JP2002523993A - ボコーダ・バイパスの帯域内シグナリング制御のための方法および装置 - Google Patents
ボコーダ・バイパスの帯域内シグナリング制御のための方法および装置Info
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Abstract
Description
くは、ボコーダ・バイパス動作の帯域内シグナリング制御のための方法および装
置に関する。
ム(PCS)は、ボコーディングを含む。ボコーディングとは、送信するために
音声をデジタル符号化する動作のことである。例えば、デジタル・セルラ用途で
は、移動体、すなわちセルラ電話と、セルラ・インフラ(cellular infrastructu
re)、すなわち移動体にサービスを提供する地上方式の機器は、それぞれボコー
ダを含む。典型的なセルラ・システムでは、ボコーディングは送信すべき音声情
報の大幅な圧縮を可能にし、セルラ・システムの容量を増加するために特に有用
である。
イパスするための方式がなければ、二段音声符号化/復号(すなわち、「タンデ
ム・ボコーディング(tandem vocoding)」が設けられる。これについては以下で
説明する。移動体から移動体への通話では、アップリンク上で送信する移動体は
自局のボコーダを利用して、アップリンク音声を符号化する。セルラ・インフラ
はアップリンク音声を自動的に復号するが、これは音声を陸線電話(すなわち、
公衆電話交換網),セルラ通信システムのアナログ部分、もしくは通信システム
の同様な非デジタル部分に送信する場合に必要となる。しかし、デジタル機能を
有する移動体に音声を送信する場合には、移動体にデジタル送信するために、音
声を再符号化しなければならない。タンデム・ボコーディングでは、単一段ボコ
ーディング(すなわち、移動体から陸線もしくは陸線から移動体への通話)に比
べて、知覚音声品質の著しい低下が生じる。この音声品質劣化は、セルラ・イン
フラにおいて復号/符号化ステップを避けることで克服できる。バイパス動作モ
ードでは、セルラ・インフラは送信側移動体から圧縮音声を受信し、これを復号
/符号化せずに受信側移動体に直接送信する。そして受信側移動体はこの音声を
通常通りに復号する。しかし、セルラ・インフラにおいてボコーダ動作をバイパ
スすべきである旨の何らかの指示がなければ、タンデム・ボコーディングが行わ
れる。タンデム・ボコーディングが音声品質に及ぼす著しい影響のため、セルラ
・システム・オペレータはバイパス動作モードを設けることを要求する。
BBSA+インタフェース)は、ボコーダ・バイパスの帯域外(out-of-band)
制御に関する規定がある。本規格は、ボコーダ・バイパスをイネーブルもしくは
ディセーブルするために、移動交換局(MSC:mobile switching center)が
基地局コントローラ(BSC:base station controller)に送信できるメッセ
ージについて規定する。しかし、ボコーダ・バイパス動作の帯域外制御には、バ
イパス動作確立の際の大幅な遅延や、制御チャネル上のトラヒックの増加など、
多くの欠点がある。
ス・シグナリングが提唱されているが、提唱されている帯域内方法は帯域外方法
に比べてあまり利点がない。例えば、GSM(Global System for Mobile Commun
ications)の「タンデム・フリー動作(Tandem Free Operation)」(すなわち、ボ
コーダ・バイパス)のためにETSIによって提唱された規格は、ボコーダ・バ
イパス動作に対する帯域内制御方法である。この規格は、ボコーダ・バイパスの
制御のために2つのBSC間で送信される帯域内シグナリング・メッセージのセ
ットを規定する。64kbpsのPCM圧縮音声タイムスロットでは、ボコーダ
・バイパス・シグナリング用の一つの帯域内チャネルが割当てられる。具体的に
は、このチャネルのために、2つの最下位ビット(LSBs:least significant
bits)が割当てられる、すなわち、盗まれる(steal)。下のLSB、すなわちビ
ット0、は8000/16=500bpsにて連続的に盗まれる。別の提唱では
、8キロビット/秒(kbps)バーストにて盗むことを規定している。バイパ
ス回線を確立した後、音声フレームはビット1およびビット0にて送信される。
シグナリング情報は、バイパス動作中には送信されない。これは、バイパス動作
を要求する初期「TREQ」メッセージを「TACK」シグナリング・メッセー
ジによって明示的に肯定応答(acknowledge)してからでないと、符号化音声を送
信できない、すなわち、バイパス動作を実行できないことを規定する。その結果
、メッセージ配列(message sequencing)を追跡するために多くのタイマおよびカ
ウンタを有する複雑なマルチステージ・プロトコルとなる。さらに、あるBSC
が別のBSCより先に次の状態に進むことがあるという事実に対処するために、
全体的に「専用(special case)」論理が必要になる。例えば、TRECメッセー
ジを送信することに関連するBSCでは、これはTREQメッセージを送信する
回数を制限するためのタイマであり、タイムアウトして、TACKメッセージを
受信することを待つタイマであり、TREQを受信する前に次の状態のメッセー
ジであるTACKの受信に対処する論理である。提唱のプロトコルにおける状態
の数および複雑さは、遷移回数を比例的に長くさせる。また、この複雑さは、サ
ブシステム動作の監視および故障解析(troubleshooting)を困難にする。
・バイパス動作モードまで、かなりの遷移時間を有する。例えば、500bps
連続シグナリング制御チャネルを利用すると、遷移時間は、最小でも、240ミ
リ秒(ms)にもなる。ボコーダ・タイプのニゴシエーションが必要な場合、遷
移時間はさらに長くなる。8kbpsバースト・シグナリング制御チャネルを利
用すると、最悪の場合の遷移時間は1.5秒台以上になる。また、ボコーダ・ニ
ゴシエーションは、もし必要であっても、この推定遷移時間には含まれていない
。
法および装置が必要とされる。
行われる。本発明の好適な実施例では、圧縮音声内の送信のために3つのシグナ
リング・チャネルが設けられる。各シグナリング・チャネルは好適なレートにて
通信され、ボコーダ・バイパス動作モードを示す状態の高速で確実な検出を可能
