JP3833260B2 - ワイヤレス通信システムにおける符号化速度の決定方法および装置 - Google Patents
ワイヤレス通信システムにおける符号化速度の決定方法および装置 Download PDFInfo
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Description
発明の分野
本発明は、一般にワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、このようなワイヤレス通信システムにおける符号化速度の決定に関する。
発明の背景
現在の符号分割多重接続（CDMA:Code Division Multiple Access）ワイヤレス通信システム、とりわけ米国においてセルラ用途のために企図されるワイヤレス通信システムは、TIA/EIA/IS-95A, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System（１９９３年７月発行）により定義される。当技術では周知のように、拡散スペクトル・システムにおいてシステム干渉の総量を制限すると、ユーザ容量が増大する。IS-95で実現されるシステム干渉の総量を制限する方法の１つに、可変速度符号化（variable rate coding）がある。
IS-95などのワイヤレス通信システムにおける可変速度符号化は、通常の音声通信に固有の無音を利用する。
IS-95においては、符号化は全速度（フルレート），１／２速度，１／４速度または１／８速度のいずれかにおいて２０ミリ秒（ms）ブロックで行われる。たとえば、拡散スペクトル・システムのユーザに送信される２０msのブロックは非音声化音声または無音を含んでいるが、全速度で符号化された場合、システムに不必要に干渉が加えられる。このようなフレームは、システムに対する干渉の総量を削減しながら、音声品質に影響を与えずに１／８速度フレームとして送信することができる。１／２速度と１／４速度とは移行速度である。上記のように、システムに与えられる干渉の総量を削減すると、ユーザの容量が増大する。
送信機側でどの符号化速度を用いるかを決定する方法は、１９９３年４月発行のTIA/EIA/IS-96, Speech Service Option Standard for Wideband Spread Spectrum Digital Cellular System (Official Ballot Version)に定義されるが、このような可変速度で符号化された送信を受信する受信機は、実際にどの速度で送信されたかわからない。受信機は、送信を正確に受信／復調するためには符号化速度に関してある程度の知識を持たねばならないので、受信機で符号化速度を正確に判定することはIS-95/IS-96互換受信機の動作にとっては非常に重要である。かくして、可変速度被符号化送信を受信することのできる受信機において、符号化速度を正確に決定する方法が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による符号化速度決定を実現するという利点を有するワイヤレス通信システムのブロック図を一般的に示す。
第２図は、IS-95により定義される拡散スペクトル・ワイヤレス通信システムと互換性をもつ移動局内に実現される送信機のブロック図を一般的に示す。
第３図は、IS-95と互換性をもつ拡散スペクトル・ワイヤレス通信システムで利用されるウォルシュ行列を示す。
第４図は、CDMAタイム・フレーム中の可変速度データの送信を一般的に示す。
第５図は、本発明による符号化速度決定を行う基地トランシーバ局（BTS:base transceiver station）内に実現される受信機を一般的に示す。
第６図は、本発明による符号化速度決定機能（速度集合１に関して）を流れ図の形で一般的に示す。
第７図は、本発明による検出統計値dijを用いて（速度集合１に関して）フレームを消去する過程を流れ図の形で一般的に示す。
第８図は、本発明による符号化速度決定機能（速度集合２に関して）を流れ図の形で一般的に示す。
第９図は、本発明による検出統計値dijを用いて（速度集合２に関して）フレームを消去する過程を流れ図の形で一般的に示す。
好適な実施例の詳細説明
一般的に、ワイヤレス通信システム内に実現される受信機において符号化速度を決定する方法が開示される。受信機は、複数の符号化速度のうち１つにおいて符号化されるユーザ情報を含む通信資源に応答する。本方法は、複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータ群を生成し、そのパラメータ群を所定の方法で合成して検出統計値を作成する。次に、検出統計値を用いて符号化速度が決定される。
好適な実施例においては、複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータは、巡回冗長検査（CRC:cyclic redundancy check）情報，符号化の誤り率（SER:symbol error rate）情報および品質ビット（QB:quality bit）情報によってさらに構成される。好適な実施例においては同様に、パラメータは一次判別関数において合成され、２つの可能な符号化速度を表す検出統計値を作成する。
上記の方法は、通信資源を受信および復調して、復調されたユーザ情報を作成する受信機フロント・エンドによって構成される受信機内で実行される。受信機フロント・エンドに結合されるデコーダは、被復調ユーザ情報を解読して、複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータ群を生成する。プロセッサは、デコーダに結合され、パラメータ群を所定の方法で合成して、検出統計値を作成し、この検出統計値に基づいて符号化速度を決定する。
第１図は、本発明により符号化速度決定を実現するという利点を有するワイヤレス通信システム１００のブロック図を一般的に示す。好適な実施例においては、ワイヤレス通信システムは、符号分割多重接続（CDMA）セルラ無線電話システムである。しかし、当業者には理解頂けるように、本発明による符号化速度決定は、可変速度符号化を行う任意のワイヤレス通信システムにおいて実現することができる。
第１図を参照して、便宜上、頭字語が用いられる。以下に、第１図に用いられる頭字語の定義リストを示す：
BTS 基地トランシーバ局（Base Transceiver Station）
CBSC 中央基地局コントローラ（Centralized Base Station Controller）
EC エコー・キャンセラ（Echo Canceller）
VLR ビジター位置レジスタ（Visitor Location Register）
HLR ホーム位置レジスタ（Home Location Register）
ISDN 統合デジタル・メディア・サービス（Integrated Services Digital Network）
MS 移動局（Mobile Station）
MSC 移動交換センター（Mobile Switching Center）
MM 移動性マネージャ（Mobility Manager）
OMCR 無線機側操作保守センター（Operations and Maintenance Center-Radio）
OMCS スイッチ側操作保守センター（Operations and Maintenance Center-Switch）
PSTN 公衆電話交換網（Public Switched Telephone Network）
TC トランスコーダ（Transcoder）
第１図に示されるように、複数のBTS１０１〜１０３がCBSC１０４に結合される。各BTS１０１〜１０３は、無線周波数（RF:radio frequency）通信をMS１０５〜１０６に提供する。好適な実施例においては、RF通信資源の運搬を支援するために、BTS１０１〜１０３およびMS１０５〜１０６内に実現される送信機／受信機（トランシーバ）ハードウェアは、TIA/EIA/IS-95によるMobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System（１９９３年７月発行；米国電気通信工業会（TIA））に実質的に定義される。CBSC１０４は、とりわけ、TC１１０を介する呼処理と、MM１０９を介する移動性管理とを受け持つ。CBSC１０４のその他の仕事としては、特性制御および送信／ネットワーク・インタフェースがある。CBSC１０４の機能の詳細については、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書に含まれるBach他による米国特許第５，４７５，６８６号を参照のこと。
CBSC１０４のMM１０９に結合されたOMCR１１２も第１図に示される。OMCR１１２は、通信システム１００の無線機部分（CBSC１０４およびBTS１０１〜１０３の組み合わせ部分）の動作および保守全般を受け持つ。
