JP2010511917A - 低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のためのシステムと方法 - Google Patents

Abstract

信号の現在のフレームに対する正規化係数が決定される。正規化係数は、信号の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数はまた、正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の、状態の値に依拠していてもよい。決定された正規化係数に基づいて、信号の現在のフレームが正規化されてもよい。決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数が調整されてもよい。
【選択図】図１

Description

米国法第３５部第１１９条に基づく優先権の主張

本特許出願は、「低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化」と題され、２００６年１２月４日に出願された、仮出願第６０／８６８，４７６号に対する優先権を主張し、これは、本出願譲受人に譲渡され、ここで参照により明示的に組み込まれている。

本開示は、一般的に信号処理技術に関連する。より詳細には、本開示は、低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のためのシステムと方法に関連する。

背景

用語、信号処理は、信号の処理と解釈を指してもよい。該当する信号は、音声、画像、および他の多くのものを含んでもよい。このような信号の処理は、記憶と再構成、雑音からの情報の分離、圧縮、および将来の抽出を含んでいてもよい。用語、デジタル信号処理は、デジタル表現における信号の分析を指してもよく、これらの信号の処理方法を指してもよい。デジタル信号処理は、移動体電話機およびインターネットのような数多くの通信技術のエレメントである。デジタル信号処理のために利用されるアルゴリズムは、（ＤＳＰとして接頭辞化されることもある）デジタル信号プロセッサと呼ばれる専用マイクロプロセッサを使用してもよい専用コンピュータを使用して実行されてもよい。

図１は、ワイヤレス通信システムを図示する。 図２は、ワイヤレス通信システム中で利用される広帯域エンコーダを図示する。 図３は、図２の広帯域エンコーダの高帯域エンコーダを図示する。 図４は、図３の高帯域エンコーダの係数決定コンポーネントを図示する。 図５は、ワイヤレス通信システム中で利用される広帯域デコーダを図示する。 図６は、低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のための方法を図示する。 図７は、低帯域励起信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定する方法を図示する。 図８は、通信装置において利用されてもよいさまざまなコンポーネントを図示する。

詳細な説明

低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のために構成された装置を開示する。装置は、プロセッサと、プロセッサと電子的に通信しているメモリとを含んでもよい。命令がメモリ中に記憶されてもよい。命令は、信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定するように実行可能であってもよい。正規化係数は、信号の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数はまた、正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の、状態の値に依拠していてもよい。命令はまた、決定された正規化係数に基づいて、信号の現在のフレームを正規化するように実行可能であってもよい。命令はまた、決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整するように実行可能であってもよい。

低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のための方法が開示される。方法は、信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定することを含んでもよい。正規化係数は、信号の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数はまた、正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の、状態の値に依拠していてもよい。方法はまた、決定された正規化係数に基づいて、信号の現在のフレームを正規化することも含んでもよい。方法はまた、決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整することも含んでもよい。

低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のために構成された装置を開示する。装置は、信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定する手段を含んでもよい。正規化係数はまた、信号の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数は、正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の、状態の値に依拠していてもよい。装置はまた、決定された正規化係数に基づいて、信号の現在のフレームを正規化する手段を含んでもよい。装置はまた、決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整する手段を含んでもよい。

コンピュータ読取可能媒体も開示する。コンピュータ読取可能媒体は、１組の命令を記憶するように構成されていてもよい。１組の命令は、信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定するように実行可能であってもよい。正規化係数は、信号の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数はまた、正規化された信号の前のフレームに１つ以上の操作が実行された後の、状態の値に依拠していてもよい。１組の命令はまた、決定された正規化係数に基づいて、信号の現在のフレームを正規化するように実行可能であってもよい。１組の命令はまた、決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整するように実行可能であってもよい。

低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のためのシステムも開示する。システムは、係数決定コンポーネントを含んでもよい。係数決定コンポーネントは、信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定するように構成されていてもよい。正規化係数は、信号の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数はまた、正規化された信号の前のフレームに１つ以上の操作が実行された後の、状態の値に依拠していてもよい。システムはまた、信号正規化器を含んでもよい。信号正規化器は、決定された正規化係数に基づいて、信号の現在のフレームを正規化するように構成されていてもよい。システムはまた、状態正規化係数調整器を含んでもよい。状態正規化係数調整器は、決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整するように構成されていてもよい。

ここで使用するように、用語“決定する”（および、この文法的変化形）を、非常に広い意味で使用する。用語“決定する”は、幅広い動作を包含し、したがって、“決定する”は、計算すること、演算すること、処理すること、導出すること、調べること、ルックアップすること（例えば、表、データベース、または別のデータ構造の中をルックアップすること）、確認すること、および類似物を含んでもよい。また、“決定すること”は、受信すること（例えば、情報を受信すること）、アクセスすること（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）、および類似物を含むことができる。また、“決定すること”は、解決すること、選択すること、選ぶこと、確立すること、および類似物を含むこともできる。

フレーズ“〜に基づいて”は、そうではないと明示的に指定されない限り、“〜だけに基づいて”を意味していない。言い換えると、フレーズ“〜に基づいて”は、“〜だけに基づいて”、および“少なくとも〜に基づいて”の両方を記述する。

図１は、複数の移動局１０２、複数の基地局１０４、基地局制御装置（ＢＳＣ）１０６、および移動局スイッチングセンター（ＭＳＣ）１０８を含んでもよいワイヤレス通信システム１００を図示する。ＭＳＣ１０８は、公衆電話交換ネットワーク（ＰＳＴＮ）１１０とインターフェースするように構成されていてもよい。ＭＳＣ１０８はまた、ＢＳＣ１０６とインターフェースするように構成されていてもよい。システム１００中に１つより多いＢＳＣ１０６があってもよい。移動局１０２は、セルラまたはポータブル通信システム（ＰＣＳ）電話機を含んでもよい。

