JP4215947B2 - 重要度の小さいデータ・ビットを使用して重要なデータ・ビットを保護する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
（発明の技術分野）
本発明は、ディジタル・データ・ビットの送信に関し、特に、第２セットのディジタル・データ・ビットを利用して第１セットのディジタル・データ・ビット内の誤りを検出する方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
雑音の多いチャネルを介するディジタル・データ・ビット即ちビットの送信は、送信されるディジタル・データ・ビット内の誤りの可能性を高くする。いくつかのビットにおける誤りは、他のビットにおける誤りよりも破滅的であり、誤り検出及び訂正により保護される必要がある。移動体無線信号の送信において、データ・ビットは、あるディジタル化音声波形の異なる複数部分を表していてもよい。音声波形のうちのより重要なデータ・ビット（クラスＩビット）に誤りが発生し、かつ検出されないときは、音声デコーダによる音声波形の処理は、不快なアーティファクト（ａｒｔｅｆａｃｔｓ）を発生させる原因となり得る。アーティファクトは、復号誤りのために、復号した音声波形内に生成される不快な非音声サウンド（ｎｏｎ−ｓｐｅｅｃｈ ｓｏｕｎｄ）を構成する。音声波形のうちのそれほど重要でない音声ビット（クラスＩＩビット）内の誤りは、背景雑音を増加させるに過ぎない。
【０００３】
より重要なクラスＩのデータ・ビットにおける誤りは、アーティファクトの発生をマスクする種々の手段の使用を可能にするために、検出される必要がある。例えば、英国特許第８１１９２１５号は、どのようにすれば、改変されたセグメント以前の、ほぼ１以上の喉頭パルス期間前の音声波形のセグメントに対応した音声波形の初期受信セグメントによって、音声波形の改変セグメントを置換できるのかを説明している。人工的な再生として更に複雑な誤りマスク戦略が米国特許第号５、０９７、５０７号に説明されている。
【０００４】
残留励起線形予測（ｒｅｓｉｄｕａｌｌｙ ｅｘｃｉｔｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ：ＲＥＬＰ）コーダー、ベクトル・コード・ブロック励起線形予測（ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｄｅ ｂｌｏｃｋ ｅｘｃｉｔｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ：ＶＳＥＬＰ）コーダー、又はアドバンスド・マルチバンド励起（ａｄｖａｎｃｅｄ ｍｕｌｔｉ−ｂａｎｄ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）（又はサブ帯域）エンコーダ（ＡＭＢＥ）のような音声ディジタイザにより発生されたディジタル音声を表す入力ビットを処理するときは、一定のビット（クラスＩビット）は、誤り訂正符号化により保護するために他のビット（クラスＩＩビット）より重要であるばかりでなく、これらは誤り検出処理を保護するためにもより重要である。誤り訂正符号化が失敗のときは、聴取者を非常に惑わす恐れのあるアーティファクトを発生させる。これらのアーティファクトは、クラスＩビットに誤りが発生したときに検出して、オーディオ出力を無音化させる、又は複雑な誤りブリッジ技術に関連させることにより、防止可能とされる。
【０００５】
現在、デコードされたディジタル・データ内の誤りを検出するために、種々の方法が存在する。これらの方法のうちの１つ、フレーム・ベースの音声復号化方法は、１フレーム内の複数のビットを重要なビット及びあまり重要でないビットに分割し、最も重要なビットを誤り検出用のサイクリック・リダンダンシー・チェック（ＣＲＣ）を使用することにより保護する。この処理は、ＧＳＭとして知られている欧州ディジタル・セルラ・システム用に公開された標準に説明されている。
【０００６】
コ・チャネル・ユーザ間の相互干渉により容量制限された陸上セルラ無線電気通信システムでは、全ての送信にＣＲＣコードを付加しても信号の搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）を変化させることはなく、従って容量に重大な影響を与えることはない。熱背景雑音に対抗するために利用可能な衛星送信電力量により容量限定される衛星通信システムでは、送信にＣＲＣ符号を付加すると、送信しなければならないビット又はビット数を増加させる。これは、必要とする送信機電力を増加させる。従って、ＣＲＣ符号の誤り検出能力は、送信電力を犠牲にして得られるに過ぎない。送信電力を増加させれば、ＣＲＣ符号を使用しなくとも誤り率を減少させることになるので、明白な利益ではない。従って、送信に必要とされるビット数を増加させることなく、クラスＩ音声ビットのように、より重要なビット・グループにおける誤り検出を改善する方法は、大きな利益をもたらすことになる。