JP4690356B2 - ボコーダの動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボコーダに関し、特に、ボコーダによって生成される固定コードブック応答の表現に関する。

図１および図２に、従来技術による符号励振線形予測（ＣＥＬＰ）ボコーダの送信および受信ユニットを示す。図１において、送信ユニットは第１ボコーダ１である。第１ボコーダ１は、線形予測符号化（ＬＰＣ）フィルタ２を有する。ＬＰＣフィルタ２は、ジャンクション（接合点）４を介して知覚加重フィルタ３に接続される。知覚加重フィルタ３は、誤差最小化フィルタ５に接続される。誤差最小化フィルタ５は、第１適応コードブック６および第１固定コードブック７に接続される。第１適応コードブック６は、第１適応コードブック利得ユニット８に接続される。第１固定コードブック７は、第１固定コードブック利得ユニット９に接続される。第１適応コードブック利得ユニット８および第１固定コードブック利得ユニット９の出力はジャンクション１０で接続される。ジャンクション１０はジャンクション４に接続される。

一般に、第１ボコーダ１は、ディジタル音声入力の時間セグメントを順次分析する。各時間セグメントを信号フレームという。ボコーダ１は、各信号フレームを特徴づけるパラメータを推定する。これらのパラメータは、ビットパターンで表され、１つのビットフレームにまとめられる。ビットフレームは、それが表す信号フレームよりも高速に送信されることが可能であり、より少ないメモリに記憶することが可能である。

次に、図１を参照して、公知のＩＳ１２７ ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ型符号器（ボコーダ１）の動作の一般的な説明を行う。ボコーダ１の動作についてさらに詳細には、ディジタル音声符号化に関する教科書に記載されている。ボコーダ１はマルチレートボコーダであり、毎秒８キロビット（ｋｂｐｓ）に対応するフルレートの動作と、４ｋｂｐｓに対応するハーフレートの動作がある。ディジタル音声入力は、２０ｍｓｅｃの信号フレームに分割される。各信号フレームはさらに、約６．６ｍｓｅｃの第１、第２、および第３のサブフレームに分割される。

ボコーダ１がフルレートで動作するとき、信号フレームはＬＰＣフィルタ２を通る。ＬＰＣフィルタ２は、信号フレーム全体を特徴づけるＬＰＣパラメータを抽出し、そのＬＰＣパラメータを、２８ビットのＬＰＣビットの形で出力する。信号フレームは、ＬＰＣフィルタを出て、ジャンクション４、知覚加重フィルタ３、および誤差最小化フィルタ５を通る。知覚加重フィルタ３および誤差最小化フィルタ５は、信号フレームからパラメータビットを抽出しないが、この信号フレームを後の処理のために準備する。

次に、信号フレームは、第１適応コードブック６に入力される。第１適応コードブック６は、フレーム全体のピッチを推定し、フレーム全体のピッチを特徴づける７ビットのＡＣＢビットを出力する。次に、第１適応コードブック利得ユニット８が、第１サブフレーム、第２サブフレーム、および第３サブフレームの適応コードブック利得を推定する。３ビットのＡＣＢＧビットが、第１サブフレームの適応コードブック利得を推定する。さらに３ビットのＡＣＢＧビットが、第２サブフレームの適応コードブック利得を推定する。さらに３ビットのＡＣＢＧビットが、第３サブフレームの適応コードブック利得を推定する。

次に、信号は、ジャンクション１０、ジャンクション４、知覚加重フィルタ３、および誤差最小化フィルタ５を通り、第１固定コードブック７に入力される。第１固定コードブック７は、第１サブフレーム、第２サブフレーム、および第３サブフレームのランダムな無声音特性を推定する。３５ビットのＦＣＢビットが、第１サブフレームの固定コードブック応答を表す。さらに３５ビットのＦＣＢビットが、第２サブフレームの固定コードブック応答を表す。さらに３５ビットのＦＣＢビットが、第３サブフレームの固定コードブック応答を表す。