それぞれの基地局１０４は、（表示していない）少なくとも１つのセクタを含んでいてもよく、ここで、それぞれのセクタは、全方向性アンテナを持っていてもよく、または、基地局１０４から放射状に広がった特定の方向を指すアンテナを持っていてもよい。代わりに、それぞれのセクタはダイバーシティ受信に対する２つのアンテナを含んでもよい。各基地局１０４は、複数の周波数割り当てをサポートするように設計されていてもよい。ワイヤレス通信システム１００は、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術を実現するように構成されていてもよい。ＣＤＭＡシステム１００において、セクタの共通部分と、周波数割当は、ＣＤＭＡチャネルとして呼んでもよい。

ワイヤレス通信システム１００の演算の間に、基地局１０４は、複数の組の移動局１０２からの、複数の組のリバースリンク信号を受信してもよい。移動局１０２は、電話通信または他の通信を行ってもよい。所定の基地局１０４によって受信されるそれぞれのリバースリンク信号は、その基地局１０４内で処理されてもよい。結果としてのデータは、ＢＳＣ１０６に進められてもよい。ＢＳＣ１０６は、通話リソース割当と、基地局１０４の間でのソフトハンドオフの組織化を含む、モビリティ管理機能とを提供してもよい。ＢＳＣ１０６はまた、受信したデータを、ＭＳＣ１０８にルーティングしてもよく、ＭＳＣ１０８は、ＰＳＴＮ１１０とインターフェースするための追加的なルーティングサービスを提供してもよい。同様に、ＰＳＴＮ１１０は、ＭＳＣ１０８とインターフェースしてもよく、ＭＳＣ１０８は、ＢＳＣ１０６とインターフェースしてもよく、ＢＳＣ１０６は次に基地局１０４を制御して、複数の組のフォワードリンク信号を、複数の組の移動局１０２に送信させてもよい。

例示の目的のために、広帯域ボコーダによって処理されてもよいスピーチ信号に関連して、あるシステムと方法を説明することとする。（用語“広帯域ボコーダ”は、以下により詳細に説明することとする。）しかしながら、ここで説明するシステムと方法は、スピーチ信号の文脈以外でも適用可能である。実際に、ここで説明したシステムと方法は、有限の精度で、任意のタイプの信号（例えば、音楽、ビデオ等）を処理することに関連して使用されてもよい。

以下の説明は、フィルタ状態に対する参照を含む。しかしながら、ここで開示するシステムと方法は、他のタイプの状態に対しても適用可能である。また、用語“状態”は、プログラム中の情報、または、機械中のメモリの任意の構成を意味するとして、広く解釈すべきである。

デジタル技術による音声の送信は、特に、長距離およびデジタル無線電話アプリケーションにおいて広く行きわたっている。過去において、音声通信は、３００−３４００ｋＨｚの周波数範囲に対する帯域に制限されてきた。セルラテレフォニーおよびボイスオーバーＩＰのような音声通信に対する新しいネットワークは、同一の帯域幅制限を持たないかもしれず、このようなネットワークを通して広帯域周波数範囲を含む音声通信を送信および受信することが望ましいかもしれない。

音声コーダ、すなわち“ボコーダ”は、通信チャネルにわたって、圧縮されたスピーチ信号の送信を容易にする装置である。ボコーダは、エンコーダおよびデコーダを含んでもよい。到来するスピーチ信号は、時間のブロック、または解析フレームに分割されてもよい。エンコーダは、到来するスピーチフレームを解析して、特定の該当するパラメータを抽出してもよく、次に、このパラメータをバイナリ表現に量子化してもよい。バイナリ表現は、送信フレームへとパッケージ化されてもよく、通信チャネルを通して、デコーダを備える受信機に送信されてもよい。デコーダは、送信フレームを処理し、これらを非量子化してパラメータを生成し、非量子化されたパラメータを使用してスピーチフレームを再統合してもよい。スピーチ信号のエンコーディングとデコーディングは、ボコーダを実行させるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって実行されてもよい。いくつかの音声通信アプリケーションの性質のために、スピーチ信号のエンコーディングとデコーディングは、リアルタイムで行われてもよい。

ワイヤレス通信システム１００中に配備される装置（例えば、移動局１０２、または基地局１０４）は、広帯域ボコーダ、すなわち、広帯域周波数範囲をサポートするように構成されているボコーダを含んでもよい。広帯域ボコーダは、広帯域エンコーダ、および広帯域デコーダを含んでもよい。

図２は、広帯域エンコーダ２１２を図示する。広帯域エンコーダ２１２は、ワイヤレス通信システム１００内で利用されてもよい装置中で実現されてもよい。装置は、移動体電話機、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、音楽プレーヤ、ゲームデバイス、または、プロセッサを備える、他の任意の装置であってもよい。装置は、ワイヤレス通信システム１００内の、移動局１０２、または基地局１０４として機能してもよい。

広帯域スピーチ信号２１４が、広帯域エンコーダ２１２に提供されてもよい。広帯域エンコーダ２１２は、解析フィルタバンク２１６を含んでもよい。フィルタバンク２１６は、広帯域スピーチ信号２１４をフィルタして、低帯域信号２１８と、高帯域信号２２０とを生成してもよい。

