JP3273949B2

JP3273949B2 - 可変データレートシステムのための後続フレームの可変データレート指示方法

Info

Publication number: JP3273949B2
Application number: JP50594798A
Authority: JP
Inventors: リーカイピン
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2016-07-15
Also published as: EP0916203A4; JP2000515693A; WO1998002986A1; EP0916203A1; CN1224553A; CA2260974A1

Description

【発明の詳細な説明】（発明の背景）この発明は、概して、データ通信分野に関し、そして
特に、北米デジタルセルラ電話やパーソナル通信システ
ムにコード分割多重アクセス（CDMA）するような、同期
式の、固定された境界の、可変データレート通信システ
ム分野に関する。

可変レートのデータを含む固定されたフレーム境界の
データフレームを利用する同期通信システムがこの分野
では知られている。そのようなシステムのひとつの実例
は、CDMA北米人デジタルのセルラー方法で、電磁スペク
トラムの指定されたセグメントで多重通信チャネルを供
給するための特別のコードを使用する変調方法として良
く知られている。それゆえ、「同期式」の定義は、少な
くとも一つの送信方向において送信局と受信局との間で
システムタイミング（フレームとビットタイミングは、
再生可能である）を同期させることがなされようとする
全てのシステムを含むものと解される。通信産業協会
（The Telecommunications Industry Aaaociation:TI
A）は、「デュアルモード広帯域スペクトラム拡散セル
ラシステムTIA/EIA/IS−95推奨規格のための移動局−基
地局の互換規格（Mobile Station−Base Station Compa
tibility Standard for Dual−Mode Wideband Spread S
pectrum Cellular System TIA/EIA/IS−95 Interim Sta
ndard）」（IS−95）と「広帯域スペクトラム拡散セル
ラシステムTIA/EIA/IS−96推奨規格のための音声サービ
スオプション規格（speech Service Option Standard f
or Wideband Spread Spectrum Digital Cellular Syste
m TIA/EIA/IS−95 Interim Standard）」（IS−96）と
において、CDMAの実施を標準化している。IS−95のセク
ション６−6.2.4と７−7.2.4およびIS−96全体は特に関
連がある。さらに、IS−95AやIS−96Aとして知られるこ
れらの規格の改訂版も同様に、適用可能である。これら
の改訂版において特筆すべきはより速いスピードのボコ
ーダ（ボコーダ）に適応する第２レートセットに関連し
た指針にある。

可変データレート通信システムの別の例は、TIA提案
番号3384、Ｊ−STD−008として公表され、「1.8〜2.0GH
z符号分割多重アクセス（CDMA）パーソナル通信システ
ムのためのパーソナル局基地局互換要求（Personal Sta
tion Base Station Comaptibility Requirements for
1.8 to 2.0GHz Code Division Multiple Access（CDM
A）Personal Communication Systems）」と名づけられ
た産業規格である。他のセクションもこの発明に関連す
るのであるが、Ｊ−STD−008のセクション2.1.3.3〜2.
2.3は特に関連がある。当業者であれば理解されるだろ
うが、Ｊ−STD−008のパーソナル通信システム（PCS）
の移動局および基地局は、処理の周波数を除いて、それ
ぞれIS−95Aの移動局及び基地局にとても類似し、それ
ゆえ、別に記述が無ければ、「移動局」という文言は、
セルラ移動局及びパーソナル通信局を意味するものとし
て解されるべきである。

通常のCDMAデジタルセルラ及びパーソナル通信システ
ムにおいて、可変データレートは、減少された音声処理
の間にデータレートを減少させるために利用される。CD
MA移動局の送信電力の平均を減少させる（それによって
バッテリ寿命を増大させる）のと同様に、このデータレ
ートの減少は、他のユーザとの干渉をも減少させる（そ
れによってシステム容量を増大させる）。トランスミッ
タ側（基地局を送出するあるいは、移動局を送出する）
において、ボコーダ（音声またはスピーチのエンコーダ
／デコーダ）は、スピーチデータの各フレームのための
適切なデータレートを決定するために、音声エネルギレ
ベルと背景ノイズレベルに基づく適応の閾値とを比較す
る。コード励振線形予測（CELP）方法を用いて、ボコー
ダは変調されたスピーチサンプルであるパルス符号を受
信し、冗長性を削除するため本来備わっているスピーチ
信号を取り出すことによって、スピーチを表わすのに要
求される数のビットに減少させる。その後、スピーチの
符号化されたデータは、畳み込み状にインタリーブされ
る前にエラー訂正のために符号化され、そして送信のた
めに変調される。

データレートは、各々のフレーム境界で変更するかも
しれないので、CDMA受信器は最初に各々のデータフレー
ムのデータレートを決定しなければならない。通常のCD
MAデジタルセルラ及びパーソナル通信システムにおいて
なされるこの過程は、時間と処理エネルギの浪費の原因
である。通常のシステムによれば、各データフレーム
は、トランスミッタ側で用いられるデータレートが決定
される前に、さまざまな可能性のあるデータレートそれ
ぞれで（畳み込み状の復号化を含め）別々に処理されな
ければならない。この方法は明らかに非能率的であるの
で、可変データレートでの固定された境界のフレームを
用いる他のシステムと同様に、CDMAデジタルセルラおよ
びパーソナル通信システムにおいて、各々のデータフレ
ームのデータレートを決定するための新しい方法が産業
上必要である。

この問題に対するひとつの可能性のある方法は、各デ
ータフレームの前にヘッダーを追加することである。そ
のようなヘッダーは、それが付けられるものに、対応す
るフレームのデータレートを含む。不幸にも、そのよう
なヘッダーは、送信エラーの可能性を減少させるための
エラー保護機能を必要とするだろう。比較的小さなサイ
ズの各データフレームを考慮すれば、エラー保護のため
に要求される追加ビットは、確実に実質的なオーバーヘ
ッドと望ましくない複雑性をシステムに加えるだろう。

従って、産業上、これらのそして他の関連する、そし
て関連しない問題に対するシステムが必要である。

（発明の概要）概要を述べると、この発明は後続（あるいは「次
の」）フレームの可変データレート指示方法を含み、そ
こではトランスミッタが次のフレームのデータレートの
指示を現在のフレームのフレーム構成中に挿入する。こ
の発明の第１の好ましい具体例によれば、第１フレーム
が受信され畳み込み状に受信機で処理された後、後続フ
レームのデータレートが処理の前に知らされ、それによ
って処理負荷が軽減される。その上、レート指示がフレ
ーム情報の残りと共にエラー保護されるように現在のフ
レーム中に挿入されるので、信頼性は高く、一方で追加
データによるオーバーヘッドと複雑性は非常に低い。

第１の好ましい具体例によれば、CDMAシステム（セル
ラーまたはPCS）の実施に適用されるように、送信局モ
デム（SM）（移動局または基地局に設置される）は、畳
み込み符号化するために現在のトラフィックチャネルフ
レームを組み立てるので、その送信SMは後続チャネルデ
ータフレームのデータレートの指示を挿入する。多くの
場合で、（例えば、主（プライマリ）トラフィックフレ
ーム）ボコーダスピーチは、そのSMのためにPCMデータ
を符号化し中央処理装置（CPU）を通して送信SMに後続
フレームのために適切なデータレートを知らせ、そして
他の場合、CPUはデータレートの選択に影響を与えるべ
くSMとボコーダとに命名を与える。

１対１でさまざまなレートを表わすのに必要なビット
数は、可能レートの総数の２を底とする対数（Log₂）以
上の最小整数に相当し、例えば、現在のCDMAシステムは
４つのデータレートを利用するので、可能データレート
各々を１対１で指示するのに２ビットで足り、であるが
ゆえに同様に５〜８のデータレートを表わすに要求され
るのは３ビットとなる。通常のCDMA IS−95のフレーム
構成（同様のIS−95AやＪ−STD−008のレートセット１
も同様）において、２つの指示ビットは、例えば、２つ
の高レートのための２つのフレーム品質指示ビットおよ
び２つの低レートのための２つの情報ビットの代わり
に、容易に用いられる。レート指示はフレームそれ自体
の構成内に埋め込まれるので、レート指示ビットはデー
タフレーム内の他の情報と同じエラー保護機能（誤り訂
正と誤り検出）を受け取る。結果として、この独創的な
方法は、大きな複雑性または経費の必要性なしに高レベ
ルの信頼性を提供する。

受信側で、可能データレートそれぞれで多くの時間デ
ータフレーム毎に処理する必要があるというよりむし
ろ、畳み込み復号化を含めて、各々のデータフレームの
ための適切なデータレートを決定するために、受信SM
は、すぐ前のデータフレーム内に含まれる情報を解析す
ることによって、最初のデータフレームに後続する各々
のデータフレームのデータレートを発見する。言い変え
れば、通常の方法において一番最初のフレームが最初の
フレームのための適切なデータレートを決定するために
各種レートそれぞれで処理された後、受信SMは第２番目
のデータフレームの処理を必要とする前に、第２番目の
データフレームのデータレートを決定することができ
る。後続する各データフレームのデータレートが、後続
するフレーム各々に先行するフレームにおいて決定され
るようにこのプロセスは継続する。

