KR100245060B1

KR100245060B1 - 통신 시스템에서의 시그널링 삽입 방법 및 장치(method and apparatus for inserting signaling in a communication system)

Info

Publication number: KR100245060B1
Application number: KR1019960701780A
Authority: KR
Inventors: 리 마이클 프록터; 제임스 패트릭 애슐리
Original assignee: 비센트 비. 인그라시아; 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 2000-02-15
Also published as: SE9601283D0; US5519779A; BR9506310A; CN1132011A; CN1080046C; SE9601283L; WO1995031055A1; SE515748C2

Abstract

통신 채널이 충분한 가용 대역폭을 가지고 있는 경우에(단계 104), 통신 채널에 시그널링을 삽입함으로써 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링이 삽입된다(단계 102). 통신 채널이 충분한 가용 대역폭을 따지지 못한 경우에는, 통신 채널로 전달 될 정보의 대역폭을 감소시키고(단계 106), 정보 대역폭이 감소된 통신 채널로 시그널링을 삽입시킨다(단계 108).

Description

[발명의 명칭]

통시 시스템에서의 시그널링 삽입 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR INSERTING SIGNALING IN A COMMUNICATION SYSTEM)

[발명의 분야]

발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링(signaling)을 삽입하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

[발명의 배경]

통신 시스템, 특히 셀룰러 통신 시스템은 잘 알려져 있다. 공지된 바와 같이, 셀룰러 통신 시스템은 개별 셀 사이트(individual cell site)로 구성되어 있으며, 셀 사이트 각각은 셀 사이트 내에서 동작하는 이동 통신 유닛(mobile communication unit)과 통신하기 위한 설비를 갖추고 있다. 셀 사이트에서의 통신은, 흔히 통신 채널이라 불리는 통신 자원을 통해 이루어진다. 통신 채널은, 이들 통신 유닛이 셀 사이트와 정보를 송수신하기 위해 사용하는 한 쌍의 무선 주파수로 구성된다. 최근에는, 이동 통신 유닛과 기지국간에 통신되는 다수의 정보 프레임을 포함하는 일련의 시간 슬롯 또는 패킷으로 통신 채널이 구성되어 있는 디지탈 셀룰러 통신 시스템이 개발되고 있다. 이들 디지탈 통신 시스템은, 정보 프레임들을 통신 채널상으로 멀티플렉싱함으로써 복수의 사용자들이 하나의 통신 채널에 할당될 수도 있기 때문에 통신 시스템의 용량을 크게 향상시킨다.

디지탈 통신 시스템, 예를 들어 디지탈 셀룰러 통신 시스템에서, 화자의 음성은 먼저 변조 신호로 변환된다. 그 다음, 이 변조 신호는 인코드된다. 즉, 변조 신호로부터 통신 채널로 전송하기에 적합한 변조 신호의 디시탈 표현으로 변환된다. 인코드된 신호는 수신 유닛, 예를 들어 이동 통신 유닛으로 전송되어, 그 곳에서 디코드되고 복조되어 화자의 음성의 오디오 표현으로서 재생된다.

셀룰러 통신 시스템에서의 통신 활동을 제어하기 위하여, 제어 정보 즉 시그널링(signalling)이 셀 사이트에서의 이동 통신 유닛과 기지국 제어기 사이에서 통신 된다. 예를 들어, 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템에서는, 정보 프레임의 특정 시간 슬롯이 시그널링 정보를 전달하는데 전용될 수 있다. 그러나, 이 방법은 비효율적인 것으로 판명되었는데, 그 이유는 시그널링이 요청되지 않은 때에도 시간 슬롯이 항상 시그널링을 위해 예비되어 있어야 하기 때문이다. 이러한 시간 슬롯을 예비해 둠으로써, 인코드된 음성 등의 정보를 전달하기 위한 가용 대역폭이 감소된다.