にし、必要ならば適切なボコーダ・タイプのニゴシエーションを行い、そしてボ
コーダ・バイパス動作モードにて圧縮音声を同期・通信する。
A)システム・プロトコル(例えば、IS−95−A)に従って好ましくは動作
する。なお、通信システム100は、NAMPS(Narrowband Advanced Mobile
Phone System),AMPS(Advanced Mobile Phone System),GSM(Global Sys
tem for Mobile Communications),PDC(Personal Digital Communications)
またはUSDC(United States Digital Cellular)プロトコルを含むがこれらに
制限されない、他のアナログ,デジタルもしくはデュアル・モード通信システム
に従って、代替的あるいは追加的に動作してもよい。
tion)102およびBTS104を含み、関連カバレッジ・エリアは基地局コン
トローラ(BSC:base station controller)106に適宜結合されている。
通信システム100は、BTS110およびBTS112など追加の基地トラン
シーバ局をさらに含み、関連カバレッジ・エリアは基地局コントローラBSC1
14に適宜結合されている。各BSC106およびBSC114のそれぞれは、
当技術分野で周知なように、移動交換局(MSC:mobile switching center)
108に結合され、また互いに結合されている。本発明の好適な実施例では、各
BTS102,104,110,112は、好ましくはモトローラSC9600
基地局システムであり、MSC108は、好ましくはモトローラEMX2500
MSCであり、各BSC106,114は、好ましくはモトローラSG112
8BF CBSCコンポーネントである。
アップリンク信号120で圧縮音声をBTS102に、ひいてはBSC106に
送信する。呼の終端は、BSC114に関連するBTS112のカバレッジ・エ
リア内で動作する移動体118である。移動体118は、BTS112から圧縮
音声ダウンリンク信号122を受信する。各移動体116,118は、好ましく
は、セルラ無線電話またはパーソナル通信システム(PCS)ハンドセットなど
の移動無線電話である。BSC106は、音声コーダ/デコーダ(ボコーダ)を
含み、これは、ボコーダ・バイパス動作モードがない場合には、アップリンク信
号120を処理して、通信システム100内の要素、すなわち、BSC114に
対してさらに送信するために音声を解凍(decompress)/復号する。次に、BSC
114は解凍された音声を処理して、ダウンリンク信号122として送信するた
めに音声を圧縮/符号化する。移動体116および移動体118のそれぞれが整
合性のあるボコーダを有している場合、復号/符号化プロセスは不要になり、そ
の結果、ネットワーク資源の利用は非効率的となり、音声品質の著しい劣化が生
じる。
は、ボコーダ・バイパス動作モード、すなわち、ボコーダ・バイパス回線を確立
するための帯域内シグナリングを提供する。図2を参照して、本発明の好適な実
施例によるボコーダ200を示す。ボコーダ200の特定の要素は共通で、当技
術分野において周知であり、音声デコーダ202,PCM圧縮器(compressor)2
04,PCM拡張器(expander)206,エコー・キャンセラ(echo canceller)2
08および音声エンコーダ210を含む。ボコーダ・バイパスなしの動作モード
では、これらの要素は通常の意図する方式で動作して、音声の符号化および復号
を実行する。さらに具体的には、続けて図2を参照して、アップリンク、すなわ
ち順方向では、符号化音声(ECV)は移動体/BTSから受信され、音声デコ
ーダ202によって復号される。その結果生じる線形パルス符号変調(PCM)
音声のストリームは、PCM圧縮器204によって64キロビット/秒(kpb
s)のPCM音声に圧縮される。次に、64kbpsのPCM音声は、MSCも
しくはネットワーク内の別のBSCなどの他のシステム要素に通信される。ダウ
ンリンク、すなわち逆方向では、64kbpsのPCM音声はMSCまたは他の
システム要素から受信され、PCM拡張器206によって線形PCMに拡張され
る。次に、線形PCMはエコー・キャンセラ208によって処理され、音声エン
コーダ210によって符号化される。次に、符号化音声はダウンリンクBTSお
よび移動体に通信される。
るために、復号/符号化動作をバイパスすることが望ましい。本発明の好適な実
施例に従って、帯域内ボコーダ・バイパス(IVB)シグナリングおよび制御の
ために、3つの双方向通信チャネルが定義される。第1は、本明細書ではIVB
_SIGチャネルといい、制御シグナリングを通信して、バイパス回線タイプ識
別,ボコーダ・タイプ識別および音声フレーム・タイミング基準を与えるために
用いられる。第2は、本明細書ではIVB_SIG_BURSTサブチャネルと
いい、ボコーダ・タイプ・ニゴシエーションおよび他の同様な目的のために必要
な情報を通信するために用いられる。第3は、本明細書ではIVB_SPEEC
Hチャネルといい、ボコーダ・バイパス動作モードにおいて符号化音声フレーム
を伝達するために用いられる。
ット0、すなわちb0を盗むこと(ビット・スティーリング)によって、圧縮音
声にて実装される。以下の表Iを参照して、このタイムスロットのビットb7〜
b0はそれぞれPCM音声サンプル・ビットp7〜p0を含む。IVB_SIG
チャネルは、11番目のサンプル毎(すなわち、11番目のフレーム毎)にビッ
ト0すなわちb0を盗み、これをIVB_SIGビットs0と置換する。
に生じる特定の動作状態中にのみ用いられるという点で、IVB_SIGチャネ
ルのサブチャネルのようなものである。以下の表IIを参照して、IVB_SI
G_BURSTサブチャネルは、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビ
ット1すなわちb1上でショート8kbpsバーストとして送信される。
以下の表IIIに示すように、PCM音声ビットp1およびp2を上書きするこ
とによって、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビット1およびビット
