KR100520394B1 - 에러 보정 및 에러 검출을 활용한 정보 코딩 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면 정보 코딩 시스템에서 집중화된 에러 보정 및/또는 집중화된 에러 검출이 이용된다. 본 발명의 목적은, 에러 보정 코딩 및/또는 에러 검출 코딩이 집중되는 음성 패러미터 비트의 개수가 정보 전송 접속 품질의 함수인 전체 음성 패러미터 비트들의 개수와 관련하여 자동적으로 조정되는 음성 부호화 방법을 제공하는데 있다. 본 발명에 따른 정보 부호화 시스템에서는 음성 부호화를 위해 사용되는 비트들의 개수를 감축할 필요가 없으며, 이로 인해 음성의 음질은 높게 유지된다. 본 발명에 따른 정보 부호화 시스템에서 에러 보정 및/또는 에러 검출은 C/I(채널 대 간섭)의 함수-정보 전송 접속의 품질을 나타내는 패러미터등과 같이 음성 품질에 있어 가장 중요한 비트들에 집중된다. 좋지 않은 정보 전송 접속상의 종래의 시스템에서 발생하는 음성 합성의 뮤팅은 본 발명에 따른 정보 부호화 방법에서 집중화된 에러 검출을 이용하여 감소될 수 있다.

Description

에러 보정 및 에러 검출을 활용한 정보 코딩 방법 및 장치{An information coding method and devices utilizing error correction and error detection}

본 발명은 집중화된 에러 보정 및/또는 에러 검출을 활용하는 정보 코딩 방법에 관한 것으로, 이 방법에서 데이터 전송 접속의 품질은 데이터 전송 접속을 위한 코딩 모드를 선택하는데 이용된다. 본 발명은 또한 상기 방법을 적용하는 시스템 및 단말 장치에 관한 것이다. 본 발명은 무선에 의해 실현되는 데이터 전송 접속과 관련한 사용에 특히 적합하다.

전송 에러의 지배를 받는 전송 접속을 이용하여 음성이나 데이터와 같은 정보를 전송할 때, 전송될 정보는 일반적으로 에러 보정 알고리즘을 사용하여 보호된다. 특히 디지털 접속에서, 전송 에러를 검출하고 잘못된 정보 비트들을 보정하는 것이 시도된다. 여기서 얼마나 잘 성공하느냐 하는 사실은 무엇보다도 전송 에러의 개수와 사용된 에러 보정 알고리즘에 달려있다. 당업자에게 이미 알려져 있는 음성 코딩 알고리즘에 있어서, 음성 정보를 구성하는 비트들의 대부분은 에러 보정 코드를 사용하여 보호된다. 이것은 GSM 시스템의 풀 레이트(Full Rate, FR)의 음성 코덱이라 불리는 것등에서의 절차이다.

GSM 시스템의 풀-레이트 음성 코덱(이후 FR-음성 코덱이라 칭함)에서 RPE-LTP(Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction) 기반의 음성 부호화 시스템이 사용된다. 그것은 각 20ms 음성 프레임에 대해 260개의 음성 패러미터 비트들을 발생시킨다. 이들 260 비트들 중에, 182개의 주관적으로 가장 중요한 비트들은 에러 보정 코드를 이용하여 보호된다. 에러 보정 코드로서 1/2-레이트 컨벌루션 부호화가 이용된다. 나머지 78 비트들은 데이터 전송 접속에서 에러 보정이 전혀 없이 전송된다.