코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식의 통신 시스템에서는, 시그널링을 위해 예비된 특별한 정보 프레임 부분이 없다. 따라서, 각 정보 프레임은 요청이 있는 경우 최대량의 정보를 전달하는데 사용된다. 또한 CDMA 시스템에서는 가변 레이트 통신을 제공하는 것으로 알려져 있다. 가변 레이트 통신은 어떤 경우에는 특별한 사용자의 정보를 전달하기 위해 전체 정보 프레임(full information frame)을 다 사용하지는 않는다. 이와 같이, 정보 프레임의 나머지 부분을 다른 사용자들에 서비스를 제공하거나, 또는 이하에 설명하는 바와 같이 시그널링을 전달하는데 이용할 수 있다.

가변 레이트 통신에서, 사용자가 말을 하고 있는 경우에는, 정보는 일반적으로 풀-레이트(full-rate)로 전달된다. 즉, 전체 정보 프레임이 사용자의 인코드된 음성을 전달하는데 전용된다. 그러나, 대화가 없는 동안에는, 화자의 모든 정보를 효과적으로 전달하는데 풀-레이트 통신이 필요하지는 않으며, 따라서 1/2 레이트, 1/4 레이트 또는 1/8 레이트 등의 보다 저속의 레이트가 사용된다. 1/2 레이트에서, 사용자의 정보는 정보 프레임 또는 정보 대역폭의 단지 1/2만을 채우게 된다. 따라서, 시스템의 다른 사용자로부터의 정보가 프레임 내로, 즉 정보 대역폭의 나머지 부분으로 삽입되어 통신 채널을 통해 전달될 수 있다.

시그널링, 즉 예를 들어 이동 통신 유닛과 기지국간의 시그널링, 또는 그 반대의 시그널링이 요청되는 때에는, 시그널링 디바이스는 시그널링 정보를 삽입할 풀 -레이트 이하의 통신 프레임을 기다릴 것이다. 그러나, 시그널링 정보는 전형적으로 자신의 전송 마감 기한을 가리키는 "타임-아웃"(time-out) 또는 기간(time Period)을 포함하고 있다. 시그널링 정보가 전송되지 않은채 타임-아웃에 도달된 경우에는, 시그널링 디바이스는 "블랭크-앤드-버스트"(blank-and-burst) 또는 "딤-앤드-버스트" (dim-and-burst)라고 하는 과정에서 정보를 삽입하게 된다.

블랭크-앤드-버스트 동안에, 전 프레임 또는 그 이상의 인코드된 음성을 버리고 인코드된 음성 대신에 시그널링 정보를 삽입하게 된다. 딤-앤드-버스트에서는, 음성은 1/2 레이트 등의 풀-레이트 이하로 인코드되고, 시그널링 정보는 감소된 정보 대역폭을 갖는 프떼임에 삽입된다. 블랭크-앤드-버스트 또는 딤-앤드-버스트 동작 동안에, 인코드된 음성 대신에 시그널링을 전송하게 됨에 따라 인코드된 음성의 일부가 상실되며, 그 결과 오디오가 얼마간 왜곡된다 그러나, 블랭크-앤드-버스트 또는 딤-앤드-버스트를 행하기 이전에, 시그널링 디바이스측의 음성 인코더는 그에 따라 자신의 상태를 조정하여 수신 디바이스 디코더가 상실된 음성 대역폭의 결과 그다지 이탈(diverge)되지 않고 오디오 품질은 실질적으로 유지될 수 있도록 한다.

이동국-대-이동국 통신에 있어서, 음성은 송신측 이동 통신 유닛에서 인코드되어 셀룰러 통신 네트워크를 통해 통신되며 수신측 이동국에 의해 수신되어 그 곳에서 디코드된다. 셀룰러 통신 네트워크를 통해 통신되는 동안에, 음성은 디코드되지 않고 단지 그 목적지로 전달될 뿐이다. 그러나, 셀룰러 통신 네트워크가 시그널링 정보를 수신측 이동국에 송신해야만 하는 경우에, 이렇게 하는 유일한 방법은 블랭크-앤드-버스트를 행하는 것이다. 이렇게 하게 되면 송신측 이동국에 있는 인코더와 수신측 이동 통신 유닛에 있는 디코더 사이에 이탈이 과도하게 될 수 있다. 이상 논의한 바와 같이, 시그널링 정보를 삽입할 때는, 시그널링 디바이스 인코더는 통상은 디코더와 인코더간의 이탈을 피하기 위해 그의 상태를 조짙할 수 있게 되어 있다. 그러나, 이동국-대-이동국 통신에서 셀룰러 네트워크 장비게 의해 시그널링 정보가 삽입될 때는, 셀룰러 네트워크는 이동 통신의 음성 인코더에게 그 상태를 조정하도록 통보할 수 없다. 인코드된 음성을 포함하는 프레임을 기대하는 디코더가 인코더로부터 이탈하게 되어 오디오 품질이 떨어지게 된다.