2、すなわちb1およびb2において伝達される。表IIIからわかるように、
ボコーダ・バイパス動作モード中に、ビット0はIVB_SIGビットs0を含
み、ビット2およびビット1はIVB_SPEECHチャネルを含み、ビット7
〜ビット3は圧縮64kbpsPCM音声サンプルの最上位ビット(MSBs)
p7〜p3を含む。
雑さの低下および遷移時間の短縮という予想外の結果が得られる。さらに、各シ
グナリング・チャネル・プロトコルは、ボコーダ・バイパス動作モードの設定中
に音声品質への影響を低減し、ボコーダ・バイパス動作モードの高速な確立を行
い、さらにタンデム・ボコーダ動作からの高速な復元およびタンデム・ボコーダ
動作への遷移を行うように構成される。
ネーブルされる。ボコーダ・バイパス動作モードをイネーブルすることはIVB
_SIGチャネルを初期化し、このIVB_SIGチャネルは、移動体から移動
体への回線の帯域内検出のための「ビーコン(beacon)」として常に送信され、音
声フレーム・タイミング基準を与える。IVB_SIG_BURSTサブチャネ
ルは、ボコーダ・タイプ・ニゴシエーション中および同様なシグナリング条件の
ためにのみショート・バーストとして送信される。本発明の好適な実施例に従っ
て、IVB_SIG_BURSTサブチャネルは、進行中の音声アクティビティ
に対して最も影響を与えない時間期間に制限してもよい。例えば、システムおよ
びその動作に応じて、高音声アクティビティ(high speech activity)中、例えば
、IS−95におけるフル・レート音声送信中に挿入するのが最も目立たないで
あろう。別のシステム・タイプでは、低音声アクティビティまたは快適雑音挿入
(comfort noise insertion)に相当する時間中に、IVB_SIG_BURST
割込を入れるのが望ましい。いずれにせよ、IVB_SIG_BURSTの送信
について適切な時間を選択することは、進行中の音声アクティビティに対する影
響が最も小さくなる時間を判定することに基づく。IVB_SPEECHチャネ
ルは、ボコーダ・バイパス動作モード中にのみ送信される。以下で説明するよう
に、ボコーダ・バイパス動作モードは整合性のあるボコーダ・タイプのニゴシエ
ーションを必要とし、これはIVB_SIGチャネルおよびIVB_SIG_B
URSTチャネルのいずれかもしくは両方を利用して達成できる。
のうちの一つである。ロング・コードワードは、IVB_SIGチャネルを受信
機に確実に同期させるために、IVB_SIGチャネル上で送信される。好適な
コードワード・セットは、天井関数(ceiling function)(Ncb/6)までの腐敗
(corruption)を許し、ここでNcbはコードワード・ビットの数であり、ビット腐
敗の間隔は6の倍数である。このように、IVB_SIGチャネルは、雑音また
はビット腐敗に対して堅牢である。ビット腐敗の一つの源は、他のネットワーク
通信、例えば、陸線ネットワークによる既存のT1ビット・スティーリング(bit
stealing)にある。本明細書で説明する好適な実施例では、Ncb=29であり、
このような既知のT1ビット・スティーリングによって生じるエラーに対して比
較的影響を受けにくい。表IVは、名称および関連する意味毎の好適なコードワ
ードの例を示す。もちろん、有効なコードワード・ビットの数について、適切な
16進数値を採用することは当業者の技術の範囲内である。
明するIVB_SIGチャネル受信機を利用して、IVB_SIGロング・コー
ドワードを検出・復号する。送信側BSCは、IVB_SIGコードワードおよ
びIVB_SIGチャネルを生成・フォーマットしなければならない。図4,図
5および図6を参照して以下で説明するIVB状態マシンは、ボコーダ・バイパ
ス動作に対する遷移を制御する。
ネル発生器212,マルチプレクサ214,マルチプレクサ216,コードワー
ド・ニゴシエータ/制御218,IVB_SIGチャネル受信機220,IVB
_SPEECH受信機222,デマルチプレクサ224およびスプライサ(splic
er)226を含む。また、スイッチ217およびスイッチ227も設けられ、こ
れらは帯域外IVBイネーブル・メッセージに応答して、バイパス・ボコーダ動
作をイネーブルする。さらに具体的には、スイッチ217はIVB_SIG発生
器212をアップリンク回線に結合し、その出力はマルチプレクサ216によっ
て圧縮音声と多重化される。この時点でのマルチプレクサ216の出力は、圧縮
音声のビット0すなわちb0におけるIVB_SIGチャネル信号であり、ビッ
ト7〜1は圧縮音声を含む。IVB_SIG発生器212は、コードワード・ニ
ゴシエータ/制御218からのコードワード選択信号に応答して、適正コードワ
ードを生成する。バイパス動作モードでは、スイッチ215は、コードワードの
一致、すなわち、ボコーダが同じタイプであることを示すコードワード・ニゴシ
エータ/制御218からの信号に応答して、マルチプレクサ214の出力をマル
チプレクサ216に結合する。マルチプレクサ214は、IVB_SPEECH
チャネル、ビット2およびビット1、すなわちb2およびb1と、ビット0すな
わちb0におけるIVB_SIGチャネルとを3つのLSBsに合成する。次に
、この3つのLSBsはマルチプレクサ216によって圧縮音声のビット7〜ビ
ット3、すなわちb7〜b3と合成され、移動体からの符号化音声はアップリン
クにて送信され、通常のボコーダ動作をバイパスする。
上書きして、IVB_SIGチャネル,IVB_SIG_BURSTチャネルお
よびIVB_SPEECHチャネルを含むことができる。IVBをイネーブルす
ると、IVB_SIGチャネルは常に存在し、PCM音声のビット0、すなわち
b0は、8000/Nsのレート、すなわちNs=11として727ビット/秒(
bps)ビット・スティーリングにて、IVB_SIGビットs0で上書きされ
る。値Ns=11は好ましく、適切な誤り訂正を確保するために選択されるが、
Nsの他の適切な値も本発明の公正な範囲から逸脱せずに選択できることが理解
されよう。バイパス動作モードが実際に開始されるまで、64kbpsのPCM
音声タイムスロットのビット1およびビット2は依然としてPCM音声を含んで
いる。ボコーダ・バイパス動作時に、ビット1およびビット2は、IVB_SI
Gチャネルによって行われるビット0すなわちb0のビット・スティーリングの