さらに、この発明の第１の好ましい具体例によれば、
送信エラーがデータフレームの連続を通じて広がらない
ようにすることにおいて、フレーム品質指示やシンボル
エラーレートをモニタしたり、および／またはレート選
択の正確さを決定するためにビタビ復号化内部情報を用
いるなどのレート選択の完全さを決定する他の方法によ
り、レート選択処理は絶えず調べられる。シンボル誤り
率が高すぎるといったFQI（フレーム品質指示）チェッ
クが失敗したり、あるいは他のレート選択を完全にする
方法が不適当なレート選択を示すならば、受信器方法は
さらに、特定フレームのための正確なデータレートの決
定を確実にするために残りの可能レートそれぞれフレー
ムを畳み込み状に処理することを含み、その後、レート
決定は新しい方法に従って続行する。各種可能データレ
ートで処理された後に、レートがなお決定されることが
できないならば、そのフレームは抹消フレームとして分
類され、最初のフレームが処理されたものとして次のフ
レームを処理することによって処理は継続する。明らか
なことであるが、受信SMでの処理負荷は、様々なレート
の各々で各フレームを処理する必要が無いことから非常
に軽減される。それゆえ、移動および基地SMのために、
明瞭に理解される利益は、減少した電力消費と減少した
処理負荷であると理解できる。

さらに、この発明は、第１の好ましい具体例に非常に
似ている第２の好ましい具体例を含む。しかしながら、
適切なデータレートを決定するために受信局が最初のフ
レームに通常の処理をすることを要求するというよりむ
しろ、この第２の好ましい具体例は、既知データレート
でのデータフレームを送信することを含み、その結果、
受信局で、送信エラーが生じないならさまざまなレート
で畳み込み状にフレームが処理されず、第１の好ましい
具体例のようにポイント的に従来の回復処理が続行され
る。さらに、第２番目のフレーム構成は、より高速のボ
コーダに結合して利用される。第２番目のフレーム構成
は、IS−95AおよびＪ−STD−008において開示された
「レートセット２」フレーム構成の改作である。２つの
次のフレーム指示ビットは、フル、1/4および1/8レート
のフレームにおける２つの情報ビットとハーフレートフ
レームのための２つのフレーム品質指示ビットの代わり
に用いられる。また、次のフレームレート指示がフレー
ムそれ自体の構成に埋め込まれるので、レート指示ビッ
トはデータフレーム内の他の情報と同じエラー保護機能
（誤り訂正と誤り検出）を受け取る。シグナリング（Si
gnaling）および／または２次的（セコンダリ）トラフ
ィック情報（即ち、無フレーム）のみを含む混成モード
フレームのために、各フレームの抹消ビットは、既知レ
ートでの間違ったフレームを再度送るように基地局に要
求するために移動局によって利用され、その結果フレー
ムは、そのような「無スピーチ」フレームと共に、混成
モードフレームのようなフレームの送信レートを決定す
るためにさまざまなレートで畳み込み状に処理される必
要が無くなる。

第３の好ましい具体例によれば、最初のスピーチデー
タフレームは、既知レートで符号化されたプリアンブル
フレームによってすぐに先行される。プリアンブルフレ
ームは、しかしながら、スピーチデータの最初のフレー
ムに対応して、次のフレームのためのデータレート指示
を含む。このように、最初のスピーチ符号化データフレ
ームは既知レートで送信される必要はない。この発明の
第４の好ましい具体例も、第２の好ましい具体例に非常
に似ている。主要な差は、ボコーダと送信SMとの間の情
報を転送する方法に関連している。符号化データと後続
フレームレート指示とを別々に出力するというよりむし
ろ、情報は結合され送信SMへと中継される。この発明の
別の（第５の）好ましい具体例において、ボコーダはデ
ータフレームで試験された時間より大きな処理遅延を生
じ、従って、ボコーダスピーチは並列のボコーダ処理に
よって同期して多数のデータフレームを符号化する。こ
の時間重複のため、ボコーダは、スピーチ符号化が現在
のデータフレームで完全になされる前に、後続データフ
レームのデータレートを決定することができる。現在の
データフレームが送信SMへ出力される前に、この後続レ
ート指示は送信SMへ出力される。

その他の好ましい具体例は、データフレーム内の他の
場所に後続フレームレート指示を挿入したり、１対１で
レート指示を与えるというよりむしろ、レートの変更を
示す付加的な後続フレームレート指示（即ち、上方、下
方、無変更、最大、最小、その他）を挿入することを含
む。また他の好ましい具体例は、レートの変更が発生し
ようとするときのみあるいはあるタイプのデータフレー
ムに対してのみ挿入したり、他のタイプのフレームにつ
いて仮定が成り立ちそうなときまたは他のタイプのフレ
ームが通常処理されるのを単純に許すことがより良いと
きのように、選択されたフレームのみに後続フレーム指
示を挿入することを含む。さらに他の代替的な具体例
は、外部の可変データレート装置のような、ボコーダを
除く他のものから可変レートのデータフレームを受信し
バッファリングすることを含む。さらにこの発明の他の
好ましい具体例において、レート選択の評価は、送信エ
ラーが非常にまれである前提の下で、時々所定の場合の
み使用される。また、レート決定の誤りが広がる可能性
を自動的に減少させるために、遮断的に固定されたレー
トでの送信がなされる場合、他の具体例においてレート
選択評価は省略される。言い変えれば、そのような具体
例の送信局は、いかなるレート決定の誤りも自動的に固
定されるように、受信局によって既知の期間に応じて既
知のレートでのフレームを定期的に送信する。

従って、この発明の目的は後続フレームの可変データ
レート指示方法を提供することである。

この発明の別の目的は、後続フレームの可変レート情
報を通信させることが可能な無線電話を提供することで
ある。

また、この発明の別の目的は、可変データレートでの
データフレームを含む同期式の固定されたフレーム境界
のシステムにおいて、後続データフレームのデータレー
トを指示するための装置と方法を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、現在のデータフレー
ムに後続フレームデータレート指示を挿入し後でデータ
フレームをエラー保護するための装置と方法を提供する
ことである。

この発明の別の目的は、現在のデータフレームの頭の
部分に後続フレームデータレート指示を挿入し後でデー
タフレームをエラー保護するための装置と方法を提供す
ることである。

また、この発明の別の目的は、現在のフレームスピー
チ情報と後続フレームレート指示とを含む送信フレーム
のメモリ構成を定義するメモリを提供することである。

また、この発明の別の目的は、現在のフレームスピー
チ情報と後続フレームレート指示とに基づいて、現在の
フレームスピーチ情報、後続フレームレート指示、そし
てフレーム品質指示を含む畳み込み符号化された送信フ
レームのメモリ構成を定義するメモリを提供することで
ある。

さらに、この発明の別の目的は、CDMAデジタルセルラ
ーシステムにおいて後続フレームデータレートを指示し
決定するための装置と方法を提供することである。

この発明の別の目的は、CDMAパーソナル通信システム
において後続フレームデータレートを指示し決定するた
めの装置と方法を提供することである。

また、この発明の別の目的は、後続データフレームの
望ましいデータレートを決定し現在のデータフレームに
後続フレームデータレート指示を挿入することを含め、
現在のデータフレームを発生させるための装置と方法を
提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、後続データフレーム
のデータレートを決定するため、現在のデータフレーム
を受信し解析するための装置と方法を提供することであ
る。

その他の目的、この発明の特徴と効果は図面に沿っ
て、この詳細な説明を読み理解することで明白になるだ
ろう。

（図面の概要）図１は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ためのCDMAデジタルセルラ電話における通話路の回路エ
レメントを示すブロック図である。

図２は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ためのCDMA基地局における通話路の回路エレメントを示
すブロック図である。

図３は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ための、ボコーダ、CPU、およびSMによって提供される
選択フレーム発生機能を示すブロック図である。

図４は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ための、畳み込み符号化される前のさまざまなレートで
のCDMAトラフィックチャネルフレームのためのフレーム
構成図である図５は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ための、送信局ボコーダにおける選択されたフレームの
発生ステップを示すフローチャートある。

図６は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ための、送信局SMおよびCPUにおける選択されたフレー
ムの発生ステップを示すフローチャートである。

図７は、この発明の第１の好ましい具体例を説明する
ための、受信局ボコーダ、SMおよびCPUにおける選択さ
れたフレームの発生ステップを示すフローチャートであ
る。

図８は、この発明の第２の好ましい具体例を説明する
ための、受信局ボコーダ、SMおよびCPUによって提供さ
れる選択されたフレームの発生機能を示すブロック図で
ある。

図９は、この発明の第２の好ましい具体例を説明する
ための、ボコーダタイミング図である。

図10は、この発明の第２の好ましい具体例を説明する
ための、畳み込み符号化される前のさまざまなレートで
のCDMAトラフィックチャネルフレームのためのフレーム
構成図である。

