明の背景 発明の技術分野 本発明はボコーディングシステムに関し、詳細には、改良されたマルチバンド 励振（ＩＭＢＥ）ボコーディングシステムにおいて復号化方法および誤り推定方 法を高性能で実現することに関する。 関連技術の説明 ＩＭＢＥボコーディングシステム 次の参考文献を参照することによって、ＩＭＢＥボコーディングシステムだけ でなく他の音声通信システムに関する情報を更に得ることができる。 「音声処理のために位相合成するための方法および装置」を発明の名称とする 米国特許第5,081,681号。 「音声量子化および誤り訂正方法」を発明の名称とする米国特許第5,226,084 号。 「音声送信のための方法」を発明の名称とする米国特許第5,247,579号。 「音声送信のための方法」を発明の名称とする米国特許第5,491,772号。 これら参考文献の開示内容を本明細書で参考資料として引用する。 次に図１を参照すると、ここには改良されたマルチバンド励振（ＩＭＢＥ）ボ コーディングシステムのための送信機側１０のブロック図が示されている。符号 化すべき（Ｌ個の高調波を有する）音声の各２０ｍｓのセグメントに対し、量子 化器１２は複数の量子化値ｂ₀〜_L+2を発生する。量子化値ｂ₀は音声セグメント のピッチを含む。量子化値ｂ₁は音声セグメントの有声／無声ビットベクトルを 含み、量子化値ｂ₂は音声セグメントの利得を含む。最後に、量子化値ｂ₃〜ｂ_{L+ 2} は音声セグメントのＬ個の高調波の残りのスペクトル振幅を含む。 送信機側１０のビットベクトル優先順位決定ユニット１４は複数の量子化値b₀ 〜ｂ_L+2を受け、これら値をｐ個の優先順位の決定されたビットベクトル ｕ₀〜ｕ_pの一組となるようにこれら値を並べ直す。このような優先順位の決定は 、ビットの重要度に従って行われる。これに関連し、重要なビットとは、このビ ットが正しく受信されなかった場合、再構成された音声で大きな歪みを生じさせ るようなビットである。従って、音声の各２０ｍｓのセグメントはビットベクト ル優先順位決定ユニットによりビットベクトルｕ₀〜ｕ_pを含むｎ個の優先順位の 決定されたビットに圧縮される。 送信機側１０はビットベクトルｕ₀〜ｕ_pを符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ_pへ変 換するための異なる能力の誤り制御符号を実現する複数の順方向誤り訂正(FＥＣ ）符号化器１６を更に含む。符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ_pを出力するのに、ビ ットベクトルｕ₀〜ｕ_pを含むｎ’の優先順位の決定された音声ビットに対し、Ｆ ＥＣ符号化器１６によって更なるｍ’個のパリティおよび／または誤り訂正ビッ トが追加される。ビットベクトルｕ₀〜ｕ_pにおける音声ビットの重要度が低下す るにつれ、それに対応し、ＦＥＣ符号化器１６により符号化されたベクトルｖ₀ 〜ｖ_{p で}得られる誤り制御能力も低下する。 従来の６.４ｋｂｐsのＩＭＢＥ音声コーダ、例えばインマルサット−Ｍの衛星 通信システム用の標準化された音声コーダでは、ｎ’＝８３、ｍ’＝４５および ｐ＝７となっている。ビットベクトルｕ₀およびｕ₁は第１ＦＥＣ符号化器１６（ １）および第２ＦＥＣ符号化器１６（２）によってそれぞれ符号化され、各各の 符号化器はそれぞれ符号化されたベクトルｖ₀およびｖ₁を発生するように、（２ ４、１２）の拡張ゴレイ（Ｇｏｌａｙ）符号を使用する。ビットベクトルｕ₂〜 ｕ₆はそれぞれ第３ＦＥＣ符号化器１６（３）〜第７ＦＥＣ符号化器１６（７） によって符号化され、各符号化器は符号化されたベクトルｖ₂およびｖ₆を発生す るように（１５、１１）のハミング符号を使用する。残りのビットベクトルｕ₇ は符号化されず、よって符号化されたベクトルｖ₇として送られる。 エリクソン社のＤＬＭＲ通信システム（特に図１に示されているシステムを参 照）で使用されるように提案されている７.１kｂｐｓのＩＭＢＥ音声コーダでは 、２つの作動モードが提案されている。第１モードではｎ’＝８８、ｍ’＝５４ およびｐ＝６である。ビットベクトルｕ₀は符号化されたベクトルｖ₀を発生する ように（１９、７）の短縮ゴレイ符号を使用する第１ＦＥＣ符号化器１６ （１）によって符号化される。ビットベクトルｕ₁は符号化されたベクトルｖ₁ を発生するように（２４、１２）の拡張ゴレイ符号を使用する第２ＦＥＣ符号化 器１６（２）によって符号化される。ビットベクトルｕ₂およびｕ₃は符号化され たベクトルｖ₂およびｖ₃を発生するように各々（２３、１２）のゴレイ符号を使 用する第３ＦＥＣ符号化器１６（３）および第４ＦＥＣ符号化器１６（４）によ って符号化される。最後に、ビットベクトルｕ₄およびｕ₅は符号化されたベクト ルｖ₄およびｖ₅を発生するように各々（１５、１１）のハミング符号を使用する 第５ＦＥＣ符号化器１６（５）および第６ＦＥＣ符号化器１６（６）によって符 号化される。残りのビットベクトルｕ₆は符号化されず、よって符号化されたベ クトルｖ₆として送られる。 第２モードではｎ’＝７４、ｍ’＝６８およびｐ＝６である。ビットベクトル ｕ₀は符号化されたベクトルｖ₀を発生するように（１９、７）の短縮ゴレイ符号 を使用する第１ＦＥＣ符号化器１６（１）によって符号化される。