次に、第１固定コードブック利得ユニット９が、第１サブフレーム、第２サブフレーム、および第３サブフレームの固定コードブック利得を推定する。５ビットのＦＣＢＧビットが、第１サブフレームの固定コードブック利得を推定する。さらに５ビットのＦＣＢＧビットが、第２サブフレームの固定コードブック利得を推定する。さらに５ビットのＦＣＢＧビットが、第３サブフレームの固定コードブック利得を推定する。

この時点で、すべてのビットパターン（ＬＰＣ、ＡＣＢ、ＡＣＢＧ、ＦＣＢ、ＦＣＢＧ）がビットフレームにまとめられる。このビットフレーム（信号フレームを表す）は完全であり、合成のために第２ボコーダ１１に送信するか、または、後で取り出すためにメモリに記憶することが可能である。上記のプロセスは、ディジタル音声入力の各信号フレームについて順次繰り返される。

図２に、ビットフレームを合成する第２ボコーダ１１の復号セクションを示す。第２ボコーダ１１は、第２適応コードブック１２、第２固定コードブック１３、第２適応コードブック利得ユニット１４、第２固定コードブック利得ユニット１５、および合成フィルタ１６を有する。第２ボコーダ１１は、ＬＰＣビット、ＡＣＢＧビット、ＡＣＢビット、ＦＣＢビット、およびＦＣＢＧビットを受信する。これらのビットは、第２ボコーダ１１によって、当業者に周知のように、もとの信号フレームの推定値を再構成するために使用される。

上記のようなさまざまなパラメータに割り当てられるビットフレーム内のビット位置の総数は、８ｋｂｐｓのフルレートで動作するボコーダ１（ＩＳ１２７ ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器）に関係する。要約すると、ビットフレームは、２８ビットのＬＰＣビット、７ビットのＡＣＢビット、３＋３＋３＝９ビットのＡＣＢＧビット、３５＋３５＋３５＝１０５ビットのＦＣＢビット、および５＋５＋５＝１５ビットのＦＣＢＧビットを含む。従って、ビットフレーム内の全ビット数は１６４ビットとなる。

上記のように、ボコーダ１はマルチレートボコーダであり、ボコーダ１のハーフレートは４ｋｂｐｓである。ボコーダ１がハーフレートで動作するとき、リアルタイムで、到来するディジタル音声入力に依然として追随しながら、サイズが１６４ビットのビットフレームを送信することはもはや不可能である。その代わりに、フレームサイズを縮小して約８０ビット位置にしなければならない。

ボコーダ１（ＩＳ１２７ ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器）がハーフレート（４ｋｐｂｓ）で動作するとき、ビット位置は次のように割り当てられる。
ＬＰＣビット： ２２
ＡＣＢビット： ７
ＡＣＢＧビット： ３＋３＋３＝９
ＦＣＢビット： １０＋１０＋１０＝３０
ＦＣＢＧビット： ４＋４＋４＝１２
従って、ビットフレーム内の全ビット数は８０ビットとなる。わかるように、ＦＣＢビットが、ビットフレームのサイズ縮小の支配的な負担を被っている。

本発明は固定コードブックに関係するため、ボコーダ１における固定コードブック計算の動作について簡単にまとめる。フルレート（８ｋｂｐｓ）では、フレームの固定コードブック応答を表すために割り当てられる１０５ビット位置が、３個のサブフレームのそれぞれに８個の推定パルスを入れることができる。図形的にこれを図３に示す。

図３において、第１信号ライン１７は、推定のために固定コードブック７に入力される第２残差信号を表す。第１サブフレーム１８は５３個のサンプル点に分割され、第２サブフレーム１９も５３個のサンプル点に分割され、第３サブフレーム２０は５４個のサンプル点に分割される。

