JP2005532579A - Cdma無線システム用可変ビットレート広帯域音声符号化時における効率のよい帯域内ディム・アンド・バースト(dim−and−burst)シグナリングとハーフレートマックス処理のための方法および装置 - Google Patents
Cdma無線システム用可変ビットレート広帯域音声符号化時における効率のよい帯域内ディム・アンド・バースト(dim−and−burst)シグナリングとハーフレートマックス処理のための方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明の第1の態様によれば、第1の通信方式を用いる第1の局であって、第1の符号器と第1の復号器とを具備する第1の局を、第2の通信方式を用いる第2の局であって、第2の符号器と第2の復号器とを具備する第2の局と相互運用を行う方法であり、前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局の符号器から前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局の復号器へ信号符号化パラメータを伝送することにより前記第1の局と前記第2の局との間の通信を行う方法が提供され、上記方法は、前記信号符号化パラメータの伝送中ビットレートを低減するように設計された通信モードを用いて、前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップと、上記要求に応答して、前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落す(drop)ステップと、前記他方の局の復号器へ残りの信号符号化パラメータを伝送するステップと、上記信号符号化パラメータの上記一部を再生するステップと、上記他方の局の復号器で信号符号化パラメータを復号化するステップと、を具備する。
図2は、4つの符号化ビットレートを制御するレート決定論理回路を備えた可変ビットレートコーデック構成を示す、発明を限定するものではない一例を描く図である。本例では、この組のビットレートには、非活性音声フレーム(8分の1レート(CNG)符号化モジュール208)専用のコーデックビットレートと、無声音フレーム(ハーフレート無声符号化モジュール207)用ビットレートと、安定した有声音フレーム(ハーフレート有声符号化モジュール206)用ビットレートと、別のタイプのフレーム(フルレート符号化モジュール205)用ビットレートとが含まれる。
図7を参照すると、701〜711の番号をつけた11個のモジュールに分けられた図7の符号化装置700によって、ブロック毎にサンプル済み音声信号の符号化が行われる。
P(z)=1−μz-1
ここでμは0と1との間に在る値(代表値はμ=0.7)を持つプレエンファシス係数である。プレエンファシスフィルタ703の機能は入力音声信号の高い周波数の内容を改善することである。また、プレエンファシスフィルタ703によって、入力音声信号のダイナミックレンジは狭くなり、これによって、プレエンファシスフィルタ703は、固定ポイントにおける実施構成にとってさらに適したものになる。プレエンファシスは、音質の向上に寄与する量子化誤差の適切な全体的聴感重み付けを達成する際に重要な役割も果たすものである。
W(z)=A(z/γ1)/(1−γ2z-1)(但し0<γ2<γ1≦1)
e(j)=||x−b(j)y(j)||2(j=1,2,...,k)
で表わされる、目標ベクトルxと過去の励振yのスケールされたフィルタ済みバージョンとの間での二乗平均重み付きピッチ予測誤差を最小化する最適ピッチラグTと最適ピッチ利得bの発見から構成される。
x’=x−byT
但しbはピッチ利得であり、yTはフィルタされたピッチコードブックベクトル(選択された周波数整形フィルタ(インデックスj)フィルタを用いてフィルタされ、インパルス応答値hを用いて畳み込みが行われた遅延値Tにおける過去の励振値)である。
E=||x’−gHck||2
となる。但し、Hはインパルス応答ベクトルhから導き出される低三角畳み込み行列である。発見された最適コードベクトルckに対応する新規のコードブックのインデックスkと利得gとは、通信チャネルを通る伝送用としてマルチプレクサ213へ出力される。
図8の音声復号器800は、デジタル入力822(デマルチプレクサ817への入力ビットストリーム)と出力側のサンプルされた音声信号823(加算器821の出力)との間で行われる種々のステップを例示するものである。
− 短期予測パラメータ(STP)とも呼ばれ、1フレーム毎に一回生成される量子化済み補間LP係数A(z)*(ライン825)
− (個々のサブフレーム用の)長期予測(LTP)パラメータT、b、j
− (個々のサブフレーム用の)新規の励振インデックスkおよび利得g
F(z)=−αz+1−αz-1
但しαは励振信号uの周期性のレベルから導き出される周期性係数である。周期性係数αは有声化係数発生器804で計算される。最初に、有声化係数rvが、有声化係数発生器804で下記の式により計算される:
rV=(EV−EC)/(EV+EC)
但しEvは、スケールされたピッチコードベクトルbvTのエネルギであり、Ecは、スケールされた新規のコードベクトルgckのエネルギである。すなわち:
α=0.125(1+rV)
上記式は、純粋に無声の信号を表わす値0と、純粋に有声の信号表わす値0.25とに対応する。
u’=cf+bVT
D(z)=1/(1−μz-1)
ここで、μは0と1との間に在る値(代表値はμ=0.7)を持つプレエンファシス係数である。より高次のフィルタを使用することも可能である。
CDMA符号化方式によれば、システムは、帯域内シグナリング情報を送るために、いくつかの音声フレームでフルレートの代わりにハーフレートの利用を課すことができる。これはディム・アンド・バーストシグナリングと呼ばれているものである。コーデックのロバスト性の向上を図るために、(セル境界近辺などの)劣悪なチャネル条件の間、本システムは、最大ビットレートとしてハーフレートの利用を課すことも可能である。これはハーフレートマックスと呼ばれている。上述のVBR符号化構成では、フレームが安定した有声フレームまたは安定した無声フレームであるとき、ハーフレートが用いられる。フルレートは頭子音、過渡フレームおよび混合有声フレーム用として用いられる。レート選択モジュールが符号化対象フレームをフルレートフレームとして選択し、かつ、システムがハーフレートフレームを課している場合、音声パフォーマンスの低下が生じることになる。というのは、ハーフレート通信モードが頭子音と過渡フレームとを効率良く符号化する能力を持っていないからである。
前述したように、AMR−WBコーデックに基づくCDMA2000システム用の可変ビットレート広帯域(VBR−WB)コーデックの設計には、CDMA2000システムと、AMR−WB規格を利用する別のシステム(移動GSMシステムまたはW−CDMA第3世代無線システムなど)との間でのタンデムフリーオペレーション(TFO)またはパケット交換処理を可能にするという利点がある。しかし、CDMA2000とAMR−WBを利用する別のシステムとの間での相互システムタンデムフリーオペレーションコールでは、前に説明したようにCDMA2000システムが(ディム・アンド・バースト信号での場合のように)ハーフレートの使用を強制する場合がある。AMR−WBコーデックがCDMA2000広帯域コーデックの6.2kbit/秒ハーフレートを認識しないため、強制ハーフレートフレームは消去済みフレームと解釈される。これによって接続パフォーマンスの低下を生じることになる。前に開示した相互運用可能なハーフレートモードの利用によって、パフォーマンスの大幅な向上が図られる。というのは、上記モードは、AMR−WB規格の12.65kbit/秒レートとの相互運用が可能であるからである。
CNG QRフレームとCNG ERフレームのビット割当てを表6に示す。
Claims (36)
- 第1の通信方式を用いる第1の局であって、第1の符号器と第1の復号器とを具備する第1の局を、第2の通信方式を用いる第2の局であって、第2の符号器と第2の復号器とを具備する第2の局と相互運用を行う方法であって、前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局の符号器から前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局の復号器へ信号符号化パラメータを伝送することにより前記第1の局と前記第2の局との間の通信を行う方法において、
前記信号符号化パラメータの伝送中のビットレートを低減するように設計された通信方式を用いて、前記一方の局から前記他方の局へ信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップと、
前記要求に応じて、前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落し、前記他方の局の復号器へ残りの信号符号化パラメータを伝送するステップであって、前記信号符号化パラメータの前記一部を落すステップが固定コードブックインデックスを落すステップを具備するステップと、
前記信号符号化パラメータの前記一部を再生するステップと、前記他方の局の復号器で前記信号符号化パラメータを復号化するステップと、を具備する方法。 - 請求項1に記載の方法であって、要求を受け取るステップが、
ハーフレート通信モードを用いて前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップを具備する方法。 - 前記第1の通信方式がCDMA2000VBR−WBであり、前記第2の通信方式がAMR−WBである請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記信号符号化パラメータを復号化するステップが、
フルレートモードで前記他方の局の復号器を動作させるステップを具備する方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記信号符号化パラメータの前記一部を再成するステップが、
前記信号符号化パラメータの前記一部をランダムに再成するステップを具備する方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記信号符号化パラメータの前記一部を再成するステップが、