통신 동안에 프레임이 망가지는 일은 흔치 않으며, 디코더는 파손(corruption)으로 인한 음성 프레임의 상실[프레인 삭제(frame erasure)라고 함]을 처리하도록 되어 있다. 이동국-대-이동국 통신에서 셀룰러 통신 네트워크에 의해 시그널링을 삽입하는 것을 책임지기 위하여, 디코더는 단지 블랭크-앤드-버스트 시그널링 프레임을 송신 도중에 파손된 프레임 삭제로서 간주할 수 있도록 하는 것이 제안되어 있다. 이러한 방법은 여러가지 단점이 있다. 이동국-대-이동국 통신의 초기 통화 설정 동안에, 상당한 부가 시그널링 및 처리가 필요하다. 또한, 이 처리 동안에는, 통화가 이동국-대-이동국 통화인 것을 이동 통신 유닛에 통보하는 것도 포함하여 필요한 모든 통화 설정 시그널링이 이동 통신 유닛으로 전달될 수 있도록 오디오 신호가 1초 동안 뮤트되는 것이 요구된다. 그 다음에 이동 통신 유닛은 이 특정 통화 동안에 블랭크-앤드-버스트 신호를 프레임 삭제로 간주하게 된다. 그러나, 테스트를 하게 되면 이 방법으로는 블랭크-앤드-버스트 프레임에 어떠한 조절도 행하지 않은 것에 비하면 오디오 품질에 단지 최소한의 개선만이 있다는 것을 알 수 있다.

그러므로, 셀룰러 통신 시스템에서, 특히 이동국-대-이동국 통신 시나리오에서 시그널링 삽입 동안에 오디오 품질을 향상시킬 필요가 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 일반적인 셀룰러 통신 시스템의 일부를 도시한 블럭도.

제2도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 이동국-대-이동국 셀룰러 통신에서 오디오 품질을 향상시키는 방법을 설명한 플로우차트.

제3도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 오디오 품질이 향상된 디지탈 메시지 검색 시스템을 도시한 블럭도.

[양호한 실시예의 상세한 설명]

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 트래픽 프레임 레이트(traffic frame rate), 즉 정보 대역폭을 감소시켜 인코드된 음성의 구분적인 설명을 내포하면서 시그널링을 딤-앤드-버스트 포맷으로 삽입시키는 방법을 통해, 시그널링 삽입 동안에도 이동국-대-이동국 통신에서의 오디오 품질이 향상된다. 이에 대해서는 CDMA 셀룰러 시스템에서의 이동국-대-이동국 통신과 관련하여 설명하기로 한다. 그러나, 당업자라면 본 발명이 예를 들어, 저장된 메시지 검색 시스템의 오디오 품질을 향상 시키는 것을 포함한 다른 여러가지 응용들을 가진다는 것을 잘 알 것이다.