CBSC１０４は、MSC１１５に結合され、MSC１１５は、PSTN１２０／ISDN１２２とCBSC１０４との間の切り替え機能を提供する。OMSC１２４は、通信システム１００の切換部分（MSC１１５）の動作と保守全般を受け持つ。HLR１１６およびVLR１１７は、主として課金のために用いられるユーザ情報を通信システム１００に提供する。EC１１１，１１９は、通信システム１００全体に転送される音声信号の品質を改善するために構築される。
CBSC１０４，MSC１１５，HLR１１６およびVLR１１７の機能は、第１図では分配された状態で図示されるが、この機能を単独の要素に集中化することもできることは、当業者には自明であろう。また、構造が異なる場合は、TC１１０をMSC１１５またはBTS１０１〜１０３に配置することもできる。MSC１１５をCBSC１０４と結合するリンク１２６は、当技術では周知のT1/E1リンクである。TC１１０をCBSCに配置することにより、TC１１０による入力信号（T1/E1リンク１２６から入力される）の圧縮により、リンク費用が４：１に改善される。圧縮された信号は、特定のBTS１０１〜１０３に転送されて、特定のMS１０５〜１０６に送信される。特定のBTS１０１〜１０３に転送された被圧縮信号は、送信の前にBTS１０１〜１０３でさらに処理を受けることに注目することが重要である。配置が異なると、MS１０５〜１０６に送信される実際の信号は、異なる形になるが、本質的にはTC１１０を出る被圧縮信号と同じである。
MS１０５〜１０６が、BTS１０１〜１０３により送信される信号を受信すると、MS１０５〜１０６はシステム１００により実行されたすべての処理を基本的に「取り消す」（通常「解読する」と呼ばれる）。MS１０５〜１０６がBTS１０１〜１０３に信号を返信すると、MS１０５〜１０６は同様に独自の処理を実行する。処理を受けた信号がMS１０５〜１０６により、BTS１０１〜１０３に送信されると（信号の処理とは形式を変更することであって、信号の実質は変更されない）、BTS１０１〜１０３はその信号に実行された処理を「取り消し」て、システム１００内の適切な点に転送する。最終的に、信号はT1/E1リンク１２６を介してエンド・ユーザに転送される。
第１図に示されるシステムで用いられるIS-95互換送信機２００のブロック図を第２図に一般的に示す。本実施例においては、送信機２００はBTS１０１〜１０３のうち任意のBTSに常駐する。音声（またはデータ）信号２０３が符号化／挟み込み部分２０６に入力され、結果として被符号化／挟込信号２０９となる。被符号化／挟込信号２０９は、好ましくは、６４数直交変調器２１２により独自の６４数符号に、一度に６符号ずつマッピングされる。好適な実施例においては、６４数直交変調器は、第３図に示されるようなウォルシュ行列である。６つの被符号化符号は、等式C0+2C1+4C2+8C3+16C4+32C5＝iによりマッピングされる。ただし、C0〜C5は被符号化符号であり、iは出力されたウォルシュ符号の指標である。符号は１または０であるので、この等式により６４個のウォルシュ指標の１つに６つの符号が一意的にマッピングされる。６４数変調器２１２の出力は、６４個のウォルシュ・チップ（すなわち第３図に示されるウォルシュ行列の１行）によって構成されるウォルシュ符号である。
６４数変調器２１２には、モジューロ２加算器２１５が接続される。これは長い疑似乱数ノイズ（PN:pseudorandam noise）シーケンス２１８をウォルシュ・チップと加算する。加算器２１５の出力は、同相（I）チャネル２２１と直角位相（Q）チャネル２２４とに分割される。
Iチャネル２２１は加算器２１５の出力をIPNシーケンス２３０と合計する加算器２２７を備える。Qチャネル２２４は、加算器２１５の出力をQPNシーケンス２３６と合計する加算器２３３を備える。加算器２３３は、遅延要素２３９に接続される。この点で、I,Qデータは±１にマッピングされ（すなわち＋１にゼロが、−１に１がマッピングされる）、帯域通過濾波２４２，２４３され、ミキシング２４５，２４６され、加算２４８されて無線周波数（RF）信号２５１が作成され、この信号がアンテナ２５４を介してMS１０５または１０６に送信される。この結果、入力音声（またはデータ）信号２０３のオフセットQPSK変調となる。
入力音声（またはデータ）信号２０３は、コーダ２０６により、全速度（９６００bps）４０４，半速度（４８００bps）４０６，１／４速度（２４００bps）または１／８速度（１２００bps）４１０のいずれかで符号化することができる。第４図は、CDMAタイム・フレーム４００内の可変速度データの送信例を示す。タイム・フレーム４００は、１６個の電力制御グループ（PCG:power control group）４０２によって構成される。PCG４０２は、６個のウォルシュ符号４１２によって構成され、各ウォルシュ符号４１２は６４個のウォルシュ・チップ４１４により定義される。最後に、各ウォルシュ・チップ４１４は、４つのPNチップ４１８を有する。着信データ速度（全速度，半速度．．．）は、ユーザの音声活動により決定される。非音声化音声または無音を含む期間は１／８速度で暗号化されるが、連続した音声化音声は全速度で暗号化される。CDMAタイム・フレーム１００の間にどの電力制御グループがアクティブであるかは、ロング・コード２１８および音声活動の量により決まる。
第５図は、本発明により符号化速度を決定するBTS１０１〜１０３内の受信機５００を一般的に示す。実際の実行例においては、用いられる受信機５００は、４経路（または４「フィンガ」レーキ（RAKE）受信機であり、その一般的構造は当技術においては周知のものである。第５図に図示されるように、受信機５００は上記の４フィンガ・レーキ受信機のうち１つのフィンガ（レーキ１）しか示さない。第５図を参照して、アンテナ５０３は、複数の符号化速度の１つにおいて符号化されたユーザ情報を含む無線周波数（RF）通信資源上に信号２５１を受信する。好適な実施例においては、符号化速度は全速度，１／２速度，１／４速度および１／８速度で、これらの実行例は当技術では周知のものである。
アンテナ５０３により受信されると、信号２５１はRF下方変換器／サンプラ５０９に入力され、ここで信号２５１は周知の方法により処理されて、信号２５１のオーバーサンプリングされた（たとえば８回オーバーサンプリングされた）ベース帯域表現５１２が得られる。ベース帯域表現５１２は、デスプレッダ５１５に入力され、ここでロングコードPNシーケンスおよびI，QPNシーケンスを用いてオフセットQPSKの周知の送信変調が逆転される。拡散解除された信号５１８は、次に高速アダマール変換（FHT:Fast Hadamard Transform）に入力され、ここでPCG４０２のウォルシュ符号に対応する６４個の拡散解除サンプルの各群を、６４個の可能なウォルシュ・コードワードに相関させて、当技術では周知の６４個の相関を生成する。FHT５２１の出力における６４個の相関の各々は、強度平方５２２され、加算ノード５２４を介して他のレーキ・フィンガから出力されたFHTにおける対応する平方相関と加算され、加算ノード５２４の出力における加算された平方相関が数値発生器５２７に入力される。数値発生器は、（I,Q強度に基づいて）どのウォルシュ指標がPCG４０２のウォルシュ符号４１２の各々に関して送信されたかを推定しようとし、指標ビットの各々の数値の解読を生成する。数値発生器５２７の出力は、ビタービ（Viterbi）・デコーダ５３０に入力される。
当技術においては周知のように、ビタービ・デコーダ５３０は、信号２５１内に送信されたデータ２０３を再構築する。この構築は、４つの可能な速度すべてに関して実行される。ビタービ・デコーダ５３０は、複数の符号化速度における符号化確率を示すパラメータ群の生成も行うので、受信機５００により実行される符号化速度決定において有用である。第５図に示されるように、パラメータには、冗長巡回検査（CRC）情報，符号化の誤り率（ＳＥＲ）情報および品質ビット（QB）情報が含まれる。各パラメータにつく下付文字i（すなわちCRCi，SERiおよびQBi）は、可能な符号化速度の各々に関して出力されているパラメータを表す。このため、ビタービ・デコーダ５３０は、被送信フレーム毎に１２個の異なるパラメータ（CRCfull rate，SERfull rate，QBfull rate，CRC1/2rate，SER1/2rate，QB1/2rateなど）を出力する。ビタービ・デコーダに関するSERの一般的説明については、本出願の譲受人に譲渡されたGould他による米国特許第５，３２１，７０５号を参照のこと。ビタービ・デコーダに関するQBの一般的説明については、N.ヤマモトおよびK.イトウによる「Viterbi Decoding Algorithm for Convolutional Codes with Repeat Request」（１９８０年９月発行；IEEE Trans on Information Theory, Vol.IT-26, No.5）を参照のこと。