ビットベクト ルｕ₁は符号化されたベクトルｖ₁を発生するように（１８、６）の短縮ゴレイ符 号を使用する第２ＦＥＣ符号化器１６（２）によって符号化される。ビットベク トルｕ₂、ｕ₃およびｕ₄は符号化されたベクトルｖ₂、ｖ₃およびｖ₄を発生するよ うに各々（１８、７）の短縮ゴレイ符号を使用する第３ＦＥＣ符号化器１６（３ ）、第４ＦＥＣ符号化器１６（４）および第５ＦＥＣ符号化器１６（５）によっ て符号化される。最後に、ビットベクトルｕ₅は符号化されたベクトルｖ₅を発生 するように各々（２３、１２）のゴレイ符号を使用する第６ＦＥＣ符号化器１６ （６）によって符号化される。残りのビットベクトルｕ₆は符号化されず、よっ て符号化されたベクトルｖ₆として送られる。 ＩＭＢＥ音声コーダのいずれに対しても、送信機側１０で発生された符号化さ れたベクトルｖ₀〜ｖ_pはインターリーブユニット２０によってインターリーブさ れ、次に変調器２２によつて変調され、通信チャンネル２４を通して（ベクトル ｃとして）送信される。かかる変調器２２の一例は、（直交振幅変調（ＱＡＭ） または位相シフトキーイング（ＰＳＫ）のような）Ｍ進法の信号配座を有する任 意の公知の変調器である。インターリーブされ、変調された符号ベクトルｖ₀〜 ｖ_pが送信される際に通過する通信チャンネル２４は、インターリーブさ れ、変調された符号ベクトルｚを発生する多数のランダムおよび／またはバース トエラーを発生させることがある。 次に図２を参照する。ここには改良されたマルチバンド励振（ＩＭＢＥ）ボコ ーダシステムのための受信機側３０のブロック図が示されている。通信チャンネ ル２４を通して送信された通信ベクトルｚを復調し、ライン３４上に受信された 符号ベクトルｚ₀〜ｚ_p内のビットの推定値を出力するための適当な復調器32が設 けられている。この復調器３２は受信された符号ベクトルｚ₀〜ｚ_p内の各ビット に対する信頼値を含む、対応する信頼性ベクトルｒを更に出力する。この信頼値 は特定の受信され、復調されたビットの推定値内に復調器３２によって表された 秘密のレベルを示す。従って、ベクトルｒ内の信頼値が高くなればなるほど、受 信された符号ベクトルｚ内の対応するビットが正しく推定される可能性が高くな ることを示している。上記のように、ビット推定値および信頼値を発生する上記 のような復調器については周知であるので、これ以上説明しない。次に、受信さ れた符号ベクトルｚおよび対応する信頼性ベクトルｒは逆インターリーユニット ３８により逆インターリーブされ、符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ_pを発生する。 受信機側３０は符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ_pをビットベクトルｕ₀〜ｕ_pに変 換するための複数の誤り制御復号器４０を含む。例えば６.４ｋｂｐｓのＩＭＢ Ｅ音声符号化システムに対しては、ビットベクトルｕ₀〜ｕ₇を含む８３個の優先 順位の決定された音声ビットを回復するよう、符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ₇内 の増加した４５個の誤り訂正ビットが除かれる。特に図２に示された７.１ｋｂ ｐｓＩＭＢＥ音声符号化システムの実現例を参照すると、第１モードでは、ビッ トベクトルｕ₀〜ｕ₆を含む８８個の優先順位の決定された音声ビットを回復する よう、符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ₆内の増加した５４個のパリティビットが除 かれる。他方、第２モードでは、ビットベクトルｕ₀〜ｕ₆を含む７４個の優先順 位の決定された音声ビットを回復するよう、符号化されたベクトルｖ₀〜ｖ₆内の 増加した６８個のパリティビットが除かれる。 所定の符号によって訂正できるビット数ｔは固定されている。例えばハミング 符号に対しては１つのビットしか訂正できない。他方、ゴレイ符号、拡張ゴレイ 符号および短縮ゴレイ符号に対しては３つのビットを訂正できる。誤り制御復号 器４０は復号化すべき復号化されたベクトルｖ₀〜ｖ_pのうちの適当なベクトルを 受信するだけでなく、信頼性ベクトルｒからの対応するそれらのビット信頼値も 受信する。当業者に知られている多数の復号化技術の任意のものを使用できる。 例えば信頼性ベクトルｒを無視し、ハードによる判断復号化方法を使って受信さ れたベクトルｖを復号化してもよい。このような復号化技術は比較的複雑度の低 い実現例であり、これとは別に信頼性ベクトルｒを使って受信されたベクトルｖ のソフト判断タイプの復号化（おそらく誤りおよび消去部分の復号化を含む）を 実施してもよい。このような復号化技術は複雑度が比較的中程度の実現例である 。更に、信頼性ベクトルｒを使って受信されたベクトルｖの最尤復号化を実行し てもよい。この復号化技術は複雑度が比較的高い実現方法である。更に、誤り制 御復号器４０は（選択された出力ビットベクトルｕに対応する）最も近い候補ベ クトルと受信されたベクトルｖとの間のハミング距離ｄ_Hをビットベクトルｕと 共に出力するよう更に計算を行う。