米国特許第号５、５１７、５１１号（ハードビック（Ｈａｒｄｗｉｃｋ）)ほか）は、ゴーレー（Ｇｏｌａｙ）ブロック符号を使用して第２グループのビットを復号することにより、第１グループのビットにおける誤りを検出する方法を説明している。しかしながら、ゴーレー・ブロック符号は、１／２の特殊な符号化速度でのみ利用可能であり、これは多くの状況で適当でない。従って、更に柔軟性のある畳み込み符号を使用する方法が必要とされる。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、第１及び第２グループのデータ・シンボルを含む符号化された信号を送信する改良システムにより以下のまた他の問題を克服する。送信されるディジタル・データは、最重要ビット（シンボル）、及びそれより重要でないビット（シンボル）として識別される２グループのシンボルに分割される。最重要ビットは、速度１／４テールバイティング畳み込み符号（ｒａｔｅ １／４ ｔａｉｌｂｉｔｉｎｇ ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｃｏｄｅ）のような高レベルの冗長性を設けた畳み込み符号を使用して符号化された誤り訂正であり、一方、それより重要でないデータ・シンボルは、速度１／４テールバイティング畳み込み符号のような低レベルの冗長性を有する畳み込み符号を使用して符号化された誤り訂正符号である。テールバイティング符号は、ＣＲＣチェック符号を送信すると同様に無駄となるテール・ビットを送信することによるオーバーヘッドを避けるために使用される。符号化されていない最重要ビットは、例えば符号化されていない最重要ビットに従った擬似ランダム・ビット・パターンを付加することにより、又はこれに従ったビット送信順序を変更することにより、送信用に符号化されたより重要でないビットをスクランブルするために使用される。
【０００８】
受信機は、符号化された最重要ビットからスクランブルされ、かつ符号化されたより重要でないビットを分離して、高度に冗長な畳み込み符号を復号するように適応された誤り訂正デコーダを使用して最重要ビットを復号し、第１の累積的な復号計量（ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｍｅｔｒｉｃ）を発生する。復号された最重要ビットは、符号化されたより重要でないビットをアンスクランブルするために使用される。次いで、アンスクランブルされたより重要でないビットは、より低い冗長性の誤り訂正符号に適応された誤り訂正デコーダを使用して復号されて、第２の累計計量を発生する。誤りチェッカは、第１及び第２の累計計量を処理してこの累計計量が復号化を受け入れる（ａｃｃｅｐｔ）べき領域内にあるか、又は復号したデータを排除（ｒｅｊｅｃｔ）すべき領域内にあるかを判定する。
【０００９】
本発明の更に完全な理解のために、添付図面に関連して行う以下の詳細な説明を参照する。
【００１０】
（本発明の詳細な説明）
ここで、図面、特に図１を参照すると、本発明の符号化送信機のブロックが示されている。以下の説明のために、符号化は、音声データに関して説明され、最重要データ・ビットは、クラスＩ音声データからなり、より重要でないデータ・ビットは、クラスＩＩ音声データからなる。しかしながら、本発明は、ユーザが第２のグループのデータ・ビットを使用して複数グループのデータ・ビットのうちの１つを保護したいとする任意の２グループのデータ・ビットに利用可能とされる。
【００１１】
Ｎ１クラスＩビット及びＮ２クラスＩＩビットからなる１グループのデータ・シンボル１０は、セパレータ１５に入力されて、このグループのデータ・シンボルが第１グループのＮ１クラスＩビット２０、及び第２グループのＮ２クラスＩＩビット２５に分離される。クラスＩビット２０は、畳み込みエンコーダ３０を使用して符号化される。例えば、畳み込みエンコーダ３０は、速度１／４テールバイティング畳み込みエンコーダを備えている。速度１／４テールバイティング畳み込みエンコーダ３０は、クラスＩビット２０内のビット（強制長）を隣接して４出力ビットを発生する。そこで、Ｎ隣接ビットは、他の４ビット出力を発生する前に、１ビット位置だけシフトされる。この処理は、クラスＩビットを通って隣接ビットを完全に移動させるまで続く。この処理は、オリジナル数のビットを４回供給し、最終的にエンコーダ３０に供給される。
【００１２】