데이터 전송 접속상의 전송 에러의 개수는 GSM-시스템에 사용된 1/2-레이트 컨벌루션 코딩의 에러 보정 용량을 일시적으로 초과할 수도 있다. 결국, 수신된 중요한 음성 패러미터 비트들이 전송 에러를 포함할 수도 있다. 그들을 보정할 가능성이 없다고 하더라도, 발생된 이들 전송 에러를 검출하는 것은 중요하다. 음성 품질에 있어서 가장 중요한 음성의 패러미터들이 전송 에러들을 포함하면, 그들은 수신기에서 음성 합성을 위해 사용되어서는 안되고, 거부되어야만 한다. GSM 시스템의 풀-레이트 FR-음성 코덱에서 3 비트 CRC(Cyclic Redundancy Check)-에러 검출이 사용된다. CRC-에러 검출은 음성 코딩 중 50개의 가장 중요한 비트들에 집중된다. 수신기에서 에러 검출 코드는 각 20ms 음성 프레임 중 50개의 가장 중요한 비트들의 정확성을 검증한다. 그 비트들이 에러를 포함하면, 프레임은 틀린 것으로 분류되고 음성 합성에 사용되지 않는다. 그 대신에, 그 틀린 프레임을, 주기적으로 앞서는 에러 없는 프레임들 등을 기반으로 형성된 예측치로 치환하려는 것이 시도되어진다.

위에서 짧게 설명된 GSM-시스템의 풀-레이트 음성 코딩 방법은, 전송 에러의 상대적 부담이 아주 높이 올라가지 않으면, 합당하게 잘 동작한다. 이러한 조건하에서 에러 보정 알고리즘은 만족스런 전송 접속 및 그를 통해 만족스런 음성 품질을 얻기 위해 전송 에러를 충분히 보정할 수 있다. 전송 에러의 비율이 중간 또는 높은 레벨로 올라갈 때, 1/2-레이트의 코딩율을 가지는 컨벌루션 코딩의 에러 보정 능력이 초과된다. 이런 경우 1/3-레이트 코딩율을 갖는 컨벌루션 코딩등과 같이 보다 더 효과적인 에러 보정 알고리즘이 필요하게 된다. 그러나, 이런 경우에 더 많은 에러 보정 정보 비트들이 데이터 전송 접속에 포함되어야 하기 때문에 전체 음성 부호화 효율은 본질적으로 감소될 것이다. 이것은 자연히 데이터 전송 접속의 필요한 데이터 전송 속도를 증가시킨다. 이에따라, 이러한 시도는 고정된 라인 속도를 갖는 코덱에 사용될 수 없다. 대신에, 에러 보정 알고리즘을 보다 효율적으로 만드는 것에 기반을 둔 상술한 방법이 다양한 라인 속도를 갖는 시스템에 적합하다. 예를들어, 음성 전송에 사용되는 데이터 전송 시스템의 전체 비트율은, 음성 패러미터 비트들의 에러 보정을 위해 사용되는 비트의 개수가 증가될 때 동시에 음성 부호화 자체에 사용되는 비트의 개수가 감소되면, 일정하게 유지될 것이다. 그러한 시스템의 예가 GB 2 291 570에 공개되어 있다. 이것은 자신의 순서에서 전송기와 수신기 모두에 있어 서로 다른 라인 속도를 갖는 여러개의 서로 다른 음성 코덱을 사용하는 것을 요구하고, 이것이 시스템의 구조를 보다 복잡하게 만든다. 상이한 음성 코덱을 사용하는 하나의 알려진 예가 US 5 115 469에 공개되어 있고, 여기서 인코더-디코더 조합을 제공하는 가장 원래와 같은 신호가 선택되도록 인코더가 선택된다. 또한, 음성 부호화에 사용되는 비트의 개수가 적을수록, 더 많은 계산 용량이 시스템의 다양한 구성요소들에 요구된다. 상술한 단점들은 시스템의 가격을 높인다. 상술한 것에 덧붙여, 음성 부호화에 사용가능한 비트가 적을수록 음성 품질을 더욱 고려해야 하기 때문에, 더 많은 비트들이 에러 보정을 위해 사용될 때 음성 품질의 저하는 피할 수 없다. 음성 부호화에 사용된 비트 개수의 감소로 인한 음질 저하는 차 엔진으로부터의 잡음 등 음성에 대해 배경 잡음이 있는 경우등에 특히 중요하다.