このハミング距離は候補ベクトルのビットと 受信されたベクトルｖのビットが異なり、よってビットベクトルｕと共に出力す るための誤り推定値を発生する場所の数を識別する値である。符号化されたベク トルｖ_pに対する誤り制御復号器が必要とされない実現例では、符号化されたベ クトルｖ_pはビットベクトルｕ_pとして送られることが、この点で更に認識される 。 受信機側３０は更にビットベクトル再構成ユニット４４を含み、この再構成ユ ニット４４は決定されたハミング距離ｄ_Hによって与えられる対応する誤り推定 情報と共に優先順位の決定されたビットベクトルｕ₀〜ｕ_pを受信し、音声の２０ ｍｓのセグメントに関連する複数の量子化値ｂ₀〜ｂ_L+2を出力する。これらハミ ング距離ｄ_Hは優先順位の決定されたビットベクトルｕ₀〜ｕ_pの信頼性を識別す るよう、誤り推定情報としてユニット４４によって処理される。ビットベクトル ｕが信頼できるものと見なされる場合、これらビットベクトルは音声の対応する ２０ｍｓセグメントに関連する量子化値ｂ₀〜ｂ_L+2を再構成するのに使用される 。逆にビットベクトルｕが信頼できないものと見なされる場合、これらは廃棄さ れ、音声の対応する２０ｍｓセグメントに関連する量子化値ｂ₀〜ｂ_L+2が補間法 によって再構成され、発生された量子化値ｂ₀〜ｂ_L+2は逆量子化器４ ６により処理され、出力する音声を発生する。 復号化動作における潜在的誤りを探すための手段として（選択された出力ビッ トベクトルｕに対応する）最も近い候補ベクトルと受信されたベクトルｖとの間 のハミング距離ｄ_Hを使用することは好ましくない。その理由は、計算によって 利用可能な重要情報が過度の量廃棄される傾向があるからである。また、計算は 利用可能なチャンネルタップ推定情報も利用しない。よってユークリッド距離計 算を好ましく実行する良好な誤り推定技術が求められている。 コンウェイースローン復号化 受信機側３０では実現例の複雑度の問題によりシステム１０の誤り制御復号器 ４０の各々はソフト判断復号器（および特に誤りおよび消去部分の復号器）を一 般に含む。かかる復号器は送信されたコードワードを推定する際に（信頼性ベク トルｒからの）信頼値を利用する。フェージングがなく、ガウスノイズが存在す る場合、最適なソフト判断復号器は最尤復号器である。このソフト判断復号器は 一般に（フェージングの良好な推定値を利用できると仮定する）フェージングが 存在する場合の最良の復号器でもある。しかしながら、図１に示されているよう な一般的ブロックコードに対しては、最尤復号化方法は実現が期待できないほど 複雑となり得る。従って、復号化方法にはソフト判断復号化方法が好ましいが、 あまり複雑でない最尤復号化方式が望まれている。 先に述べたＩＭＢＥボコーディングシステムに対しては復号器１６は、あるケ ースでは（２４、１２）の拡張ゴレイ符号および（２３、１２）のゴレイ符号を 使用し、（２４、１２）の拡張ゴレイ符号および（２３、１２）のゴレイ符号の 特殊なケースに対しては、コンウェイおよびスローン氏（ＩＥＥＥトランザクシ ョン、情報理論、第３２巻、４１〜５０ページ、１９８６年を参照）によって極 めて低い複雑度の最尤復号器が考案されている。処理上の複雑度があまり高くな らない状態で性能が改善しているので、これらケースに対しコンウェイースロー ン復号器を使用することが望ましい。 コンウェイースローンの復号化方法では、受信されたベクトルｖと、それに対 応する信頼性ベクトルｒとを組み合わせ、変更された受信ベクトルｗを発生する 。このベクトルｗのｉ番目の成分は次のように示される。 ここで、Ｖ₁はｖのｉ番目の成分であり、ｒ₁はｒのｉ番目の成分である。次に 、受信されたベクトルｒの代わりに変更された受信ベクトルｗについて最尤復号 化を実行する。 （ｎ、ｋ）の二進法リニア符号Λに対し（ｙ＝（ｙ１....ｙｎ）はΛにおける コードワードを示すものとする。ここで、ｙ₁∈｛０，1)であり、１＝１、.... とする。 よって示される最大の内積を有することと同じである。 次に（ｎ、ｋ）の二進リニア符号Λに対する生成マトリックスＧを検討する。 このマトリックスは次のように上部マトリックスＧ’と下部マトリックスＧ”を 有するものとして扱うことが有効である。 ここで、Ｇ’はｋ’個の行を有し、Ｇ”はｋ”個の行を有する。またΛ’はＧ ’によって生成されるコードワードｙ₁’の組（ここでｊ＝０、....、２^K'−１ ）を示すものとし、更にｙ₁”はＧ”によって発生されるコードワード（ｉ＝０ 、....２^K"−₁）を示すものとする。をΛにおけるΛ’の剰余類と称す。これら剰余類Λ₂’は素であるが、これらの 和は符号Λに等しい。 要素とを比較することと等価的である。ここで、 ｙ^*のサーチを行い、ｙ_i”について外側ループを実行し、Λ’の要素に対して内 側ループを実行する。 （２４、１２）の拡張ゴレイ符号に対する生成マトリックスＧは次のように上 部マトリックスＧ’として、 下部マトリックスＧ”として と便宜的に表示できる。上部マトリックスＧ’は極めて簡単な構造となっている ことに気づくであろう。実際にΛ’は４回繰り返される偶数のパリティ符号であ り、６つの４項組の和（ｉ〜ｖｉ）を形成することによって、Λ’に対するベク トルｗの最尤復号化を行う。 負のα_N’の数が奇数であれば、最小の大きさを有するα_Nを探し、その符号を 変える。