クラスＩＩビット２５は、第２の畳み込みエンコーダ３５を使用して符号化される。一実施例において、第２の畳み込みエンコーダ３５は、速度１／４テールバイティング畳み込みデコーダがクラスＩＩデータ・ビットから選択されたグループのＮ隣接ビットの２出力ビット／各シフト・サイクルのみを発生することを除けば、速度１／４テールバイティング畳み込みデコーダと同様の速度１／４テールバイティング畳み込みエンコーダを備えている。従って、本来的に供給されたクラスＩＩビット２５の数の２倍が発生されるに過ぎない。好ましい一実施例において、第１の畳み込みエンコーダは、速度１／５テールバイティング畳み込みエンコーダであり、第２の畳み込みエンコーダは速度１／３テールバイティング畳み込みエンコーダである。更に、第１の（速度１／５）畳み込みエンコーダからの符号化ビットは、各グループが速度２／５破壊された（ｐｕｎｃｔｕｒｅｄ）符号を表すことにより、２つの等しいグループに分割され、一方、第２の（速度１／３）畳み込みエンコーダからの符号化ビットは、２つの速度２／３符号を与える２つの等しいグループに破壊即ち分割される。次いで、速度２／５符号化グループのうちの１つは、速度２／３符号化グループのうちの１つと組み合わせられて、第１の手段により送信され、一方、他の速度２／３符号化グループ及び速度２／５符号化グループは、組み合わせられ、ダイバーシティ手段のように、第２の手段により送信される。受信機は、送信を第１の手段により受信し、また任意選択的な送信を第２の手段により受信し、受信した信号を復号する。
【００１３】
畳み込みエンコーダ３０、３５により選択された数の隣接ビットＮは、強制長と呼ばれる。エンコーダ３０、３５の強制長は、同一のものである必要はない。更に長い強制長は、更なる誤り訂正能力を提供するが、それだけ複雑なデコーダを必要とする。誤り訂正のパフォーマンスは、畳み込みエンコーダ３０及び３５に対する符号速度（それぞれ１／４及び１／２）によってより大きく影響される。この符号速度は、符号化処理により付加される冗長量となる。例えば、速度１／４コーダは、送信されるビット数を４倍にし、一方、速度１／２コーダは、送信されるビット数を２倍にする。
【００１４】
更に、符号化されていないクラスＩビット２０は、スクランブル・マスク発生器４０に入力される。スクランブル・マスク発生器４０は、第２の畳み込みエンコーダ３５により発生したビットに等しいビット数を有するスクランブリング・マスクを発生する。クラスＩＩビットは、スクランブリング・マスクを排他的”論理和”処理することにより、スクランブルされてもよい。このスクランブリング・マスクは、前のクラスＩビット２０から判断論的な方法により計算される。スクランブリング・マスクは、多数の方法により発生可能とされているが、図２にスクランブリング・マスクを発生する１技術が示されている。スクランブル・マスク発生器４０は、Ｎ１の直列接続段５０を含むシフト・レジスタ４５を備えている。直列接続段５０は、Ｎ１クラスＩデータ・ビットを使用して初期ロードされる。フィードバック論理回路５５は、選択した段５０からの複数ビットを組み合わせて１フィードバック・ビットを発生する。クロック・パルス６０は、レジスタ４５に印加され、このレジスタ内のデータ・ビットを１ビットだけ右へシフトさせるので、フィードバック・ビットが左端段５０ａにクロック入力され、かつ右端段のビット５０ｚが右へ出力される。
【００１５】
メモリ６５は、２＊Ｎ２クロック・パルスの各パルス後にフィードバック・ビットを記憶して２＊Ｎ２ビットのスクランブリング・マスクを発生する。メモリ６５は、レジスタ段５０ｚから出力されるビット、又はレジスタ４５内の他の機能のビットを交互に記憶する。メモリ６５は、レジスタ４５に印加されるあらゆるクロック・パルスについて１ビットを記憶する必要はない。例えば、２３クロック・パルスは、レジスタ４５に印加されるのに続いて、レジスタから選択された８ビットをメモリ６５が記録するようにされてもよい。この処理は、少なくとも２Ｎ２ビットを記憶してしまうまで続く。クラスＩビット・パターンに対するどのような変更も、本来供給されたクラスＩビットと異なる約５０％のスクランブリング・マスク発生に帰結する限り、クラスＩビットにより開始する擬似ランダム・ビット・パターンを発生するどのような方法も利用することができる。
【００１６】
発生したスクランブリング・マスクは、加算器７０においてモジュロー２（排他的論理和）加算を使用して符号化クラスＩＩビット３６に付加される。ビット毎（シンボル毎）のモジュロー２加算は、受信機におけるアンスクランブル後において、スクランブルされた符号化クラスＩＩビットの単一送信（誤り）が単一誤りのままであることを保証する。代替として、ビット毎の加算に代わってビット転置を使用することにより、誤りの拡大を阻止することができる。ビット転置を利用する実施では、クラスＩビット２０に従って、符号化クラスＩＩビット３６が記憶される。例えば、これは、クラスＩビット２０を使用してＰＲＮ発生器を初期化することにより、達成可能とされ、その出力は、次に利用可能なビット位置においてどの符号化クラスＩＩビットを送信すべきかを表す１シーケンスのビット・インデックスとして、取り扱われる。スクランブル後は、インターリーバ７５において、符号化クラスＩビット３２と、符号化されたスクランブル化クラスＩＩビット３６とがインターリーブされる。オプションとして、更に、付加的なプライバシを保持するために送信の前に、スクランブル処理（図示なし）を使用することができる。
【００１７】