제1도를 참조하면, 셀룰러 통신 시스템(10)의 일부분이 도시되어 있으며, 이는 제1의 이동 통신 유닛(12), 제1의 공중 인터페이스(air interface)(14), 기지국(base station)(16), 제2의 공중 인터페이스(18) 및 제2의 이동 통신 유닛(20)을 포함하고 있다. CDMA 셀룰러 통신 시스템 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 이동 통신 유닛(12)은 가변 레이트 음성 인코더(22), 제어기(24), 신호 처리기(26), 멀티플렉서(27) 및 인코드된 음성 및/또는 시그널링을 공중 인터페이스(14)를 통해 전송하는 송신지(28)을 포함하고 있다. 양호한 실시예에서 공중 인터페이스(14, 18)은 일반적인 확산 스펙트럼 통신 채널이다. 기지국(16)은 전송된 인코드된 음성 및/또는 시그널링을 수신하는 수신기(30), 디멀티플렉서(31), 전송된 신호를 수신하는 신호 처리기(32), 제어기(34), 시그널링을 발생하는 신호 처리기(36), 멀티플렉서(37), 및 인코드 된 오디오 및 시그널링을 공중 인터페이스(18)을 통해 전송하는 송신기(38)을 포함하고 있다. 기지국(16)은 또한 고속 레이트의 인코드된 음성을 저속 레이트의 인코드된 음성으로 떨어뜨리는, 즉 이하에 설명하는 바와 같이 정보 대역폭을 감소시키기 위한 가변 레이트 프레임 리듀서(variable rate frame reducer)(40)을 포함하고 있다. 이동 통신 유닛(20)은 인코드된 오디오 및/또는 시그널링을 수신하는 수신기(42), 디멀티플렉서(43), 전송된 시그널링을 수신하는 신호 처리기(44) 및 가변 레이트 음성 디코더(46)을 포함하고 있다. 이동 통신 유닛(12, 20)의 구성 요소들은 명확함을 위해 개별적으로 식별되게 하였으며, 각각의 이동 통신 유닛은 상대방 이동 통신 유닛의 구성 요소들을 포함하고 있음을 알아야 한다. 게다가, 예를 들어, 송신기(28) 및 수신기(42), 멀티플렉서(27) 및 디멀티플렉서(43), 또는 신호 처리기(26) 및 신호 처리기(44) 등의 구성 요소는 각각 본 발명의 진정한 범위를 벗어나지 않고 단일 구성 요소로 결합될 수 있다. 마찬가지로, 신호 처리기(32) 및 신호 처리기(36) 또는 송신기(38) 및 수신기(30) 등의 기지국(16)의 구성 요소들은 각각 단일 구성 요소로 결합될 수 있다.

동작에 대해서 설명하면, 변조된 음성(48)은 이동 통신 유닛(12)에 있는 가변 레이트 음성 인코더(22)로 전달된다. 가변 레이트 음성 인코서(22)는 음성을 인코드 하고 인코드된 음성 패킷을 발생시켜 트래픽 프레임에 포함시키게 된다. CDMA 통신 시스템(IS-96, 워싱턴 디.시. 20006, 펜실베니아 애비뉴 2001 소재의 일렉트로닉스 인더스트리즈 어소시에이션/텔리커뮤니케이션즈 인더스트리즈 어소시에이션, 엔지니어링 퍼블리케이션 오피스(Electronics Industries Association/Telecommunications Industries Association, Engineering Publications Office, 2001 Pennsylvania Ave., Washington, D. C. 20006)로부터 입수 가능함)에 대해 정의된 트래픽 프레임은 길이가 20 밀리초(ms)이다. 음성이 인코드되는 레이트, 즉, 풀-레이트, 1/2 레이트 등등에 따라, 인코드된 음성 패킷은 실질적으로 모든 트래픽 프레임을 차지하거나 또는 그의 일부분만을 차지할 수도 있다. 인코드된 음성 패킷은 트래픽 프레임내로 삽입되며, 멀티플렉서(29)는 공중 인터페이스(14)를 통해 기지국(16)의 수신기(30)으로 전송하기 위해 트래픽 프레임을 멀티플렉스하게 된다.

기지국(16)은 통상적으로는 트래픽 프레임을 공중 인터페이스(18)을 통해 이동 통신 유닛(20)의 수신기(42)로 재전송하기만 하는 송신기(38)을 가지고서 트래픽 프레임을 통과시키게 된다. 이동 통신 유닛(20)에서는, 수신된 신호가 디멀티플렉서(43)에 의해 디멀티플렉스되고, 가변 레이트 음성 디코더(46)은 인코드된 음성을 다음에 복조하여 오디오 신호로 재생되는 변조 포맷(50)으로 디코드한다.