図11は、この発明の第２の好ましい具体例を説明する
ための、送信局ボコーダにおける選択されたフレームの
発生ステップを示すフローチャートである。

図12は、この発明の第２の好ましい具体例を説明する
ための、送信局SMおよびCPUにおける選択されたフレー
ムの発生ステップを示すフローチャートである。

図13は、この発明の第２の好ましい具体例を説明する
ための、受信局ボコーダ、SMおよびCPUにおける選択さ
れたフレームの解析ステップを示すフローチャートであ
る。

図14は、この発明の第３の好ましい具体例を説明する
ための、送信局SMおよびCPUにおける選択されたフレー
ムの発生ステップを示すフローチャートである。

図15は、この発明の第３の好ましい具体例を説明する
ための、受信局ボコーダ、SMおよびCPUにおける選択さ
れたフレームの解析ステップを示すフローチャートであ
る。

図16は、この発明の第４の好ましい具体例を説明する
ための、送信局ボコーダにおける選択されたフレームの
発生ステップを示すフローチャートである。

図17は、この発明の第５の好ましい具体例を説明する
ための、ボコーダにおける選択されたフレームの発生ス
テップを示すフローチャートである。

図18は、この発明の第６の好ましい具体例を説明する
ための、畳み込み符号化される前のさまざまなレートで
のCDMAトラフィックチャネルフレームのためのフレーム
構成図である。

（好ましい具体例の詳細な説明）図面に沿ってより詳細に説明すると、図１に示される
回路的な部分、CDMA移動局10と図２に示される回路的な
部分、CDMA基地局30とが共に、トラフィックチャネルデ
ータフレームを含む、CDMA信号を送・受信するので、図
１と図２は互いによく類似している。文言「移動局」
は、通常のセルラー携帯装置やPCSパーソナル局を含
む、携帯装置や自動車に設置される装置を含むセルラ電
話のいかなるタイプをも包含するものと理解される。CD
MA移動局10とCDMA基地局30とは共に、それぞれ、この発
明の第１の好ましい具体例において、アンテナ12、32、
無線周波数（RF）部14、34、CDMAベースバンド特定用途
向けIC（BB ASIC）16、36、局モデム（SM）18、38、中
央処理装置（CPU）20、40、そしてボコーダ（音声又は
スピーチエンコーダ／デコーダ）22,42を含む。CDMA移
動局10は、さらに、ボコーダ22に接続され、移動局使用
者との相互作用のためのマイク26およびスピーカー28に
接続されたアナログからデジタルへ／デジタルからアナ
ログへ（AD/DA）変換器24を含む。CDMA基地局30は、さ
らに、他の通常のインターフェースと同様に、公衆回線
交換網（PSTN）との相互作用のためのPSTNインターフェ
ース44を含む。言い変えれば、PSTNインターフェイス44
は、PSTNへのインターフェースと他のCDMA基地局へのイ
ンターフェースとに接続されたデジタル交換機を含むと
理解される。それゆえ、ボコーダ42は、他のCDMA基地局
からそして基地局への信号のためのPSTNインターフェイ
ス44への経路によってへ理解される（即ち、スピーチ符
号化／復号化を回避する）。さらに、当業者なら理解で
きるように、CDMA基地局30のアンテナ32とCPU40は、実
際には、多数のエレメント、即ち、ブロック32と40とで
示されるように多数のアンテナと多数のコントローラを
表わす。

この発明の好ましい具体例によれば、図１と２のSM1
8、38、CPU20、40、そしてボコーダ22、42を除いて、CD
MA移動局10とCDMA基地局30との残りのエレメントは、当
業者に理解されるように、通常のエレメントや回路的な
結合された機能を用いることができる。その上、新しい
エレメント（SM18、38、CPU20、40、そしてボコーダ2
2、42）も、この説明を見た当業者によって理解される
だろうように、通常のエレメントにかなり類似する点を
持ち、この詳細な説明における教示を適用させるためだ
けに異なる。この発明の好ましい具体例では、BB ASIC1
6、36は、SM18、38とのインターフェースを行なうた
め、デジタル領域へ、およびデジタル領域からベースバ
ンド周波数のアナログ信号処理と変換とを行なうための
慣習的な手段を含む。BB ASIC16、36の機能は、特に、
ベースバンド信号分割と結合、ベースバンドアナログか
らディジタルへ／デジタルからアナログへの変換、ベー
スバンド直流（DC）オフセット制御、局部発振器直交成
分発生を含む。さらにこの発明の好ましい具体例では、
SM18、38は、復調装置、復号化装置およびインターリー
ブ／デインタリーブ装置を通して、従来のように物理レ
イヤーの信号の大部分を提供する。他の機能的なエレメ
ントの中で、復調装置は信号結合器に伴なう多重パスと
サーチ受信部を含み、復号化装置は、ビタビデコーダと
データの品質を確認する手段を含み、そしてインターリ
ーブ／デインターリーブ装置は、畳み込み符号化器、イ
ンタリーブ器、デインタリーブ器、疑似ランダム個数
（PN）シーケンス拡散器、データバースト任意抽出器、
および有限インパルス応答（FIR）フィルタを含む。さ
らに慣習的なメモリとサポート回路について、CPU20、4
0の適用例は、一般的なレジスタ、セグメントレジス
タ、ベースレジスタ、インデックスレジスタ、状態レジ
スタと、コントロールレジスタを持つ通常のスタティッ
クCMOS（相補型MOS）高集積マイクロプロセッサを含
む。ボコーダ22、42は、スピーチサンプルが変調された
パルス符号と、冗長性を削除するためスピーチ信号の本
質的な部分を抽出することによって得られる削減された
数のデータビットとの間で、変換するためのコード励振
線形予測方法を使用するための機能を提供する。

下記は、この発明の少なくとも一つの好ましい具体例
のための適用し得るエレメントの例を示す。ここで議論
された中間的特徴の修正と他の発明の機能（プログラミ
ング等）を除いて、CPU20、40、SM18、38、BB ASIC16、
36、そしてボコーダ22、42のためのこの発明の少なくと
も一つの具体例に類似する従来技術は、それぞれ、カリ
フォルニア、サニーベールのアドバンストマイクロ
デバイセズから出されている80C186マイクロプロセッサ
ー、カリフォルニア、サンディエゴのクアルコムから出
されているQ52501−1S2 MSM、同じくクアルコムから出
されているQ53101−1S2ベースバンドASIC、そして、同
じく共にクアルコムから出されているQCELP可変レートC
DMAボコーダ（この発明の第１具体例）とハイレートス
ピーチサービスオプションCDMAボコーダ（13.8kbps）
（この発明の第２具体例）。

CDMA基地局30からCDMA移動局10までの送信は、しばし
ば下りチャネルリンクと呼ばれ、CDMA移動局10からCDMA
基地局30までの送信は、しばしば上りチャネルリンクと
呼ばれる。それゆえ、CDMA基地局30で発生されて、移動
局アンテナ12と基地局アンテナ32との間の下りチャネル
リンクにおいて送信されるデータフレームは、しばしば
下りチャネルデータフレームと呼ばれ、CDMA移動局10で
発生されて、移動局アンテナ12と基地局アンテナ32との
間の上りチャネルリンクにおいて送信されるデータフレ
ームは、しばしば上りチャネルデータフレームと呼ばれ
る。CDMA移動局10およびCDMA基地局30は共に、情報を送
信・受信できるトランシーバーとなるので、CDMA移動局
10およびCDMA基地局30の多くのエレメントは、例えば、
移動SM18およ基地SM38が送信・受信機能を果たす事がで
きるように、トランスミッタと受信器の機能を果たすこ
とができる。

図1,2に示されるように、さまざまなエレメントの一
般的な機能に関しては、下りチャネルリンクのスピーチ
通信の典型的なプロセスは、PSTNからパルス符号変調
（PCM）されたスピーチデータを受信するPSTNインター
フェイス44から始める。典型的な音声電話の発呼のため
に、PCMスピーチデータは、ユーザの音声のデジタルサ
ンプルを表すディシタルデータである。このデータがPS
TNインターフェイス44を通過した後で、データは64kbps
（μ−則（law）１秒当たり８ビットの8kサンプル）で
基地局ボコーダに達する。逆に、上りチャネルリンクで
は、スピーチは、マイク26で受信され、基地局ボコーダ
42に供給されるのと類似してスピーチをデジタル信号に
変換するAD/DA変換器24へアナログ形式で供給される。
それゆえ、この発明の第１の好ましい具体例において、
基地局ボコーダ42および移動局ボコーダ22のための典型
的な入力は、PCMスピーチデータのストリームである。
しかしながら、上述のように、CDMA基地局30もPSTNイン
ターフェース44とボコーダ42とを単に通過する他の基地
局からCPU40へ符号化された信号を受信することができ
る。