ここで、図３を参照すると、図１のエンコーディング装置により発生された信号を復号するデコーダが示されている。インターリーブされた符号化クラスＩビット３２、及びスクランブルされた符号化クラスＩＩビット３６を含む受信信号は、デインターリーバ８０に供給されて分離される。分離された符号化クラスＩビット３２は、デコーダ８５により処理されてクラスＩビット２０を再生し、第１の復号品質インジケータと共に、誤りチェッカー９０に供給される。デコーダ８５は、エンコーダ３０（図１）によってどのようなコーディング機構が実施されていようとも、復号するように構成されている。
【００１８】
復号されたクラスＩビット２０は、スクランブリング・マスク発生器９５に供給され、ここで図１に関して説明したスクランブリング・マスクを再生する。再生されたスクランブリング・マスクは、デスクランブラ１００においてビット毎（シンボル毎）ベースによりスクランブルされ、かつ符号化クラスＩＩビット３６から引き算されて、符号化クラスＩＩビットをデスクランブルする。代替として、スクランブル処理にビット転置が使用されるときは、これらを記憶することにより、デコーダされたクラスＩビットを使用して符号化クラスＩＩビットのデスクランブル処理を制御する。次いで、アンスクランブルされた符号化クラスＩＩビット３６がデコーダ１０５により処理されて復号処理の第２のデコード処理品質インジケータと共に、クラスＩビット２０の予測を再生する。例えば、復号品質インジケータは、復号されたデータ・シーケンスが正しいシーケンスであるとする可能性の対数を表す累積パス計量である。復号品質インジケータは、誤りチェッカー９０に供給される。デコーダ１０５は、エンコーダ３５（図１）によりどのような符号化機構が実施されていようとも、復号するように構成されている。誤りチェッカー９０は、共に品質インジケータを使用して、復号化クラスＩビットが正しいか又は間違っているかを判定する。
【００１９】
スクランブリング・マスクの効果は、受信機においてスクランブル処理が戻されるまで、エンコーダ３５の有効符号化出力からの符号化クラスＩＩビット３６を変更することである。しかしながら、スクランブル処理を戻すために、スクランブル処理が依存するクラスＩビットの正しい知識が必要である。受信機においてクラスＩビットを復号する際に誤りが発生すれば、スクランブル処理は正しい結末に至らず、また符号化クラスＩＩビットは正しくデスクランブルされない。不正にデスクランブルされたクラスＩＩビットは、エンコーダ３５により発生し得たはずの有効な符号化出力を示すことにならない。対応するデコーダ１０５は、これを検出して、低い可能性を表す値を有する復号品質インジケータにより、クラスＩビットを復号する際に発生した恐れがあるという手掛かりを与える。
【００２０】
従って、図１及び３の符号化／復号化システムは、第１グループのビット（クラスＩビット）の先の復号化が成功したか否かを判断する際に、第２グループのビット（クラスＩＩビット）が支援できる手段を提供する。これは、第２グループにおけるビット数が第１グループにおけるビット数よりはるかに多いときに、有効であり、従って、符号化クラスＩＩビットが有効なエンコーダ出力を表すか否かについての判定は、より少ない数のクラスＩビットのみに基づく判定よりもはるかに大きな数のビットに基づいている。
【００２１】
誤りチェッカー９０は、デコーダ１０５及びデコーダ８５の両者からのデコード処理品質インジケータを利用して復号したクラスＩビット内の誤りの可能性を判断し、かつ更なる処理に対する誤りインジケータを提供する。更なる処理は、復号されたクラスＩ及びクラスＩＩビットから音声波形を再生する音声デコーダ１１０（点線内に示す）を備えてもよい。この誤りインジケータは、誤りチェッカー９０が復号されたクラスＩビット内に誤りがある可能性が高いことを示すときに、音声デコーダ１１０によって誤りのアーティファクトをマスクするために使用される。
【００２２】
ここで、誤りチェッカー９０がクラスＩビット２０のデコーディング内の誤りの可能性について判断できる１方法を説明する。勿論、本発明の同一思想内で可能性計量を処理する種々の方法が考案可能なことを認識すべきである。デコーダ８５及び１０５は、ソフトウェア判定、受信した符号化ビットは０又は１に量子化されていないが、しかし符号化ビットの「１」又は「０」としての程度を表すソフト値として判断されるシーケンシャル最尤復号化法（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｃｏｄｉｎｇ （ＭＬＳＥ））を使用して、受信信号内に存在する最尤クラスＩ及びクラスＩＩビット・シーケンスを予測する。誤りチェッカー９０内のＭＬＳＥデコーダ（図示なし）は、誤り訂正符号の強制長に等しい長さの全可能ビット・パターンを推測して、帰結すべき符号化されたビット・パターンを判定する。次に、各符号化ビット・パターンは、対応するソフト値パターンと比較される。その極性が一致するときは、対応する推測に対する可能性計量からソフト値の大きさから引き算をする。そうでないときは、対応する推測の計量にソフト値の大きさに加算をする。
【００２３】