前記固定コードブックインデックスをランダムに再成するステップを具備する方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落すステップが、通信モードの識別子を挿入するステップを具備し、
前記残りの信号符号化パラメータを伝送するステップが、前記他方の局の復号器へ前記残りの信号符号化パラメータと共に前記通信モード識別子を伝送するステップを具備する方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記一方の局の符号器において、
固定コードブック励振を検出するために固定コードブック探索を行うステップと、
前記検出された適応コードブックの内容とフィルタメモリとを次のフレーム用として更新するために固定コードブック励振を用いるステップと、を具備する方法。 - 第1の通信方式を用いる第1の局であって、第1の符号器と第1の復号器とを具備する第1の局を、第2の通信方式を用いる第2の局であって、第2の符号器と第2の復号器とを具備する第2の局と相互運用を行う方法であり、前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局の符号器から前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局の復号器へ、音響信号に関連する信号符号化パラメータを伝送することにより前記第1の局と前記第2の局との間の通信を行う方法であって、
前記音響信号を類別して、前記信号符号化パラメータの伝送用としてフルビットレートが使用される第1の通信モードを用いて、前記一方の局の符号器から前記他方の局の復号器へ前記信号符号化パラメータを伝送すべきかどうかを判定するステップと、
前記信号符号化パラメータの伝送中のビットレートを低減するように設計された第2の通信モードを用いて、前記一方の局の符号器から前記他方の局の復号器へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップと、
前記音声信号の類別によって、前記第1の通信モードを用いて前記信号符号化パラメータを伝送すべきである旨が判定されたとき、および、前記第2の通信モードを用いて前記信号符号化パラメータを伝送することを求める前記要求を受け取ったとき、前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落すステップと、前記第2の通信モードを用いて、前記他方の局の復号器へ残りの信号符号化パラメータを伝送するステップと、を具備する方法において、前記信号符号化パラメータの一部を落すステップが、固定コードブックインデックスを落すステップを具備する方法。 - 請求項9に記載の方法であって、要求を受け取るステップが、
ハーフレート通信モードを用いて前記一方の局の符号器から前記他方の局の復号器へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップを具備する方法。 - 請求項9に記載の方法であって、
前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落すステップが前記第2の通信モードの識別子を挿入するステップを具備し、
残りの信号符号化パラメータを伝送するステップが、前記他方の局の復号器へ該残りの信号符号化パラメータと共に前記第2の通信モードの前記識別子を伝送するステップを具備する方法。 - 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生し、前記他方の局の復号器で前記信号符号化パラメータを復号化して前記音響信号に変えるステップをさらに具備する請求項9に記載の方法。
- 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生するステップが、前記信号符号化パラメータの前記一部をランダムに再生するステップを具備する請求項12に記載の方法。
- 第1の局から第2の局へ信号符号化パラメータを伝送する方法であって、
前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局において、フルレート通信モードに基づいて前記音響信号を符号化するステップと、
前記信号符号化パラメータの伝送中のビットレートを低減するように設計された第2の通信モードを用いて、前記第1の局と前記第2の局の前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップと、
前記要求に応じて、フルレート通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第2の通信モードで符号化された信号符号化パラメータに変換するステップであって、フルレート通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第2の通信モードで符号化された信号符号化パラメータに変換するステップが、前記信号符号化パラメータの一部を落すステップを具備し、さらに、前記信号符号化パラメータの一部を落すステップが、固定コードブックインデックスを落すステップを具備するステップと、