종래기술에 따른 음성 코딩 방법에 발생하는 한가지 문제는, 많은 수의 전송 에러들을 포함하는 데이터 전송 접속이 사용될 때 수신기에서의 음성 합성의 완전한 뮤팅(muting)이다. 이것은 에러 검출 알고리즘이 음성 프레임들의 전송 에러들을 검출할 때 그것이 너무 쉽게 음성 합성기를 약음화(mute)시킨다는 사실에 기인한다. 이는 음성 정보의 손실을 이끈다.

상술한 것으로부터 입증되듯이, 수 많은 전송 에러들을 포함하는 데이터 전송 접속상의 정보 패러미터들을 보호하는 보다 나은 방법을 개발할 필요가 있다. 이에 더하여, 시스템, 그 중 에러를 포함하는 정보 패러미터 프레임들을 보다 잘 견디는 수신기를 개발할 필요가 있다. 이하에서 본 발명에 따른 정보 코딩 방법 과 그를 이용한 시스템 및 단말 장치들이 이동 통신 시스템의 음성 코딩을 예로서 이용하여 주로 설명된다. 그러나 음성 데이터 이외의 데이터의 코딩을 위해서도 또한 본 발명에 따른 정보 코딩 시스템을 이용하는 것을 전혀 제한하지 않는다. 명료성을 위해, 본 발명은 이하에서 음성 코딩 방법이라고 역시 불려지는데, 이는 그것이 본 발명이 적용되는 가장 중요한 분야들 중 하나를 가장 잘 묘사하기 때문이다. 무선 접속 대신, 유선 접속을 사용하여 구현된 정보 전송 시스템과 관련하여 본 발명을 활용할 수 있다.

집중화된 에러 보정 및 에러 검출 시스템을 활용하는 정보 코딩 방법이 현재 발명되었고, 이것의 사용에 의해 상술한 문제들이 줄어들 수 있다. 본 발명의 목적 중 하나는, 어떤 품질의 데이터 전송 접속상의 음성 품질을 최적화하는 데이터 전송 접속 품질의 함수로서 자동으로 조정되는 음성 코딩 방법을 제공하는데 있다. 사용된 데이터 전송 접속의 품질은, 당업자에게 이미 알려져 있는 C/I(Carrier to Interference)비, S/N(Signal to Noise)비, 또는 비트 에러율(Bit Error Rate, BER)등과 같이 데이터 전송 접속의 품질을 나타내는 패러미터들을 측정함으로써 해석된다. 본 발명에 따른 정보 코딩 방법에서는 정보 전송 접속에 사용되는 전체 비트율과 관련하여 음성 코딩에 사용되는 비트의 개수를 감소할 필요가 없고, 이 경우 음성의 음질은 양호하게 유지됨이 바람직하다. 본 발명에 따른 정보 코딩 방법에서 에러 보정 및/또는 에러 검출은, 데이터 전송 접속의 품질을 나타내는 상기 C/I 비 또는 어떤 다른 패러미터의 함수로서 음질에 가장 필수적인 비트들에 집중된다. 나쁜 품질의 데이터 전송 접속에 대한 종래의 시스템에서 발생하는 음성 합성의 뮤팅은, 본 발명에 따른 정보 코딩 방법에서 집중된 에러 검출, 달리 음성하면 잘못된 프레임들의 집중된 검출을 이용함으로써 줄어든다.

도 1a는 종래의 음성 인코더와 그와 관련하여 데이터 흐름에 포함된 에러 검출 및 에러 보정 패러미터들을 블록 다이어그램의 형태로 나타낸 것이다.

도 1b는 도 1a에 제공된 음성 인코더에 상응하는 음성 디코더 및 종래의 기능 블록들을 블록 다이어그램의 형태로 나타낸 것이다.