次いで、推測したビット・パターンは、パターン数を２倍にする新しい１シンボルにより拡張されるが、しかしパターン数は、最も古いこれらのビット位置でのみ相違するパターン・ペア間で選択することにより２の係数により圧縮され、かつより低い計量を有する各対のパターンを保持する。全ての情報を推測したときは、最低の累計計量は、最尤シンボル・シーケンスを表し、その計量は、受信信号とそのシーケンスの符号化バージョンとの間で負の相関がある。
【００２４】
テールバイティング畳み込みデコーダを使用するときは、サイクル内の任意の点あらゆる点から開始してビット・サイクルを復号し、少なくとも１完全サイクルの復号が実行されるまで、この処理を続ける。このテールバイティング・デコーダは既知の状態から開始も停止もしないので、復号した最初のビット及び最後のビットは、高い誤り率を示す傾向がある。従って、例えば、デコーダに完全な２サイクルを完了させて、２サイクルの中間点で復号されたビット・セットを選択させるのが一般的である。そのときに、単に中央ビットではなく、２サイクルにわたってその結果の累計計量を総和する。従って、テールバイティング・デコーダがオーバーランするのを許容するときは、負の相関値として使用される計量は、最終的に選択された出力ビットの第１を復号する直前の累計計量と、選択した出力ビットの最後を復号した後の計量との間の差として計算されるべきである。これは、選択した出力ビットを処理することにより、計量がどの程度大きくなったかについての正しい測定を与える。
【００２５】
品質インジケータを判断する他の方法を使用することもでき、この方法では、最終的な復号化ビット・シーケンスが記憶し受信したソフト値と遡及的に相関されて相関値を得て、この相関値を符号化されたビット数により分割して平均相関値を得ることができる。このシーケンスが正しいときは、平均受信信号の大きさは、相関値を平均受信信号の大きさに等しくなる。従って、個別的な積算は、受信したソフト値の２乗を総和し、これらの数により割り算し、かつ平方根を取って、受信信号の振幅の実効値（ＲＭＳ）を得る。
【００２６】
平均相関値は、ＲＭＳ平均信号により割り算されて、０と１との間に存在する復号品質インジケータ（ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を得る。１の値は、雑音が存在せず、また誤りがデコーディングにおいて検出されなかった。１より小さな値は、受信信号に存在する雑音量を表し、同一数の作成したデコーディング誤りを表す。前述したように定められた値から１を引いた値を示す反転品質インジケータは、より大きな値を示すことが可能である。逆の品質インジケータは、幅０．０５の２０帯域のうちの１つに量子化可能とされ、従って１と２０との間の量子化された逆品質インジケータを与える。ただし、１は非常に信頼性のある復号化を表し、また２０は非常に信頼性のない復号化を表す。
【００２７】
図３の両デコーダ８５及び１０５は、誤りチェッカー９０に逆品質インジケータを出力するようにされてもよい。次いで、誤りチェッカー９０は、両品質インジケータに基づく判定を行い、クラスＩビットは正しく復号された可能性があるか否かを判断する。例えば、復号化は、以上で定義した複数の反転量子化品質インジケータの総和が選択したしきい値より小さい限り、最尤的に正しいと判定することができる。図４は、逆／量子化／品質インジケータの和に合格／不合格しきい値の適用をグラフにより示す。垂直軸上にクラスＩビットを復号するための第１の反転品質インジケータの可能値１〜２０がプロットされている。水平軸に沿ってクラスＩＩビットを復号するための第２の反転品質インジケータがプロットされている。
【００２８】
デコーディング・オペレーション用の許容しきい値は、クラスＩ及びクラスＩＩ逆品質インジケータの和に等しく、２０を超えてはならない。これは、図４における傾斜線に対応し、この傾斜線は、その座標が２０の例示しきい値まで増加する全ての格子点を通過する。従って、この線上に及びこの線の右に入る復号オペレーションは、２０を超える品質値の和を有し、排除される（即ち、誤りのある復号と分類される）、しきい値線の下及び左に入る復号オペレーションは受け入れられる。勿論、受け入れ／排除線は直線でなくともよく、所定の格子点を通過する曲線であってもよい。
【００２９】
曲線は、正しく排除した誤り復号化、誤って排除した正しい復号化、及び誤って受け入れた誤り復号化間で最良の妥協点を与えるように、選択されるべきである。残りの事象は、正しい復号化を正しく受け入れることを含む。これら４形式の事象の相対的な確率は、図５ａ〜５ｆに異なる受け入れ／排除しきい値についてプロットされている。図５ａは、特定形式のコーダ、及び以下のパラメータと一致するデコーダに対する結果を示す。
１．音声コーダ出力７２ビット・フレーム／２０ミリ秒、１２クラスＩビット及び６クラスＩＩビットに分離されている。
２．１２クラスＩビットは、速度１／５強制長７、６０符号化ビットを与えるテールバイティング畳み込みエンコーダを使用して、符号化される。