信号ライン１７上の第２残差信号の特性を最もよく推定するために、正負のパルス２１が、サンプル点のうちの選択点に配置される。例えば、第２信号ライン２２は、第１信号ラインの第２残差信号を推定する際の、パルス２１の極性（正負）および配置を例示する。配置および極性は、サブフレーム１８、１９、２０のそれぞれに対するＦＣＢビットによって特徴づけられるデータである。すなわち、各サブフレームに対して、固定コードブック７は、第１信号ライン１７の第２残差信号を表すために８〜１０個のパルス２１の最良の配置を推定し、そのサブフレームに対するＦＣＢビットは、パルス２１の配置および極性を指定する。

第２ボコーダ１１がＦＣＢビットを受信すると、第１信号ライン１７の第２残差信号の推定を行うために、正負のパルス２１の配置に基づいてエンベロープ（包絡）２３を数学的に構成することができる。図形的には、これは第３信号ライン２４に例示される。もちろん、各サブフレームのＦＣＢＧビットが、それぞれのサブフレーム内のエンベロープ２３の山および谷の振幅に影響を及ぼし、エンベロープ２３の山および谷の振幅が第２残差信号内の実際の山および谷の平均振幅に一致するようにされる。

ボコーダ１がフルレート（８ｋｂｐｓ）で動作するとき、固定コードブック応答に割り当てられる、ビットフレーム内の１０５ビット位置は、第２信号ライン２２および第３信号ライン２４によって例示されるように、サブフレームあたり８個のパルスの位置および極性を表すことができる。ボコーダ１がハーフレート（４ｋｂｐｓ）で動作するとき、固定コードブック応答に割り当てられる、フレーム内の３０ビット位置は、サブフレームあたり３個のパルスの位置および極性しか表すことができない。

第４信号２５は、ボコーダ１がハーフレートで動作するときの正負のパルス２１’の配置と、パルス２１’の配置に従って数学的に構成されるエンベロープ２３’を例示する。明らかにわかるように、ハーフレート動作中に得られるエンベロープ２３’は、第１信号ライン１７の第２残差信号を近似していないし、またほとんど同様に、ボコーダ１がフルレートで動作するときに得られるエンベロープ２３をも近似していない。

観察されるように、第１ボコーダ１および第２ボコーダ１１は、ビットフレームの送信中に中ないし高ビットレート（例えば、４．８ｋｂｐｓ〜１６ｋｂｐｓ）を使用するときには、十分な再生品質でディジタル音声を処理する。しかし、ビットレートが（ハーフレートに対応する４ｋｂｐｓのレートのように）４．８ｋｂｐｓを下回ると、合成される音声の品質は大幅に悪化する。この悪い品質は主に、図３の第４信号ライン２５によって例示されるように、サブフレームの固定コードブック応答の不正確な表現によるものである。

不正確な表現は、すべてのサブフレームの固定コードブック応答を表すためにビットフレーム内に割り当てられるビット数が制限されている（例えば３０ビット）結果である。ビットレートが低いときにビットフレームサイズを増大させることはできないため、従来技術では、ビットフレーム内のビット位置の数が制限された状態で、信号フレーム（またはサブフレーム）の固定コードブック応答をより正確に表現することができるボコーダ、およびそのようなボコーダの動作方法が必要とされている。

本発明によるボコーダは、信号フレームまたはサブフレームの残差信号と比較するためのパルス列の複数のエントリを有する固定コードブックを有する。固定コードブックのエントリは、符号化される信号フレームまたはサブフレームに合わせて設定される。ノイズ信号が、送信ボコーダに記憶される。符号化中、ノイズ信号は、信号フレームまたはサブフレームを特徴づける決定されたパラメータに依存するフィルタリングにより整形（シェーピング）される。整形されたノイズ信号をしきい値フィルタに通してパルス列を得る。固定コードブック応答は、パルス列のうち、信号フレームまたはサブフレームの残差信号に最もよく一致する部分（すなわちエントリ）として選択される。この部分のインデックス付けされた位置が、ビットフレーム内に含まれる固定コードブックビットとして指定される。同一のノイズ信号が、復号ボコーダにも記憶される。同じアクティブフィルタリングおよびしきい値フィルタリングをこの同一のノイズ信号に適用して同じパルス列を得る。従って、ビットフレームの固定コードブックビットは、合成中に使用される固定コードブック応答を表すパルス列の正しい部分をインデックス付けすることになる。