IS-95により定義される拡散スペクトル・ワイヤレス通信システムは、（IS-96により定義される）異なる音声サービス・オプションに対応することができることを留意されたい。たとえば、１つの音声サービス・オプションはデフォルトの８kbps音声サービス・オプションであり、通常は速度集合１と呼ばれる。別の音声サービス・オプションは１４．４kbps音声サービス・オプションであり、パーソナル通信システム（PCS）のために定義されたもので、通常は速度集合２と呼ばれる。本発明により以下に説明される符号化速度決定機能は、速度集合に依存する。たとえば、速度集合１（デフォルト音声）のための符号化速度決定機能は、音声コーダ２０６における許容可能な速度移行に関わる演繹的情報を利用して、１／４速度フレームと１／８速度フレームとを区別する。一方、速度集合２（１４．１kpbs音声）に関する符号化速度決定機能は、音声コーダ２０６に課せられた異なる制約を利用し、さらに速度集合２に提示される強化されたCRC符号化を活用する（速度集合１については全速度および１／２速度のみがCRCを受けるが、速度集合２については全部の速度がCRCを受ける）。本発明により開示される方法は、希望に応じて他の音声サービス・オプションにも容易に拡張することができる（たとえば、強化可変速度符号化またはEVRC音声サービス・オプション）。
上記のように、速度集合１符号化速度決定機能は、各速度を想定して動作するビタービ・デコーダ５３０から得られる被推定チャネル符号化の誤り率（ＳＥＲ），解読品質ビット（QB）およびCRC検査に基づく。速度集合１符号化速度決定機能は、第５図に示される検出統計値発生器ブロック５３３において実行される。好適な実施例においては、検出統計値発生器ブロック５３３は、56166デジタル信号プロセッサ（DSP:digital signal processor）を用いて実現される。
第６図は、本発明による（速度集合１に関する）符号化速度決定機能を流れ図の形で一般的に示す。第６図を参照して、符号化速度決定過程は、段階６０３において、ビタービ・デコーダ５３０からパラメータCRCi，SERi，QBiを受け取ることにより始まる。次に、この過程により段階６０６で、パラメータが所定の方法で合成されて、検出統計値dijが作成される。ただし、iは１つの可能な速度を表し、jは別の速度を表す。段階６０９，６１２において、２つの可能な最高速度（すなわち全速度および１／２速度）のCRC状態が検査される。両方のCRCが合致する（すなわち段階６０９，６１２のテストが両方とも［Y］（イエス）である）場合は、パラメータが所定の方法で合成されて、検出統計値d12が作成される。段階６１５で、符号化速度が検出統計値d12に基づいて判定される。詳しく述べると、段階６１５における検出統計値d12が０より大きければ、被送信データの符号化速度は全速度であったと判定される。しかし、段階６１５における検出統計値d12が０より小さい場合は、被送信データの符号化速度は１／２速度であったと判定される。テスト６０９，６１２から、全速度CRCのみが合致すると、符号化速度は全速度符号化であったと断定される。テスト６０９，６１８から、１／２速度のみが合致すると、符号化速度は１／２速度であったと断定される。
段階６０９，６１８においていずれのCRCも合致しない（すなわち段階６０９，６１８のテストがいずれも［N］（ノー）である）場合は、パラメータが所定の方法で合成されて検出統計値d48が作成される。段階６２１において、符号化速度が検出統計値d48に基づいて決定される。詳しく述べると、段階６２１における検出統計値d48が０より大きい場合は、被送信データの符号化速度は１／４速度であったと判定される。しかし段階６２１における検出統計値d48が０よりも小さい場合は、被送信データの符号化速度は１／８速度であったと判定される。所定の方法で合成されたパラメータCRCi,CRCj,SERi,SERj,QBi,QBjを表す検出統計値dijを用いることにより、受信機５００は、本発明により送信されるデータ信号の符号化速度を正確に判定することができる。
検出統計値dijの派生は、次のように進む。まず、
SERi,SERj,QBi,QBjの広がりを持つ四次元空間Ψijが設定される。ただしSERi,SERjは、速度iおよび速度jに関して（全速度まで）正規化された符号化の誤り率である。これは、解読された情報ビットを再暗号化することから得られる符号と一致しない、受信された畳み込み符号化符号の計数として定義される。一次判別関数を用いて、所定の方法でパラメータを合成して、検出統計値を作成する：
dij(x)=w t x+W0=w1SERi+w2SERj+w3QBi+w4QBj+w0
ただし
w ij=［w1w2w3w4］tand x=［SERiSERjQBiQBj］t
また、wは重みベクトルであり、w0は、決定境界である。wの選択は、判別関数の性能に直接的に影響を与える。wは、x内の各変数にどのくらいの判別情報が含まれるか、また各変数がとる物理的強度に従って決めるべきであることは明らかである。速度決定誤差を最小限に抑える最適な重みベクトルが以下の式で表されることがわかる：
パラメータ■ijおよびη i，η jは、経験的に推定することができる。結果として得られる検出統計値は以下のようになる（すべてのSERが全速度に関して正規化される）
d12＝−０．０６２９７SER1＋０．０３８８４SER2＋QB1−QB2＋１．０
d12＝−０．６２９７SER1＋０．３８８４SER2
d14＝−０．４７２３SER1＋０．２２０３SER4
d18＝−０．３３６２SER1＋０．１１７７SER8
d24＝−０．３０１２SER2＋０．１９８８SER4
d28＝−０．２３９６SER2＋０．１０９７SER8
d48＝−０．０１５３５SER4＋０．００９８６５SER8＋QB4−QB8＋０．７＋δ
d48＝−０．１５３５SER4＋０．０９８６５SER8
ただしδは前フレームの速度に依存する：
すなわち、決定境界は全フレーム速度が１／２程度である場合、１／４速度に向かって偏向される。
速度集合１の符号化速度決定機能は、IS-96-A音声コーダに定義される速度上の制約を利用することに留意することが重要である。課せられた速度上の制約とは、データ速度が１フレームにつき１速度しか減少することが許されないことである。この情報は検出統計値dijの決定境界に組み込まれる。すなわち、決定境界は前フレームのデータ速度により可変する。決定の原則は次のとおりである：
dij（x）＞０の場合は速度iを選択する；
dij（x）＜０の場合は速度jを選択する；
ただしi,j＝１，２，４，８でi≠jである。
第６図に示される速度集合１符号化速度決定流れ図において、次の定数が適応される：
α1＝−４５，β1＝−４０，γ1＝−３５
α2＝−３５，β2＝−２０，γ2＝−２０
α4＝０.５，β4＝３.０，γ4＝−３４，δ4＝−１５
α8＝３.０，β8＝０.５，γ8＝−３０，δ8＝−３０
好適な実施例においては、パラメータを合成するために用いられる判別関数は一次関数であるので、スケーリングが性能に影響を与えることはない。従って、検出統計値を再スケーリングして、種々のハードウェア実行例に適合させることができる。α，β計数も、同一の対応する計数によりスケーリングすべきである。
符号化速度が決定されると、受信機５００は、受信したフレームを保持すべき（すなわち良フレームである）か、消去すべき（すなわち不良フレームである）かを判定することができる。第７図は、本発明により検出統計値d′ijを用いてフレームを消去する過程を、流れ図の形で一般的に示す。全速度であると断定されたフレームに関しては、消去検出のためにCRCおよびd′1j（j=2,4,8）が用いられる。１／２速度フレームに関しては、CRCとd′12，d′2j（j=4,8）ならびに品質ビットQBが段階７０３において用いられて、フレームが良であるか否かを検査する。２つの最低速度に関してはCRCが存在しないので、消去検出は、段階７０６，７０９，７１０，７１２において品質ビットQBと対応するd′ijとを検査することにより実行される。
速度集合２の符号化速度決定機能は、速度集合１とは多少異なっている。これは、速度集合１においては１／４速度および１／８速度フレームにはCRCが装備されないのに対して、速度集合２においてはすべての速度にCRCが装備されるためである。さらに速度集合１においては、全速度フレームは、さらに音声コーダ２０６内のBCHコードワードにより保護されるが、速度集合２ではこれがない。最後に、速度集合１，２は音声コーダ２０６に異なる速度上の制約を課する。上記のように、速度集合１に課せられる符号化速度の制約は、データ速度が１フレームにつき１速度ずつしか減少することを許されないものであるが、速度集合２においては、データ速度は１フレームについて２フレームしか減少することを許されない。