３．６クラスＩＩビットは、速度１／３強制長７、１８０符号化ビットを与えるテールバイティング畳み込みエンコーダを使用して、符号化される。
４．６０＋１８０符号化ビットは、復号後に種々の信号対雑音比にある雑音の多いチャネルを介して送信される。１８のしきい値は、反転量子化品質インジケータの和に設定されて、フレームを何時受け入れるべきか、又は排除すべきかを判定する。
【００３０】
４形式の事象が発生し得るデコーダを使用する。望ましい事象は、正しく復号され、かつ誤りチェッカー９０により受け入れられた複数のフレーム、又はクラスＩビットにおける誤りにより復号され、誤りチェッカー９０により排除された複数のフレームを含む。望ましくない結果は、正しく復号され、かつ誤って排除されたフレーム、又はクラスＩビットにおける誤りと共に復号され、かつ誤りチェッカー９０により受け入れられたフレームを含む。
【００３１】
図５ａは、以上のパラメータ用の信号対雑音比（ＥＢ／ＮＯ）の関数として４形式の事象に対する確率を示す。クラスＩビットにおける誤りを有するフレームが殆ど排除され、誤りチェックによりスリップする剰余数は、０．１％〜１％領域にあることが解る。有用な音声品質を保持すると同時に、音声コーダが見失ったセグメントの人為的な再構築によりブリッジする恐れのあるフレーム消去の領域は、最大１０％である。どのようにして確率が排除しきい値の選択により変化するのかを見極めるために、下記の図を見ることができる。図４ａは誤り検出がなく、全てのフレームが受け入れられる場合を示し、図４ｂは２０のしきい値を通してのみの排除を示し、図４ｃは１９のしきい値を通してのみの排除を示し、図４ｅは１８のしきい値を通してのみの排除を示し、かつ図４ｆは１７のしきい値を通してのみの排除を示す。
【００３２】
図４ａ〜４ｆに、誤りチェックにより誤って排除された良好なフレームによる、フレーム消去数が示されており、しばしば誤りのために排除されたフレーム数よりも大きなフレーム消去数となる。誤りチェック基準の統計的な問題要因となるのは、しばしば良好なフレームについてチェックが失敗し、従って損失したフレーム数を増加させることである。しかしながら、本発明は、誤り検出のためにＣＲＣ形式によるオーバーヘッドを増加させることなく、全ての送信エネルギが誤り訂正に集中され、従ってフレーム損失数がＣＲＣを使用したときより少ない。良好なフレームを誤って排除することによる損失フレームと、不良フレームを誤って受け入れることとの間のトレードオフは、パフォーマンスを特定形式の情報ソースコーダ及びデコーダに適応するように、排除しきい値を選択することにより、変更可能とされる。
【００３３】
ここで、図６を参照すると、本発明のエンコーダの他の実施例が示されており、クラスＩビット及びクラスＩＩビットは、データ・シンボルの個別的な２つのグループとしてグループ分けするよりも、クラスＩビット及びクラスＩＩビットに明確に分離する単一のデータ・グループ１２０にグループ分けされ、このグループが単一のエンコーダ１２５を使用して符号化される。畳み込みエンコーダ１２５は、好ましくは、装置がクラスＩ又はクラスＩＩビットを符号化しているか否かに従って可変速度を有するテールバイティング畳み込みエンコーダを備えている。可変速度畳み込みエンコーダは、符号化された各データ・ビットに対して、必要とする以上の多数の符号化ビット、及び送信のためにこれらの可変部分の選択を計算することにより発生される。送信用に選択されていない符号化ビットは、破壊出力（ｐｕｎｃｔｕｒｅｄ ｏｕｔ）と呼称される。破壊出力された符号化ビット数は、送信機と受信機との間で予め合意する方法によりビット毎に連続的に可変にすることができる。
【００３４】
可変速度を使用するので、エンコーダ１２５がクラスＩビット用の符号化ビットを計算している場合に、発生した符号化ビットの数は、エンコーダがクラスＩＩビットからの符号化ビットを計算しているときより大きくなる。単一の破壊された畳み込みエンコーダ１２５を使用すると、エンコーダ１２５が全てクラスＩビット、全てクラスＩＩビット、又はクラスＩ及びクラスＩＩビットの混合を処理している期間がある。これらの期間に、エンコーダは、符号化しているビットのクラスに従って送信用の符号化ビット数を選択する。破壊された機構により選択されたビット数は、１符号速度を使用するクラスＩビットの符号化と、第２の符号速度を使用するクラスＩＩビットとの間で「スカーフ接続（ｓｃａｒｆ ｊｏｉｎｔ）」を達成するために、丁度２つの値（例えば、４と２、又は５と３）以上の間で変更を必要とすることがある。クラスＩＩビットがエンコーダ１２５により符号化されているときは、スクランブリング発生器１３０は、前述のように、クラスＩビットからスクランブリング・マスクを発生し、マスクはスクランブラ１３５において符号化されたクラスＩＩビットが付加される。代替として、スクランブリング発生器は、クラスＩＩビットが送信されるストリームに挿入される順序を制御する。符号化されたクラスＩ及びクラスＩＩビットは送信のために受信機に転送される。
【００３５】