図４に、本発明による送信側の第１ボコーダ５０を示す。ボコーダ５０は、ＬＰＣフィルタ２、知覚加重フィルタ３、誤差最小化フィルタ５、第１適応コードブック６、第１適応コードブック利得ユニット８、および第１固定コードブック利得ユニット９を有する。特に注目すべきなのは、本発明による、第１固定コードブック整形ユニット５１と、改良された第１固定コードブック５２である。第１固定コードブック整形ユニット５１は、第１固定コードブック５２に接続され、ＬＰＣビット、ＡＣＢビット、およびＡＣＢＧビットを含む入力を受け取る。

第１ボコーダ５０の動作方法は、固定コードブック応答推定に関連するところを除いては、上記の方法に対応する。第１サブフレーム１８が推定されているとき、３個のパルス２１’の最良の配置を決定する代わりに、第２残差信号（信号ライン１７）は、複数の可能パルス列と比較され、第２残差信号に最もよく一致するのはどのパルス列であるかが決定される。

図形的には、この比較は図５に示される。与えられたサブフレームの固定コードブック応答を表すために１０ビット位置が割り当てられるため、第１固定コードブック５２は、第２残差信号と比較するために１０２４（２¹⁰＝１０２４）個の可能なパルス列を有することになる。比較が行われ、最良一致列が決定されると、最良一致列のアドレスがそのサブフレームに対するＦＣＢビットとみなされる。これについてさらに詳細に以下で説明する。

１，０２４個だけの相異なるパルス列が第１固定コードブック５２によって比較されるため、これらの列を注意深く選択し、できるだけ近い一致が見出されるようにすることが重要である。本発明によれば、与えられたサブフレームの固定コードブック応答は、そのサブフレームを特徴づけるＬＰＣビット、ＡＣＢビット、およびＡＣＢＧビットとの対応関係を有することが発見された。この発見に基づいて、本発明は、サブフレームの固定コードブック応答の推定の前に、第１固定コードブック５２の可能な列を生成する第１固定コードブック整形ユニット５１を実現する。

次に、第１固定コードブック整形ユニット５１の動作について、図６および図７を参照して説明する。第１固定コードブック整形ユニット５１は、信号ライン５３上に例示するような、一様分布ランダムノイズｆ（ｎ）を記憶している。このランダムノイズｆ（ｎ）（例えば、ガウス分布ランダムノイズ）は、平坦なスペクトルを有する。ランダムノイズｆ（ｎ）は、線形予測（ＬＰ）加重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５に通される。フィルタ５４および５５はアクティブフィルタである。すなわち、信号に対するこれらの作用は入力により制御される。フィルタ５４および５５は、ランダムノイズｆ（ｎ）を修正して、信号ライン５６上に例示するような出力信号ｆｓ（ｎ）を生成する。出力信号ｆｓ（ｎ）は、低減されたピークを有する。すなわち、ランダムノイズｆ（ｎ）は、ＬＰＣフィルタ２、第１適応コードブック６、および第１適応コードブック利得ユニット８によって決定されるパラメータに従って、フィルタ５４および５５によりスペクトル整形されている。

ＬＰ加重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５の動作は、ＬＰＣビット、ＡＣＢビット、およびＡＣＢＧビットに関連する式によって支配される。式は、図６に示されている。Ａ（ｚ）は、ＬＰＣフィルタ２の出力を表す。ｇ_aは、量子化されたＡＣＢ利得である。Ｐは、ピッチ遅延（適応コードブック６により決定される）である。本質的に、ＬＰ加重フィルタ５４は、γ₁倍およびγ₂倍に極を広げる（ブロードニング）。

ＬＰ加重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５は、広く使用されているフィルタである。これらのフィルタの式および動作特性は既知である。しかし、本発明に開示されるような組合せでＬＰ加重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５を使用することはこれまで知られていない。ＬＰ加重フィルタ５４およびピッチ先鋭化フィルタ５５についてさらに詳細には、この問題に関する教科書、例えば、W. B. Kleijn et al., "Speech Coding and Synthesis", Elsevier Press, 1995, pp.89-90、に記載されている。