第８図は、本発明による速度集合２符号化速度決定機能を流れ図の形で一般的に示す。速度集合１機能と同様に、速度集合２符号化速度決定は、段階８０３においてビタービ・デコーダ５３０からパラメータCRCi，SERi，QBi（i=1，2，4，8）を受け取ることにより始まる。次に、この過程により段階８０６で、パラメータが所定の方法で合成されて、検出統計値dijを作成する。ただし、iは１つの可能な速度を表し、jは別の速度を表す。段階８０９において、CRCがすべて不良であるか否かが検査される。すべてのCRCが不良の場合は、そのフレームは（速度に関わらず）不良フレームの可能性が高いので、消去される。CRCのうち１つが良である場合は、過程は段階８１２に進み、ここで全速度のCRCが検査される。段階８１２，８１５において、全速度および１／２速度のCRCが良である場合は、検出統計値d12を用いて符号化速度が決定される。特に、段階８１８において、検出統計値d12が０より大きければ、全速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d12が０より小さければ、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８１５を参照して、１／２速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８２１に進み、１／４に関するCRCが検査される。CRCが良の場合、検出統計値d14を用いて符号化速度が決定される。詳しくは、段階８２４において、検出統計値d14が０より大きければ、全速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d14が０より小さければ、１／４速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８２１を参照して、１／４速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８２７に進み、１／８のCRCが検査される。CRCが不良の場合は、全速度フレームが送信されたものと断定される。そのCRCが良の場合は、検出統計値d18を用いて符号化速度を決定する。詳しくは、段階８３０において、検出統計値d18が０より大きければ、全速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d18が０より小さければ、１／８速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８１２のテストが否定的な場合は、全く異なる集合の検出統計値が構築される。この場合は、過程は段階８３３に進み、１／２速度のCRCが検査される。CRCが良の場合、１／４速度のCRCが段階８３６で検査され、これが良の場合は、検出統計値d24を用いて符号化速度が決定される。詳しくは、段階８３９において、検出統計値d24が０より大きければ、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d24が０より小さければ、１／４速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８３６を参照して、１／４速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８４２に進み、１／８のCRCが検査される。そのCRCが不良の場合は、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、そのCRCが良の場合は、検出統計値d28を用いて符号化速度を決定する。詳しくは、段階８４５において、検出統計値d28が０より大きければ、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d28が０より小さければ、１／８速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８３３を参照して、１／２速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８４８に進み、検出統計値d48を用いて符号化速度を決定する。詳しくは、段階８４８において、検出統計値d48が０より大きければ、１／４速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d48が０より小さければ、１／８速度フレームが送信されたものと断定される。本発明により検出統計値dijを用いることにより、受信機は本発明により送信されるデータ信号の符号化速度を正確に判定することができる。
速度集合１の場合のように、符号化速度が決定されると、受信機５００は受信したフレームを保持すべき（すなわち良フレームである）か、あるいは消去すべき（すなわち不良フレームである）かを決定することができる。第９図は、本発明により検出統計値dijを用いてフレームを消去する過程を流れ図の形に一般的に示す。第８図および第９図を参照して、段階９０３，９０６は全速度および１／２速度を検査し、関連するdijまたは品質ビットのいずれかが合致しない場合は、消去を宣告する。２つの最も低い速度に関して、段階９０９〜９１４に示されるようにCRC，QBおよび関連のdijを検査することによって、消去検出が実行される。
上記の如く、速度集合２に関して、符号化速度は１フレームにつき２速度しか減少することを許されない。言い換えると、速度集合２のコーダについては、前フレームが全速度符号化に関して選択された場合は、現フレームは１／２速度または１／４速度でしか符号化されず、１／８速度では符号化されない。この制約を、以下に示す速度集合２の検出統計値dijに考慮する。
d12＝−０．０６３８２SER1＋０．０３８４９SER2＋QB1−QB2＋２．３
d12＝−０．６３８２SER1＋０．３８４９SER2
d14＝−０．０４４６８SER1＋０．０２２３７SER4＋QB1−QB4＋２．１
d14＝−０．４４６８SER1＋０．２２３７SER4
d18＝−０．０３２８５SER1＋０．０１１８１SER8＋QB1−QB8＋１．７
d18＝−０．３２８５SER1＋０．１１８１SER8
d24＝−０．０３３６７SER2＋０．０１８４８SER4＋QB2−QB4＋１．５
d24＝−０．３３６７SER2＋０．１８４８SER4
d28＝−０．０２５１２SER2＋０．０１０８１SER8＋QB2−QB8＋１．３
d28＝−０．２５１２SER2＋０．１０８１SER8
d48＝−０．０１７０６SER4＋０．００９１３８SER8＋QB4−QB8＋０．８＋δ
d48＝−０．１７０６SER4＋０．０９１３８SER8
ただし、前フレーム速度が全速度の場合δ＝２であり、その他の場合はδ＝０である。また、第８図に関して説明される上記の速度集合２の符号化速度決定機能について以下の制約が適応される：
α1＝−４０，β1＝−３０，γ1＝−２５
α2＝−１０，β2＝−２５，γ2＝−２０
α4＝−８，β4＝３，γ4＝−１４，δ4＝０.５
α8＝−１２，β8＝−８，γ8＝−２，δ8＝−０.５
最後に、速度集合１に関して上述されたスケーリングの原則は、速度集合２についても同様に有効である。
本発明は特定の実施例に関して特に図示および説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細において種々の変更を加えることができることを当業者には理解頂けよう。たとえば、本発明による符号化速度は、BTSの受信機内に構築されるものとして開示されているが、MS内の受信機にも同様に構築することができる。さらに、好適な実施例においては、すべてのパラメータCRCi，SERi，QBiが所定の方法で合成され、検出統計値dijが作成されるが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の組み合わせのパラメータを利用して便宜を図ることができる。以下の請求項における、対応構造，材料，作用およびすべての手段または段階の等価物さらに機能要素は、特に請求される他の被請求要素と組み合わせて機能を実行する任意の構造，材料または作用を包含するものである。
本発明は、一般にワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、このようなワイヤレス通信システムにおける符号化速度の決定に関する。
発明の背景
現在の符号分割多重接続（CDMA:Code Division Multiple Access）ワイヤレス通信システム、とりわけ米国においてセルラ用途のために企図されるワイヤレス通信システムは、TIA/EIA/IS-95A, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System（１９９３年７月発行）により定義される。当技術では周知のように、拡散スペクトル・システムにおいてシステム干渉の総量を制限すると、ユーザ容量が増大する。IS-95で実現されるシステム干渉の総量を制限する方法の１つに、可変速度符号化（variable rate coding）がある。