その後、CDMA移動局10およびCDMA基地局30のための送
信機能は、それぞれ類似している。ハイレベルにおい
て、ボコーダ22、42、CPU20、40、そしてSM18、38は、
以下に詳述するように、データのチャネルフレームを組
み立てるために協力する。SM18、38の後、データのチャ
ネルフレームは、通常の方法においてBB ASIC16、36お
よびRF部14、34によって、アナログ信号に変換され、変
調されアンテナ12、32を通って送信されるために、処理
される。データのチャネルフレームを受信すると、ボコ
ーダ22から出力されるPCMスピーチデータを最終的に作
るため上記の機能をさかのぼり、アナログ信号に変換さ
れスピーカー28から出力される。同様に、CDMA基地局30
はPSTN上に送信するためボコーダ42およびPSTNインター
フェイス44を通ってPCMスピーチデータを生成し他の移
動局へ符号化データを通過させる。

ボコーダ22、42、CPU20、40、そしてSM18、38の新し
い機能のさらに詳細な説明に関し、関連のある処理ステ
ップが下りと上りリンクで類似しているので、処理はCD
MA移動局10の観点から述べるが、処理がCDMA基地局30に
同様に適用可能なことは理解される必要がある。選択さ
れたフレーム発生機能を示すブロック図である図３を参
照する。ボコード機能50は、一群の選択されたSMとCPU
機能52に先行して示される。PCMスピーチデータは、ボ
コード機能50によって示されるように、まずボコードさ
れる（スピーチ符号化される）。CPU20は、ボコーダ22
とSM18の間のインターフェイスとして働く。選択された
SMとCPU機能52は、追加後続レート機能54、フルおよび
ハーフレート機能56のための追加フレーム品質指示（FQ
I）（即ち、エラー検出のためのCRC）、追加エンコーダ
尾部機能58、前方エラー訂正のための畳み込み符号化機
能62、繰り返しシンボル1/2、1/4、1/8レート機能64、
そしてバーストエラーを除去するためのブロックインタ
ーリブ機能66を含む。畳み込み符号化機能62のすぐ前に
あるフレームのような可変レートでのCDMAトラフィック
チャネルフレームのためのフレーム構成図を示す図４を
簡単に参照する。フレームス構成はフルレートフレーム
構成70、ハーフレートフレーム構成72、1/4レートフレ
ーム構成74、および1/8フレーム構成76を含む。ブロッ
クインターリーブ機能66の後、当業者なら理解できるよ
うに、他の通常のSM機能、広義には図３における「変
調」も、上述のように、64次（64−ary）の直交変調、
バーストデータの任意抽出、ロングコード発生、オフセ
ット直交位相シフトキー変調（QPSK）、フィルタリング
等を含むSM18によって達成される。

図３に示されるように、ボコード機能50は、その後、
形成されるトラフィックチャネルデータフレーム中に情
報として含まれるようにPCMスピーチデータのフレーム
を可変データレートでスピーチ符号化データのフレーム
に変換する。それゆえ、文言「データフレーム」は、PC
Mデータのフレーム、スピーチ符号化データのフレー
ム、および／または情報としてのスピーチ符号化データ
のフレームを含むデータのチャネルフレーム（トラフィ
ックチャネル）を含むように意味する。通常の方法にお
いて、ボコード機能50は、各々のスピーチ符号化データ
フレームの適切なデータレートを決定するため、音声エ
ネルギレベルを検出された背景雑音レベルに基づく適応
閾値と比較し、そして、コード励振線形予測（CELP）方
法を用いて、スピーチを表わすために要求されるビット
の個数を減少させるために本質的な冗長性を除去するこ
とを含む。そのようなレート決定は、しかしながら、CP
U20からのレート選択コマンドを必要とする。それゆ
え、通常のボコード（スピーチ符号化）機能は、PCMス
ピーチデータを受信することおよび可変データレートで
のスピーチ符号化データフレームを出力することを含
む。しかしながら、全く型にはまらない方法において、
この発明のボコード機能50は、さらに次のレート追加機
能54に示されるように、後続のスピーチ符号化データフ
レームのデータレートを決定することおよびそのレート
の指示を現在のチャネルデータフレーム中に含ませるた
めに出力することを含む。それゆえ、この発明の第１の
好ましい具体例によれば、ボコーダはスピーチ符号化デ
ータフレームを、例えば、8600bps、1900bps、そして70
0bpsで出力する。次のフレームデータレート指示ビッ
ト、FQIビット、及びエンコーダ尾部ビットが追加され
た後、図４に示されるように、フレームは9600bps、480
0bps、2400bps、1200bpsを表す。

この発明の第１の好ましい具体例に関して、図５を用
いて説明する。図５は、図３のボコード（スピーチ符号
化）機能50のステップを表わすフローチャートを示し、
それは上りチャネルリンク（再び、同様のステップが下
りチャネルリンクの基地局ボコーダ42（図２）によって
適用されることを述べる）の移動局ボコーダ22（図１）
によって達成される。第１ステップ100は、スピーチ符
号化データの第１フレーム（さらに、スピーチ符号化デ
ータフレームとして言及される）に処理するためにPCM
スピーチデータの第１フレームを受信することを含む。
その後、ステップ102において、ボコード（スピーチ符
号化）する処理は、上述した適応閾値の方法を通して、
第１データフレームのためのデータレートを決定する初
期ステップを含み、第１フレームのために始まる。ステ
ップ104は、第１データレートの指示がボコーダから出
力される（CPU20を通ってSM18に送られる）ことを示
す。スピーチ符号化は完了するまでステップ106で続
き、その後、現在のスピーチ符号化データフレームは、
ステップ108で出力される（ボコード機能50を通る初期
パスの間、「現在」のフレームは「第１」のフレーム、
その「次」のフレームは「第２」のフレームに相当す
る）。次のPCMデータのフレームはステップ110で受信さ
れ、次のフレームのデータレートはステップ112で直ち
に決定される。それゆえ、スピーチ符号化処理の終わり
でデータレートを決定する他のスピーチ符号化方法とは
異なり、この方法は、ステップ114において次のフレー
ムの新たに決定されたデータレートの指示をすぐに発生
させボコーダ22から出力させる。同様に、たとえ実行の
選択に依存し、トラフィックチャネルデータフレームの
発生におけるわずかな遅延が、後続フレームデータレー
ト指示の発生を通して導入されるとしても、受信側で送
信のデータレートを決定するために要求される時間を削
減することができる。その後、ステップ116で示される
ように、処理はPCMスピーチデータの他のフレームがま
だ受信されるステップ106へ戻るように繰り返され継続
される。

次のフレームレート指示は、２つのビットは４つの可
能なレートを１対１で表わすのに十分であるのでこの発
明の第１の好ましい具体例において、２ビットから成
る。あらゆる数の可能レートに関して、各種レートを１
対１で表わすため必要なビットの個数は、可能レートの
総数の２を底とする対数（Log₂）以上の最小整数に相当
する。SM18およびCPU20（そしてSM38およびCPU40）によ
ってなされる選択されたチャネルフレーム組み立てステ
ップ53のフローチャートを示す図６を用いて説明する。
第１の好ましい具体例に依れば、第１データレート指示
（第１バスにおいて、「現在」は「第１」に相当し、
「後続」は「第２」に相当する）は、上述のように、現
在のスピーチ符号化データフレーム（ステップ120）お
よび次のフレームデータレート指示（ステップ122）が
ボコーダ22から到達するまで、SM18およびCPU20（ステ
ップ118）によって蓄積される。それゆえ、SM18とCPU20
とが後続フレームデータレート指示と現在のスピーチ符
号化データとを持つとき、次のレート追加機能54（図
３）によって示されるように、それらは現在のトラフィ
ックチャネルデータフレームの冒頭に結合される（ステ
ップ124）。この結合機能を表現する他の方法は、後続
フレームデータレート指示が、現在のデータチャネルフ
レームの情報部分として現在のスピーチ符号化データフ
レームを含む現在のデータチャネルフレーム中に埋め込
まれる、あるいは、挿入されるということである。その
上、ボコーダ22から受信された後続フレームデータレー
ト指示のための正確なビットが実際の後続フレームデー
タレート指示として必ずしも使用される必要はないこと
は理解され、むしろSM18およびCPU20が後続フレームデ
ータレート指示のビットを発生し挿入すると理解され
る。

その後、フルとハーフレートのために、フレーム品質
指示は、同様に図３のFQI追加機能56によって示される
ように、計算されて、現在のデータチャネルフレームに
追加される。それから、エンコーダ尾部ビットは、図６
のステップ128とエンコーダ尾部追加機能58によって示
されるように、現在のデータチャネルフレームに加えら
れる。ゆえに、図４に示されるように、第１の好ましい
具体例のエンコーダ前フレーム構成は、後続フレームデ
ータレート指示がフルおよびハーフレート構成70、72の
２つのFQIビット、そして1/4および1/8レート構成74、7
6の２つの情報ビット（即ち、フルレートの12FQIビッ
ト、ハーフレートの8FQIビット、1/4レートの40情報ビ
ット、および1/8レートの16情報ビットを含む通常のフ
レーム構成）に取って代わるということにおいて、通常
のチャネルフレーム構成とは異なる。以下のように、後
続フレームデータレート指示のこの特定の配置は、レー
ト指示の特定のフォーマットと同様に、この発明で教示
される適用される実例としてのみ与えられる。さらに、
第１の好ましい具体例において、FQI追加機能56（ステ
ップ126）が情報と後続フレームデータレート指示に基
づいてFQIを計算することを含むので、さらに誤り検出
が可能であることが理解される。