ピッチ先鋭化フィルタ５５の出力ｆｓ（ｎ）は、非線形しきい値フィルタ５７を通され、信号ライン５８上に例示するような、パルス列Ｐ（ｎ）を得る。しきい値フィルタ５７は、調整可能な上方しきい値および下方しきい値を有する。これらのしきい値の間に信号ｆｓ（ｎ）が現れるとすべて０に等しくセットされる。所定期間上方しきい値より上に信号ｆｓ（ｎ）が現れると正パルス２１’’となり、同様に、所定期間下方しきい値より下に信号ｆｓ（ｎ）が現れると負パルス２１’’となる。

パルス２１’’のまばらさは、しきい値フィルタ５７の上方および下方しきい値の設定によって制御することができる。例えば、これらのしきい値が互いに近い（すなわち、０に近い）場合、多くのパルス２１’’がパルス列Ｐ（ｎ）に現れる。これらのしきい値が比較的遠く離れている（すなわち、０から遠く離れている）場合、非常に少ないパルス２１’’がパルス列Ｐ（ｎ）に現れることになる。本発明によれば、まばらさは、約８５％〜９３％の範囲に設定するのが好ましい。すなわち、サンプルのうちの８５％〜９０％を０に等しくし、サブフレームあたり４〜７個程度のパルスを残すのが好ましい。

本発明が、図３に例示したように、サブフレームあたり５３〜５４個のサンプル固定コードブック整形ユニット５１に記憶されているランダムノイズｆ（ｎ）は５４＋１０２４＝１０７８サンプルの間継続し、６．７ｍｓｅｃのサブフレームでは、これは約１３３ｍｓｅｃの継続時間となる。可能な固定コードブック応答は、パルス列Ｐ（ｎ）の上をシフトされる、幅５４サンプルのウィンドウ（ベクトルともいう）によって決定される。

ウィンドウのゼロの位置を参照符号６０で示す。ウィンドウ６０の直上のパルス列は、第１固定コードブック５２（図５参照）によって、インデックス付けされたエントリ（０）により表される。第１のシフトされたウィンドウの配置を参照符号６１で示す。ウィンドウ６１の直上のパルス列は、第１固定コードブック５２によって、インデックス付けされたエントリ（１）により表される。第２のシフトされたウィンドウの配置を参照符号６２で示す。ウィンドウ６２の直上のパルス列は、第１固定コードブック５２によって、インデックス付けされたエントリ（２）により表される。このウィンドウシフトプロセスは、インデックス付けされたエントリ（１０２３）を表す最後のシフトされたウィンドウ６３が第１固定コードブック５２によって決定されるまで繰り返される。

２１５６サンプル期間のランダムノイズｆ（ｎ）を有することも可能である。この場合、ウィンドウ（ベクトル）は、２サンプルの増分でシフトされ、固定コードブックの１，０２４個の可能な列を得る。実際、ランダムノイズの継続時間を延長し、ウィンドウの増分ステップを増大させることによって、このパターンをさらに続けることが可能である。

第１サブフレーム１８に対する固定コードブック応答は、第１サブフレームの第２残差信号に最も良く一致するパルス列であると決定される。このエントリのインデックス（これは、パルス列Ｐ（ｎ）に沿ってウィンドウの位置をシフトさせた個数に等しい）は、第１サブフレーム１８に対するＦＣＢビットとなる。次に、第１固定コードブック５２の新たなパルス列を形成し、第２サブフレーム１９の固定コードブック応答が決定される。次に、再び第１固定コードブック５２の新たなパルス列を形成し、第３サブフレーム２０の固定コードブック応答が決定される。