ここで、図７を参照すると、受信しかつ図４に示したエンコーダに従って符号化された信号を復号するデコーダ１４０が示されている。クラスＩ及びクラスＩＩビットのグループ分けは推測されることになる。所望の復号出力の形式は、ある与えられた位置においてクラスＩビットの与えられた数（Ｎ１）、及び他の与えられた位置におけるクラスＩＩビットの第２の与えられた数（Ｎ２）からなるように、既知の演繹性である。既知のＭＬＳＥデコーダ（図示なし）は、連続するＮ復号化ビットを推測することにより開始することができる。ただし、Ｎは強制長−１である。可能性計量は、各ビット・パターンに対して推測により、各２^(N-1)可能ビット・パターンに対して前述したように積算され、そのときに、第Ｎビットは０であり、（ここで、Ｎビットを含むように第Ｎビットにより拡張され、即ち、既知の符号の強制長に等しい）各ビット・パターンを符号化し、符号化したパターンを受信した信号サンプルと比較する。次いで、これら第１の位置、ビット２、３、４、．．．Ｎにおいてのみ異なる２つのパターンに対応する各対の計量は、対応するパターンと共に保持される。このようにして、保持されているパターンの数は、ここで再び２^(N-1)となり、Ｎビットのうちの第１は、各パターンについて正確に保持された値に拘束され、一方ビット２、３、４、．．．Ｎ２、３、４、．．．Ｎは全可能２^(N-1)組み合わせを示す。
【００３６】
この処理は、全てのビットを復号するまで、連続して第（Ｎ＋１）ビット、第（Ｎ＋２）ビットを推測し続ける。各段において、最近推測されたＮビットが受信信号サンプルと比較するために再符号化される場合に、使用される再符号化処理は、クラスＩビット、クラスＩＩビット、又は混合を符号化するために送信機により使用されたと同様の既知の方法によって、ＮビットがクラスＩビット、クラスＩＩビット、又は混合であるかに従って選択される。換言すれば、クラスＩ及びクラスＩＩビット、並びにそれぞれの符号化処理は、送信機と受信機との間で演繹的に一致される。
【００３７】
本発明を実施するときは、前述の復号化処理をクラスＩビット位置から開始する。エンコーダ１５５のコピーは、データ・グループ１５０内の個数ｘの隣接ビット（強制長）をそれぞれ連続的にシフトすることにより、多数の符号化ビットを発生する。隣接ビットを選択する図５の図示位置は、共にクラスＩ及びクラスＩＩビットの幅である。しかしながら、選択した第１の開始位置は、スクランブルされている任意の符号化ビット（即ち、クラスＩビット、かつクラスＩＩビットでない）を発生しない位置とすべきである。
【００３８】
従って、復号化は、一組の隣接ビットから帰結し、全可能推測を選択することにより開始し、この一組の隣接ビットは、スクランブルされた符号化ビットを発生することのないデータ・グループ分け１５０における位置にある。この期間中に、スクランブリング・マスク発生器１６０は、ヌル・パターンを発生し、かつスクランブラ１６５はヌル・スクランブリング・オペレーションを実行する。エンコーダ１５５により発生した符号化ビットは、比較器１７５において受信バッファ１７０からの受信ビットと比較される。受信バッファ１７０は、図４の符号化２４により発生された符号化信号を受信する。符号化ビットと比較器１７５による受信ビットとの間の比較は、隣接ビットのグループの各推測に対する計量を発生する。計量は、これらの対応する推測に関連してメモリ１８０に記憶される。隣接ビットのグループに対する種々の推測は、パス履歴メモリ１５２に記憶される。
【００３９】
次いで、データ・グループ１５０から選択された隣接ビットのグループは、スクランブルされたビットを含んでいないクラスＩビット位置の全般で進められ、各位置において、比較器１７５により受信バッファ１７０から対応した受信ビットと発生した符号化ビットと比較して計量値に対する増分を計算する。クラスＩビットのみを含む各位置を通して隣接ビット選択を回転させた後、推測メモリ１８０は、全てクラスＩビットに対して多数の異なる推測と、関連する部分積算した計量とを含む。
【００４０】
ここで、クラスＩビット推測は、スクランブリング・マスク発生器１６０内で使用されてスクランブル・ビットを発生させ、エンコーダ１５５の出力について動作し、スクランブラ１６５によりスクランブルしたクラスＩＩビット用に期待された符号化ビットを発生する。ここで、メモリ１２５内の各推測は、同時に１ビット拡張される必要があり、符号化され、スクランブルされたクラスＩＩビットを発生させて、これらが次に受信バッファ１７０及び比較器１７５からの対応する受信ビットと比較される。その比較結果は、選択した推測に対してデルタ計量を発生し、即ち既存の計量に対して増分を発生する。全ての推測が１ビット進められ、新しい累計計量を発生すると、推測の数が新しいビットの付加により２倍にされ、次いでビタビ復号化原理に従って最も古いビットにおいてのみ異なる複数対の状態間での選択により、半分にされる。
【００４１】