図４に示されるように現在のデータチャネルフレーム
が一つのレートフォーマットの組み立てられた後、現在
のデータチャネルフレームは、図６のステップ130およ
び図３の畳み込み符号代する機能62によって示されるよ
うに、現在のデータフレームのデータレートで畳み込み
符号化される。このようにして、後続フレームデータレ
ート指示も、追加オーバーヘッドまたは複雑性なしに後
続フレームデータレート指示のための良好な誤り訂正を
行なうために情報ビットと共に符号化される。畳み込み
符号化の後、エンコーダシンボル（エンコーダ前ビット
を表わす）はフルレートより低いレートのフレームにわ
たって繰り返され（図６のステップ132、図３の機能6
4）、そして、ブロックインターリーブは、次のフレー
ムデータレートの指示を含む現在のチャネルフレームの
整合性を保護するためにさらに用いられる（ステップ13
4、機能66）。当業者であれば理解できるだろうよう
に、変調等を含む、処理（ステップ136）を完了するた
めに必要な残りのステップと同様に、これら機能は共に
通常のステップである。最後に、図６に示されるよう
に、この処理は次のデータチャネルフレームを処理する
ためにステップ138からステップ120まで繰り返される。

データチャネルフレーム送信の受信側では、下りトラ
フィックチャネルリンクのように、（上りリンクにおい
ても同様のことが生じる）CDMA移動局10は、次のデータ
チャネルフレームに含まれる情報をデータレートを容易
に決定することができる。この発明の第１の好ましい具
体例に関して、ボコーダ22、CPU20およびSMで行われる
選択されたフレーム解析ステップのフローチャートを示
す図７を用いて説明する。第１ステップは、４つの可能
なデータレートの一つで第１データチャネルフレーム
（畳み込み符号化されたデータ）を受信することを含む
（ステップ152）。その後、SM18は、第１データフレー
ムの正しいデータレートを決定する（FQIビット、シン
ボルエラーレートの通常の解析や、正しいレートが選択
されたかどうかを決定するための他の手段等を用いて）
ために、可能な４つのデータレート全てで第１チャネル
フレームを処理する。そして、ステップ156において、
次のデータチャネルフレームのデータレートは、現在の
データチャネルフレームの後続フレームデータレート指
示を分離して、解析することによって、決定される。ス
テップ158は、現在のデータレートで情報をスピーチ複
合化することを含み、第１データチャネルフレームの処
理が完了されることを示す。

次に、次のデータチャネルフレームのデータレートの
予測を持ったら、SM18は、「次」が「現在」になる瞬間
に、ステップ160において次のデータチャネルフレーム
を受信する。そして、データフレームは、図３の機能6
6、64、そして62を逆に行なうことを含み、予測された
データレートで処理される。送信エラーがデータフレー
ムの連続を通って広がることを防止することにおいて、
それぞれ処理されたフレームのために選択されたレート
の選択の有効性は、FQI解析とシンボルエラーレート解
析のような方法により、決定ブロック164で評価され
る。例えば、フルおよびハーフレートのため、FQIチェ
ックをパスするなら、そして1/4および1/8レートのた
め、シンボルエラーレートが対応するレートに関係があ
る閾値より下にあるならば、そのレートは、有効と判断
され、処理は「YES」の枝を通ってステップ166へ進む。
さらに、この発明の範囲は、レート選択の正確度を決定
するため内部情報をビタビ複合化することを使用するよ
うな、選択されたレートの選択が正しいかどうかを決定
する他の知られた方法を含むと理解される。その点にお
いて、現在のフレームは、後続フレームデータレート指
示を分離し、次のデータチャネルフレームのデータレー
トを決定するために理解される。その後、ステップ168
において、現在のデータフレームの処理は完了するまで
続けられ、処理を続けるためにステップ160に戻って繰
り返される。決定ブロック164でデータレートが有効と
認められなかったならば、通常の処理が、ステップ170
において、現在のフレームのための適切なデータレート
を決定し、それからステップ172において、図示される
ようにステップ168に続く前に後続フレームデータレー
ト指示から次のデータフレームのデータレートを決定す
るために利用される。同様に図７に図示されないが、各
種可能なデータレートで処理された後もなおレートが決
定されることができないならば、そのフレームは抹消フ
レームとして分類され、そして第１フレームはステップ
152で処理されたものとして次のフレームを処理するこ
とによって処理が続けられる。

また、この発明は、第１の好ましい具体例と多くの点
で類似する第２の好ましい具体例を含む。選択されたフ
レーム発生機能を表わすブロック図を示す図８に沿って
説明する。ボコード機能50'は一群の選択されたSMとCPU
機能52'に先行して示される。選択されたSMとCPU機能5
2'は次のレート追加機能54'、抹消／留保（E/R）ビット
追加機能265、フレーム品質指示（FQI）追加機能56'、
エンコーダ尾部追加機能58'、先行エラー訂正のため畳
み込み符号化する機能62'、ハーフ、1/4、1/8レートの
ためのシンボル繰返し機能64'、およびバーストエラー
を結合するためのブロックインターリブ機能66'を含
む。図６は、この発明の第２の好ましい具体例における
ボコーダタイミング図である。ボコーダ22'（第２の好
ましい具体例に適用するための図１のボコーダ22の変
更）は、PCMサンプルの連続的な供給を受信すると、
（ビット毎またはサブフレームバースト）データは図示
のように、20ミリ秒フレームの中に分割され、ボコーダ
22'はPCMデータを２倍にバッファする。第１のフレーム
の知られたデータレートは、ボコーダ22'によって決定
され（例えば、第２の好ましい具体例に適用するために
図１のCPU20を変更したCPU20'からのフルレート制御コ
マンドに応答して）、時間「Ａ」で示されるように、第
１フレームのPCMサンプルのスピーチ符号化処理ですぐ
に出力されることができるようにする。その後、時間
「Ｂ」までのある点で、ボコーダ22'は第１のPCMデータ
フレームの符号化を終わり、CPU20'に利用可能にする。

その後、第２フレームのデータレートは計算され時間
「Ｃ」で（時間「Ｂ」のすぐ後に、そして時間「Ａ」の
約20ms後に）利用可能にされ、第２の符号化データフレ
ームが時間「Ｄ」（時間「Ｂ」の約20ms後）までのある
点で利用可能になるように処理は続く。ボコーダ機能5
0'および選択されたSMとCPU52'はさらに以下に詳述され
る。この発明の第２の好ましい具体例では、畳み込み符
号化機能62'のすぐ前にフレームが存在するとき、図10
は各種レートでのCDMAトラフィックチャネルフレームの
フレーム構成を示す。フレーム構成はフルレートフレー
ム構成270（14,400bps）、ハーフレートフレーム構成27
2（7,200bps）、1/4レートフレーム構成274（3,600bp
s）、1/8レートフレーム構成276（1,800bps）を含む。

さらに、図11では、この発明の第２の好ましい具体例
に関し、上りチャネルリンクにおいて移動局ボコーダ2
2'（図１）によって行われるように図８のボコード（ス
ピーチ符号化）機能50'のステップのフローチャートを
示し、また下りチャネルリンクにおける基地局ボコーダ
42'（第２の好ましい具体例のために適等に図２のボコ
ーダーだ42が変更されたもの）によっても同様のステッ
プが採られることは理解される。

第一ステップ300は、継続的なPCMスピーチデータを受
信する処理を始めることを含む。PCMデータが受信され
る最初の20msは、スピーチ符号化データを第１のフレー
ムに処理される。それゆえ、ステップ302において、ボ
コードする（スピーチ符号化）処理が、第１データフレ
ームのためのスピーチ符号化データレートを決定する初
期ステップを含んで、まず最初に第１フレームのために
始まる。第２の好ましい具体例によれば、第１のフレー
ムデータレートは、CPU20'からボコーダ22'への既知の
フルレートであるという命令を通して要求される。ステ
ップ304は、第１のデータレートの指示がCPU20'へ出力
することを可能にされる（図９の時間「Ａ」）。ステッ
プ306におけるスピーチ符号化は完了するまで続き、そ
の後、現在（第１）のスピーチ符号化データフレームが
ステップ308において出力可能にされる（図９の時間
「Ｂ」までのある点で）。次（第２）のフレームのデー
タレートはステップ312においてすぐに決定され、指示
はステップ314（図９の時間「Ｃ」）でCPU20'へ出力可
能にされる。第２のフレームから初めて、（ステップ31
2、第１パス）上述した適応の閾値方法は、他の通常のC
PU20'レート制御命令に従って、スピーチ符号化レート
を決定するために利用される。さらに、通常のハミング
窓技術の処理のため、次の後続フレーム（例えば、第３
の）からのPCMデータのほんの一部分が第２および後続
フレームのためにベストなスピーチ符号化データレート
を決定する際に評価され（ステップ312）、当業者なら
理解できるだろうように、その例はIS−95、セクション
2.4.3.2.2.に記載されている。その後、ステップ316に
示されるように、処理はステップ306に戻ってループ状
に続く。