他に、16kbpsのレート(サンプル毎)にて符号化圧縮音声ビットで上書き
される。留意されるように、IVB_SIGチャネルは帯域外制御メッセージに
よって初期化され、IVB_SPEECHは、「CODEC MATCH ST
AT」信号に基づいて初期化される。CODEC MATCH STAT信号は
、IVB_SIGチャネル・ロング・コードワードの検出に成功し、各移動体の
ボコーダが一致することを判定することに応答して、ダウンリンク側で生成され
る。
VB_SPEECH_RCVR222およびスプライサ226は、ダウンリンク
回線に結合される。続いて図2を参照して、64kbpsのPCM圧縮音声はデ
マルチプレクサ224に入力され、このデマルチプレクサ224は以降の処理の
ために8kbpsストリーム(ビット0,b0)と、16kbpsストリーム(
ビット1およびビット2、すなわちb1およびb2)を出力する。IVB_SI
G受信機220は、8kbpsストリーム内でサブレート727bpsコードワ
ードの開始を探索して、これに同期し、コードワード・ニゴシエータ/制御21
8への入力のためにコードワードを復号する。コードワード・ニゴシエータ/制
御218は受信したコードワード、ひいてはコードワードによって識別されるボ
コーダ・タイプを比較して、CODEC MATCH STAT信号を生成する
。受信したボコーダ・タイプが一致しなければ、図6を参照して以下で詳しく説
明するボコーダ・ニゴシエーションが開始される。
・デマルチプレクサ228と、誤り検出および擬似訂正(error detection and p
seudo-correction)を含んでもよい同期サーチャ(synchronization searcher)2
30とを含む。8kbpsサブレート・ストリーム(圧縮音声のビット0)は、
サブ・サブレート・デマルチプレクサ228に入力され、このデマルチプレクサ
228はNs(Ns=11),8000/Ns=727bpsストリームに分解し
、その任意の一つはIVB_SIGチャネルを含んでもよい。各チャネルは、N cw =3コードワードの一つの存在について探索され、6の倍数で離間した最大N cb /6ビット誤りのうち最初が無視される(例えば、電話網T1ビット・スティ
ーリングによって生じ、そのため擬似訂正を行う)。出力は、コードワードが見
つかり(IVB_SIG_SYNC_STAT)、ボコーダ・タイプがコードワ
ードによって識別されたかどうかを示す制御信号であり、これはコードワード・
ニゴシエータ/制御218に通信される。
答して、エコー・キャンセラ208をダウンリンク回線から切断し(decouple)、
またダウンリンク拡張PCM音声を音声エンコーダに直接結合する。IVB_S
PEECH_REVR222は、CODEC MATCH STAT信号を受信
すると、スプライサ226への16kbps符号化音声と、符号化音声(ECV
)SYNC SAT信号とを送信する。スプライサ226は、符号化音声SYN
C STATに応答して、IVB_SPEECH_RCVR222または音声エ
ンコーダ210のいずれかから同期符号化音声を、ダウンリンクにてBTSに与
える。
のスイッチングのタイミングを調整することによって、符号化PCMフレームか
らバイパス符号化フレームへ、またはパイパス符号化フレームから符号化PCM
へのシームレスな遷移を行う。スプライサの効果は、音声ホール(audio holes)
,クリック音(clicks)およびその他の歪などの可聴スイッチング・アーチファク
ト(audible switching artifacts)を除去することである。OUTPUT_RE
QUIRED_BYタイミング信号は、制御プロセッサ228からスプライサ2
26および音声エンコーダ210のそれぞれに与えられ、開始信号となる。実際
に、スプライサ226は分散型関数(distributed function)として機能し、その
一部は音声エンコーダ210より前に実行し、そのため音声エンコーダ210か
らの出力を遮断でき、またIVB_SPCH_RCVR222出力においてスイ
ッチングできる。タイミングは、音声エンコーダ210が前回の符号化音声フレ
ームの送信をちょうど完了して、現符号化音声フレームの出力を開始していない
タイミングである。従って、バイパス符号化音声フレームはシームレスにスイッ
チングされる。なお、バイパス符号化音声フレームは、部分的には、スプライサ
226が機能するためにIVB_SPCH_RCVR222およびスプライサ2
26において必要とされるバッファを促進するために、最小限の遅延で送信され
る。
ットにて、圧縮64kbpsPCM音声を連続的に送信する。さらに、本発明は
、音声データの通常の音声処理を行う。これは、ボコーダ通常動作に戻る際に、
各フィルタの応答時間を短縮する。また、常に圧縮64kbpsPCM音声を送
信することは、たとえバイパス回線出力が誤って受信側の音声エンコーダを通過
しても、すなわち、p7〜p3が圧縮音声データを含んでいても、音声品質に及
ぼす影響を最小限に抑える。
またバイパス符号化音声出力から符号化音声出力に遷移する際に、フル・レート
から1/8レート・フレームへの遷移に対して保護する。これは、直前のフレー
ム、すなわちフレームn−1上で非フル・レート・フレームが送信されるのを待
ってから、現フレームnを送信するために新規モードにスイッチング、すなわち
ボコーダ・バイパス動作モードから通常動作モード、もしくは通常動作モードか
らボコーダ・バイパス動作モードにスイッチングすることにより、達成される。
モードx(バイパスまたは通常)にて送信されたフレームn−1がフル・レート
である場合、フレームnは、以下の場合を除いて、モードy(バイパスまたは通
常とは別)にて送信されない。モードyから遷移しようとする際に、モードxに
て送信された連続フル・レート・フレームの数に関するカウンタは初期化され、
各フル・レート・フレーム毎にインクリメントされる。このカウントが閾値、例
えば、閾値10を超えると、新規モードへのスイッチングが行われ、新規モード
にて利用可能な現フレームは送信され、新規モードに入る。
ボコーダ200の動作について説明する。ボコーダ・バイパス動作モードを確立
する好適な方法に従って、初めにIVBはイネーブルされず、本方法はOFF状