この方法による復号化は、スクランブルされた符号化ビットを含むデータ・グループ１５０の全ビットが推測されるまで続き、エンコーダは、最初の開始グループのビットを再び選択するように完全な１サイクルを終了する。復号化は、クラスＩビットがこれらの符号化ビットをデスクランブルすることを必要とせず、またクラスＩＩビットが同一のマシン・ステートから既に推測したクラスＩビットを使用して、スクランブルを必要とする、第２のサイクルに対して続く。復号化は、これ以上改善がえられないとみなされるまで、サイクルし続ける。最低の累計計量を有する推測を選択し、かつ末端効果（ｅｎｄ−ｅｆｆｅｃｔｓ）を避けるように、多重復号化サイクルの中央から復号された一組のクラスＩ及びクラスＩＩビットを抽出する。
【００４２】
抽出されたビットは、部分計量が復号化中にセーブされなかったときは、受信信号サンプルを処理して復号品質インジケータを発生するように、使用されてもよい。復号中に、部分計量がセーブされたときは、最初のクラスＩビットを復号する直前部分計量と、最後のクラスＩビットを復号した後の部分計量との間の差から、クラスＩビットを復号する品質インジケータを得る。同様に、クラスＩＩビット復号用の品質インジケータは、最初のクラスＩＩビットを復号する直前部分計量と、最後のクラスＩＩビットを復号した後の部分計量との間の差から、クラスＩＩビットを復号する品質インジケータを得る。品質インジケータは、勿論、最良の推測、即ち最低の総計量を有するマシン・ステートに対して記憶された部分計量から計算され、かつ復号されたクラスＩビットが復号誤りを含む可能性をチェックするために、誤りチェッカ２００により一緒に処理されてもよい。
【００４３】
本発明の方法及び装置の好ましい実施例は、添付図面に示され、かつ以上の詳細な説明において説明されているが、本発明は開示した実施例に限定されず、以下の請求項により記載され、かつ定義された本発明から逸脱することなく、多数の再配列、変更及び置換が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による送信エンコーダの図である。
【図２】 シフト・レジスタの一実施例を示す。
【図３】 本発明による受信機デコーダの図である。
【図４】 逆量子化した量インジケータの和に対する合格／不合格しきい値のアプリケーションを示す。
【図５ａ】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図５ｂ】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図５ｃ】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図５ｄ】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図５ｅ】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図５ｆ】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。

Claims (1)

1. 信号を受信し、かつこれから符号化されたスクランブル情報ビットを復号して第１及び第２グループの情報ビットを発生する装置において、 計量値に従って、前記第１グループの情報ビットを含む複数の第１シーケンスビットを推測し、最高可能性を示す累積的な計量により第１のビットのシーケンスを判定する第１の処理手段と、 前記推測された複数の第１のビットのシーケンスを再符号化して前記第１グループの情報ビットに対応する第１の期待信号サンプルを発生する第１の再エンコーダ手段と、 前記第１の期待信号サンプルを対応する受信信号サンプルと比較し、かつ前記比較に基づいて前記第１の期待信号サンプルに関連した累積的な計量を積算する第１の計量積算手段と、 前記判定した第１グループの情報ビットの最高可能性に基づいて第２グループの情報ビットに対応する前記受信信号サンプルをアンスクランブルするアンスクランブリング手段と、 複数の記憶した計量値に従って前記第２グループの情報ビットを含む第２のビット・シーケンスを連続的に推測して最高可能性を示す第２の累積的な計量を有する第２ビット・シーケンスを判定する第２の処理手段と、 前記推測された第２ビット・シーケンスを再符号化して前記第２グループの情報ビットに対応する第２の期待信号サンプルのシーケンスを発生する第２の再エンコーダ手段と、 アンスクランブルされた受信信号を前記第２の期待信号サンプルのシーケンスと比較し、かつ前記比較に基づいて前記複数の第２の累積的な計量を積算する第２の計量積算手段と、 最高可能性を示す前記第２の累積的な計量により、最高可能性を示す前記第１の累積的な計量を処理して誤り指示信号を発生する誤り指示手段と、を備えており、
   前記誤り指示手段は、更に、付加的に前記第１及び第２の累積的な計量を組み合わせ、かつその和をしきい値と比較して前記誤り指示信号を発生する装置。

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