低帯域信号２１８が、低帯域エンコーダ２２２に提供されてもよい。低帯域エンコーダ２２２は、低帯域信号２１８をエンコードしてもよく、これによって、エンコードされた低帯域信号２２４を生成させる。低帯域エンコーダ２２２はまた、低帯域励起信号２２６も出力してもよい。

高帯域信号２２０がまた、高帯域エンコーダ２２８に提供されてもよい。高帯域エンコーダ２２８は、低帯域励起信号２２６中の情報にしたがって、高帯域信号２２０をエンコードしてもよく、これによって、エンコードされた高帯域信号２３０を生成してもよい。

図３は、高帯域エンコーダ２２８を図示する。上に説明したように、低帯域励起信号２２６が、高帯域エンコーダ２２８に提供されてもよい。高帯域エンコーダ２２８は、高帯域励起発生器３３２を含んでもよい。高帯域励起発生器３３２は、低帯域励起信号２２６から高帯域励起信号３３４を導出してもよい。

到来する広帯域スピーチ信号２１４、および低帯域信号２２６のような、広帯域エンコーダ２１２内の信号の振幅を表現するために、有限数のビットが利用可能である。これらの信号が表現されることのできる精度は、これらを表現するのに使用されるビットの数に直接比例していてもよい。ここで使用するように、用語“振幅”は、振幅値のうちの配列の任意の振幅値を指してもよい。例えば、用語“振幅”は、振幅値の配列のある構成要素の最大の絶対値を指してもよい。

高帯域励起信号３３４を生成するために、高帯域励起発生器３３２は、低帯域励起信号２２６（または、以下に説明することになるように、低帯域励起信号２２６の正規化されたバージョン３３６）に、多くの算術演算を実行してもよい。低帯域励起信号２２６に、これらの算術演算のうちの少なくともいくつかのものを実行する際に、高帯域励起発生器３３２は、低帯域励起信号２２６内のＮ個の上位ビット（ＭＳＢ）を利用してもよい。言い換えると、低帯域励起信号２２６の振幅を表現するためにＭ個のビットが使用されている場合、高帯域励起発生器３３２は、低帯域励起信号２２６内のＭ−Ｎ個の下位のビット（ＬＳＢ）を破棄してもよく、低帯域励起信号２２６のＮ個のＭＳＢを、実行される算術演算に対して利用してもよい。

人のスピーチは、多くの異なる方法で分類されてもよい。スピーチのいくつかの分類は、有声音のスピーチ、無声音の音声、瞬間的なスピーチ、および、単語の間の区切りの間の、沈黙の間隔／背景の雑音を含んでもよい。ある状況下では（例えば、無声音の音声、瞬間的なスピーチ、および沈黙の間隔／背景の雑音に対して）、広帯域スピーチ信号２１４の振幅は、比較的低いかもしれない。ここで、用語、低レベル信号を使用して、比較的低い振幅を持つ広帯域スピーチ信号２１４を指してもよい。到来する広帯域スピーチ信号２１４が低レベル信号である場合、低帯域励起信号２２６の振幅が、利用可能なビットのＬＳＢ内で完全に表現されてもよく、または、少なくとも大部分は表現されてもよい。ＬＳＢが高帯域励起発生器３３２によって破棄される場合、次に、低帯域励起信号２２６が表現される精度のかなりの損失があるかもしれない。極端なケースでは、低帯域励起信号２２６は、高帯域励起発生器３３２によって、ゼロに概算されるかもしれない。

この問題に対処するため、そして、精度の損失を潜在的に減少させるため、高帯域エンコーダ２２８は、信号正規化器３３８を含んでもよい。信号正規化器３３８は、低帯域励起信号２２６を正規化してもよく、これによって、正規化された低帯域励起信号３３６を取得する。低帯域励起信号２２６を正規化する際の、信号正規化器３３８の演算についての追加の詳細を、以下で説明することとする。

低帯域励起信号２２６は、正規化係数３４４に基づいて正規化されてもよい。代わりに、正規化係数３４４を、Ｑ係数３４４として呼んでもよい。以下に説明することになるように、正規化係数３４４は、飽和を防ぐために選択されてもよい。正規化係数３４４を決定するコンポーネントを、係数決定コンポーネント３４６として呼んでもよい。

低帯域励起信号２２６は、多くのフレームに分割されてもよい。用語“現在のフレーム”は、高帯域エンコーダ２１２によって、現在、処理されているフレームを指してもよい。用語“前のフレーム”は、現在のフレームの直前に処理された、低帯域励起信号２２６のフレームを指してもよい。

正規化は、フレームごとのベースで実行されてもよい。したがって、低帯域励起信号２２６の異なるフレームに対して、異なる正規化係数３４４を決定してもよい。正規化係数３４４は、時間にわたって変化してもよいので、信号正規化器３３８と、フィルタ状態正規化係数調整器３４０とによって、実行されてもよい正規化のタイプを、動的正規化として呼んでもよい。

一度、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４が決定されると、信号正規化器３３８は、正規化係数３４４に基づいて、低帯域励起信号２２６の現在のフレームを正規化してもよい。低帯域励起信号２２６を正規化することは、正規化係数３４４に対応する量によって、低帯域励起信号２２６のビットを左シフトさせることを含んでもよい。

いくつかの実現では、正規化係数３４４は、負であってもよい。例えば、一度、正規化係数３４４が最初に決定されると、飽和を防ぐ予防として、正規化係数３４４の初期値から、ある量（例えば、１）が減算されてもよい。このことは、“ヘッドルーム”を提供するとして呼んでもよい。正規化係数３４４が負の場合、負の正規化係数３４４によって左シフトさせることは、対応する正の数によって右シフトさせることと、同じであってもよい。