選択されたチャネルフレームの組み立てステップ53'
のフローチャートを示す図12を用いて説明する。ステッ
プ317〜324で示されるこの発明の第２の好ましい具体例
のように、第１のフレームは、例えば14,400bpsで288ビ
ットの標準フルレートで発生され出力される。既知の第
１のフレームデータレート指示、第１のフレームスピー
チ符号化データと、第２フレームデータレート指示と
は、ステップ317〜319において示されるように、受信さ
れる。ステップ320において、第１のフレームスピーチ
符号化データは、既知のフルレートフレーム構成に第２
のフレームデータレート指示と結合される。ステップ32
2において、E/Rビットは、計算され加えられ（以下で詳
細に説明され機能）、そして、フレーム品質指示は計算
されて、フルレートフレーム構成で第１のトラフィック
チャネルフレームを生成するためエンコーダ尾部ビット
と共にトラフィックチャネルフレームに加えられる。フ
レームがフルレートフレームであるので、いかなる繰り
返しシンボルも必要ではない。最後に、第１のトラフィ
ックチャネルフレームは、処理がステップ324でさらに
仕上げられ出力される前に、符号化されてブロックイン
ターリーブされる。この発明の他の具体例は、CPU20'は
既に既知の第１のフレームデータレートを知り得るの
で、図11のステップ304および図12のステップ317を省略
できることが理解される。。

ステップ326において、CPU22'は、現在のスピーチ符
号化データフレーム（この時点では、スピーチの「第
２」のスピーチ符号化データフレーム）を受信し、その
後ステップ328において次のフレームデータレートの指
示を受信する。ステップ330において、図８に示される
ように、現在のトラフィックチャネルフレームの組み立
ては、現在のスピーチ符号化データフレームへの次のレ
ート指示を加えることによって始まる。それから、現在
のスピーチ符号化データもデータレートに従って、トラ
フィックチャネルフレームはステップ332で、ステップ3
34において仕上げられ出力される前に図10に示される構
成の一つに対応して形成される。第２の好ましい具体例
の先の符号化フレーム構成は、後続フレームデータレー
ト指示がフル、1/4および1/8レート構成270,274および2
76の２つの情報ビット、およびハーフレート構成272の
２つのFQIビットに代用される通常のCDMA高レート（規
準レートセット２）トラフィックチャネルフレーム構成
と異なる。

トラフィックチャネルデータフレームの送信の受信側
で、下りトラフィックチャネルリンクのように、（上り
リンクでも同様のことが発生すると理解されるであろう
が）データレート決定は、簡略化される。この発明の第
２の好ましい具体例におけるボコーダ22'、CPU20'、お
よびSM18'によってとられる選択されたフレーム解析ス
テップのフローチャートを示す図13を用いて説明する。
図13は図７に非常に似ているので、この発明の第１と第
２の好ましい具体例は互いに、図７および図13に示され
た処理に関して非常に類似する。図７と図13との主要な
差異は、最も最初のフレームが既知のフルレートで受信
され畳み込み状に複合化されるというステップ352と354
に関してである。第１フレームの復号化データは、ステ
ップ358で処理を続ける前に、第２のスピーチ符号化デ
ータフレームに応答して、次のトラフィックチャネルフ
レーム（ステップ356）のデータレートを決定するため
に解析される。それから、第１の好ましい具体例のよう
に、ステップ360で、処理は進められる。

ここまで、この発明の図と説明は、シグナリングまた
は２次のトラフィック情報を含まない主要なトラフィッ
クフレーム構成に特に言及した。この発明の範囲は、シ
グナリングそして／または２次のトラフィック情報を含
む「混合モード」のフレーム構成へ拡大することを確か
に意図されている。図へのいかなる必要な変更も、当業
者によって理解されるだろう。例えば、第２の好ましい
具体例に関して、シグナリングまたは２次のトラフィッ
クデータおよびフレームの構成を特定するビットをトラ
フィックチャネルに加えることを含むステップを、ステ
ップ320と330の前に追加されるだろう。それは、混合モ
ードフレームの全体的なフレームデータレートに先立っ
て次のフレームレート指示を適応させるのに必要である
だろう。言い変えれば、当業者に理解されるように、主
要なスピーチデータは、例えば、ハーフレートでスピー
チ符号化されてもよいし、フルレートフレーム構成の中
にシグナリング情報と結合されてもよい。この技術は、
ボコーダ22'はスピーチ符号化レートを決定するのを許
されているが、第１フレームが既知のレートで送信され
る第２の好ましい具体例のように、既知のレートで送信
されることを要求されるこの発明の他の具体例において
も使用される。言い変えれば、CPU20'およびSM18'は、
ボコーダ22'によってフルレートより小さく決定される
スピーチ符号化レートを適応させるための混合モードフ
レームを用いるだろう。その上、次のフレームデータレ
ート指示のための通常のフレーム構成におけるフレーム
品質指示ビットの交換によって概念的に形成されるこの
発明のあらゆるフレーム構成のため、その混合モードの
フレーム構成の情報ビットのフレーム構成は、通常の情
報ビットフレーム構成に似ているだろう。他方では、次
のフレームデータレート指示のための通常のフレーム構
成における情報ビットの交換によって概念的に形成され
るこの発明のあらゆるフレーム構成のため、その混合モ
ードのフレーム構成の情報ビットのフレーム構成は、主
要なトラフィックビットの数を一定に維持するように変
更される。

その上、この発明の第２の好ましい具体例では、E/R
ビットは、上りトラフィックチャネルリンクの抹消ビッ
トとして及び下りトラフィックチャネルリンクの留保ビ
ットとして使用される。この発明の他の具体例は、両方
向の送信のために抹消ビットを用いることも確かに含
む。第２の好ましい具体例によれば、抹消ビット方法を
用いるフレームタイプのため（いかなるスピーチデータ
も含まない混合モードのフレーム構成、即ち純粋にシグ
ナリングまたは２次的トラフィック）、正しいレートを
決定するさまざまなレートで畳み込み状に複合化するス
テップ（図13におけるステップ370）は、移動局10'によ
って受信されると既知レートで処理されることができる
既知のフルレートで抹消フレームを再送信するため基地
SM38'に知らせる抹消ビットを用いるステップによって
置き換えられる（または、他の具体例では追加され
る）。

さらに、選択されたチャネルフレームの組み立てステ
ップ53"のフローチャートを示す図14を用いて説明す
る。この発明の第３の好ましい具体例では、ステップ37
4〜377に示されるように、既知のレートで符号化された
プリアンブルフレームがまず発生され、そして出力され
る。この発明の第３の具体例は、第２の好ましい具体例
のボコード機能50'（図11）を利用することにおいて第
２の好ましい具体例に非常に似ている。しかしながら、
第１のフレームスピーチ符号化データレートは、あらか
じめ決められることを要求されない。プリアンブルフレ
ームは、ブランクスピーチ情報またはシグナリング情報
を含んで、その時のシグナリング情報の必要性に依存し
て、次のフレームのデータレートの指示、即ち、第１ス
ピーチ符号化データフレームのデータレートをも含む。
従って、第１のフレームデータレート指示は受信され
（ステップ374）、プリアンブルフレーム構成に結合さ
れる（ステップ375）。ステップ376において、E/Rビッ
トは計算され加えられて、フレーム品質指示は計算され
そしてプリアンブルトラフィックチャネルフレームを生
成するためエンコーダ尾部ビットと共にトラフィックチ
ャネルフレームに加えられる。最後に、プリアンブルト
ラフィックチャネルフレームは符号化されて、ステップ
377における仕上げと出力の処理がなされる前にブロッ
クインターリーブされる。ステップ374〜377は、図９の
時間「Ａ」と「Ｂ」の間のある時点において生じる。ス
テップ378において、CPU22"は現在のスピーチ符号化デ
ータフレーム（この時点では、「第１」のスピーチ符号
化データフレーム）を受信し、その後ステップ379にお
いて、次のフレームデータレート指示を受信する。ステ
ップ380において、現在のトラフィックチャネルフレー
ムの組み立ては、次のレート指示をスピーチ符号化デー
タの現在のフレームに加えることによって始まる。その
後、現在のスピーチ符号化データのデータレートに依存
して、ステップ382において仕上げられ出力される前
に、図10において示された構成の１つに従ってトラフィ
ックチャネルフレームはステップ381において形成され
る。