이동 통신 유닛(12)와 이동 통신 유닛(20)사이의 통신 동안에, 이동 통신 유닛(12)이 기지국(16)으로 시그널링을 전송해야만 하는 경우도 있다. 이러한 경우에, 제어기(24)는 가변 레이트 음성 인코더(22)에 시그널링이 삽입중에 있다는 것을 통보하게 된다. 시그널링은 신호 처리기(26)에 의해 트래픽 프레임으로 삽입되어 기지국(16)의 수신기(30)으로 전송된다. 기지국(16)에서는, 신호 처리기(32)에 의해 트래픽 프레임으로부터 시그널링이 추출된다. 이상의 것은 시그널링이 트래픽 프레임 전체를 대체하는 블랭크-앤드-버스트, 또는 시그널링이 트래픽 프레임의 일부만을 차지하게 되는 덤-앤드-버스트로 쉽게 달성되는데, 그 이유는 제어기(24)는 가변 레이트 음성 인코더(22)가 그에 따라 그의 상태를 조정할 수 있도록 시그널링을 삽입하기 이전에 가변 레이트 음성 인코더(22)에 정보를 제공할 수 있기 때문이다.

그러나, 기지국(16)이 이동 통신 유닛(20)에 시그널링을 전송해야만 하는 때에는, 기지국(16)은 가변 레이트 음성 인코더(22)에 긴급한 시그널 삽입을 통보할 수는 없다. 따라서, 가변 레이트 음성 인코더(22)는 인코드된 음성을 전송하기 이전에 그의 상태를 조정할 수 없다. 기지국(16)이 시그널링을 트레픽 프레임에 삽입하는 동안에는, 통신 유닛(12)로부터 전송된 인코드된 음성 프레임은 버려진다. 이와 같이 함으로써 가변 레이트 음성 인코더(22)와 인코드된 음성 프레임을 기대하고 있었던 가변 레이트 음성 디코더(46)사이에 이탈이 생기게 되고 그결과 오디오 품질이 떨어지게 된다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 기지국(16)은 시그널링을 삽입하기 이전에 프레임 레이트 리듀서(40)을 통해 트래픽 프레임 레이트를 조정하는 동작을 한다. 즉, 프레임 레이트 리듀서(40)은 전송된 신호의 정보 대역폭을 감소시켜 시그널링을 전달하기에 충분한 대역폭을 생성하는 반면, 예를 들어 인코드된 음성과 같은 정보 대역폭의 일부를 예비하여 둠으로써 인코더/디코더 이탈을 감소시켜 오디오 품질을 향상시키게 된다.

제1도를 계속 참조하면서 아울러 제2도를 참조하여, 기지국(16)은 전송할 시그널링이 없을 때에는(단계 102), 트래픽 프레임을 수신하여 재전송하는 동작을 한다. 전송할 시그널링이 있는 경우에는, 제어기(34)는 프레임 레이트 리듀서(40) 및 신호 처리기(36)에 통보하게 된다. 프레임 레이트 리듀서(40)은 시그널링을 삽입하기 위하여 트래픽 프레임에 이용가능한 정보 대역폭이 충분히 있는지를 판별한다(단계 104). 즉, 시그널링이 1/2 레이트로 전송될 수 있고 트래픽 프레임이 현재 1/2 레이트로 전송 중에 있는 경우에, 프레임 레이트 리듀서(40)은 트래픽 프레임에 아무것도 하지 않고 시그널링 신호 처리기(36)에 으해 트래픽 프레임에 1/2 레이트로 삽입된다(단계 106). 그러나, 트래픽 프레임에 이용가능한 정보 대역폭이 충분히 있지 않은 경우에(단계 104), 프레임 레이트 리듀서(40)은 이후에 설명하는 바와 같이 인코드된 음성 파라메타를 제1의 고 프레임 레이트에서 제2의 저 프레임 레이트로 매핑함으로써 트래픽 프레임의 정보 대역폭을 감소시키게 된다(단계 108). 감소된 레이트 트래픽 프레임은 적어도 가변 레이트 인코더(22)와 가변 레이트 디코더(46)간의 이탈을 감소시키는 인코드된 음성의 부분적인 설명을 내포하고 있다. 일반적으로, 감소된 레이트의 트래픽 프레임은 신호 처리기(36)가 적당한 레이트로 하는 시그널링을 삽입하기에 충분한 대역폭을 가지고 있다(단계 106). 즉, 트랙픽 프레임이 풀-레이트에서 1/2 레이트로 감소되는 경우, 시그널링은 1/2 레이트로 삽입된다.