前記第2の通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第1の局と前記第2の局のうちの前記他方の局へ伝送するステップと、を具備する方法。 - 請求項14に記載の方法であって、前記要求を受け取るステップが、
ハーフレート通信モードを用いて前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取るステップを具備する方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
フルレート通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第2の通信モードで符号化された信号符号化パラメータに変換するステップが、前記第2の通信モードの識別子を挿入するステップを具備し、
前記第2の通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局へ伝送するステップが、前記他方の局へ前記落されていない信号符号化パラメータと共に前記第2の通信モードの前記識別子を伝送するステップを具備する方法。 - 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生するステップと、前記他方の局の復号器で前記信号符号化パラメータを復号化するステップをさらに具備する請求項14に記載の方法。
- 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生するステップが、前記信号符号化パラメータの前記一部をランダムに再生するステップを具備する請求項17に記載の方法。
- 第1の通信方式を用いる第1の局であって、第1の符号器と第1の復号器とを具備する第1の局を、第2の通信方式を用いる第2の局であって、第2の符号器と第2の復号器とを具備する第2の局と相互運用を行うシステムであって、前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局の符号器から前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局の復号器へ信号符号化パラメータを伝送することにより前記第1の局と前記第2の局との間の通信を行うシステムにおいて、
前記信号符号化パラメータの伝送中のビットレートを低減するように設計された通信方式を用いて、前記一方の局から前記他方の局へ信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取る手段と、
前記要求に応じて、前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落し、前記他方の局の復号器へ残りの信号符号化パラメータを伝送する手段であって、前記信号符号化パラメータの一部を落す手段が固定コードブックインデックスを落す手段を具備する手段と、
前記信号符号化パラメータの前記一部を再成する手段と、前記他方の局の復号器で前記信号符号化パラメータを復号化する手段と、を具備するシステム。 - 請求項19に記載のシステムであって、前記要求を受け取る手段が、
ハーフレート通信モードを用いて前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取る手段を具備するシステム。 - 請求項19に記載のシステムであって、前記第1の通信方式がCDMA2000VBR−WBであり、前記第2の通信方式がAMR−WBである請求項19に記載のシステム。
- フルレートモードで前記他方の局の復号器を動作させる手段を具備する請求項19に記載のシステム。
- 請求項19に記載のシステムであって、前記信号符号化パラメータの前記一部を再成する前記手段が、
前記信号符号化パラメータの前記一部をランダムに再成する手段を具備するシステム。 - 請求項19に記載のシステムであって、
前記信号符号化パラメータの前記一部を再成する前記手段が、前記固定コードブックインデックスをランダムに再成する手段を具備するシステム。 - 請求項19に記載のシステムであって、
前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落す手段が、通信モードの識別子を挿入する手段を具備し、
前記残りの信号符号化パラメータを伝送する手段が、前記他方の局の復号器へ前記残りの信号符号化パラメータと共に前記通信モード識別子を伝送する手段を具備するシステム。 - 請求項19に記載のシステムであって、前記一方の局の符号器において、
固定コードブック励振を検出するために固定コードブック探索を行う手段と、
前記検出された固定コードブック励振を用いて、適応コードブックの内容とフィルタメモリとを次のフレーム用として更新する手段と、を具備するシステム。 - 第1の通信方式を用いる第1の局であって、第1の符号器と第1の復号器とを具備する第1の局を、第2の通信方式を用いる第2の局であって、第2の符号器と第2の復号器とを具備する第2の局と相互運用を行うシステムであり、前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局の符号器から前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局の復号器へ、音響信号に関連する信号符号化パラメータを伝送することにより前記第1の局と前記第2の局との間の通信を行うシステムであって、