IS-95などのワイヤレス通信システムにおける可変速度符号化は、通常の音声通信に固有の無音を利用する。
IS-95においては、符号化は全速度（フルレート），１／２速度，１／４速度または１／８速度のいずれかにおいて２０ミリ秒（ms）ブロックで行われる。たとえば、拡散スペクトル・システムのユーザに送信される２０msのブロックは非音声化音声または無音を含んでいるが、全速度で符号化された場合、システムに不必要に干渉が加えられる。このようなフレームは、システムに対する干渉の総量を削減しながら、音声品質に影響を与えずに１／８速度フレームとして送信することができる。１／２速度と１／４速度とは移行速度である。上記のように、システムに与えられる干渉の総量を削減すると、ユーザの容量が増大する。
送信機側でどの符号化速度を用いるかを決定する方法は、１９９３年４月発行のTIA/EIA/IS-96, Speech Service Option Standard for Wideband Spread Spectrum Digital Cellular System (Official Ballot Version)に定義されるが、このような可変速度で符号化された送信を受信する受信機は、実際にどの速度で送信されたかわからない。受信機は、送信を正確に受信／復調するためには符号化速度に関してある程度の知識を持たねばならないので、受信機で符号化速度を正確に判定することはIS-95/IS-96互換受信機の動作にとっては非常に重要である。かくして、可変速度被符号化送信を受信することのできる受信機において、符号化速度を正確に決定する方法が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による符号化速度決定を実現するという利点を有するワイヤレス通信システムのブロック図を一般的に示す。
第２図は、IS-95により定義される拡散スペクトル・ワイヤレス通信システムと互換性をもつ移動局内に実現される送信機のブロック図を一般的に示す。
第３図は、IS-95と互換性をもつ拡散スペクトル・ワイヤレス通信システムで利用されるウォルシュ行列を示す。
第４図は、CDMAタイム・フレーム中の可変速度データの送信を一般的に示す。
第５図は、本発明による符号化速度決定を行う基地トランシーバ局（BTS:base transceiver station）内に実現される受信機を一般的に示す。
第６図は、本発明による符号化速度決定機能（速度集合１に関して）を流れ図の形で一般的に示す。
第７図は、本発明による検出統計値dijを用いて（速度集合１に関して）フレームを消去する過程を流れ図の形で一般的に示す。
第８図は、本発明による符号化速度決定機能（速度集合２に関して）を流れ図の形で一般的に示す。
第９図は、本発明による検出統計値dijを用いて（速度集合２に関して）フレームを消去する過程を流れ図の形で一般的に示す。
好適な実施例の詳細説明
一般的に、ワイヤレス通信システム内に実現される受信機において符号化速度を決定する方法が開示される。受信機は、複数の符号化速度のうち１つにおいて符号化されるユーザ情報を含む通信資源に応答する。本方法は、複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータ群を生成し、そのパラメータ群を所定の方法で合成して検出統計値を作成する。次に、検出統計値を用いて符号化速度が決定される。
好適な実施例においては、複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータは、巡回冗長検査（CRC:cyclic redundancy check）情報，符号化の誤り率（SER:symbol error rate）情報および品質ビット（QB:quality bit）情報によってさらに構成される。好適な実施例においては同様に、パラメータは一次判別関数において合成され、２つの可能な符号化速度を表す検出統計値を作成する。
上記の方法は、通信資源を受信および復調して、復調されたユーザ情報を作成する受信機フロント・エンドによって構成される受信機内で実行される。受信機フロント・エンドに結合されるデコーダは、被復調ユーザ情報を解読して、複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータ群を生成する。プロセッサは、デコーダに結合され、パラメータ群を所定の方法で合成して、検出統計値を作成し、この検出統計値に基づいて符号化速度を決定する。
第１図は、本発明により符号化速度決定を実現するという利点を有するワイヤレス通信システム１００のブロック図を一般的に示す。好適な実施例においては、ワイヤレス通信システムは、符号分割多重接続（CDMA）セルラ無線電話システムである。しかし、当業者には理解頂けるように、本発明による符号化速度決定は、可変速度符号化を行う任意のワイヤレス通信システムにおいて実現することができる。
第１図を参照して、便宜上、頭字語が用いられる。以下に、第１図に用いられる頭字語の定義リストを示す：
BTS 基地トランシーバ局（Base Transceiver Station）
CBSC 中央基地局コントローラ（Centralized Base Station Controller）
EC エコー・キャンセラ（Echo Canceller）
VLR ビジター位置レジスタ（Visitor Location Register）
HLR ホーム位置レジスタ（Home Location Register）
ISDN 統合デジタル・メディア・サービス（Integrated Services Digital Network）
MS 移動局（Mobile Station）
MSC 移動交換センター（Mobile Switching Center）
MM 移動性マネージャ（Mobility Manager）
OMCR 無線機側操作保守センター（Operations and Maintenance Center-Radio）
OMCS スイッチ側操作保守センター（Operations and Maintenance Center-Switch）
PSTN 公衆電話交換網（Public Switched Telephone Network）
TC トランスコーダ（Transcoder）
第１図に示されるように、複数のBTS１０１〜１０３がCBSC１０４に結合される。各BTS１０１〜１０３は、無線周波数（RF:radio frequency）通信をMS１０５〜１０６に提供する。好適な実施例においては、RF通信資源の運搬を支援するために、BTS１０１〜１０３およびMS１０５〜１０６内に実現される送信機／受信機（トランシーバ）ハードウェアは、TIA/EIA/IS-95によるMobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System（１９９３年７月発行；米国電気通信工業会（TIA））に実質的に定義される。CBSC１０４は、とりわけ、TC１１０を介する呼処理と、MM１０９を介する移動性管理とを受け持つ。CBSC１０４のその他の仕事としては、特性制御および送信／ネットワーク・インタフェースがある。CBSC１０４の機能の詳細については、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書に含まれるBach他による米国特許第５，４７５，６８６号を参照のこと。
CBSC１０４のMM１０９に結合されたOMCR１１２も第１図に示される。OMCR１１２は、通信システム１００の無線機部分（CBSC１０４およびBTS１０１〜１０３の組み合わせ部分）の動作および保守全般を受け持つ。
CBSC１０４は、MSC１１５に結合され、MSC１１５は、PSTN１２０／ISDN１２２とCBSC１０４との間の切り替え機能を提供する。OMSC１２４は、通信システム１００の切換部分（MSC１１５）の動作と保守全般を受け持つ。HLR１１６およびVLR１１７は、主として課金のために用いられるユーザ情報を通信システム１００に提供する。EC１１１，１１９は、通信システム１００全体に転送される音声信号の品質を改善するために構築される。
CBSC１０４，MSC１１５，HLR１１６およびVLR１１７の機能は、第１図では分配された状態で図示されるが、この機能を単独の要素に集中化することもできることは、当業者には自明であろう。また、構造が異なる場合は、TC１１０をMSC１１５またはBTS１０１〜１０３に配置することもできる。MSC１１５をCBSC１０４と結合するリンク１２６は、当技術では周知のT1/E1リンクである。TC１１０をCBSCに配置することにより、TC１１０による入力信号（T1/E1リンク１２６から入力される）の圧縮により、リンク費用が４：１に改善される。圧縮された信号は、特定のBTS１０１〜１０３に転送されて、特定のMS１０５〜１０６に送信される。特定のBTS１０１〜１０３に転送された被圧縮信号は、送信の前にBTS１０１〜１０３でさらに処理を受けることに注目することが重要である。配置が異なると、MS１０５〜１０６に送信される実際の信号は、異なる形になるが、本質的にはTC１１０を出る被圧縮信号と同じである。