코드 여기된 선형 예측(code excited linear prediction)(CELP) 가변 레이트 보코더(variable rate vocoder)(음성 인코더)에 대해서 IS-96 사양서에 정의되 바와 같이, 가변 레이트 인코더(22)는 음성을 다수의 인코딩 파라메타로 변환한다. 이들 파라메타로는 디지탈적으로 인코드된 포맷으로 음성을 나타내는 라인 스펙트럼쌍(line spectrum pairs)(LSP), 피치 래그(pitch lag)(Plag), 피치 이득(pitch gain)(Pgain), 코드북 인덱스(codebook index)(CBindex) 및 코드북 이득(codebook gain)(CBgain)이 있다. 인코딩 파라메타에 대한 완전한 설명은 IS-96의 부록 A에서 얻을 수 있다. 그러나, 다른 인코딩 방법들도 본 발명의 정당한 범위를 벗어나지 않고도 사용될 수 있다는 것을 알아야만 한다. 음성이 풀-레이터, 1/2 레이트 또는 다른 레이트로 인코드되었는지에 따라서, 인코딩 파라메타는 이하의 테이블 1에 설명한 바와 같이 다르게 된다.

[테이블 1]

프레임 레이트 리유서(40)은 시그널링의 삽입을 위해 트래픽 프레임내에 대역폭을 생성하도록 고 레이트의 인코드된 음성 패킷을 저 레이트의 인코드된 음성 패킷으로 매핑하는 동작을 한다. 본 발명의 양호한 실시예에서는, LSP는 풀-레이트에서 1/2 레이트로 재양자화된다. 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다:

여기서,은 1/2 레이트 라인 스펙트럽 쌍()에 대한 1/2 레이트 양자화 오퍼레이터이며,은 풀-레이트 라인 스펙트럽 쌍()에 대한 풀-레이트 역 양자화 오퍼레이터이다. LSP는 해상도가 데시메이트된 유일한 파라메타이다, 즉 LSP 파라메타는 동일 레이트로 저 해상도를 가지고 전송된다. 나머지 파라메타들은 시간상 데시메이트된다, 즉 동일 해상도가 동일량의 오디오 데이타를 나타내기 위해 절반의 횟수로 전송된다. 따라서, 두개의 연속적인 서브프레임에 대한 파라메타는 전체 에러를 최소화하는 어떤 함수에 의해 하나의 서브프레임으로 결합한다. 피치 이득의 경우, 함수에 의해 하나의 서브프레임으로 결합된다.

양호한 실시예에서는, 풀-레이트 피치 이득의 평균값은 1/2 레이트 피치 이득을 생성하는데 사용된다. 즉,

마찬가지로, 피치 래그에 대한 함수 F는 다음과 같이 일반화될 수 있다.

또다시, 양호한 실시예에서는, 풀-레이트 피치 래그의 평균값은 1/2 레이트 피치 래그를 생성하는데 사용된다. 즉,

코드북 인덱스의 경우에는, 4개의 1/2 레이트 서브프레임 각각은 8개의 풀-레이트 서브프레임은 2개의 함수로서 표현될 수 있다. 즉,

최적의 경우에, 함수 F는 2개의 풀-레이트 코드북 벡터를 연결하여 연결된 풀-레이트 벡터와 단일 1/2 레이트 벡터간의 최소 제곱 오차에 근거하여 새로운 이덱스를 선택하는데, 여기서 모든 1/2 레이트 벡터 인덱스들은 소진된다. 계산이 좀덜 복잡한 다른 방법은 코드북 이득이 가장 높은 것에 해당하는 풀-레이트 인덱스를 선택하는 것이다. 제2 인덱스가 선택되면, 1/2 레이트 코드 벡터의 제2 반분이 제2의 풀-레이트 코드 벡터와 정렬되도록 인덱스를 조정할 필요가 있다. 그러나, 이들 방법은 단지 제1의 풀-레이트 코드 벡터의 인덱스만을 사용하는 것보다 약간의 개선을 제공할 뿐이다. 따라서, 코드북 인데스는 다음과 같이 표현될 수 있다:

코드북 이득은 또한 이하에 설명하는 바와 같이, 8개의 풀-레이트 서브프레임 중 2개의 함수로서 표현될 수도 있다:

이들 파라메타들은 재양자화, 결합 및 복합 1/2 레이트 코드북 이득에 대한 재양자화를 필요로 한다. 코드북 이득은 차분 인코드되기 때문에, 역양자화된 값들은 평균화되지 않고 가산되어 순 차분 이득(net differential gain)을 산출하게 된다. 상수 k를 감산하여 코드북 이득의 이탈을 최소화하기 위한 디코딩 과정 동안에 가해지는 누설 항을 제공하게 된다. 따라서, 1/2 레이트 코드북 이득은 다음과 같이 표현될 수 있다:

이들 식은 단지 마지막 2개의 서브프레임 파라메타를 결합시키는 것만을 고려한 것이다. 이전의 서브프레임의 이력을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나, 그와 같이 하는 것은 그 알고리즘을 복잡하게 만들며 상당히 많은 처리를 기지국 멀티플렉서 기능에 도입하게 된다. 양호한 실시예에서 사용되는 식들은 처리 부담이 과중하지 않고 시스템 지연을 증가시키지 않고 신속히 계산될 수 있다.

테이블 II는 본 발명을 포함하는 셀룰러 통신 시스템의 시뮬레이터된 성능에 대한 객관적인 측정치를 나타낸다. 테이블 II에 보고된 세그먼트 신호-대-잡음비(Segmental Signal-to-Noise Ratio)(SNRseg)는 다음과 같이 정의되고:

전력 스펙트럼 신호-대-잡음비(Power Spectral Signal-to-Noise Ratio)(SNRps)는 다음과 같이 정의된다:

여기서, x(n)은 기준 음성 디코더의 출력이고, y(n)은 테스트 음성 디코더의 출력이며, |Xi(k)|은 시간 i에서 시작하는 신호 x(n)의 256 포인트 이산 푸리에 변환(DFT) 크기 스펙트럼이고, |Yi(k)|은 시간 i에서 시작하는 신호 y(n)의 256 포인트 DFT 크기 스펙트럼이며, N은 샘플(40)에서의 세그먼트 사이즈이고, M은 시퀀스 x(n)에서의 세그먼트의 수이고, L은 유일한 DFT 크기 요소들의 수(양호한 실시예에서는, 129)이다.

테이블 II는 시그널링 레이트가 20개의 트래픽 프레임마다 하나(1)로 설정되어 있는 테스트로부터의 결과를 나타낸다. 입력은 표시된 바와 같이 IS-85 표준 테스트 파일들이다. 첫번째 열은 블랭크-앤드-버스트 시스템에 대한 결과를 나타내고, 두번째 열은 프레임 소거 보상 시스쳄에 대한 결가를 나타낸 것이며, 세번째 열은 본 발명의 프레임 레이트 리듀서의 결과를 나타내고 있다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 블랭크-앤드-버스트 또는 프레임 소거 방법 보다 상당히 개선된 SNR 측정치를 제공하고 있다. 주관적인 테스팅도 또한 본 발명에서는 오디오 품질이 개선되었음을 나타내고 있다.

[테이블 II]