追加的に、フィルタ状態正規化係数調整器３４０が提供されてもよい。フィルタ状態正規化係数調整器３４０は、決定された正規化係数３４４に基づいて、フィルタ状態３４２の正規化係数を調整してもよい。フィルタ状態３４２の正規化係数を調整することは、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対して決定される正規化係数３４４と、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対して決定された正規化係数３４４との間の差に対応する量によって、フィルタ状態３４２のビットを左シフトさせることを含んでもよい。この演算は、フィルタ状態３４２を、正規化された低帯域励起信号３３６と同じ正規化係数３４４にしてもよく、このことは、実行されているフィルタリング演算を容易にしてもよい。

正規化係数３４４が決定され、低帯域励起信号２２６の現在のフレームが正規化され、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態３４２の正規化係数が調整されたとき、高帯域励起発生器３３２は、正規化された低帯域励起信号３３６から高帯域励起信号３３４を導出してもよい。このことは、調整されたフィルタ状態３４２を使用して、正規化された低帯域励起信号３３６にフィルタリング演算を実行することを含んでもよく、調整されたフィルタ状態３４２と、正規化された低帯域励起信号３３６の両方は、正規化係数３４４を持つ。

飽和が発生しないように、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対して、正規化係数３４４が選択されてもよい。飽和が発生するかもしれない、いくつかの方法がある。例えば、低帯域励起信号が、低帯域励起信号を表現するのに使用されるビットの数によって与えられる範囲の外に出る範囲まで、低帯域励起信号２２６のビットを左シフトさせることによって、飽和は発生するかもしれない。上に説明した例では、Ｍビットを使用して、低帯域励起信号２２６を表現することが仮定されていた。このケースでは、２の補数の符号付き演算（２’ｓ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ ｓｉｇｎｅｄ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ）を使用した、低帯域励起信号２２６の最大値は、２^（M-1）−１であってもよく、最小値は、−２^Mであってもよい。Ｍ＝１６（すなわち、１６ビットを使用して、低帯域励起信号２２６を表現している）の場合、２の補数の符号付き演算を使用した、低帯域励起信号２２６の最大値は、２¹⁵−１、すなわち、３２７６７であってもよく、最小値は、−２^M、すなわち、−３２７６８であってもよい。この状況では、低帯域励起信号２２６の値が（正の数に対して）３２７６７を超え、（負の数に対して）−３２７６８より少なくなるように、低帯域励起信号２２６のビットが左シフトされる場合に、飽和が発生するかもしれない。このタイプの飽和が発生しないように、正規化係数３４４が決定されてもよい。したがって、正規化係数３４４は、低帯域励起信号２２６の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。したがって、低帯域励起信号２２６の現在のフレームは、係数決定コンポーネント３４６に提供されてもよく、正規化係数３４４を決定するのに使用されてもよい。

別の例として、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態３４２のビットを、フィルタ状態が範囲の外に出る範囲まで、左シフトさせることによって、飽和が発生するかもしれない。上の例で説明したように、Ｍ＝１６である場合、この範囲は、＋３２７６７より大きくなく、−３２７６８より少なくない数の分類に入る１組の数によって与えられる。飽和が発生しないように、正規化係数３４４を決定してもよい。フィルタ状態３４２の正規化係数が調整されるとき、フィルタ状態３４２の値は、正規化された低帯域励起信号３３６の前のフレームに実行されたフィルタリング演算に依拠してもよい。したがって、正規化係数３４４は、正規化された低帯域励起信号３３６の前のフレームに、フィルタリング演算が実行された後のフィルタ状態３４２の値に依拠していてもよい。したがって、正規化された低帯域励起信号３３６の前のフレームに、フィルタリング演算が実行された後のフィルタ状態３４２の値についての情報３４８が、係数決定コンポーネント３４６に提供されてもよく、正規化係数３４４を決定するのに使用されてもよい。

低帯域励起信号２２６のそれぞれのフレームを、上に説明した方法で正規化してもよい。より詳細には、低帯域励起信号２２６のそれぞれのフレームに対して、正規化係数３４４を決定してもよい。低帯域励起信号２２６の現在のフレームは、そのフレームに対して決定される正規化係数３４４に基づいて、正規化されてもよい。また、そのフレームに対して決定された正規化係数３４４に基づいて、フィルタ状態３４２の正規化係数を調整してもよい。これらのステップ（すなわち、正規化係数３４４を決定し、低帯域励起信号２２６の現在のフレームを正規化し、フィルタ状態３４２の正規化係数を調整すること）は、低帯域励起信号２２６のそれぞれのフレームに対して実行されてもよい。

図４は、係数決定コンポーネント３４６を図示する。上に説明したように、係数決定コンポーネント３４６は、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４ａを決定してもよい。

上に説明したように、低帯域励起信号２２６の現在のフレームは、係数決定コンポーネント３４６に提供されてもよい。低帯域励起信号２２６の現在のフレームを解析して、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４ａに対する最適値を決定してもよい。（最適値は、図４中の参照番号４５０でラベル付けされ、以後最適値４５０として呼ぶこととする。）この機能を実現するコンポーネントを、最適値決定コンポーネント４５２として呼んでもよい。