次に、次のように見なす。 次のように最尤コードワードを示す。 内積は であり、サーチの内側ループと置換する。 外側ループに関し、式（９）の和を生成するには、ｗの１２８個の変更したバ ージョンを計算する必要がある。下部マトリックスＧ”を検討すると、ｗ₁〜ｗ₆ の全ての可能な符号の組み合わせが生じることが判る。ｗ₁₂、ｗ₁₆、ｗ₂₀および ｗ₂₄が、符号を変えないことを除けば、残りの５つの４項組の各々に対しても同 じことが言える。この場合、全ての符号の組み合わせの元で、α_I〜α_IVを予め 計算することにより効率が得られ、次に６つの表（σ_I〜σ_IVと称す）にこれら 結果を記憶することにより効率が得られる。外側ループの各ステップでは６つの 表からの適当な項目を抽出する。外側ループの演算処理を更に改善するには３回 の加算／減算の代わりに１回の減算を使用して、先の和から現在の和を見つける ようなグレー符号の順序で６つの表に対する項目を計算する。 復号化アルゴリズムを実現するために、あるやり方で複数のｙ₁”のアイテム の順序を定め、次にｙ_i”ごとにそれらのグレー符号番号Ｙ_N ⁱで４項組をマッピ ングする。復号器のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）内にグレー符号番号の表を 記憶する。ｗを受信すると、６つの和の表σ_Nを予め計算する。（２４、１２） の拡張ゴレイ符号のこの例では、和のテーブルσ_Iおよびσ_IIの各々は１６個の 項目を有し、他の和のテーブルσ_III〜σ_VIは８個の項目をそれぞれ有する。 次に、次のようにこのプロセスのメインループを実行する。 ・ｐ’＝０、ｉ’＝０およびδ＝（δ₁、....δ_n）＝（０、....０）とする 。 ・ｉ＝０〜１２７に対し、 ・α_I＝σ_I（Ｙ_I ⁱ），....，α_VI＝σ_vI（Ｙ_VI ⁱ）とし、 ・ｐ＝｜α_I｜＋....＋｜α_VI｜とする。 ・負のα_N’Ｓが奇数であれば、 ・最小の大きさα_Nの符号を変え、 ・ｐ＝ｐ−２ｍｉｎ_N｜α_N｜とし、 ・β_I＝ｓｉｇｎ（α_I），....，β_VI＝ｓｉｇｎ（α_VI）を計算する。 ・ｐ＞ｐ’であれば、ｐ’＝ｐ，ｉ’＝ｉ，とする。 δ’＝（β_Iβ_Iβ_Iβ_I，....β_VIβ_VIβ_VIβ_VI） ・正反対形の最尤コードワードは次のとおりとなる。 または二進法では であり、対応する情報ビットはｕ^*と示される。要約すれば、ｙ^*は、変更され、 受信されたコードワードｗの最尤推定値となる。 これまで（２３、１２）のゴレイ符号を復号化するのに使用するのに、これま での手法が拡張されていた。（２３、１２）のゴレイ符号に対する生成マトリッ クスＧ₁は式（７）および（８）に対し、それぞれ上部マトリックスＧ’および 下部またはＧ”から第１コラムを除くことによって見つけられる。次に、（２４ 、１２）の拡張ゴレイ符号に対し使用される上記アルゴリズムを使って変更され 、受信されたベクトルｗを復号化することもできる。これを行うには、受信され たベクトルｗにゼロを添付する。受信されたベクトルｗは公称的には正反対形で あるので、ゼロの値は消去部分に等価的である。 （２４、１２）の拡張ゴレイ符号または（２３、１２）ゴレイ符号のいずれか の復号時にコンウェイースローンアルゴリズムを使用すると、他の公知の技術（ 特に「ブルート力」サーチ方法を実施する技術）を使用するよりも顕著な改善が 得られる。しかしながら、多くのＩＭＢＥ音声符号化システム（例えば７.１ｋ ｂｐｓＩＭＢＥ音声符号化システム）における受信機側３０は、多数の個々の誤 り制御復号器４０を含み、これら復号器４０は（１９、７）のゴレイ符号、（１ ８、７）のゴレイ符号および（１８、６）のゴレイ符号のような種々の短縮ゴレ イ符号を復号化しなければならない。現在ではこれら短縮ゴレイ符号のために必 要な復号化演算を実行するのに（誤りおよび消去部分の復号器を含むアルゴリズ ムのような）コンウェイ−スローンアルゴリズムほど効率的ではない復号器 アルゴリズムが使用されている。しかしながら、かかる短縮ゴレイ符号の復号化 に関連して使用するために、効率的なコンウェイースローンアルゴリズムを拡張 できれば、利点が得られるであろう。 発明の概要 復号化されたビットベクトルのための改良された誤り推定値の計算に関連した 上記要望を解決するために、本発明の誤り制御復号器は、復号化すべき受信ベク トルを受信する。この復号器はコードワード選択と受信ベクトルとの間のユーク リッド距離を誤り推定値として処理し、計算する。出力される誤り推定値は復号 器により実施される特定の符号に従って適当にスケール化され、量子化される。 短縮ゴレイ符号の復調に関連して使用するための効率的なコンウェイースロー ンアルゴリズムの拡張に関する上記要望を解決するために、本発明は各短縮符号 の復調に固有であり、かつそれに適合された、変更生成マトリックスをゴレイ符 号が発生するために、生成マトリックスを変更している。この変更された生成マ トリックスはコンウェイースローンアルゴリズムで効率的に使用され、出力のた めの対応する情報ビットに変換するための最良のコードワードを識別する。特に この変更された生成マトリックスは、特別に選択された行と削除された列を備え たゴレイ符号生成マトリックスを含む。 