MS１０５〜１０６が、BTS１０１〜１０３により送信される信号を受信すると、MS１０５〜１０６はシステム１００により実行されたすべての処理を基本的に「取り消す」（通常「解読する」と呼ばれる）。MS１０５〜１０６がBTS１０１〜１０３に信号を返信すると、MS１０５〜１０６は同様に独自の処理を実行する。処理を受けた信号がMS１０５〜１０６により、BTS１０１〜１０３に送信されると（信号の処理とは形式を変更することであって、信号の実質は変更されない）、BTS１０１〜１０３はその信号に実行された処理を「取り消し」て、システム１００内の適切な点に転送する。最終的に、信号はT1/E1リンク１２６を介してエンド・ユーザに転送される。
第１図に示されるシステムで用いられるIS-95互換送信機２００のブロック図を第２図に一般的に示す。本実施例においては、送信機２００はBTS１０１〜１０３のうち任意のBTSに常駐する。音声（またはデータ）信号２０３が符号化／挟み込み部分２０６に入力され、結果として被符号化／挟込信号２０９となる。被符号化／挟込信号２０９は、好ましくは、６４数直交変調器２１２により独自の６４数符号に、一度に６符号ずつマッピングされる。好適な実施例においては、６４数直交変調器は、第３図に示されるようなウォルシュ行列である。６つの被符号化符号は、等式C0+2C1+4C2+8C3+16C4+32C5＝iによりマッピングされる。ただし、C0〜C5は被符号化符号であり、iは出力されたウォルシュ符号の指標である。符号は１または０であるので、この等式により６４個のウォルシュ指標の１つに６つの符号が一意的にマッピングされる。６４数変調器２１２の出力は、６４個のウォルシュ・チップ（すなわち第３図に示されるウォルシュ行列の１行）によって構成されるウォルシュ符号である。
６４数変調器２１２には、モジューロ２加算器２１５が接続される。これは長い疑似乱数ノイズ（PN:pseudorandam noise）シーケンス２１８をウォルシュ・チップと加算する。加算器２１５の出力は、同相（I）チャネル２２１と直角位相（Q）チャネル２２４とに分割される。
Iチャネル２２１は加算器２１５の出力をIPNシーケンス２３０と合計する加算器２２７を備える。Qチャネル２２４は、加算器２１５の出力をQPNシーケンス２３６と合計する加算器２３３を備える。加算器２３３は、遅延要素２３９に接続される。この点で、I,Qデータは±１にマッピングされ（すなわち＋１にゼロが、−１に１がマッピングされる）、帯域通過濾波２４２，２４３され、ミキシング２４５，２４６され、加算２４８されて無線周波数（RF）信号２５１が作成され、この信号がアンテナ２５４を介してMS１０５または１０６に送信される。この結果、入力音声（またはデータ）信号２０３のオフセットQPSK変調となる。
入力音声（またはデータ）信号２０３は、コーダ２０６により、全速度（９６００bps）４０４，半速度（４８００bps）４０６，１／４速度（２４００bps）または１／８速度（１２００bps）４１０のいずれかで符号化することができる。第４図は、CDMAタイム・フレーム４００内の可変速度データの送信例を示す。タイム・フレーム４００は、１６個の電力制御グループ（PCG:power control group）４０２によって構成される。PCG４０２は、６個のウォルシュ符号４１２によって構成され、各ウォルシュ符号４１２は６４個のウォルシュ・チップ４１４により定義される。最後に、各ウォルシュ・チップ４１４は、４つのPNチップ４１８を有する。着信データ速度（全速度，半速度．．．）は、ユーザの音声活動により決定される。非音声化音声または無音を含む期間は１／８速度で暗号化されるが、連続した音声化音声は全速度で暗号化される。CDMAタイム・フレーム１００の間にどの電力制御グループがアクティブであるかは、ロング・コード２１８および音声活動の量により決まる。
第５図は、本発明により符号化速度を決定するBTS１０１〜１０３内の受信機５００を一般的に示す。実際の実行例においては、用いられる受信機５００は、４経路（または４「フィンガ」レーキ（RAKE）受信機であり、その一般的構造は当技術においては周知のものである。第５図に図示されるように、受信機５００は上記の４フィンガ・レーキ受信機のうち１つのフィンガ（レーキ１）しか示さない。第５図を参照して、アンテナ５０３は、複数の符号化速度の１つにおいて符号化されたユーザ情報を含む無線周波数（RF）通信資源上に信号２５１を受信する。好適な実施例においては、符号化速度は全速度，１／２速度，１／４速度および１／８速度で、これらの実行例は当技術では周知のものである。
アンテナ５０３により受信されると、信号２５１はRF下方変換器／サンプラ５０９に入力され、ここで信号２５１は周知の方法により処理されて、信号２５１のオーバーサンプリングされた（たとえば８回オーバーサンプリングされた）ベース帯域表現５１２が得られる。ベース帯域表現５１２は、デスプレッダ５１５に入力され、ここでロングコードPNシーケンスおよびI，QPNシーケンスを用いてオフセットQPSKの周知の送信変調が逆転される。拡散解除された信号５１８は、次に高速アダマール変換（FHT:Fast Hadamard Transform）に入力され、ここでPCG４０２のウォルシュ符号に対応する６４個の拡散解除サンプルの各群を、６４個の可能なウォルシュ・コードワードに相関させて、当技術では周知の６４個の相関を生成する。FHT５２１の出力における６４個の相関の各々は、強度平方５２２され、加算ノード５２４を介して他のレーキ・フィンガから出力されたFHTにおける対応する平方相関と加算され、加算ノード５２４の出力における加算された平方相関が数値発生器５２７に入力される。数値発生器は、（I,Q強度に基づいて）どのウォルシュ指標がPCG４０２のウォルシュ符号４１２の各々に関して送信されたかを推定しようとし、指標ビットの各々の数値の解読を生成する。数値発生器５２７の出力は、ビタービ（Viterbi）・デコーダ５３０に入力される。
当技術においては周知のように、ビタービ・デコーダ５３０は、信号２５１内に送信されたデータ２０３を再構築する。この構築は、４つの可能な速度すべてに関して実行される。ビタービ・デコーダ５３０は、複数の符号化速度における符号化確率を示すパラメータ群の生成も行うので、受信機５００により実行される符号化速度決定において有用である。第５図に示されるように、パラメータには、冗長巡回検査（CRC）情報，符号化の誤り率（ＳＥＲ）情報および品質ビット（QB）情報が含まれる。各パラメータにつく下付文字i（すなわちCRCi，SERiおよびQBi）は、可能な符号化速度の各々に関して出力されているパラメータを表す。このため、ビタービ・デコーダ５３０は、被送信フレーム毎に１２個の異なるパラメータ（CRCfull rate，SERfull rate，QBfull rate，CRC1/2rate，SER1/2rate，QB1/2rateなど）を出力する。ビタービ・デコーダに関するSERの一般的説明については、本出願の譲受人に譲渡されたGould他による米国特許第５，３２１，７０５号を参照のこと。ビタービ・デコーダに関するQBの一般的説明については、N.ヤマモトおよびK.イトウによる「Viterbi Decoding Algorithm for Convolutional Codes with Repeat Request」（１９８０年９月発行；IEEE Trans on Information Theory, Vol.IT-26, No.5）を参照のこと。
IS-95により定義される拡散スペクトル・ワイヤレス通信システムは、（IS-96により定義される）異なる音声サービス・オプションに対応することができることを留意されたい。たとえば、１つの音声サービス・オプションはデフォルトの８kbps音声サービス・オプションであり、通常は速度集合１と呼ばれる。別の音声サービス・オプションは１４．４kbps音声サービス・オプションであり、パーソナル通信システム（PCS）のために定義されたもので、通常は速度集合２と呼ばれる。本発明により以下に説明される符号化速度決定機能は、速度集合に依存する。たとえば、速度集合１（デフォルト音声）のための符号化速度決定機能は、音声コーダ２０６における許容可能な速度移行に関わる演繹的情報を利用して、１／４速度フレームと１／８速度フレームとを区別する。一方、速度集合２（１４．１kpbs音声）に関する符号化速度決定機能は、音声コーダ２０６に課せられた異なる制約を利用し、さらに速度集合２に提示される強化されたCRC符号化を活用する（速度集合１については全速度および１／２速度のみがCRCを受けるが、速度集合２については全部の速度がCRCを受ける）。本発明により開示される方法は、希望に応じて他の音声サービス・オプションにも容易に拡張することができる（たとえば、強化可変速度符号化またはEVRC音声サービス・オプション）。