도 1c는 GSM 시스템의 음성 프레임 내에서 최대 중요 음성 패러미터 비트들에 대한 컨벌루션 코딩의 집중화를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 정보 코딩 시스템에서 에러 보정이 집중되는 패러미터 비트들의 개수에 대한 컨벌루션 코딩 효율의 비를 다이어그램으로 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 음성 코딩 시스템에서 사용된 에러 보정 코딩의 효율과 관련하여 음성 패러미터 비트들로의 에러 보정 코딩의 집중화를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 집중화된 에러 보정 및 에러 검출을 이용한 전송기를 블록 다이어그램의 형태로 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 집중화된 에러 보정 및 에러 검출을 이용하는 수신기를 블록 다이어그램의 형태로 나타낸 것이다.

도 6은 에러 검출 모드의 함수로서 본 발명에 따른 집중화된 에러 검출의 음성 패러미터 비트로의 집중화를 나타낸다.

도 7 및 도 8은 서로 다른 비트율을 갖는 여러 음성 코덱을 이용하여 음성 코더와 관련한 본 발명에 따른 집중화된 에러 보정 및 에러 검출의 구현을 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 이동국의 구조를 블록 다이어그램으로서 나타낸 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 정보 전송 시스템을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 정보 코딩 방법은 데이터 전송 에러들을 잘 견딘다. 데이터 전송 에러들의 높은 내성은 데이터 전송 접속의 품질을 감시하고 음성 패러미터의 에러 보정 및 에러 검출의 집중화를 최적화함으로써 이뤄지고 있다. 에러 보정 코딩(컨벌루션 코딩등)과 에러 검출 코딩(주기적 중복 검사등)은 데이터 전송 접속의 에러 상태를 정합하도록 조정된다.

데이터 전송 에러가 거의 발생하지 않을 때, 모든 또는 거의 모든 음성 패러미터 비트들은 본 발명에 따른 시스템의 에러 보정 코드로 보호된다. 더 많은 데이터 전송 에러가 발생할 때, 에러 보정은, 더 많은 데이터 전송 에러가 발생할수록 음성 품질 및 명료성을 위해 가장 중요한 음성 패러미터들(음성 이외의 데이터가 전송될 때는, 정보에 가장 중요한 비트)에 더욱 집중된다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 데이터 전송 에러들이 거의 발생하지 않을 때, 모든 또는 거의 모든 음성 패러미터 비트들이 본 발명에 따른 시스템의 에러 검출 코드로 보호되고, 보다 많은 데이터 전송 에러들이 발생할 때, 에러 검출은 더 많은 데이터 전송 에러들이 발생할수록 음성 품질 및 명료성을 위해 가장 중요한 음성 패러미터 비트들에 더 집중된다. 에러 검출 비트의 집중화는 에러 검출 비트의 개수를 일정하게 유지하나(3 CRC 비트등) 데이터 전송 품질에 좌우되는 에러 검출 비트들의 양에 대해 에러 검출을 수행함으로써 행해질 수 있다. 에러 검출 비트들의 집중화는 데이터 전송 품질에 좌우되는 에러 검출 비트의 양을 변화시킴으로써 행해질 수 있다. 어느 비트들이 음성 품질에 대해 가장 중요하느냐는 사실은 사용된 음성 코딩 방법을 토대로 결정된다. 예를들어, 단순한 PCM(Pulse Code Modulation) 코딩이 사용될 때, 최대 중요 비트들(Most Significant Bits, MSB)이 보다 중요하고 그들이 주의깊게 보호되어야 한다는 것은 분명하다. 최소 중요 비트(Least Significant Bits, LSB)들은, 음성의 명료성에 미치는 그들의 효과가 적기 때문에, 필요하다면 다시 비보호 상태로 남게 될 수 있다. 당업자에게 이미 알려져 있는 GSM 시스템의 FR-음성 코덱에서, 비트들의 상대적 중요성은 GSM 사양에 정의되어 있다. 음성 품질에 가장 중요한 것이 어느 비트들이냐에 대한 최종 결정은 듣기 테스트를 토대로 주관적으로 이뤄지고 있다. 본 발명에 따른 방법에서 에러 검출 코드가 최대 중요 비트들에 집중될 때, 에러 보정 코드는 동시에 보다 효과적으로 변화되거나 음성 패러미터 비트들과 관련하여 보다 많은 에러 보정 정보가 포함된다. 이것은 보다 낮은 코딩율을 가지는 컨벌루션 코딩등을 사용함으로써 구현된다.