図面の簡単な説明 添付図面を参照し、本発明のこれまでの背景技術および下記の詳細な説明を参 照することにより、本発明の方法および装置をより完全に理解できる。 図１は、改良されたマルチバンド励振（ＩＭＢＥ）ボコーディングシステムの ための送信機側のブロック図である。 図２は、改良されたマルチバンド励振（ＩＭＢＥ）ボコーディングシステムの ための受信機側のブロック図である。 図３は、短縮ゴレイ符号化された情報を復号化するためにコンウェイースロー ンアルゴリズムを使用する、本発明の復調器のブロック図である。 図４は、ユークリッド距離に基づく誤り推定判断を実行する、本発明の復調器 のブロック図である。 発明の詳細な説明 次に図３を参照する。ここには本発明の復調器のブロック図が示されており、 （１９、７）の短縮ゴレイ符号で符号化されたベクトルを復号化する際に、復調 器４０のうちの適当な復調器で使用するためにコンウェイ−スローン技術が拡張 される。（２４、１２）の拡張ゴレイ符号のための生成マトリックスＧは（１９ 、７）の拡張ゴレイ符号を復調するのに使用するための変更された生成マトリッ クスＧ₂１００を発生するように操作される。特に生成マトリックスＧからは列 ２０、２１、２２、２３および２４が除かれ、生成マトリックスの行１、２、３ 、６、７、８および９しか維持されない。この結果、（１９、７）の拡張ゴレイ 符号のための生成マトリックスＧ₂は、次のような上部マトリックスＧ₂’を として、更に下部マトリックスＧ₂”をとして適宜表示できる。 コンウェイ−スローンアルゴリズムにおける（１９、７）の拡張後符号のため の生成マトリックスＧ₂を使用することに関し、３つの処理効率が得られる。第 １に、上部マトリックスＧ₂’における最後の３つの列はゼロであるので、受信 ベクトルｗに応答し、最初の４つの和のテーブルσ_N１０２だけを予め計算し、 記憶するだけでよい。第２に、下部マトリックスＧ₂”は、下部マトリックスＧ ”の最初の４つの行を共用しているので、アルゴリズムのループサイブは１２８ でなく、１６となる。第３に、実際にはアルゴリズムによって４つの和のテー ブルσ_Nにおける偶数項目しか使用されないので、これらを予め計算し、記憶す るだけでよい。グレー符号の値１０４も記憶される。 次に、生成マトリックスＧ_{2 に}鑑み、受信ベクトルｗ（またはベクトルｖ）に 対し、コンウェイ−スローンアルゴリズムを実施（１０６）する。このプロセス のメインループは次のように実行される。 ・ｐ’＝０、ｉ’＝０およびδ＝（δ₁、....δ_n）＝（０、....０）とする 。 ・ｉ＝０，８，１６，....，１２０に対し、 ・α_I＝σ_I（Ｙ_I ⁱ），....α_IV＝σ_IV（Ｙ_IV ⁱ）とし、 ・ｐ＝｜α_I｜＋....＋｜α_IV｜とする。 ・負のα_N’Ｓが奇数であれば、 ・最小の大きさα_Nの符号を変え、 ・ｐ＝ｐ−２ｍｉｎ_N｜α_N｜とし、 ・β_I＝ｓｉｇｎ（α_I），....，β_IV＝ｓｉｇｎ（α_IV）を計算する。 ・ｐ＞ｐ’であれば、ｐ’＝ｐ，ｉ’＝ｉ，とする。 δ′＝（β_Iβ_Iβ_Iβ_I，....，β_IVβ_IVβ_IVβ_IV，＋１，＋１， ＋１） ・正反対形の最尤コードワードは次のとおりとなる。 または二進法では であり、対応する情報ビットはｕ^*と示される。要約すれば、ｙ^*は、変更され、 受信されたコードワードｗの最尤推定値となる。 次に図３を参照する。本発明によれば、（１８、６）の短縮ゴレイ符号で符号 化されたベクトルを復号化する際に、復調器40のうちの適当な復調器で使用する ためにコンウェイ−スローン技術が拡張される。（２４、１２）の拡張ゴレイ符 号のための生成マトリックスＧは（１８、６）の拡張ゴレイ符号を復調するのに 使用するための変更された生成マトリックスＧ₃１００を発生するように操作 される。特に生成マトリックスＧからは列１６、２０、２１、２２、２３および ２４が除かれ、生成マトリックスの行１、２、３、６、７、８および９しか維持 されない。この結果、（１８、６）の拡張ゴレイ符号のための生成マトリックス Ｇ₃は、次のような上部マトリックスＧ₃’ として、更に下部マトリックスＧ₃”を として適宜表示できる。 コンウェイ−スローンアルゴリズムにおける（１８、６）の拡張後符号のため の生成マトリックスＧ₃を使用することに関し、３つの処理効率が得られる。第 １に、上部マトリックスＧ₃’における最後の３つの列はゼロであるので、受信 ベクトルｗに応答し、最初の３つの和のテーブルσ_N１０２だけを予め計算し、 記憶するだけでよい。第２に、下部マトリックスＧ₃”は、下部マトリックスＧ ”の最初の４つの行を共用しているので、アルゴリズムのループサイブは１２８ でなく、１６となる。第３に、実際にはアルゴリズムによって４つの和のテーブ ルσ_Nにおける偶数項目しか使用されないので、これらを予め計算し、記憶する だけでよい。グレー符号の値１０４も記憶される。 次に、生成マトリックスＧ₃に鑑み、受信ベクトルｗ（またはベクトルｖ）に 対し、コンウェイ−スローンアルゴリズムを実施（１０６）する。このプロセス のメインループは次のように実行される。 ・ｐ’＝０、ｉ’＝０およびδ＝（δ₁、....δｎ）＝（０、....０）とす る。 ・ｉ＝０、８、１６、〜１２０に対し、 ・α_I＝σ_I（Ｙ_I ⁱ），....，α_III＝σ_III（Ｙ_III ⁱ）とし、 ・ｐ＝｜α_I｜＋....＋｜α_III｜とする。 ・負のα_NＳが奇数であれば、 ・最小の大きさα_Nの符号を変え、 ・ｐ＝ｐ−２ｍｉｎ_N｜α_N｜とし、 ・β_I＝ｓｉｇｎ（α_I），....，β_III＝ｓｉｇｎ（α_III）を計算する 。 ・ｐ＞ｐ’であれば、ｐ’＝ｐ，ｉ’＝ｉ，とする。 δ′＝（β_Iβ_Iβ_Iβ_I，....，β_IIIβ_IIIβ_IIIβ_III，＋１，.. ..，＋１） ・正反対形の最尤コードワードは次のとおりとなる。 または二進法では であり、対応する情報ビットはｕ^*と示される。要約すれば、ｙ^*は、変更され、 受信されたコードワードｗの最尤推定値となる。 次に図３を参照する。本発明によれば、（１８、７）の短縮ゴレイ符号で符号 化されたベクトルを復号化する際に、復調器４０のうちの適当な復調器で使用す るためにコンウェイ−スローン技術が拡張される。（２４、１２）の拡張ゴレイ 符号のための生成マトリックスＧは（１８、７）の拡張ゴレイ符号を復調するの に使用するための変更された生成マトリックスＧ₄１００を発生するように操作 される。特に生成マトリックスＧからは列１、２０、２１、 ２２、２３および ２４が除かれ、生成マトリックスの行１、２、３、６、７、８および９しか維持 されない。この結果、（１８、７）の拡張ゴレイ符号のための生成マトリックス Ｇ₄は、次のような上部マトリックスＧ₄’ として、更に下部マトリックスＧ₄”として として適宜表示できる。 コンウェイ−スローンアルゴリズムにおける（１８、７）の拡張後符号のため の生成マトリックスＧ₄を使用することに関し、３つの処理効率が得られる。第 １に、上部マトリックスＧ₄’における最後の３つの列はゼロであるので、受信 ベクトルｗに応答し、最初の４つの和のテーブルσ_N１０２だけを予め計算し、 記憶するだけでよい。第２に、下部マトリックスＧ₄”は、下部マトリックスＧ ”の最初の４つの行を共用しているので、アルゴリズムのループサイブは１２８ でなく、１６となる。第３に、実際にはアルゴリズムによって４つの和のテーブ ルσ_Nにおける偶数項目しか使用されないので、これらを予め計算し、記憶する だけでよい。グレー符号の値１０４も記憶される。 次に、生成マトリックスＧ₄に鑑み、受信ベクトルｗ（またはベクトルｖ）に 対し、コンウェイ−スローンアルゴリズムを実施（１０６）する。このプロセス のメインループは次のように実行される。 ・ｐ’＝０、ｉ’＝０およびδ＝（δ₁、....δ_n）＝（０、....０）とする 。 ・ｉ＝０、８、１６〜１２０に対し、 ・α_I＝σ_I（Ｙ_I ⁱ），....，α_IV＝σ_IV（Ｙ_IV ⁱ）とし、 ・ｐ＝｜α_I｜＋....＋｜α_IV｜とする。 ・負のα_N’Ｓが奇数であれば、 ・最小の大きさα_Nの符号を変え、 ・ｐ＝ｐ−２ｍｉｎ_N｜α_N｜とし、 ・β_I＝ｓｉｇｎ（α_I），....，β_IV＝ｓｉｇｎ（α_IV）を計算し、 ・ｐ＞ｐ’であれば、ｐ’＝ｐ，ｉ’＝ｉ，とする。 δ’＝（β_Iβ_Iβ_Iβ_I，....β_IVβ_IVβ_IVβ_IV，＋１，＋１，＋ １） ・正反対形の最尤コードワードは次のとおりとなる。 または二進法では であり、対応する情報ビットはｕ^*と示される。要約すれば、ｙ^*は、変更され、 受信されたコードワードｗの最尤推定値となる。要するに、別の方法として受信 ベクトルｗにゼロを添付することによって、上記（１９、７）の拡張ゴレイ符号 に対して使用したものと同じ処理アルゴリズムを再び使用できる。 上記のように、従来の誤り制御復号器４０は（選択された最も近いビットベク トルｕに対応する）候補ベクトルと受信されたベクトルｖとの間のハミング距離 ｄ_Hを計算する。このハミング距離は候補ベクトルのビットと受信されたベクト ルｖのビットが異なり、よってビットベクトルｕと共に出力するための誤り推定 値を発生する場所の数を識別する値である。しかしながら、ハミング距離を使用 することは好ましくない。その理由は、計算によって利用可能な重要情報が過度 の量廃棄される傾向があるからである。また、計算は利用可能なチャンネルタッ プ推定情報も利用しない。ハミング距離よりもユークリッド距離計算のほうが結 果が良好となろう。 次に図４を参照する。ここにはユークリッド距離に基づく誤り推定判断を実行 形の選択されたコードワード選択ｙ^*１１０を示すものとし、受信ベクトルｗと 復号操作のための誤り推定値を決定する。 次に、発行時のコードタイプに従って、この誤り推定値ｅを適当にスケーリン グし、量子化（１１６）する。例えばハミング符号を復号化するエラー制御復号 器４０に対してｅをスケーリングし、ゼロまたは１に量子化する。他方、ゴレイ に対してはｅをスケーリングし、０、１、２または３に量子化する。 逆インターリーブユニット３８、復号器４０（図３および４に示されたそれら の機能的構成部品も含む）およびビットベクトル再構成ユニット４４は、全て特 別なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として、またはアプリケーション特定集 積回路（ＡＳＩＣ）内に実現することが好ましい。