態301のままである。OFF状態301には、帯域外IVBディセーブル信号
に基づいて、および/あるいは通信システム100の初期化に基づいて入る。O
FF状態301では、IVB_SIGチャネルはアクティブでなく、同様に、I
VB_SIG_BURSTおよびIVB_SPEECHチャネルも非アクティブ
である。IVBイネーブルを示す帯域外システム制御メッセージをMSCから受
信すると、ボコーダ200はANNOUNCE状態302に入る。
」コードワードがIVB_SIGチャネル上で(アップリンク)送信され、IV
B_SIGチャネルは、前述のように、11タイムスロット毎に64kbpsの
PCM音声サンプルのLSBを上書きするために構築される。IVB_SIGチ
ャネルのタイミングはアップリンク符号化音声に整合されるが、ダウンリンク符
号化音声タイミングに整合できる。また、ANNOUNCE状態302では、相
手(mate)BSC、例えばBSC114によって送信されるANN_IVBコード
ワードが探索される。受信したANN_IVBコードワードが見つかると、これ
が同じコードワードである場合、すなわちボコーダが一致する場合、ANNOU
NCE状態を抜ける。符号化音声への同期を探索するタイマspeech_sy
nc_TO_tmrは、約40msのディフォルト値に初期化される。急速にバ
イパスになることを防ぐためのタイマHyst_Cntは、0にリセットされる
。そして、TRANSMIT状態304に入る。
ットb2およびb1において16kbpsにてIVB_SPEECHチャネルで
送信される。送信された符号化音声フレームの開始は、移動体からのアップリン
ク符号化音声に整合されるが、相手BSCでの同期およびタイミングを最適化す
るために受信ANN_IVBコードワードの開始に整合してもよい。speec
h_sync_TO_tmrは開始(カウントダウン)され、ダウンリンク64
kbpsのPCM音声ビットb2およびb1は、符号化音声フレームの開始につ
いて監視され、これらの符号化音声フレームは送信ANN_IVBコードワード
と時間整合されると期待される。好適な実施例では、ANN_IVBコードワー
ドは、TRANSMIT状態304中にIVB_SIGチャネル上で連続的に送
信される。speech_sync_TO_tmrが終了すると(ゼロに達する
と)、ANNOUNCE状態302に再度入る。speech_sync_TO
_tmrが終了する前に音声同期が獲得されると、TRANSMIT状態を抜け
る。バイパス同期を示すメッセージが上位システム層(例えば、MSC)に送信
される。ダウンリンク・バイパス機能が開始され、CONNECT状態305に
入る。
_IVBコードワードはIVB_SIGチャネル上で連続的に送信される。受信
(rx)音声同期が失われると、speech_sync_TO_tmrはT2
に設定され、Hyst_Cntは、TRANSMIT状態304に再度入る前に
インクリメントされる。受信IVB_SIGチャネルが失われ、不一致ボコーダ
を示すか、あるいは符号化音声フレーム・タイプが変化すると、CONNECT
状態305を抜けて、ANNOUNCE状態302に再度入る。
が一致しない場合、NEGOTIATE状態303に入る。ボコーダ・ニゴシエ
ーションは、NEG_OPをディセーブルに設定することによってもディセーブ
ルできる。ボコーダ・ニゴシエーションがディセーブルされ、かつANN_IV
Bコードワードが一致しない場合、BSCはANNOUNCE状態302にて継
続し、IVB_SIGチャネル上でのANN_IVBの送信が継続する。また、
ANN_IVBコードワードは送信され、NEGOTIATE状態303中に常
に探索される。
、NEGOTIATION MASTERサブ状態306と、NEGOTIAT
ION SLAVEサブ状態307とを含む。NEGOTIATION MAS
TERサブ状態306は、NEGOTIATION状態303に入る際のディフ
ォルトである。NEGOTIATION SLAVEサブ状態307は、相手ボ
コーダ、すなわち、ニゴシエーションが行われている相手BSCのボコーダがあ
らかじめ合意した慣行に基づいてニゴシエーション・マスタ権利をを有する場合
に、NEGOTIATION MASTERサブ状態306から入る。NEGO
TIATION MASTERサブ状態306は、NEGOTIATION S
LAVEサブ状態307の最中に、INV_SIG_BURSTサブチャネル上
で受信したMASTER_TOKEN(MSTR_TOK)バースト・メッセー
ジのNEGOTIATION SLAVEサブ状態307から入る。ディフォル
ト・ボコーダ・ニゴシエーション・マスタ権限を定める可能な慣行400は、図
6に示される。表Vはボコーダ・タイプの一つの可能な階層を示し、ここでは本
発明の公正な範囲から逸脱せずに、マスタ権限を割当てるためのほぼ任意の慣行
が利用できることが理解される。表Vおよび各ボコーダ・タイプに関する情報を
利用することにより、マスタが判定される。本発明の好適な実施例に従って、マ
スタのみがボコーダ・タイプを変更できるが、他の慣行も適用できることが理解
されよう。
慣行上マスタとなる。従って、このボコーダはボコーダ・タイプを変更する権利
を有し、「13k−Q」に変更できる場合、「13k−Q」に変更し(402)
、できなければ、マスタ権限を渡す。403において、マスタ権限は13k_Q
ボコーダに渡され、これがマスタとなる。できれば、このボコーダはタイプを8
k−Qに変更し、できなければ、EVRCを試み、マスタ権限を渡す(405)
。マスタ権限が戻されると、8k−Qボコーダは、できれば、タイプをEVRC
に変更する(406)。できなければ、マスタ・トークンがNv−2=1回渡さ
れており、追加のボコーダがないことを示している(Nv=可能なボコーダ・タ
イプの数)ので、マスタ権限を保持する(407)。さらに、例えば、他のボコ
ーダ・タイプがない場合には、マスタはマスタ権限を渡さないことをいつでも選
択できる。ニゴシエーションのこの時点で、一致するボコーダ・タイプはない。
図5に示すように、各ボコーダ・タイプが変更すると、ANNOUNCE状態3
02に再度入り、IVB_SIGチャネル上で各ANN_IVBコードワードの
検出および一致を可能にする。このように、ボコーダ・タイプ情報,利用可能な
ボコーダ・タイプ情報などを含むシグナリング・メッセージは、ボコーダ・ニゴ