이동국 및 기지국 사이의 무선 접속의 품질이 저하될 때 이동 통신 시스템에서 일어나는 것과 같이, 정보 전송 접속의 품질이 악화될 때, 발명에 따른 시스템에서는 향상된 에러 보정 코드를 사용하지만 모든 음성 패러미터 비트들중 점점 더 적은 부분이 선택적으로 보호된다. 에러 보정 코딩은, 최대 중요 비트들은 항상 보호되고 덜 중요한 비트들은 정보 전송 접속의 품질과 에러 보정 허용에 사용가능한 비트들의 개수에 의해 설정된 한계 내에서 보호되는 식으로, 음성 품질을 위해 가장 중요한 비트들에 집중된다. 에러 보정 코드의 향상의 결과, 수많은 에러들을 포함하는 정보 전송 접속에서 조차 수신단에서 음성을 디코딩하는 것이 가능 하며, 달리 음성하면 본 발명에 따른 음성 코딩 방법을 이용하는 시스템은 "와해"되지 않을 것이다, 즉 음성 디코더의 출력은 약음화(muting)되지 않는다. 에러 보정 코드 없이 전송된 비트들은 전송 에러들로 인해 음성 품질을 떨어뜨릴 것이나, 잘 보호된, 가장 중요한 음성 패러비터 비트들은 여전히 음성의 명료성을 보장한다. 음성 품질에 있어서, 이 방법은 빈약한 에러 보정 코드를 사용하여 모든 음성 패러미터 비트들이나 그들중 대부분을 보호하려는 시도보다 훨씬 낫다. 수많은 간섭을 갖는 정보 전송 접속의 빈약한 에러 보정 코드는, 에러 보정 코드가 더 이상 전송 에러들을 보정할 수 없는 상황을 초래한다. 이 경우 실제로 에러 보정을 위해 사용된 모든 비트들이 낭비된다. 정보 전송 접속의 품질이 향상되거나 전송 에러들의 개수가 감소될 때, 본 발명에 따른 음성 코딩 방법은 새로운 상황에 상응하여 스스로를 적응시키고 에러 보정 코드로 보호된 음성 패러미터 비트들의 몫을 증가시킨다. 따라서 에러 보정은 모든 데이터 전송 상태에서 효과적으로 동작한다.

다수의 방법을 사용하여 정보 전송 접속의 품질을 해석하는 것이 가능하다. 그 방법들 가운데에는 상술한, 당업자에게 이미 알려진, 정보 전송 접속에서 측정되는 C/I(Channel to Interference)비 및 S/N(Signal to Noise)비가 있다. 본 발명의 실시예와 관련하여 이후에 보다 상세히 설명되는 것과 같이, 최대 중요 비트들에 포함된 에러들로 인해 음성 합성시에 거부된 음성 패러미터 프레임 발생의 빈번도의 함수로서도 수신기의 정보 전송 접속의 품질을 해석하는 것이 가능하다. 전송기와 수신기 모두에서 정보 전송 접속 자체의 품질 검출을 수행하는 것이 가능하나, 선택된 음성 코딩 모드(혹은 본 발명에 따라 에러 보정 및/또는 에러 검출 비트들이 어떻게 집중되는지)에 대한 정보는 항상 전송기의 음성 인코더로 전송되어야 한다.