低帯域励起信号２２６の現在のフレームの振幅に基づいて、正規化係数３４４に対する最適値４５０を決定してもよい。低帯域励起信号２２６の現在のフレームは、数の配列を含むので、正規化係数３４４の最適値４５０は、飽和を引き起こすことなく左シフトさせることができる数の配列の絶対値の最大数のビットの数を指してもよく、最適値４５０をブロック正規化係数として呼んでもよい。正規化係数３４４に対する最適値４５０は、飽和を引き起こすことなく、どの範囲まで低帯域励起信号２２６の現在のフレームのビットを左シフトさせることができるかを示してもよい。

上に説明したように、正規化された低帯域励起信号３３６の前のフレームにフィルタリング演算が実行された後の、フィルタ状態３４２の値についての情報３４８もまた、係数決定コンポーネント３４６に提供されてもよい。この情報３４８を使用して、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態に対するスケーリング係数４５４を決定してもよい。この機能を実現するコンポーネントを、スケーリング係数決定コンポーネント４５６として呼んでもよい。

スケーリング係数４５４は、受信されたフィルタ状態情報３４８に基づいて決定されてもよい。スケーリング係数４５４は、飽和を引き起こすことなく、どの範囲までビットを左シフトさせることができるかを指してもよい。このスケーリング係数４５４を取得するための手続は、前述の正規化係数３４４に対する最適値４５０を決定する上記の手続に類似していてもよく、このケースにおける数の配列は、フィルタ状態であり、ここで、フィルタ状態は、異なるフィルタからの状態であってもよい。

いくつかの実現では、倍精度（ＤＰ、３２ビット）であってもよいフィルタ状態もあり、単精度（ＳＰ、１６ビット）であってもよいフィルタ状態もある。このような実現では、倍精度のフィルタ状態のブロック正規化係数を取得してもよい。このブロック正規化係数を、次に、２の係数によって、スケールダウンして、これを単精度ドメインにしてもよい。このスケールダウンされた倍精度のブロック正規化係数と、単精度のフィルタ状態のブロック正規化係数との間で、どちらが最も低い、ブロック正規化係数であるかを決定してもよい。最も低いブロック正規化係数を次に、スケーリング係数４５４として出力してもよい。この特定の例では、用語、現在のフレーム正規化係数３４４ａと、前のフレーム正規化係数３４４ｂとは、単精度ドメインの正規化係数を指してもよい。フィルタ状態正規化係数調整器３４０は、倍精度のフィルタ状態３４２のビットを左シフトさせる前に、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対して決定された正規化係数３４４と、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対して決定された正規化係数３４２との間の違いを２の係数によって、スケールアップする。

飽和条件を評価してもよい。この機能を実現するコンポーネントを、条件評価コンポーネント４５８と呼んでもよい。飽和条件は、低帯域励起信号２２６の現在のフレームの正規化係数３４４ａに対する最適値４５０に依拠していてもよい。飽和条件はまた、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態３４２に対するスケーリング係数４５４に依拠していてもよい。

飽和条件はまた、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対する正規化係数３４４ｂに依拠していてもよい。低帯域励起信号２２６の前のフレームに対する正規化係数３４４ｂは、正規化された低帯域励起信号３３６の前のフレームに、フィルタリング演算が実行される前に、どの範囲まで、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対するビットをシフトさせることができたかを示してもよい。

評価されている飽和条件は、以下のように表現してもよい：
Ｑｉｎｐ−ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ ＞ Ｑ＿ｓｔａｔｅｓ （１）

式（１）において、用語、Ｑｉｎｐは、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４ａの最適値４５０を指してもよい。用語、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐは、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対する正規化係数３４４ｂを指してもよい。用語、Ｑ＿ｓｔａｔｅｓは、フィルタ状態３４２に対するスケーリング係数４５４を指してもよい。

飽和条件が満たされないことが決定された場合、このことは、正規化係数３４４ａを、決定された最適値４５０に等しく設定することは、飽和を引き起こすことにならないことを意味するとして解釈されてもよい。このケースでは、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対して正規化係数３４４ａを決定することは、正規化係数３４４ａを、決定された最適値４５０に等しく設定することを含んでもよい。

飽和条件が満たされることが決定された場合、このことは、正規化係数３４４ａを、決定された最適値４５０に等しく設定することは、飽和を引き起こすことになることを意味するとして解釈されてもよい。このケースでは、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対して正規化係数３４４ａを決定することは、正規化係数３４４ａを、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ＋Ｑ＿ｓｔａｔｅｓに等しく設定することを含んでもよい。この表現では、用語、Ｑｉｎｐ、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ、およびＱ＿ｓｔａｔｅｓは、式（１）に関連して上で説明したものと同じ意味を持っていてもよい。したがって、正規化係数３４４ａは、表現ＭＩＮ（Ｑｉｎｐ，ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ＋Ｑ＿ｓｔａｔｅｓ）によって、与えられてもよい。

図５は、広帯域デコーダ５６０を図示する。広帯域デコーダ５６０は、ワイヤレス通信システム１００内で利用されてもよい装置中で実現されてもよい。装置は、移動体、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、音楽プレーヤ、ゲームデバイス、または、プロセッサを有する、他の任意の装置であってもよい。装置は、ワイヤレス通信システム１００内の移動局１０２または基地局１０４として機能してもよい。

エンコードされた低帯域信号５２４（すなわち２２４）は、広帯域デコーダ５６０に提供されてもよい。広帯域デコーダ５６０は、低帯域デコーダ５６２を含んでもよい。低帯域デコーダ５６２は、エンコードされた低帯域信号５２４をデコードしてもよく、これによって、デコードされた低帯域信号５１８を取得してもよい。低帯域デコーダ５６２はまた、低帯域励起信号５２６も出力してもよい。