上記のように、速度集合１符号化速度決定機能は、各速度を想定して動作するビタービ・デコーダ５３０から得られる被推定チャネル符号化の誤り率（ＳＥＲ），解読品質ビット（QB）およびCRC検査に基づく。速度集合１符号化速度決定機能は、第５図に示される検出統計値発生器ブロック５３３において実行される。好適な実施例においては、検出統計値発生器ブロック５３３は、56166デジタル信号プロセッサ（DSP:digital signal processor）を用いて実現される。
第６図は、本発明による（速度集合１に関する）符号化速度決定機能を流れ図の形で一般的に示す。第６図を参照して、符号化速度決定過程は、段階６０３において、ビタービ・デコーダ５３０からパラメータCRCi，SERi，QBiを受け取ることにより始まる。次に、この過程により段階６０６で、パラメータが所定の方法で合成されて、検出統計値dijが作成される。ただし、iは１つの可能な速度を表し、jは別の速度を表す。段階６０９，６１２において、２つの可能な最高速度（すなわち全速度および１／２速度）のCRC状態が検査される。両方のCRCが合致する（すなわち段階６０９，６１２のテストが両方とも［Y］（イエス）である）場合は、パラメータが所定の方法で合成されて、検出統計値d12が作成される。段階６１５で、符号化速度が検出統計値d12に基づいて判定される。詳しく述べると、段階６１５における検出統計値d12が０より大きければ、被送信データの符号化速度は全速度であったと判定される。しかし、段階６１５における検出統計値d12が０より小さい場合は、被送信データの符号化速度は１／２速度であったと判定される。テスト６０９，６１２から、全速度CRCのみが合致すると、符号化速度は全速度符号化であったと断定される。テスト６０９，６１８から、１／２速度のみが合致すると、符号化速度は１／２速度であったと断定される。
段階６０９，６１８においていずれのCRCも合致しない（すなわち段階６０９，６１８のテストがいずれも［N］（ノー）である）場合は、パラメータが所定の方法で合成されて検出統計値d48が作成される。段階６２１において、符号化速度が検出統計値d48に基づいて決定される。詳しく述べると、段階６２１における検出統計値d48が０より大きい場合は、被送信データの符号化速度は１／４速度であったと判定される。しかし段階６２１における検出統計値d48が０よりも小さい場合は、被送信データの符号化速度は１／８速度であったと判定される。所定の方法で合成されたパラメータCRCi,CRCj,SERi,SERj,QBi,QBjを表す検出統計値dijを用いることにより、受信機５００は、本発明により送信されるデータ信号の符号化速度を正確に判定することができる。
検出統計値dijの派生は、次のように進む。まず、
SERi,SERj,QBi,QBjの広がりを持つ四次元空間Ψijが設定される。ただしSERi,SERjは、速度iおよび速度jに関して（全速度まで）正規化された符号化の誤り率である。これは、解読された情報ビットを再暗号化することから得られる符号と一致しない、受信された畳み込み符号化符号の計数として定義される。一次判別関数を用いて、所定の方法でパラメータを合成して、検出統計値を作成する：
dij(x)=w t x+W0=w1SERi+w2SERj+w3QBi+w4QBj+w0
ただし
w ij=［w1w2w3w4］tand x=［SERiSERjQBiQBj］t
また、wは重みベクトルであり、w0は、決定境界である。wの選択は、判別関数の性能に直接的に影響を与える。wは、x内の各変数にどのくらいの判別情報が含まれるか、また各変数がとる物理的強度に従って決めるべきであることは明らかである。速度決定誤差を最小限に抑える最適な重みベクトルが以下の式で表されることがわかる：
d12＝−０．０６２９７SER1＋０．０３８８４SER2＋QB1−QB2＋１．０
d12＝−０．６２９７SER1＋０．３８８４SER2
d14＝−０．４７２３SER1＋０．２２０３SER4
d18＝−０．３３６２SER1＋０．１１７７SER8
d24＝−０．３０１２SER2＋０．１９８８SER4
d28＝−０．２３９６SER2＋０．１０９７SER8
d48＝−０．０１５３５SER4＋０．００９８６５SER8＋QB4−QB8＋０．７＋δ
d48＝−０．１５３５SER4＋０．０９８６５SER8
ただしδは前フレームの速度に依存する：
速度集合１の符号化速度決定機能は、IS-96-A音声コーダに定義される速度上の制約を利用することに留意することが重要である。課せられた速度上の制約とは、データ速度が１フレームにつき１速度しか減少することが許されないことである。この情報は検出統計値dijの決定境界に組み込まれる。すなわち、決定境界は前フレームのデータ速度により可変する。決定の原則は次のとおりである：
dij（x）＞０の場合は速度iを選択する；
dij（x）＜０の場合は速度jを選択する；
ただしi,j＝１，２，４，８でi≠jである。
第６図に示される速度集合１符号化速度決定流れ図において、次の定数が適応される：
α1＝−４５，β1＝−４０，γ1＝−３５
α2＝−３５，β2＝−２０，γ2＝−２０
α4＝０.５，β4＝３.０，γ4＝−３４，δ4＝−１５
α8＝３.０，β8＝０.５，γ8＝−３０，δ8＝−３０
好適な実施例においては、パラメータを合成するために用いられる判別関数は一次関数であるので、スケーリングが性能に影響を与えることはない。従って、検出統計値を再スケーリングして、種々のハードウェア実行例に適合させることができる。α，β計数も、同一の対応する計数によりスケーリングすべきである。
符号化速度が決定されると、受信機５００は、受信したフレームを保持すべき（すなわち良フレームである）か、消去すべき（すなわち不良フレームである）かを判定することができる。第７図は、本発明により検出統計値d′ijを用いてフレームを消去する過程を、流れ図の形で一般的に示す。全速度であると断定されたフレームに関しては、消去検出のためにCRCおよびd′1j（j=2,4,8）が用いられる。１／２速度フレームに関しては、CRCとd′12，d′2j（j=4,8）ならびに品質ビットQBが段階７０３において用いられて、フレームが良であるか否かを検査する。２つの最低速度に関してはCRCが存在しないので、消去検出は、段階７０６，７０９，７１０，７１２において品質ビットQBと対応するd′ijとを検査することにより実行される。
速度集合２の符号化速度決定機能は、速度集合１とは多少異なっている。これは、速度集合１においては１／４速度および１／８速度フレームにはCRCが装備されないのに対して、速度集合２においてはすべての速度にCRCが装備されるためである。さらに速度集合１においては、全速度フレームは、さらに音声コーダ２０６内のBCHコードワードにより保護されるが、速度集合２ではこれがない。最後に、速度集合１，２は音声コーダ２０６に異なる速度上の制約を課する。上記のように、速度集合１に課せられる符号化速度の制約は、データ速度が１フレームにつき１速度ずつしか減少することを許されないものであるが、速度集合２においては、データ速度は１フレームについて２フレームしか減少することを許されない。
第８図は、本発明による速度集合２符号化速度決定機能を流れ図の形で一般的に示す。速度集合１機能と同様に、速度集合２符号化速度決定は、段階８０３においてビタービ・デコーダ５３０からパラメータCRCi，SERi，QBi（i=1，2，4，8）を受け取ることにより始まる。次に、この過程により段階８０６で、パラメータが所定の方法で合成されて、検出統計値dijを作成する。ただし、iは１つの可能な速度を表し、jは別の速度を表す。段階８０９において、CRCがすべて不良であるか否かが検査される。すべてのCRCが不良の場合は、そのフレームは（速度に関わらず）不良フレームの可能性が高いので、消去される。CRCのうち１つが良である場合は、過程は段階８１２に進み、ここで全速度のCRCが検査される。段階８１２，８１５において、全速度および１／２速度のCRCが良である場合は、検出統計値d12を用いて符号化速度が決定される。特に、段階８１８において、検出統計値d12が０より大きければ、全速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d12が０より小さければ、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８１５を参照して、１／２速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８２１に進み、１／４に関するCRCが検査される。CRCが良の場合、検出統計値d14を用いて符号化速度が決定される。