본 발명은 이동국-대-이동국 통신을 갖는 CDMA 셀룰러 통신 시스템에 관련된 양호한 실시예에 대해서 설명한 것이다. 당업자라면 본 발명의 교시에 의해 본 발명의 정당한 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들이 있을 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 본 발명은 식별용 톤, 기록 메시지 또는 음성 메일 메시지 등의 오디오 메시지가 인코드된 포맷으로 저장되고 그 후에 이동 통신 유닛으로 전달되는 경우에 적용할 수 있다. 이러한 적용례를 설명하는 것으로서, 제4도에 도시한 바와 같은 음성 메일 시스템에 있어서, 오디오 음성 메일 메시지는 음성 메일 시스템 메모리(60)에 인코드된 음성 포맷으로 저장된다. 유사한 참조 번호를 사용하여 이전의 실시예의 유사한 구성 요소와 구별하고 있다. 음성 메일박스 소유자가 이동 통신 유닛(20)을 거쳐 메시지를 검색 중에 있는 경우에, 음성 메일 처리기(62)는 메시지를 검색하여 이를 인코드된 포맷으로 기지국(16)으로 전달하게 된다. 기지국(16)이 검색된 메시지를 이동 통신 유닛(20)으로 전달하는 동안에 시그널링을 삽입해야만 하는 경우에는, 블랭크-앤드-버스트 포맷으로 시그널링을 삽입하는 일은 인코드된 음성과 가변 레이트 디코더(46)간에 이탈을 야기시킬 수 있으며, 그 결과 이전에 기술한 바와 같이 오디오 품질을 감소시키게 된다. 이러한 오디오 품질의 저하를 예방하기 위하여, 본 발명의 프레임 레이트 리듀서(40)를 이용하여 검색된 인코드된 메시지의 레이트를 감소시켜 시그널링의 삽입동안에 메시지의 부분적인 표현을 보존하게 된다.

그러므로, 본 발명은 인코더/디코더 이탈을 제한함으로써 오디오 품질을 향상시키게 된다. 이렇게 하는 것은 인코드된 음성 레이트를 감소시켜 인코드된 음성패킷의 부분적인 표현을 보존하는 동안에 시그널링을 삽입할 트래픽 프레임에 대역 폭을 생성함으로써 인코더/디코더 이탈을 감소시키게 된다. 게다가, 본 발명은 셀룰러 통신 시스템에서의 처리 부담 또는 지연을 그다지 증가시키지 않고 오디오 품질을 향상시키게 된다.

Claims

통신 시스템의 통신 채널에 시그널링(signaling)을 삽입하는 장치에 있어서, 제1의 레이트(rate)로 인코드된 전송 신호를 수신하는 수신기와, 상기 제1의 레이트로 인코드된 전송 신호를 상기 제1 레이트보다 느린 제2의 레이트로 인코드된 신호로 변환(convert)하는 프레임 레이트 리듀서(frame rate reducer), 및 상기 제2의 레이트로 인코드된 신호에 시그널링를 삽입하는 신호 처리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 통신 시스템은 CDMA 통신 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임 레이트 리듀서는 제1의 레이트로 인코드된 전송 신호와 관련된 인코딩 파라메타 세트(a set of encoding parameters)를 제2의 레이트로 인코드된 인코딩 파라메타 세트로 매핑(map)하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 프레임 레이트 리듀서는 인코딩 파라메타 세트의 적어도 라인 스펙트럼 쌍 파라메타(at least a line spectrum Pair parameter)를 데시메이트(decimate)하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 프레임 레이트 리듀서는 인코딩 파라메타 세트의 피치 이득(pitch gain) 파라메타, 피치 래그(pitch lag) 파라메타 또는 코드북 인덱스(codebook index) 파라메타 중 적어도 하나를 시간상으로 데시메이트하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인코딩 파라메타는 코드북 이득(codebook gain) 파라메타를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임 레이트 리듀서는 제1의 레이트로 인코드된 전송 신호의 일부를 보존(preserve)하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1의 레이트로 인코드된 전송 신호는 저장되어 있는 인코드된 오디오 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1의 레이트로 인코드되어 전송되는 인코드된 신호는 이동 통신 유닛에 의해 발생된 인코드된 오디오 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2의 레이트로 인코드된 신호가 이동 통신 유닛으로 전달되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2의 레이트로 인코드된 신호가 저장 매체로 전달되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 장치.
통신 채널에 시그널링을 삽입하는 방법에 있어서, a) 통신 채널이 충분한 가용 정보 대역폭을 가지고 있는 경우에 시그널링을 통신 채널에 삽입하는 단계와, b) 통신 채널이 시그널링을 삽입할 충분한 정보 대역폭을 가지고 있지 못한 경우에 통신 채널의 정보 대역폭을 감소(reduce)시키는 단계, 및 c) 정보 대역폭이 감소된 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 단계를 것을 특징으로 하는 통신 채널에 시그널링을 삽입하는 방법.