なお、本発明の変形例として、第１固定コードブック５２の新たなパルス列を単に周期的に決定することも可能である。例えば、新たなパルス列は、新たなパルス列を、新たなサブフレームごとに（これはつまり本発明の好ましい実施例である）ではなく、新たな信号フレームごとにのみ形成することも可能である。あるいは、１つおきの信号フレームごとに、新たなエントリを形成することなども可能である。固定コードブックのパルス列の再形成を信号フレームごとや１つおきの信号フレームごとに制限することにより、関連する計算は簡略化される。さらに、固定コードブックのパルス列の再使用は、固定コードブック応答を推定する際に通常は十分な精度である。音声は、関連する短時間に大幅に変動することはあまりないからである。

図８に、受信側の第２ボコーダ６４の復号セクションを示す。第２ボコーダ６４は、第２適応コードブック１２、第２適応コードブック利得ユニット１４、第２固定コードブック利得ユニット１５、および合成フィルタ１６を有する。特に注目すべきなのは、本発明による、第２固定コードブック整形ユニット６５と、改良された第２固定コードブック６６である。

第２固定コードブック整形ユニット６５の動作は、第１ボコーダ５０の第１固定コードブック整形ユニット５１と同一である。第２固定コードブック整形ユニット６５内には、図７の信号ライン５３上に例示される、ランダムノイズｆ（ｎ）と同一のコピーが記憶される。第２固定コードブック整形ユニット６５は、同一のアクティブフィルタ５４および５５を有するとともに、第１固定コードブック整形ユニット５１内のしきい値フィルタ５７の上方および下方しきい値に等しく設定された上方および下方しきい値を有する同一のしきい値フィルタ５７を有する。従って、第２固定コードブック整形ユニット６５は、前に第１固定コードブック整形ユニット５１で生成されたパルス列Ｐ（ｎ）と同一の、図７の信号ライン５８上に示した、１，０７８サンプルのサンプル期間を有するパルス列Ｐ（ｎ）を生成することができる。

パルス列Ｐ（ｎ）が生成されると、第２固定コードブック６６は、パルス列Ｐ（ｎ）に沿って、ＦＣＢビットによって表されるインデックスに等しい位置の個数だけ、長さ５４サンプルのウィンドウをシフトすることにより、固定コードブック応答を決定することができる。パルス列Ｐ（ｎ）のうち、シフトされたウィンドウの直上にある部分は、第１ボコーダ５０によって決定された固定コードブック応答の正しい推定値である。第２ボコーダによる信号フレームの合成のその他のすべての点については、図２に示した従来技術の復号ボコーダ１１と同様である。

なお、第２残差信号を推定するために利用可能な、第１固定コードブック５２内のパルス列エントリは、それぞれ、４〜７個程度のパルスを含むことが可能である。これは、従来技術においては第２残差信号のサブフレーム推定値あたり３個のパルスであったことよりも大幅な改善である。この改善により、再生される音声の品質における顕著な改善が実現される。

第１固定コードブック５２において列あたり４〜７個のパルスを配置することを可能にする本発明の重要な１つの特徴は、パルス列Ｐ（ｎ）（これからエントリがとられる）が、モデル化される信号の他の決定されたパラメータに従って構成されることである。本発明によれば、ＬＰＣパラメータ、ＡＣＢパラメータ、およびＡＣＢＧパラメータのような他の決定されたパラメータは、予想される固定コードブック応答とある相関関係を有する。従って、これらのパラメータを用いて、制限されたサイズの固定コードブックに利用可能なパルス列を整形することが可能であり、これにより、可能なパルス列は、分析を行うときに第２残差信号に一致する可能性が比較的高くなる。

仮に、４〜７個のパルスのパルス列が単にランダムに生成される場合には、制限されたサイズの固定コードブック（１０２４個の可能な列）は、連続変化する第２残差信号の大多数に一致する適当なパルス列を提供するには統計的に不十分である。すなわち、１０２４個の可能なパルス列のそれぞれが、列に沿ってランダムに位置する４〜７個のパルスを有する場合、固定コードブックによって決定される、第２残差信号への最良一致パルス列の一致は悪くなる可能性が高く、そのフレームまたはサブフレームに対して再生される音声は不正確になる。