当然ながら、これとは異なり 、ディスクリート部品および恐らく分散処理を使ってこれら逆インターリーブユ ニット３８、復号器４０（図３および４に示された機能的構成部品を含む）およ びビットベクトル再構成ユニット４４を実現してもよい。いずれの場合にせよ、 逆インターリーブユニット３８、復号器４０（図３および４に示された機能的構 成部品を含む）およびビットベクトル再構成ユニット４４の各々は、これまで述 べた機能的操作を実行する。 本発明の好ましい実施例を添付図面に示し、これまでの詳細な説明に記載した が、本発明はここに開示した実施例のみに限定されるものでなく、次の請求の範 囲に記載した発明の精神から逸脱することなく、多数の再配置、変更および置換 が可能であることが理解できよう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月１６日（１９９８．１１．１６） 【補正内容】 しかしながら、多くのＩＭＢＥ音声符号化システム（例えば７.１ｋｂｐｓＩＭ ＢＥ音声符号化システム）における受信機側３０は、多数の個々の誤り制御復号 器４０を含み、これら復号器４０は（１９、７）のゴレイ符号、（１８、７）の ゴレイ符号および（１８、６）のゴレイ符号のような種々の短縮ゴレイ符号を復 号化しなければならない。現在ではこれら短縮ゴレイ符号のために必要な復号化 演算を実行するのに（誤りおよび消去部分の復号器を含むアルゴリズムのような ）コンウェイ−スローンアルゴリズムほど効率的ではない復号器アルゴリズムが 使用されている。しかしながら、かかる短縮ゴレイ符号の復号化に関連して使用 するために、効率的なコンウェイ−スローンアルゴリズムを拡張できれば、利点 が得られるであろう。 最も近い従来技術は、ハードウィック外に発行された米国特許第５、５１７、 ５５５号およびフォーニーに発行された同第４、９３３、９５６号である。前者 のハードウィック特許はノイズの多くチャンネルを通して送信される際に音声ま たは他の信号の質を維持するための方法および装置を開示しており、更にハミン グ符号および［２３、１２］ゴレイ符号を使用することによりこれを行っている 。後者のフォーニー特許は信号を示す一連のＮ個の実数値ｒである所定のＮ項組 に近いコードワードを選択するための２段復号器を開示している。 発明の概要 復号化されたビットベクトルのための改良された誤り推定値の計算に関連した 上記要望を解決するために、本発明の誤り制御復号器は、復号化すべき受信ベク トルを受信する。この復号器はコードワード選択と受信ベクトルとの間のユーク リッド距離を誤り推定値として処理し、計算する。出力される誤り推定値は復号 器により実施される特定の符号に従って適当にスケール化され、量子化される。 短縮ゴレイ符号の復調に関連して使用するための効率的なコンウェイ−スロー ンアルゴリズムの拡張に関する上記要望を解決するために、本発明は各短縮符号 の復調に固有であり、かつそれに適合された、変更生成マトリックスをゴレイ符 号が発生するために、生成マトリックスを変更している。この変更された生成マ トリックスはコンウェイ−スローンアルゴリズムで効率的に使用され、出力のた めの対応する情報ビットに変換するための最良のコードワードを識別する。特に この変更された生成マトリックスは、特別に選択された行と削除された列を備え たゴレイ符号生成マトリックスを含む。 請求の範囲 １．受信したベクトルに最も近い選択コードワードを決定するための手段と、 受信したベクトルと選択コードワードとの間のユークリッド距離を決定するた めの手段とを備え、受信し、復号化したベクトルに対する誤り推定値として決定 されたユークリッド距離を出力する、短縮ゴレイ符号に従って符号化された復号 化すべき受信ベクトルを受信するための復号器。 ２．短縮ゴレイ符号に従って誤り推定値をスケーリングし、量子化するための 手段を更に含む、請求項１記載の復号器。 ３．誤り推定値をスケーリングし、ゼロ、１、２または３のいずれかの値に量 子化する、請求項２記載の復号器。 ４．正反対形の受信ベクトルと更に正反対形の選択コードワードとの間のユー クリッド距離を計算する、請求項１記載の復号器。 ５．復号器が、受信ベクトルに最も近い選択コードワードを識別するよう、受 信ベクトルに対し、コンウェイ−スローンアルゴリズムを実行し、実行されるコ ンウェイ−スローンアルゴリズムが短縮ゴレイ符号に対する生成マトリックスＧ_m を利用しており、該生成マトリックスＧ_mが（ｎ、ｋ）のゴレイ符号（ここで、 ｎ’＞ｎおよびｋ’＞ｋである）に対し、生成マトリックスＧの変形を含み、生 成マトリックスＧが複数の行と複数の列を含み、生成マトリックスＧ_mを生成す るための生成マトリックスＧの変形が生成マトリックスＧの行および列の双方の 複数の所定のものを除去することを含む、（ｎ’、ｋ’）の短縮ゴレイ符号に従 って符号化された受信ベクトルを復号化するための復号器。 ６．（ｎ、ｋ）のゴレイ符号が（２４、１２）のゴレイ符号を含み、（ｎ’、 ｋ’）の短縮ゴレイ符号が（１９、７）の短縮ゴレイ符号を含む、請求項５記載 の復号器。 ７．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列４、５、１ ０、１１および１２を除去することを含む、請求項６記載の復号器。 ８．（ｎ、ｋ）のゴレイ符号が（２４、１２）のゴレイ符号を含み、（ｎ’、 ｋ’）の短縮ゴレイ符号が（１８、６）の短縮ゴレイ符号を含む、請求項５記載 の復号器。 ９．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行１６、２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列３、 ４、５、１０、１１および１２を除去することを含む、請求項８記載の復号器。 １０．（ｎ、ｋ）のゴレイ符号が（２４、１２）のゴレイ符号を含み、（ｎ’ 、ｋ’）の短縮ゴレイ符号が（１８、７）の短縮ゴレイ符号を含む、請求項５記 載の復号器。 １１．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行１、２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列４、 ５、１０、１１および１２を除去することを含む、請求項１０記載の復号器。 １２．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列４、５、 １０、１１および１２を除去することを含み、更にコンウェイ−スローンアルゴ リズムを実行する前に受信ベクトルにゼロを添付することを含む、請求項１０記 載の復号器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 チェンナケシュ，サンディープ アメリカ合衆国，ノースカロライナ，ケア リイ，グレン アベイ ドライブ 311

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．受信したベクトルに最も近い選択コードワードを決定するための手段と、 受信したベクトルと選択コードワードとの問のユークリッド距離を決定するた めの手段とを備え、受信し、復号化したベクトルに対する誤り推定値として決定 されたユークリッド距離を出力する、復号化すべき受信ベクトルを受信するため の復号器。 ２．符号の所定のタイプに従って誤り推定値をスケーリングし、量子化するた めの手段を更に含む、請求項１記載の復号器。 ３．所定タイプの符号がハミング符号を含み、誤り推定値をスケーリングし、 ゼロまたは１の値に量子化する、請求項２記載の復号器。 ４．所定タイプの符号がゴレイ符号を含み、誤り推定値をスケーリングし、ゼ ロ、１、２または３のいずれかの値に量子化する、請求項２記載の復号器。 ５．正反対形の受信ベクトルと更に正反対形の選択コードワードとの間のユー クリッド距離を計算する、請求項１記載の復号器。 ６．復号器が、受信ベクトルに最も近い選択コードワードを識別するよう、受 信ベクトルに対し、コンウェイ−スローンアルゴリズムを実行し、実行されるコ ンウェイ−スローンアルゴリズムが短縮ゴレイ符号に対する生成マトリックスＧ_m を利用しており、該生成マトリックスＧ_mが（ｎ、ｋ）のゴレイ符号（ここで、 ｎ’＞ｎおよびｋ’＞ｋである）に対し、生成マトリックスＧの変形を含み、生 成マトリックスＧが複数の行と複数の列を含み、生成マトリックスＧ_mを生成す るための生成マトリックスＧの変形が生成マトリックスＧの行および列の双方の 複数の所定のものを除去することを含む、（ｎ’、ｋ′）の短縮ゴレイ符号に従 って符号化された受信ベクトルを復号化するための復号器。 ７．（ｎ、ｋ）のゴレイ符号が（２４、１２）のゴレイ符号を含み、（ｎ’、 ｋ’）の短縮ゴレイ符号が（１９、７）の短縮ゴレイ符号を含む、請求項６記載 の復号器。 ８．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列４、５、１ ０、１１および１２を除去することを含む、請求項７記載の復号器。 ９．（ｎ、ｋ）のゴレイ符号が（２４、１２）のゴレイ符号を含み、（ｎ’、 ｋ’）の短縮ゴレイ符号が（１８、６）の短縮ゴレイ符号を含む、請求項６記載 の復号器。 １０．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行１６、２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列３ 、４、５、１０、１１および１２を除去することを含む、請求項９記載の復号器 。 １１．（ｎ、ｋ）のゴレイ符号が（２４、１２）のゴレイ符号を含み、（ｎ’ 、ｋ’）の短縮ゴレイ符号が（１８、７）の短縮ゴレイ符号を含む、請求項６記 載の復号器。 １２．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行１、２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列４、 ５、１０、１１および１２を除去することを含む、請求項１１記載の復号器。 １３．生成マトリックスＧが１２の行と２４の列を含み、生成マトリックスＧ_m を生成する変形が行２０、２１、２２、２３および２４を除去し、列４、５、 １０、１１および１２を除去することを含み、更にコンウェイ−スローンアルゴ リズムを実行する前に受信ベクトルにゼロを添付することを含む、請求項１１記 載の復号器。