トラフィックチャネルデータフレームの送信の受信側
で、下りトラフィックチャネルリンクのように、（再
び、同様のことが上りリンクで発生すると理解される）
データレート決定は、再び簡略化される。第３の好まし
い具体例に関し、ボコーダ22"、CPU20"とSM18"による選
択されたフレーム解析ステップのフローチャートを示す
図15を用いて説明する。１番最初に受信されるべき既知
レートで符号化されたプリアンブルフレームである。そ
れゆえ、ステップ384においてプリアンブルフレームが
受信された後、SM18"は、次のトラフィックチャネルフ
レームのデータレートを決定するために複合化されたデ
ータを解析する（ステップ386）前に、第１のスピーチ
符号化データフレームに応答して、ステップ385におい
て既知のレートでプリアンブルフレームを畳み込み状に
複合化する。その後、ステップ387で、第２の好ましい
具体例のように処理は進められる。

この発明の第４の好ましい具体例に関して、図16に示
されるように、第２の具体例のボコーダステップは、ボ
コーダがフレーム毎に一つのデータパッケージのみをCP
Uへ出力するように結合される。第１のフレームの後
に、CPUとSMへのそのような出力は、図16のステップ414
と図11におけるステップ308に対応するステップを省略
したものに示されるように、現在のスピーチ符号化デー
タと後続フレームデータレート指示とを含む。第４の好
ましい具体例の他のステップは、図11に示されるよう
に、第２の好ましい具体例のステップに似ている。

この発明の第５の好ましい具体例に関して、図17にお
ける交互のボコード機能50"に示されるように、この発
明の第１の好ましい具体例と同様の方法で処理された
後、次のスピーチ符号化データフレームのためのPCMデ
ータは、第１のデータフレームのスピーチ符号化処理が
なされる前に、ステップ504において受信される。これ
は、ボコード機能50'"が（より大きな処理遅延を有し）
例えば20msの一つのデータフレームによって表わされる
時間量より多くの時間が要求されるためである。それゆ
え、この例の交互のボコーダは、スピーチ符号化処理も
次（後続）のデータフレームで始まるステップ506に示
されるように、並行した処理（プロセッサに関するステ
ップ502、503、510、および512、および第２のものに関
するステップ506および508）で同期して、多重データフ
レームを処理する。この重複した並行処理のために、交
互のボコーダは、ステップ508〜512に示されるように、
現在のデータフレームでスピーチ符号化が完了される前
に、次のデータフレームのデータレートを決定し出力す
ることができる。従って、選択されたSMとCPU機能（第
１の好ましい具体例のための図６で示されるように）
は、次のフレームデータレートは現在のスピーチ符号化
データフレームの前にSMに到達するので、ステップ120
と122との間を順を逆にすることで対応づけられる。

図18は、この発明の第６の好ましい具体例に関し、畳
み込み符号化される前のさまざまなレートでのCDMAトラ
フィックチャネルフレームのためのフレーム構成図を示
す。この第６の具体例は、図18において示されたフレー
ム構成に関する区別を除いてこの発明の第１の具体例と
同一である。後続フレームデータレート指示ビットのた
めの情報またはFQIビットを使用するというよりむし
ろ、通常のフレーム構成の各々のレートからの２つの尾
部ビットが使用されて、後続フレームデータレート情報
は、フレームの頭部分に配置される。尾部のサイズを削
減するため、畳み込み符号化方法は、頭部分と尾部の状
態が符号化されたメッセージとして同じである通常の尾
部にビットを付与する「未定義尾部」方法を利用する。
この方法は、「アンエフィシャントアダプティブ
サーキュラービタビアルゴリズムフォーデコー
ディングジェネラライズドテールビッティングコ
ンベンショナルコード（An Efficient Adaptive Circ
ular Viterbi Algorithm for Decoding Generalized Ta
ilbiting Conventional Codes）」アイイーイーイー
トランザクションオンビークラーテクノロジー
（IEEE Transactions on Vehicular Technology）、Vo
l.43,No.1、1994年２月、第57〜68頁、で検討されてい
るように、当業者に理解される。

さらに、この発明は、他の好ましい各種の具体例を含
み、特にそれらは、各種明らかにされた好ましい具体例
の結合によって形成される。一つの具体例において、い
かなる特定のフレームのためのボコーダによって要求さ
れる時間の量に依存して、データ（スピーチデータまた
はレート指示データ）は、利用可能な時にいつでも、SM
とCPUとへ出力される。ボコーダはしばしば使用される
レートに応じてより時間がかかったりかからなかったり
するので、次のフレームデータレート指示は現在のスピ
ーチ符号化データフレームの前あるいは後に利用可能と
なり出力される。

この発明の好ましい具体例の他の分類は、レート選択
評価ステップが、正常に非常にまれな送信エラーがある
理解のもとでのみ時折なされるものである。さらに、レ
ート選択評価は、レート決定エラーの広がりの可能性を
自動的に減少させるために、断続的な固定されたレート
送信が挿入されるような他の具体例においては省略され
る。レート決定エラーが解消されるように、言い変えれ
ば、そのような具体例の送信局は受信局によって知られ
ている期間に応じて既知のレートでフレームを定期的に
送信する。

また、他の好ましい具体例は、データフレーム内に交
互に配置するように後続フレームデータレート指示を挿
入して、または、１対１でデータレート指示を与えると
いうよりむしろ、レート指示の変更（即ち、上方、下
方、無変更、最大、最小、その他）を示す後続フレーム
データレート指示を挿入することを含む。さらに、この
発明の他の好ましい具体例は、レートの変更がまさに発
生しようとするときのみの挿入指示のような後続フレー
ムデータレート指示を選択されたフレームにのみに挿入
したり、あるいは、あるタイプのフレームに対して、他
のタイプのフレームについても可能なことが仮定される
ようなまたは他のタイプのフレームが通常の処理がなさ
れることが簡単により良いと認められる場合のフレーム
に対して挿入することを含む。同様に、後続フレームレ
ート特定を利用する単一方向通信のシステムが考えられ
る。そんなシステムの一例において、基地局によって送
信された下りトラフィックチャネルフレームは、例え
ば、後続フレームレート特定を含むだろうし、移動局に
よって送信された上りトラフィックチャネルフレームは
そのような指示を含まないだろう。そのようなシステム
は、情報源を受信する基地局が通常のレート決定を自由
に利用できるとき、そして／または、後続フレームレー
ト指示を含めるための情報源を送信する移動局を使用し
ないことが有利なとき、適用可能であるだろう。

さらに、他の好ましい具体例は、10msのサンプルスピ
ーチを含めるような、交互の長さのフレームを出力する
のと同時に、μ−側PCMと違って線形なPCMのような、他
のフォーマットで他のレートでPCMデータを受信するス
ピーチ符号化処理を含む。他の好ましい方法は、CDMAデ
ジタルセルラーシステムやPCSシステム以外の可変デー
タレート通信システムを含む。さらに、他の好ましい具
体例は、可変データレートで通信する外部データ装置の
ような、ボコーダを除く他の情報源から可変データレー
トフレームを受信しそしてバッファリングすることを含
む。なお他の好ましい具体例は、開示された畳み込み符
号化する方法と異なる各種ブロック符号化方法のよう
な、代替エラー保護機能（誤り検出と誤り訂正機構）方
法を利用することを含む。最後に、当業者なら理解でき
るであろうが、この発明の各種好ましい具体例のエレメ
ントの多くは、各種具体例間で機能的エレメントに代用
されたり結合されるのと同様に、容易により多くの独立
したエレメントに分けられたり、より少ない、より複雑
なエレメントに結合されたりすることができる。それゆ
え、この発明の範囲は、様々な具体例の組み合わせと同
様に、述べられた機能を達成するのに必要なエレメント
の個数と複雑性によってあらゆるそのような増加または
減少を確かに含む。特筆すべきひとつの特定の組み合わ
せは、第１の好ましい具体例のより遅いレートフレーム
構成を利用するため、この発明の第２の好ましい具体例
を変更することを含むことである。その上、好ましい具
体例の全てのレートのフレーム構成は、他の人がここで
考慮するのと同様に、ここで教示または提案された好ま
しい具体例のあらゆる様々な方法で容易に使用されるこ
とができる。