シエーション中では有利に回避される。
外メッセージを受信することで、ニゴシエーションに参加する。さらに、ボコー
ダ・タイプ変更が必要なときには、コードワード・ニゴシエータ/制御218は
、ボコーダ変更を生成するために必要な帯域外制御メッセージを要求する。また
、ボコーダ・タイプの変更時に、コードワード・ニゴシエータ/制御218は、
IVB_SIGチャネルにて送信されるロング・コードワードを更新するために
、更新現コードワード情報をIVB_SIG発生器212に送信する。
の存在をアナウンスするために、一つのコードワードが連続的に送信される。こ
のコードワードは、同期パターンとして、またボコーダ・タイプ情報を伝達する
メッセージとして有利に機能する。受信コードワードは、肯定応答コードワード
(acknowledge codeword)を送信することによって明示的に肯定応答されない。そ
の代わり、ボコーダが一致することが判明すれば、別のIVB_SPEECHサ
ブレート・チャネルにてバイパス・データ(符号化音声)を送信することにより
、あるいはボコーダが一致しなければ、バイパス・データを送信しないことによ
り、肯定応答は行われる。その結果、遷移時間は大幅に短縮され、保守が容易に
なる。IVB_SIGシグナリング・チャネルは常に送信され、帯域外制御信号
メッセージを利用してIVB動作がイネーブルされる。これにより、メッセージ
の明示的な肯定応答の必要はなくなる。
)にかかわらず、64kbpsのPCM音声内で送信するために、LSB(ビッ
ト0,b0)にサブレート多重化される。シグナリング回線の受信側は、T1ビ
ット・スティーリングによって生じるビット・エラーを検出し、無視する。各ボ
コーダ・タイプに一つの、メッセージまたはコードワードのセットは、これらの
ビット・エラーを許容するように設計される。ビット・エラー検出および擬似訂
正(6離間したビット・エラーは無視される)は、E1動作に対して透過的であ
り、そのためスパン・タイプについてIVB_SIGチャネルを構築する必要は
ない。
sのPCM音声内で送信するために、LSB(ビット2およびビット1,b2お
よびb1)にサブレート多重化される。IVB_SIGチャネル・コードワード
がボコーダ・タイプの一致を示した後にのみ、IVB_SPEECHチャネルは
、IVBがイネーブルだと、アクティブとなる。それ以外では、PCM音声ビッ
トはビットb7〜b1にて送信される。PCM音声ビットは、ボコーダ・バイパ
ス動作モードにかかわらず、常にビットb7〜b3にて送信される。
本発明は標準的な慣行(現ボコーダ・タイプ)に基づいてマスタ・ボコーダを定
める。マスタのみが自局のボコーダ・タイプを変更できる。マスタ権限は、IV
B_SIG_BURSTチャネル内のメッセージを介して相手に渡される。利用
可能な/代替のボコーダ情報タイプを送信しないことにより、過剰なメッセージ
送信は避けられる。これは、IVB_SIGチャネルを利用して一致するボコー
ダ・タイプを高速に検出し、それにより変更・検出動作方法を可能にすることに
よって可能になる。
イパス動作モードへの遷移は100msの高速で達成できることが期待される。
ニゴシエートされたボコーダ・タイプについて、遷移は約200〜300msで
できることが期待される。
パス動作モードを識別・制御するために、3つのシグナリング・チャネルが設け
られる。この別の実施例の2つの特徴は、同期シグナリングの初期探索での複雑
さの低減およびそれに関連する処理オーバヘッドの低減と、例えばエコー・キャ
ンセラなど他の呼処理機能との整合性の向上である。
への通信を識別し、これらの移動体がボコーダ・バイパスに対処できることを識
別するために用いられる。IVBをイネーブルすると、IVB_SYNCチャネ
ルは、727bps(例えば、1:11ビット・スティーリング)にて、64k
bpsのPCM音声タイムスロットのビット0、すなわちb0における一つの反
復ビット・パターンを連続的に送信する。このビット・パターンは、ビット・エ
ラーおよび腐敗の影響を受けにくいように十分長いが、高速な検出を行うように
十分短く選択される。29または30ビット・パターンが現在好ましいが、他の
ビット・パターン長も本発明の公正な範囲から逸脱せずに利用できることが理解
されよう。IVB_SIGとは異なり、IVB_SYNCはボコーダ・タイプ情
報を含まない。従って、初期検出オーバヘッドははるかに低い。また、T1およ
びE1回線でも信頼性が高く、十分に機能する。さらに説明するように、IVB
_SYNCチャネルは、第2のシグナリング・チャネル、すなわちIVB_MS
Gチャネルを分離(demultiplexing)する際にも用いられる。
る。また、IVB_MSGチャネルは、好適なレート727bpsにてビット・
スティーリング(1:11ビット・スティーリング)を利用して送信される。I
VB_MSGを実装するために2つの代替実装が存在し、ビット・スティーリン
グが音声品質に及ぼす影響に依存する。第1の実装は、727bpsにて、64
kbpsのPCM音声タイムスロットのビット3であるb3を盗む。このレート
にてビット3を盗むことが音声品質に悪影響を及ぼさないとすると、この実装は
64kbpsのPCM音声において3つの固有のチャネルを与える。例えば、高
音声アクティビティ中および沈黙期間(quiet period)中に、全体的な音声品質に
対する影響をさらに低減するため、IVB_MSGチャネルは、システムに応じ
て、高音声アクティビティまたは低音声アクティビティの期間に調和させること
ができる。例えば、PCM音声に対する可聴影響を低減するために、低音声アク
ティビティの期間中に送信されるようにIVB_MSGチャネルを調和すること
が望ましいことがある。しかし、ビット・スティーリングによって生じた雑音が
過剰であり、および/または過度に望ましくない場合には、「マスキング効果(m
asking effect)」により音声品質に対する影響が不快にならない高音声アクティ
ビティの期間に、IVB_MSGチャネルを調和させることが可能である。
い。以下で説明するように、ボコーダ・タイプ識別を与え、ボコーダ・タイプの
変更のニゴシエーションにて用いるために、適切な時間にて、IVB_MSGチ
ャネルは生成され、送信される。従って、IVB_MSGチャネルの第2の実装
では、ビット1すなわちb1を第3チャネルであるIVB_SPEECHと共有