エンコードされた高帯域信号５３０（すなわち、２３０）もまた、広帯域デコーダ５６０に提供されてもよい。広帯域デコーダ５６０は、高帯域デコーダ５６４を含んでもよい。エンコードされた高帯域信号５３０が、高帯域デコーダ５６４に提供されてもよい。低帯域デコーダ５６２による出力である低帯域励起信号５２６もまた、高帯域デコーダ５６４に提供されてもよい。高帯域デコーダ５６４は、低帯域励起信号５２６中の情報にしたがって、エンコードされた高帯域信号５３０をデコードしてもよく、これによって、デコードされた高帯域信号５２０を取得してもよい。

広帯域デコーダ５６０はまた、合成フィルタバンク５１６も含んでいてもよい。低帯域デコーダ５６２による出力であるデコードされた低帯域信号５１８と、高帯域デコーダ５６４による出力であるデコードされた高帯域信号５２０とが、合成フィルタバンク５１６に提供されてもよい。合成フィルタバンク５１６は、デコードされた低帯域信号５１８とデコードされた高帯域信号５２０とを結合させて、広帯域スピーチ信号５１４を生成してもよい。

高帯域デコーダ５６４は、高帯域エンコーダ２２８に関連して上に説明したものと同一のコンポーネントのいくつかのものを含んでいてもよい。例えば、高帯域デコーダ５６４は、高帯域励起発生器３３２と、信号正規化器３３８と、フィルタ状態正規化係数調整器３４０と、係数決定コンポーネント３４６とを含んでいてもよい。（これらのコンポーネントは図５には示していない。）これらのコンポーネントの動作は、高帯域エンコーダ２２８に関連して上で説明した対応するコンポーネントの動作に類似していてもよく、または、同一であってもよい。したがって、広帯域エンコーダ２１２の文脈で、低帯域励起信号２２６の動的正規化に対して上で説明した技術を、広帯域デコーダ５６０の文脈で、図５に示した低帯域励起信号５２６にも適用してもよい。

図６は、低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のための方法６００を図示する。ワイヤレス通信システム１００内の、移動局１０２または基地局１０４内の、広帯域エンコーダ２１２によって、方法６００を実現してもよい。代わりに、ワイヤレス通信システム１００内の、移動局１０２または基地局１０４内の、広帯域デコーダ５６０によって、方法６００を実現してもよい。

方法６００にしたがうと、６０２において、低帯域励起信号２２６の現在のフレームが受信されてもよい。６０４において、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４を決定してもよい。正規化係数３４４は、低帯域励起信号２２６の現在のフレームの振幅に依拠していてもよい。正規化係数３４４はまた、正規化された低帯域励起信号３３６の前のフレームにフィルタリング演算が実行された後の、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態３４２の値に依拠していてもよい。

６０４において決定された正規化係数３４４に基づいて、６０６において、低帯域励起信号２２６の現在のフレームを正規化してもよい。加えて、６０４において決定された正規化係数３４４に基づいて、６０８において、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態の正規化係数を調整してもよい。

図７は、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４ａを決定する方法７００を図示する。（参照番号３４４ａは、現在のフレームに対する正規化係数３４４ａを指し、参照番号３４４ｂは、前のフレームに対する正規化係数３４４ｂを指す。）ワイヤレス通信システム１００内の移動局１０２または基地局１０４内の、広帯域エンコーダ２１２によって、方法７００を実現してもよい。代わりに、ワイヤレス通信システム１００内の、移動局１０２または基地局１０４内の、広帯域デコーダ５６０によって、方法７００を実現してもよい。

方法７００にしたがうと、７０２において、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４ａに対する最適値４５０を決定してもよい。正規化係数３４４ａに対する最適値４５０は、飽和を引き起こすことなく、どの範囲まで低帯域励起信号２２６の現在のフレームのビットを左シフトさせることができるかを示してもよい。

７０４において、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態３４２に対するスケーリング係数４５４を決定してもよい。スケーリング係数４５４は、飽和を引き起こすことなく、どの範囲までフィルタ状態３４２のビットを左シフトさせることができるかを示してもよい。

７０６において、飽和条件を評価してもよい。飽和条件は、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４ａに対する最適値４５０に依拠していてもよい。飽和条件はまた、高帯域励起発生器３３２のフィルタ状態３４２に対するスケーリング係数４５４に依拠していてもよい。飽和条件はまた、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対する正規化係数３４４ｂに依拠していてもよい。

７０６において、飽和条件が満たされないことが決定される場合、このことは、７０２において決定された最適値４５０に等しく、正規化係数３４４を設定することは、飽和を引き起こすことにならないことを意味するとして解釈されてもよい。したがって、７０８において、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対して正規化係数３４４ａを、７０２において決定された最適値４５０に等しく設定してもよい。

７０６において、飽和条件が満たされることが決定される場合、このことは、７０２において決定された最適値４５０に等しく、正規化係数３４４ａを設定することは、飽和を引き起こすことになることを意味するとして解釈されてもよい。したがって、７１０において、低帯域励起信号２２６の現在のフレームに対する正規化係数３４４を、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ＋Ｑ＿ｓｔａｔｅｓに等しく設定してもよい。上で説明したように、用語ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐは、低帯域励起信号２２６の前のフレームに対する正規化係数３４４ｂを指してもよい。用語Ｑ＿ｓｔａｔｅｓは、フィルタ状態３４２に対するスケーリング係数を指してもよい。