なお、注意すべき点であるが、第２ボコーダ６４は、第１固定コードブック５２によって使用されるパルス列Ｐ（ｎ）を再構成するために、別のデータを受信する必要はないという点で有利である。パルス列Ｐ（ｎ）の再構成に用いられるＬＰＣビット、ＡＣＢビット、およびＡＣＢＧビットは、音声信号を再構成するために第２ボコーダ６４によって既に必要とされているため、別のデータはビットフレームに含まれない。

以上の説明および図面では、サブフレーム内のサンプル点に位置するパルスに関して説明している。直ちに明らかなように、このような説明は、数学的演算および数式の単なる図形的表現である。この図形的表現は、従来技術と本発明との相違点の説明を単純化するものである。実際には、固定コードブック５２および６６、ならびに固定コードブック整形ユニット５１および６５は、図形的表現の基礎となる数学的演算および数式を処理する。

また、以上の記載では、本発明の第１固定コードブック整形ユニット５１および第２固定コードブック整形ユニット６５は、第１固定コードブック５２および第２固定コードブック６６とは別個のコンポーネントとして説明した。別個としての説明は、本発明の説明を単純化するためである。実際には、固定コードブック整形ユニットおよび固定コードブックは、単一の物理コンポーネントに組み込むことが可能である。さらに、その他の点でも、ボコーダ５０および６４内の「ブラックボックス」コンポーネントを組み合わせて、１つの物理コンポーネントが、例示したいくつかの「ブラックボックス」コンポーネントの作業や動作を実行することが可能である。例えば、加重フィルタ５４をピッチ先鋭化フィルタ５５およびしきい値フィルタ５７と組み合わせて単一のコンポーネントを形成し、説明のために別個に例示した動作を実行することが可能である。

比較の目的で、従来技術としてＩＳ１２７ ＥＶＲＣ ＣＤＭＡ符号器について説明したが、認識されるように、本発明は、ボコーダで使用されるコンポーネントやボコーダの動作にかかわらず、任意のボコーダの性能を改善するために使用可能である。さらに、本発明は、低ビットレートで動作するときに、ボコーダの性能を改善する際に特に有用であるが、認識されるように、本発明は中ないし高ビットレートで動作するボコーダの推定値精度を改善するためにも使用可能である。

上記の説明で用いた特定の値は本発明を限定するものと解釈してはならない。これらの特定の値は、単に、本発明の一実施例の完全な理解を容易にするためのものである。認識されるように、本発明は、実施例で特に用いた以外の値で動作するボコーダにも有益である。例えば、信号フレームの継続時間は２０ｍｓｅｃより長いことも短いことも可能である。信号フレームのサブフレームの数は３個より多いことも少ないことも可能であり、全くサブフレームがないことも可能である。１つのサブフレームにおいて、５３または５４以外の任意の個数のサンプルをとることが可能である。

以上述べたごとく、本発明によれば、ビットフレーム内のビット位置の数が制限された状態で、信号フレーム（またはサブフレーム）の固定コードブック応答をより正確に表現することができるボコーダ、およびそのようなボコーダの動作方法が実現される。

従来技術による送信ボコーダの図である。 従来技術によるボコーダの復号セクションの図である。 従来技術による固定コードブック応答に関連するさまざまな信号の図である。 本発明による送信ボコーダの図である。 固定コードブック応答を決定するために第２残差信号をさまざまなパルス列と比較する図である。 可能な固定コードブック応答のうちから選択するために使用される固定コードブック整形ユニットの図である。 固定コードブック整形ユニットに関連するさまざまな信号の図である。 本発明によるボコーダの復号セクションの図である。