ここで開示されたこの発明の具体例は好ましいものだ
が、この発明の他の具体例はこの開示を考慮すれことで
当業者に思いつくだろう。従って、この発明の本質とそ
の範囲において修正と変更を加えることができ、この発
明の範囲は以下に記載された請求の範囲にのみ限定され
るべきであると理解されるだろう。その上、以下の請求
の範囲のように手段あるいはステップと機能とで記載さ
れた全てのエレメントの同等物は、請求され当業者に置
換可能と理解されるいかなるその機能を達成する構成、
材料または行為も含むことを意図されたものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−312783（ＪＰ，Ａ) 特開平８−139695（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ 95−106 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 3/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H04L 29/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トランスミッタから受信器への可変データ
レートの同期式固定境界フレームの通信方法であって、
この方法は以下のステップを含む、前記トランスミッタで、第１データフレームと前記第１
データフレームの後の第２データフレームとを発生す
る、ここで前記第１データフレームは前記第２データフ
レームのデータレート指示を含む、前記トランスミッタから、前記第１データフレーム送信
する、前記受信器で、前記第１データフレームを受信する、そ
して、前記受信器で、前記第１データフレームに含まれる前記
第２データフレームのデータレート指示に基づいて前記
第２データフレームのデータレートを決定するため前記
第１データフレームを解析する。
【請求項２】請求項１記載の方法において、前記第１デ
ータフレーム及び前記第２データフレームは共に符号化
されたスピーチデータを含む。
【請求項３】請求項１記載の方法において、前記第１デ
ータフレーム及び前記第２データフレームは共に符号分
割多重アクセスのデジタルセルラーデータフレームであ
る。
【請求項４】請求項１記載の方法において、前記トラン
スミッタで、前記第１データフレームと前記第２データ
フレームとを発生させるに際して、前記第２フレームの
前記データレート指示が前記第１データフレーム内に含
まれることが可能になるまで、前記第１フレームの一部
をバッファするステップを含む。
【請求項５】請求項１記載の方法において、前記トラン
スミッタで、前記第１データフレームと前記第２データ
フレームとを発生させるに際して、前記第１データフレームの第１部分をスピーチ符号化す
る処理を始め、前記第２データフレームの第１部分をスピーチ符号化処
理するための前記第２データフレームのデータレートを
決定することを含み、前記第２データフレームの第１部
分をスピーチ符号化する処理を始め、そして、前記第２データフレームの前記データレートを決定した
後、前記第１データフレームの前記第１部分のためのス
ピーチ符号化処理を完了するステップを含む。
【請求項６】請求項１記載の方法において、前記第１デ
ータフレームはスピーチ符号化データを含み、そして、
前記トランスミッタで、前記第１データフレームと前記
第２データフレームとを発生させるに際して、前記スピ
ーチ符号化データと前記第２データフレームの前記デー
タレート指示とを、前記データレートで、畳み込み符号
化するステップを含む。
【請求項７】同期システムにおける送信のための固定境
界データフレームの形成方法であって、そのデータフレ
ームは可変データレートのデータを含み、その方法は以
下のステップを含む、第１フレームデータレートでのデ
ータを含む第１データフレームを発生するステップ、そ
して、第２フレームデータレートでのデータを含み前記
第１データフレームの後に第２データフレームを発生す
るステップ、前記第１データフレームを発生するステッ
プは前記第１データフレーム中に前記第２フレームデー
タレートの指示を含める。
【請求項８】請求項７記載の方法において、前記第１フ
レームデータレートでの前記データ及び前記第２フレー
ムデータレートでの前記データは共に符号化されたスピ
ーチデータを含む。
【請求項９】請求項７記載の方法において、前記第１デ
ータフレーム及び前記第２データフレームは共に符号分
割多重アクセスデジタルセルラデータフレームである。
【請求項１０】請求項７記載の方法において、前記第１
データフレームを発生させるに際して、前記第２フレー
ムデータレートの前記指示が前記第１データフレーム内
に発生され含まれるまで、前記第１フレームデータレー
トでの前記データをバッファするステップを含む。
【請求項１１】請求項７記載の方法において、前記第１
データフレームを発生するステップは、さらに、前記第
１データフレームのためパルス符号変調されたスピーチ
データを受信し、前記第１フレームデータレートを決定
するため前記第１データフレームのための前記パルス符
号変調されたスピーチデータを解析することによって前
記第１フレームデータレートでの前記データを発生する
スピーチ符号化処理を始め、そして、前記第１データフ
レーム中に含まれる第１スピーチ符号化データを生成す
ることにより前記第１フレームデータレートでの前記デ
ータを発生するスピーチ符号化処理を完了するステップを含み、そして、前記第２デ
ータフレームを発生するステップは、前記第２データフ
レームのためパルス符号変調されたスピーチデータを受
信し、前記第２フレームデータレートを決定するため前
記第２データフレームのための前記パルス符号変調され
たスピーチデータを解析することによって前記第２フレ
ームデータレートでの前記データを発生するスピーチ符
号化処理を始め、そして、前記第２データフレーム中に
含まれる第２スピーチ符号化データを生成することによ
り前記第２フレームデータレートでの前記データを発生
するスピーチ符号化処理を完了するステップを含む。
【請求項１２】請求項11記載の方法において、前記第２
データフレームのため前記パルス符号変調されたスピー
チデータを受信するステップと前記第２フレームデータ
レートでの前記データを発生するスピーチ符号化処理を
始めるステップとは、共に、前記第１フレームデータレ
ートでの前記データを発生するスピーチ符号化処理を完
了するステップが完了される前に生じる。
【請求項１３】請求項11記載の方法において、前記両方
の始めるステップは、今のパルス符号変調されたスピー
チデータのエネルギーレベルを決定し、複数のエネルギ
ーの閾値を決定し、そして、前記今のパルス符号変調さ
れたスピーチデータのエネルギーレベルと前記複数のエ
ネルギーの閾値とを比較するステップを含む。
【請求項１４】請求項11記載の方法において、前記第１
データフレームを発生するステップは、さらに、前記第
１データフレームのため第１フレーム品質指示を発生
し、そして、前記第１スピーチ符号化データ及び前記第
２フレームデータレートの前記指示と共に、前記第１デ
ータフレームに前記第１フレーム品質指示を加えるステ
ップを含む。
【請求項１５】請求項14記載の方法において、前記第１
フレーム品質指示は前記第１スピーチ符号化データ及び
前記第２フレームデータレートの前記指示に基づく。
【請求項１６】請求項14記載の方法において、前記第１
データフレームを発生するステップは、さらに、前記第
１データフレームのため第１フレーム符号化後部を発生
し、そして、前記第１スピーチ符号化データ、前記第２
フレームデータレートの前記指示、及び前記第１フレー
ム品質指示と共に、前記第１データフレームに前記第１
フレーム符号化後部を加えるステップを含む。
【請求項１７】請求項16記載の方法において、前記第１
データフレームを発生するステップは、さらに、前記第
１スピーチ符号化データ、前記第２フレームデータレー
トの前記指示、前記第１フレーム品質指示、及び前記第
１フレーム符号化後部を畳み込み符号化するステップを
含む。
【請求項１８】請求項７記載の方法において、前記第１
データフレームを発生するステップは、さらに、前記第
１データフレームの前記第１フレームデータレートでの
前記データと前記第１データフレーム中に含まれる前記
第２フレームデータレートの指示とをチャネル符号化す
るステップを含む。
【請求項１９】請求項18記載の方法において、前記チャ
ネル符号化するステップは畳み込み符号化することを含
む。
【請求項２０】請求項18記載の方法において、前記チャ
ネル符号化するステップは前記第１フレームデータレー
トでチャネル符号化することを含む。
【請求項２１】同期システムにおける固定された境界の
データフレームを受信する方法であって、そのデータフ
レームは可変データレートでのデータを含み、その方法
が以下のステップを含む、第２データフレームのデータ
レートの指示を含む第１データフレームを受信し、前記
第２データフレームの前記データレートの指示を検出す
るため前記第１データフレームを解析し、前記第２デー
タフレームの前記データレートの指示から前記第２フレ
ームデータレートを決定し、前記第２データフレームを
受信し、そして、前記第２フレームデータレートで前記
第２データフレームを処理する。
【請求項２２】請求項21記載の方法において、前記第１
データフレーム及び前記第２データフレームは共に符号
分割多重アクセスデジタルセルラーのデータフレームで
ある。
【請求項２３】請求項21記載の方法において、前記第１
データフレーム及び前記第２データフレームは共に符号
化されたスピーチデータを含む。
【請求項２４】請求項21記載の方法において、前記解析
するステップは、前記第２フレームデータレートで前記
第２データフレームを畳み込み符号化するステップを含
む。
【請求項２５】請求項21記載の方法において、前記解析
ステップは、複数のデータレートで前記第１データフレ
ームを処理し、適切な第１フレームデータレートを決定
するため前記処理するステップの結果を解析し、そし
て、前記第２データフレームの前記データレートの前記
指示を特定するため前記第１フレームデータレートで処
理されたデータを解析するステップを含む。
【請求項２６】請求項21記載の方法において、さらに、
前記第２データフレームが実際に前記決定された第２フ
レームデータレートで送信されたことを確認するために
前記処理するステップの結果を解析するステップを含
む。
【請求項２７】請求項26記載の方法において、さらに、
前記第２データフレームが実際に前記決定された第２フ
レームデータレートで送信されたことを確認できないこ
とに応答して、以下のステップを達成することにより実
際の第２フレームデータレートを決定するステップを含
む、複数のデータレートで前記第２データフレームを処
理し、そして、実際の第２フレームデータレートを決定
するため前記処理するステップの結果を解析する。