図８は、通信装置８０１において利用されてもよいさまざまなコンポーネントを図示する。通信装置８０１は、装置８０１の動作を制御するプロセッサ８０３を含んでもよい。プロセッサ８０３を、ＣＰＵとして呼んでもよい。読出専用メモリ（ＲＯＭ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）との両方を含んでもよいメモリ８０５は、プロセッサ８０３に命令およびデータを提供する。メモリ８０５の一部はまた、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）を含んでもよい。

通信装置８０１はまた、筐体８０９も含んでもよく、筐体８０９は、通信装置８０１と遠隔ロケーションとの間のデータの送受信を可能にする、送信機８１１および受信機８１３を含んでいてもよい。送信機８１１および受信機８１３は、トランシーバ８１５に結合されていてもよい。アンテナ８１７が筐体８０９に取り付けられていてもよく、トランシーバ８１５に電子的に結合されていてもよい。

通信装置８０１はまた、トランシーバ８１５によって受信された信号のレベルを検出し、量を測定するのに使用されてもよい、信号検出器８０７を含んでいてもよい。信号検出器８０７は、総エネルギー、擬似雑音（ＰＮ）チップ後とのパイロットエネルギー、電力スペクトル深度、および他の信号のような信号を検出してもよい。

状態変更器８１９は、現在の状態と、トランシーバ８１５によって受信され、信号検出器８０７によって検出された追加の信号とに基づいて、通信装置８０１の状態を制御してもよい。通信装置８０１は、いくつかの状態の任意のものにおいて動作することができてもよい。通信装置８０１はまた、システム決定器８２１も含んでもよく、システム決定器８２１を使用して、装置８０１を制御し、現在のサービスプロバイダシステムが不適切であることが決定されたときに、装置８０１が、どのサービスプロバイダシステムに転送すべきであるかを決定してもよい。

通信装置８０１のさまざまなコンポーネントは、バスシステム８２３によって、互いに結合されてもよく、バスシステム８２３は、データバスに加えて、電力バス、制御信号バス、およびステータス信号バスを含んでもよい。しかしながら、明瞭さのために、図８において、さまざまなバスを、バスシステム８２３として図示した。通信装置８０１はまた、信号を処理するのに使用するためのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）８２５も含んでもよい。

さまざまな異なる技術および技法を使用して、情報および信号を表してもよい。例えば、上の説明を通して参照された、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボルおよびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁気の粒子、光学界または光の粒子、あるいはこれらの何らかの組み合わせにより、表してもよい。

ここで開示した実施形態に関連して述べてきた、さまざまな例示的な論理ブロック、モジュール、回路、方法、およびアルゴリズムステップが、ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいは双方の組み合わせたものとして実現されてもよい。ハードウェアおよびソフトウェアの交換可能性を明確に図示するために、さまざまな例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路およびステップを一般的にこれらの機能に関して上述した。このような機能がハードウェアあるいはソフトウェアとして実現されるか否かは、特定の応用および全体的なシステムに課せられた設計の制約に依存する。当業者は、それぞれの特定の応用に対して方法を変化させて、述べてきた機能を実現してもよいが、このような実現決定は、本発明の範囲からの逸脱を生じさせるものとして解釈すべきではない。

ここで開示した実施形態に関連して述べた、さまざまな例示的な論理的ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア構成部品、あるいは、ここで述べてきた機能を実施するために設計されたこれらの組み合わせで、実現されるか、あるいは、実施されてもよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替実施形態では、プロセッサは、何らかの従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、状態機械であってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせとして、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアを備えた１つ以上のマイクロプロセッサ、あるいは、このような構成の他の何らかのものとして実現してもよい。

ここで開示した方法は、ハードウェアで、ソフトウェアで、または、これらの両方で具体化してもよい。ソフトウェアは、技術的に知られている他の何らかの形態の記憶媒体に存在していてもよい。使用されてもよい記憶媒体の例のいくつかは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーブバルディスク、光学ディスク等を含む。ソフトウェアは、単一の命令、または、多くの命令を含んでもよく、異なるプログラムおよび複数の記憶媒体にわたって、いくつかの異なるコードセグメントに分散されていてもよい。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替実施形態では、記憶媒体はプロセッサと一体化されていてもよい。

ここで説明した方法は、説明した方法を達成するための１つ以上のステップまたは動作を含んでいてもよい。特許請求の範囲を逸脱することなく、これらの方法のステップおよび／または動作を相互交換してもよい。言い換えると、ステップまたは動作の特定の順序が指定されない限り、特定のステップまたは動作の使用は、特許請求の範囲を逸脱することなく、変更してもよい。

特定の特徴、観点、および構成を図示し、説明してきたが、特許請求の範囲は、上に説明した特定の構成およびコンポーネントに制限されていないことを理解すべきである。特許請求の範囲を逸脱することなく、さまざまな修正、変更、および変形が、上に説明した配置、特徴の動作および詳細、観点、および構成において、行われてもよい。

Claims (21)