符号の説明

１ 第１ボコーダ
２ 線形予測符号化（ＬＰＣ）フィルタ
３ 知覚加重フィルタ
４ ジャンクション（接合点）
５ 誤差最小化フィルタ
６ 第１適応コードブック
７ 第１固定コードブック
８ 第１適応コードブック利得ユニット
９ 第１固定コードブック利得ユニット
１０ ジャンクション
１１ 第２ボコーダ
１２ 第２適応コードブック
１３ 第２固定コードブック
１４ 第２適応コードブック利得ユニット
１５ 第２固定コードブック利得ユニット
１６ 合成フィルタ
１７ 第１信号ライン
１８ 第１サブフレーム
１９ 第２サブフレーム
２０ 第３サブフレーム
２１ パルス
２２ 第２信号ライン
２３ エンベロープ
２４ 第３信号ライン
２５ 第４信号ライン
５０ 第１ボコーダ
５１ 第１固定コードブック整形ユニット
５２ 第１固定コードブック
５３ 信号ライン
５４ 線形予測（ＬＰ）加重フィルタ
５５ ピッチ先鋭化フィルタ
５６ 信号ライン
５７ 非線形しきい値フィルタ
５８ 信号ライン
６０ ウィンドウ
６１ ウィンドウ
６２ ウィンドウ
６３ ウィンドウ
６４ 第２ボコーダ
６５ 第２固定コードブック整形ユニット
６６ 第２固定コードブック

Claims (7)

1. ボコーダを動作させる方法であって、
   該ボコーダによって処理するビットフレームをサブフレーム毎に受信するステップであって、各サブフレームが残差信号を有する、ステップ、
   該ボコーダ内に記憶されたランダムノイズ信号から、所与のサブフレームに対して固定コードブック応答を推定するために複数のパルス列を生成するステップであって、該ノイズ信号が、該所与のサブフレームを特徴づける線形予測符号化（ＬＰＣ）ビット、適応コードブック（ＡＣＢ）ビット及び適応コードブック利得（ＡＣＢＧ）ビットに基づいて整形されて該複数のパルス列を生成する、ステップ、
   該パルス列各々を該所与のサブフレームの該残差信号と比較するステップ、及び
   該所与のサブフレームの残差信号に最もよく一致するパルス列を、該所与のサブフレームに対して推定される該固定コードブック応答として選択するステップ
   からなり、
   該ノイズ信号から所与のパルス列を生成することがさらに、
   整形されたノイズ出力信号を生成するように、該ノイズ信号を第１の線形予測器（ＬＰ）加重フィルタ及び第２のピッチ先鋭化フィルタを通過させて該ノイズ信号をスペクトル整形する通過ステップ、及び
   該整形されたノイズ出力信号を第３のしきい値フィルタを通過させて所与のパルス列に到達させる通過ステップ
   からなり、
   該所与のパルス列における正及び負パルスのまばらさが該しきい値フィルタの上限及び下限しきい値によって調整される、方法。
   
2. 請求項１記載の方法において、前記固定コードブック応答を推定するために複数のパルス列を生成するステップが、さらに、各所与のサブフレームに対する新たなパルス列を形成するステップを含む方法。
   
3. 請求項１記載の方法において、該所与のサブフレームが該ビットフレームの最初のサブフレームであり、該方法がさらに、各サブフレームの固定コードブック応答を推定するために、該生成されたパルス列を該ビットフレームの残りのサブフレーム全てに対して再利用するステップからなる方法。
   
4. 請求項１記載の方法において、前記固定コードブック応答を推定するために複数のパルス列を生成するステップが、さらに、該ボコーダによって処理されるべき新たな各ビットフレームに対してのみ新たなパルス列を形成するステップを含む方法。
   
5. 請求項１記載の方法において、該ＬＰ加重フィルタ及びピッチ先鋭化フィルタが、該所与のサブフレームを特徴づける該ＬＣＰビット、ＡＣＢビット及びＡＣＢＧビットに基づいている方法。
   
6. 請求項１記載の方法において、所与のパルス列が複数のゼロエントリ及び複数のパルスエントリを含み、所与のパルス列におけるパルスのまばらさを反映するパルスエントリに対するゼロエントリの割合が８５から９３パーセントの範囲である方法、
   
7. 請求項１記載の方法において、所与のパルス列が１サブフレームあたり４から７パルスを含む方法。

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