する。IVB_SPEECHチャネルは上記のように実装され、64kbpsの
PCM音声タイムスロットのビット2およびビット1、すなわちb2およびb1
において16kbpsレートにてビットを盗む。IVB_MSGチャネルとIV
B_SPEECHチャネルとの間でビット1、すなわちb1を共有することによ
り、PCM音声に対する、および/または低音声アクティビティの沈黙期間に対
する影響はほぼ解消される。
動作は確立され、次にボコーダ・バイパス動作モード時にビット3、すなわちb
3に進む。理解されるように、ボコーダ・バイパス動作モードが確立される前は
、符号化音声はIVB_SPEECHチャネルに存在しない。従って、ビット1
すなわちb1は、IVB_MSGチャネルのために利用可能となる。ボコーダ・
バイパス動作モードが確立されると、ビット3すなわちb3を盗むことに起因す
る音声品質に対する影響は、もしあっても、最小限となる。なぜならば、このと
き符号化音声はビット1およびビット2、すなわちb1およびb2においてバイ
パス・モードにて送信されているためである。
に、イネーブルされない。OFF状態501は、帯域外IVBディセーブル信号
および/または通信システム100の初期化に基づいて入る。OFF状態501
では、アップリンク64kbpsPCM音声にて送信されたり、あるいはダウン
リンク64kbpsPCM音声にて探索/追跡されるIVB情報はない。OFF
状態では、通常ボコーダ動作が行われる。
2に入る。SYNC_M2M状態502では、IVB_SYNC送信機(図2に
示すIVB_SIG発生器202と同様)は、厳密に40ms毎に開始して(す
なわち、320番目のPCMサンプル毎に開始して)、そのためPCMサンプル
の一つおきの符号化音声フレームの開始に厳密に同期して、IVB_SYNCコ
ードワードを送信する。これは、IVB同期受信機(IVB_RCVR220と
同様)におけるIVB_MSGチャネルの検出および分離を促進するために行わ
れる。IVB_MSGチャネルは、IVB_SYNCチャネルに同期して送信さ
れる。IVB_SYNCコードワードは、対応する時間期間中にIVB_MSG
チャネル・ビットが存在することを受信機に通知するために反転される。IVB
_SYNCコードワード・ビットは、ハーフ・コードワード単位で反転できる。
例えば、Ncb=29の場合、最初の15コードワード・ビットは反転でき、残り
の14コードワード・ビットはそのまま残すことができる。あるいは、最初の1
5コードワード・ビットはそのまま残し、残りの14コードワード・ビットを反
転できる。これにより、IVB_MSGチャネルは20ms単位でアクティブに
することができる。受信機はさまざまなコードワード反転を探索し、これらの反
転は、1)反転ビットなし、つまりIVB_MSGチャネルは存在しない,2)
最初の15ビットが反転、つまりIVB_MSGチャネルは最初の20ms期間
に存在する,3)次の14ビットが反転、つまりIVB_MSGチャネルは次の
20ms期間に存在する、および4)29ビットすべてが反転、すなわち2つの
連続したIVB_MSGチャネルが存在する、を表すことができる。さらに、I
VB_SYNCチャネル受信機は、40ms毎にタイミングを調整して、コード
ワード期間(320)に対するビット・スティール期間(11)の非整数分母関
係を考慮する。
け、IDENTIFY/NEGOTIATE状態503に入る。IDENTIF
Y/NEGOTIATE状態503では、ボコーダ情報はIVB_MSGチャネ
ルにて通信される。IDENTIFY/NEGOTIATE状態503は、IV
B_MSGチャネル上で一致ボコーダ・タイプ情報が受信されるまで維持される
。任意で、最初に不一致ボコーダ・タイプの場合には、IVB_MSGチャネル
を利用して、ボコーダ・タイプをニゴシエーションすることができる。ニゴシエ
ーションは上記のような手順でもよく、あるいは「暗示的なルール・データベー
ス(implied rule database)」解決を行うために、IVB_MSGチャネル上で
ボコーダ・タイプ情報を与えてもよい。一致ボコーダ・タイプ情報が受信される
と、SYNC_SPCH状態504に入る。
ネルにて送信される。また、符号化音声はダウンリンクPCM音声において探索
される。IVB_SYNCおよびIVB_MSGチャネルは、ボコーダ・タイプ
変更が要求されたり、および/またはバイパス動作モードをディセーブルしなけ
ればならない場合に備えて、依然として監視される。SYNC_SPCH状態5
04では、ボコーダは実行し続け、復号された音声出力をアップリンクPCM音
声に供給し、符号化されたPCM音声をダウンリンクに供給する。
NECT状態505では、IVB回線は完了し、バイパス符号化音声は移動体間
で通信される。ボコーダは、ボコーダ・バイパスと並列して実行し続け、バイパ
ス・ディセーブル(通常ボコーディング)モードへのシームレスな復帰をサポー
トする。CONNECT状態505は、バイパス符号化音声への同期が失われる
か、帯域外ディセーブル・コマンドが受信されるか、IVB_SYNCチャネル
が失われるか、IVB_MSGチャネル上で不一致ボコーダ・タイプ情報が受信
されるか、あるいは現ボコーダと整合性のない符号化音声フレームが受信される
まで、維持される。
、DISCONNECT状態506に入る。DISCONNECT状態506で
は、すべてのアップリンクIVB送信処理は中断され、通常のボコーディングが
回復される。受信された符号化音声のダウンリンク・バイパスは、依然としてサ
ポートされる。この単方向の「半二重(half-duplex)」動作モードは、ダウンリ
ンク符号化音声への同期が失われたり、あるいは他のIVB受信損失状態が生じ
るまで、維持される。
適な実施例では、ボコーダ・バイパス動作モードへの高速な遷移という利点を提
供しつつ、検出オーバヘッドを低減するように再構築される。さらに、上記の別
の好適な実施例に従って実行するようにボコーダ200を修正することは容易に
達成されることが理解されよう。
神から逸脱せずに行うことができる。いくつかの変更の範囲については上で説明
した。その他の範囲は、特許請求の範囲から明らかになろう。
のブロック図である。
ブロック図である。
ロック図である。
態遷移図である。
図である。
る。