1. 低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のために構成されている装置において、
   プロセッサと、
   前記プロセッサと電子的に通信しているメモリと、
   前記メモリ中に記憶されている命令と
   を具備し、
   前記命令は、
   信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定し、
   前記決定された正規化係数に基づいて、前記信号の現在のフレームを正規化し、
   前記決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整する
   ために実行可能であり、
   前記正規化係数は、前記信号の現在のフレームの振幅に依拠し、前記正規化係数はまた、前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の状態の値に依拠する装置。
2. 飽和が発生しないように、前記正規化係数が選択される、請求項１記載の装置。
3. 前記信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定することは、
   前記信号の現在のフレームの振幅に基づいて、前記現在のフレームの正規化係数に対する最適値を決定することと、
   前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の状態の値についての情報に基づいて、前記状態に対するスケーリング係数を決定することと、
   飽和条件を評価することと
   を含み、
   前記飽和条件は、前記現在のフレームの正規化係数に対する最適値と、前記スケーリング係数と、前記信号の前のフレームに対する正規化係数とに依拠する、請求項１記載の装置。
4. 前記前のフレームの正規化係数は、前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行される前に、前記信号の前のフレームのビットを、どの範囲までシフトさせることができるかを示す、請求項３記載の装置。
5. 前記現在のフレームの正規化係数に対する最適値は、飽和を引き起こすことなく、前記信号の現在のフレームのビットを、どの範囲まで左シフトさせることができるかを示す、請求項３記載の装置。
6. 前記状態に対するスケーリング係数は、飽和を引き起こすことなく、前記状態のビットを、どの範囲まで左シフトさせることができるかを示す、請求項３記載の装置。
7. 前記飽和条件は、Ｑｉｎｐ−ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ＞Ｑ＿ｓｔａｔｅｓとして表現され、ここで、Ｑｉｎｐは、前記現在のフレームの正規化係数に対する最適値であり、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐは、前記前のフレームの正規化係数であり、Ｑ＿ｓｔａｔｅｓは、前記状態に対するスケーリング係数である、請求項３記載の装置。
8. 前記飽和条件が満たされる場合、前記現在のフレームの正規化係数を決定することは、前記現在のフレームの正規化係数を、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐ＋Ｑ＿ｓｔａｔｅｓに設定することをさらに含み、ここで、Ｑｉｎｐは、前記現在のフレームの正規化係数に対する最適値であり、ｐｒｅｖ＿Ｑｉｎｐは、前記前のフレームの正規化係数であり、Ｑ＿ｓｔａｔｅｓは、前記状態に対するスケーリング係数である、請求項３記載の装置。
9. 前記飽和条件が満たされない場合、前記現在のフレームの正規化係数を決定することは、前記現在のフレームの正規化係数を、前記現在のフレームの正規化係数に対する最適値に設定することをさらに含む、請求項３記載の装置。
10. 前記信号の現在のフレームを正規化することは、前記現在のフレームの正規化係数に対応する量だけ、前記信号の現在のフレームのビットを左シフトさせることを含む、請求項１記載の装置。
11. 前記状態を調整することは、前記現在のフレームの正規化係数と、前記前のフレームの正規化係数との間の差に対応する量だけ、前記状態のビットをシフトさせることを含む、請求項１記載の装置。
12. 前記現在のフレームの正規化係数を決定することと、
    前記信号の現在のフレームを正規化すること、
    前記状態を調整することと
    は、前記信号のそれぞれのフレームに対して実行される、請求項１記載の装置。
13. 前記信号は低帯域励起信号であり、前記正規化された信号は正規化された低帯域励起信号であり、前記状態は高帯域励起発生器のフィルタ状態であり、前記高帯域励起発生器は、前記正規化された低帯域励起信号から高帯域励起信号を導出する、請求項１記載の装置。
14. 前記正規化された低帯域励起信号から前記高帯域励起信号を導出することは、正規化されたフィルタ状態を使用して、前記正規化された低帯域励起信号の現在のフレームにフィルタリング演算を実行することを含む、請求項１３記載の装置。
15. 前記高帯域励起発生器は、高帯域励起信号を導出するために、前記正規化された低帯域励起信号からの下位のビットを使用しない、請求項１３記載の装置。
16. 前記装置は、移動局および基地局のうちから選択される、請求項１記載の装置。
17. 前記命令は、広帯域エンコーダおよび広帯域デコーダのうちから選択されるコンポーネントのインプリメンテーション内に含まれる、請求項１記載の装置。
18. 低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のための方法において、
    信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定することと、
    前記決定された正規化係数に基づいて、前記信号の現在のフレームを正規化することと、
    前記決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整することと
    を含み、
    前記正規化係数は、前記信号の現在のフレームの振幅に依拠し、前記正規化係数はまた、前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の状態の値に依拠する方法。
19. 低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のために構成されている装置において、
    信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定する手段と、
    前記決定された正規化係数に基づいて、前記信号の現在のフレームを正規化する手段と、
    前記決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整する手段と
    を具備し、
    前記正規化係数は、前記信号の現在のフレームの振幅に依拠し、前記正規化係数はまた、前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の状態の値に依拠する装置。
20. １組の命令を記憶するように構成されているコンピュータ読取可能媒体において、
    前記１組の命令は、
    信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定し、
    前記決定された正規化係数に基づいて、前記信号の現在のフレームを正規化し、
    前記決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整する
    ように実行可能であり、
    前記正規化係数は、前記信号の現在のフレームの振幅に依拠し、前記正規化係数はまた、前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の状態の値に依拠するコンピュータ読取可能媒体。
21. 低レベル信号の精度の損失を減少させる動的正規化のためのシステムにおいて、
    信号の現在のフレームに対する正規化係数を決定するように構成されている係数決定コンポーネントと、
    前記決定された正規化係数に基づいて、前記信号の現在のフレームを正規化するように構成されている信号正規化器と、
    前記決定された正規化係数に基づいて、状態の正規化係数を調整するように構成されている状態正規化係数調整器と
    を具備し、
    前記正規化係数は、前記信号の現在のフレームの振幅に依拠し、前記正規化係数はまた、前記正規化された信号の前のフレームに１つ以上の演算が実行された後の状態の値に依拠するシステム。

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