詳しくは、段階８２４において、検出統計値d14が０より大きければ、全速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d14が０より小さければ、１／４速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８２１を参照して、１／４速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８２７に進み、１／８のCRCが検査される。CRCが不良の場合は、全速度フレームが送信されたものと断定される。そのCRCが良の場合は、検出統計値d18を用いて符号化速度を決定する。詳しくは、段階８３０において、検出統計値d18が０より大きければ、全速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d18が０より小さければ、１／８速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８１２のテストが否定的な場合は、全く異なる集合の検出統計値が構築される。この場合は、過程は段階８３３に進み、１／２速度のCRCが検査される。CRCが良の場合、１／４速度のCRCが段階８３６で検査され、これが良の場合は、検出統計値d24を用いて符号化速度が決定される。詳しくは、段階８３９において、検出統計値d24が０より大きければ、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d24が０より小さければ、１／４速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８３６を参照して、１／４速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８４２に進み、１／８のCRCが検査される。そのCRCが不良の場合は、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、そのCRCが良の場合は、検出統計値d28を用いて符号化速度を決定する。詳しくは、段階８４５において、検出統計値d28が０より大きければ、１／２速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d28が０より小さければ、１／８速度フレームが送信されたものと断定される。
段階８３３を参照して、１／２速度のCRCが不良の場合は、過程は段階８４８に進み、検出統計値d48を用いて符号化速度を決定する。詳しくは、段階８４８において、検出統計値d48が０より大きければ、１／４速度フレームが送信されたものと断定される。しかし、検出統計値d48が０より小さければ、１／８速度フレームが送信されたものと断定される。本発明により検出統計値dijを用いることにより、受信機は本発明により送信されるデータ信号の符号化速度を正確に判定することができる。
速度集合１の場合のように、符号化速度が決定されると、受信機５００は受信したフレームを保持すべき（すなわち良フレームである）か、あるいは消去すべき（すなわち不良フレームである）かを決定することができる。第９図は、本発明により検出統計値dijを用いてフレームを消去する過程を流れ図の形に一般的に示す。第８図および第９図を参照して、段階９０３，９０６は全速度および１／２速度を検査し、関連するdijまたは品質ビットのいずれかが合致しない場合は、消去を宣告する。２つの最も低い速度に関して、段階９０９〜９１４に示されるようにCRC，QBおよび関連のdijを検査することによって、消去検出が実行される。
上記の如く、速度集合２に関して、符号化速度は１フレームにつき２速度しか減少することを許されない。言い換えると、速度集合２のコーダについては、前フレームが全速度符号化に関して選択された場合は、現フレームは１／２速度または１／４速度でしか符号化されず、１／８速度では符号化されない。この制約を、以下に示す速度集合２の検出統計値dijに考慮する。
d12＝−０．０６３８２SER1＋０．０３８４９SER2＋QB1−QB2＋２．３
d12＝−０．６３８２SER1＋０．３８４９SER2
d14＝−０．０４４６８SER1＋０．０２２３７SER4＋QB1−QB4＋２．１
d14＝−０．４４６８SER1＋０．２２３７SER4
d18＝−０．０３２８５SER1＋０．０１１８１SER8＋QB1−QB8＋１．７
d18＝−０．３２８５SER1＋０．１１８１SER8
d24＝−０．０３３６７SER2＋０．０１８４８SER4＋QB2−QB4＋１．５
d24＝−０．３３６７SER2＋０．１８４８SER4
d28＝−０．０２５１２SER2＋０．０１０８１SER8＋QB2−QB8＋１．３
d28＝−０．２５１２SER2＋０．１０８１SER8
d48＝−０．０１７０６SER4＋０．００９１３８SER8＋QB4−QB8＋０．８＋δ
d48＝−０．１７０６SER4＋０．０９１３８SER8
ただし、前フレーム速度が全速度の場合δ＝２であり、その他の場合はδ＝０である。また、第８図に関して説明される上記の速度集合２の符号化速度決定機能について以下の制約が適応される：
α1＝−４０，β1＝−３０，γ1＝−２５
α2＝−１０，β2＝−２５，γ2＝−２０
α4＝−８，β4＝３，γ4＝−１４，δ4＝０.５
α8＝−１２，β8＝−８，γ8＝−２，δ8＝−０.５
最後に、速度集合１に関して上述されたスケーリングの原則は、速度集合２についても同様に有効である。
本発明は特定の実施例に関して特に図示および説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細において種々の変更を加えることができることを当業者には理解頂けよう。たとえば、本発明による符号化速度は、BTSの受信機内に構築されるものとして開示されているが、MS内の受信機にも同様に構築することができる。さらに、好適な実施例においては、すべてのパラメータCRCi，SERi，QBiが所定の方法で合成され、検出統計値dijが作成されるが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の組み合わせのパラメータを利用して便宜を図ることができる。以下の請求項における、対応構造，材料，作用およびすべての手段または段階の等価物さらに機能要素は、特に請求される他の被請求要素と組み合わせて機能を実行する任意の構造，材料または作用を包含するものである。
Claims (4)
- ワイヤレス通信システムで用いられる受信機において符号化速度を決定する方法であって、前記受信機は複数の符号化速度の１つにおいて符号化されるユーザ情報を含む通信資源に応答し、当該方法は：
前記複数の符号化速度における符号化の確率を示すパラメータを生成する段階；
前記パラメータを一次判別関数で合成して、検出統計値を作成する段階；および
前記検出統計値に基づいて前記符号化速度を決定し、同検出統計値は２つの可能な符号化速度を表し、該一次判別関数は、
ｄij（ｘ）＝ｗtｘ＋ｗ0＝ｗ1ＳＥＲi＋ｗ2ＳＥＲj＋ｗ3ＱＢi＋ｗ4ＱＢj＋ｗ0
によって定義され、ｉとｊは２つの可能な符号化速度を表し、ＳＥＲは符号化の誤り率を表し、ＱＢは符号の品質ビットを表し、ｗは重みベクトルであり、ｗ0は決定境界である、段階；
によって構成されることを特徴とする方法。 - 前記複数の符号化速度における符号化の前記確率を表す前記パラメータが、巡回冗長検査（ＣＲＣ）情報，符号化の誤り率（ＳＥＲ）情報，および品質ビット（ＱＢ）情報、によって構成される請求項１記載の方法。
- ワイヤレス通信システム内で送信されるユーザ情報の符号化速度を決定する受信機であって、前記受信機は複数の符号化速度の１つで符号化される前記ユーザ情報を含む通信資源に応答し、当該受信機は：
前記通信資源を受信および復調して、被復調ユーザ情報を作成する受信機フロント・エンド；
前記受信機フロント・エンドに結合され、前記復調されたユーザ情報をデコードし、前記複数の符号化速度における符号化の確率を表すパラメータを生成するデコーダ；および
前記デコーダに結合され、前記パラメータを一次判別関数で合成して検出統計値を作成し、前記検出統計値に基づいて前記符号化速度を決定するプロセッサであって、同検出統計値は２つの可能な符号化速度を表し、該一次判別関数は、
ｄij（ｘ）＝ｗtｘ＋ｗ0＝ｗ1ＳＥＲi＋ｗ2ＳＥＲj＋ｗ3ＱＢi＋ｗ4ＱＢj＋ｗ0
によって定義され、ｉとｊは２つの可能な符号化速度を表し、ＳＥＲは符号化の誤り率を表し、ＱＢは符号の品質ビットを表し、ｗは重みベクトルであり、ｗ0は決定境界である、プロセッサ；
によって構成されることを特徴とする受信機。 - 前記複数の符号化速度における符号化の前記確率を表す前記パラメータが、巡回冗長検査（ＣＲＣ）情報、符号化の誤り率（ＳＥＲ）情報および品質ビット（ＱＢ）情報によって構成される請求項３記載の受信機。
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