前記音響信号を類別して、前記信号符号化パラメータの伝送用としてフルビットレートが使用される第1の通信モードを用いて、前記一方の局の符号器から前記他方の局の復号器へ前記信号符号化パラメータを伝送すべきかどうかを判定する手段と、
前記信号符号化パラメータの伝送中のビットレートを低減するように設計された第2の通信モードを用いて、前記一方の局の符号器から前記他方の局の復号器へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取る手段と、
前記音声信号の類別によって、前記第1の通信モードを用いて前記信号符号化パラメータを伝送すべきである旨が判定されたとき、および、前記第2の通信モードを用いて前記信号符号化パラメータを伝送することを求める前記要求を受け取ったとき、前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落し、前記第2の通信モードを用いて、前記他方の局の復号器へ残りの信号符号化パラメータを伝送する手段と、を具備するシステムにおいて、前記信号符号化パラメータの一部を落す手段が固定コードブックインデックスを落す手段を具備するシステム。 - 請求項33に記載のシステムであって、要求を受け取る前記手段が、
ハーフレート通信モードを用いて前記一方の局の符号器から前記他方の局の復号器へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取る手段を具備するシステム。 - 請求項27に記載のシステムであって、
前記一方の局の符号器から前記信号符号化パラメータの一部を落すステップが前記第2の通信モードの識別子を挿入する手段を具備し、
前記残りの信号符号化パラメータを伝送する手段が、前記他方の局の復号器へ前記残りの信号符号化パラメータと共に前記第2の通信モードの前記識別子を伝送する手段を具備するシステム。 - 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生する手段と、前記信号符号化パラメータを復号化して前記音響信号に変える前記他方の局の復号器とをさらに具備する請求項27に記載のシステム。
- 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生する手段が、前記信号符号化パラメータの一部をランダムに再成する手段をさらに具備する請求項30に記載のシステム。
- 第1の局から第2の局へ信号符号化パラメータを伝送するシステムであって、
前記第1の局と前記第2の局のうちの一方の局において、フルレート通信モードに基づいて音響信号を符号化する符号器と、
前記信号符号化パラメータの伝送中のビットレートを低減するように設計された第2の通信モードを用いて、前記第1の局と前記第2の局の前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取る手段と、
前記要求に応じて、フルレート通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第2の通信モードで符号化された信号符号化パラメータに変換する手段であって、フルレート通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第2の通信モードで符号化された信号符号化パラメータに変換する手段が、前記信号符号化パラメータの一部を落す手段を具備し、さらに、前記信号符号化パラメータの一部を落す手段が固定コードブックインデックスを落す手段を具備する手段と、
前記第2の通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第1の局と前記第2の局のうちの前記他方の局へ伝送する手段と、を具備するシステム。 - 請求項32に記載のシステムであって、前記要求を受け取る手段が、
ハーフレート通信モードを用いて前記一方の局から前記他方の局へ前記信号符号化パラメータを伝送することを求める要求を受け取る手段を具備するシステム。 - 請求項32に記載のシステムであって、
フルレート通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第2の通信モードで符号化された信号符号化パラメータに変換する手段が、前記第2の通信モードの識別子を挿入する手段を具備し、
前記第2の通信モードで符号化された前記信号符号化パラメータを前記第1の局と前記第2の局のうちの他方の局へ伝送する手段が、前記他方の局へ前記落されていない信号符号化パラメータと共に前記第2の通信モードの前記識別子を伝送する手段を具備するシステム。 - 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生する手段と、前記信号符号化パラメータを復号化する前記他方の局の復号器とをさらに具備する請求項32に記載のシステム。
- 前記信号符号化パラメータの前記一部を再生する手段が、前記信号符号化パラメータの前記一部をランダムに再生する手段を具備する請求項35に記載のシステム。
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