す状態遷移図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 第1移動体と第2移動体との間で通信サービスを提供するワ
イヤレス通信システムにおいて、前記第1移動体は第1移動体ボコーダを有し、
前記第2移動体は第2移動体ボコーダを有し、前記ワイヤレス通信システムはボ
コーダ・アクティブ動作モードとボコーダ・バイパス動作モードとを有するワイ
ヤレス通信システムにおいて、前記ワイヤレス通信システムを前記ボコーダ・ア
クティブ動作モードから前記ボコーダ・バイパス動作モードに遷移させる方法で
あって: 圧縮音声信号内で第1信号を与える段階であって、前記第1信号は、ボコーダ
・バイパス能力情報およびボコーダ・タイプ情報を含む、段階; 前記圧縮音声信号内で前記第1信号を検出する段階; 前記ボコーダ・タイプ情報に基づいて、前記第1移動体ボコーダおよび前記第
2移動体ボコーダの整合性を判定する段階;および 前記整合性に基づいて、前記ボコーダ・バイパス動作モードを開始する段階; によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記ボコーダ・バイパス動作モード中に、アップリンク圧縮
音声信号内で前記第1信号を与え続ける段階を含んで構成されることを特徴とす
る請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記第1信号は、少なくとも一つの他のネットワーク通信の
ために用いられる前記圧縮音声内のチャネル上で送信されることを特徴とする請
求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記第1信号は同期情報を含むことを特徴とする請求項1記
載の方法。 - 【請求項5】 ワイヤレス通信システム内でボコーダ動作を制御する方法で
あって: 同期された音声チャネル内およびそのサブレートにて、シグナリング・チャネ
ルを与える段階であって、前記シグナリング・チャネルは、同期情報を少なくと
も与える、段階; 前記音声チャネル内およびそのサブレートにて、ボコーダ情報を与える段階で
あって、前記ボコーダ情報は前記シグナリング・チャネルに同期される、段階; ボコーダ整合性を検出する段階;および 前記ボコーダ整合性を検出すると、前記音声チャネル内およびそのサブレート
にて、符号化音声チャネルを与える段階; によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項6】 前記音声チャネル内でボコーダ情報を与える前記段階は、ボ
コーダ・タイプ情報を送信するように前記シグナリング・チャネルを構築する段
階を含んで構成されることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 ワイヤレス通信システムにおいて、帯域内ボコーダ制御を行
う装置であって: バイパス信号を与える帯域内信号チャネル発生器; 前記バイパス信号を音声チャネルのアップリンク成分に結合するマルチプレク
サ; 前記音声チャネルに結合され、前記音声チャネルのダウンリンク成分内で前記
バイパス信号を検出すると、検出信号を与えるバイパス信号検出器; 前記検出信号に応答して、ボコーダ・タイプ信号を与えるボコーダ・タイプ検
出器; 前記ボコーダ・タイプ信号に応答して、符号化音声を前記音声信号のアップリ
ンク成分に結合するマルチプレクサ;および 前記符号化音声を前記音声チャネルのダウンリンク成分に結合するスプライサ
; によって構成されることを特徴とする装置。 - 【請求項8】 前記バイパス信号は、同期情報およびボコーダ・タイプ情報
のうちの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項9】 請求項7記載の装置であって: 前記音声チャネルのダウンリンク成分に結合され、かつバイパス信号成分およ
び符号化音声信号成分を分離すべく構成されるデマルチプレクサ; 前記デマルチプレクサに結合され、前記バイパス信号成分を受信し、かつバイ
パス信号統計を生成するバイパス信号受信機; 前記マルチプレクサに結合され、前記符号化音声信号成分を受信し、かつ符号
化音声信号統計を生成する符号化音声信号受信機;および 前記符号化音声信号統計に応答して、前記符号化音声を前記音声チャネルのダ
ウンリンク成分に結合する前記スプライサ; によって構成されることを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項10】 ボコーダ動作モードおよびボコーダ・バイパス動作モード
を有するワイヤレス通信システムにおいて、前記ボコーダ・バイパス動作モード
の帯域内シグナリング制御の方法であって: ボコーダ・アクティブ動作モードにおいて: 移動体から符号化第1信号を受信し、前記符号化第1信号を復号して、復号第
1信号を生成し、前記復号第1信号を第1方向にて音声チャネルに結合する段階
; 第2方向にて前記音声チャネルにおいて復号第2信号を受信し、前記復号第2
信号を符号化して、前記符号化第2信号を前記移動体に送信する段階; 第1バイパス信号を生成し、前記第1バイパス信号を前記第1方向にて前記音
声チャネル内に挿入し、また第2バイパス信号を生成し、前記第2バイパス信号
を前記第2方向にて前記音声チャネル内に挿入する段階; 前記音声チャネルにおいて前記第1バイパス信号および前記第2バイパス信号
の両方を検出すると、ボコーダ整合性を判定する段階;および 前記ボコーダ整合性を判定すると、第2動作モードに入る段階; 前記第2動作モードにおいて: 前記移動体から前記符号化第1信号を受信し、前記符号化第1信号を前記第1
方向にて前記音声チャネルに結合する段階;および 前記第2方向にて前記音声チャネルにおいて符号化第2信号を受信し、前記符
号化第2信号を前記移動体に送信する段階; によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項11】 通信システムにおいて、帯域内シグナリングを行う方法で
あって: 第1信号を通信チャネルに挿入する段階; 前記通信チャネル内の第2信号の存在を通知するために、前記第1信号の一部
を反転する段階;および 前記第2信号を検出する段階; によって構成されることを特徴とする方法。
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