본 발명에 따른 시스템은 일반적으로 고정된 라인 속도로 동작하는 동일한 음성 코덱을 사용한다. 에러 보정 코딩 및 에러 검출 코딩의 집중화만이 현 데이터 전송 상태와 상응하도록 적응된다. 이것은 시스템의 동작을 상술한 "붕괴 점"으로 촉진시킨다. 붕괴 점은, 데이터 전송 접속이 많은 데이터 전송 에러들을 포함하여 수신기가 더 이상 수신된 정보를 해석할 수 없는 상황을 의미한다. 달리 음성하면, 본 발명에 따른 집중된 에러 보정 및 에러 검출을 활용하는 정보 코딩 방법은 데이터 전송 접속의 붕괴 점을 낮추며, 이것은 실제로 이동국과 기지국 사이의 데이터 전송 접속이 그전에 비해 더 빈약한 신호 대 잡음 비를 갖는 무선 접속에 성공적으로 설정될 수 있다는 것 등을 의미한다.

본 발명에 따른 음성 코딩 방법을 활용하는 시스템은 현재의 데이터 전송 상태에 따라 자동적으로 적응되며, 따라서 음성 품질에 대한 데이터 전송 에러들의 영향을 최소화한다. 소정 음성 비트들에 대한 에러 보정 코드의 집중화가 에러 보정 코드 자체의 한 부분이기 때문에, 본 발명을 이용하여 고정된 라인 속도에서 동작하고 높은 음성 품질을 제공하는 시스템 등을 구현하는 것이 가능하다. 보다 낮은 라인 속도를 가진 코덱을 사용하는 것까지 갈 필요 없이 모든 종류의 데이터 전송 접속에 대해 본 발명을 사용하는 것이 가능하다. 변화하는 라인 속도를 사용하거나 음성 패러미터 비트들과 에러 보정 정보 사이의 비율을 변화시키는 데이터 전송 시스템에서, 본 발명은 데이터 전송 접속 및 그를 통한 음성 품질을 개선시키기 위해 동등하게 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 음성 코딩 방법에서 에러 보정 코드가 가장 중요한 음성 패러미터 비트들과 관련하여 집중된다는 것에 더하여, 에러 검출 코드(가령 CRC) 또한, 현 데이터 전송 접속이 포함하는 데이터 전송 에러들이 많을수록 최대 중요 음성 패러미터 비트들을 보호하기 위하여 더 집중된다. 이는 또한 통과되어 들어오는 정보의 가능성을 향상시키고 수신기에서 음성 신호를 약음화할 필요성을 감소시킨다. 이것은 음성 품질 및 명료성을 바람직하게 향상시킨다. 매우 많은 수의 데이터 전송 에러들을 포함하는 데이터 전송 접속들이 사용될 때, 음성 프레임 중 최대 중요 비트들의 에러들로 인해 음성 프레임들을 거부할 필요가 있었다면 음성의 품질은 어떻든 감소되기 때문에, 음성 프레임 중 보다 덜 중요한 비트들의 데이터 전송 에러들을 받아들이고 수신기에서 음성 합성을 위해 이들 음성 프레임들을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에 따라 집중화된 에러 보정 및/또는 집중화된 에러 검출을 활용하는 정보 코딩 방법의 특징적 특성과, 그들을 이용한 장치가 청구항 1, 10, 11, 12 및 13의 특징적 부분들에 제공되어 있다.

본 발명에 따라 집중화된 에러 보정 및 집중화된 에러 검출을 활용하는 정보 코딩 방법과 그 구현은, 이하에서 첨부된 도면을 참조하는 실시예인 음성 코딩을 이용하여 상세히 설명된다.

도 1a는 GSM 시스템으로부터 이미 알려진 FR-음성 코덱의 전송기의 구조 및 기능을 블록 다이어그램으로서 나타낸 것이다. 음성 신호(100)는 음성 인코더(01)에서 음성 패러미터(102)로 부호화되고, 이것은 채널 인코더(104)로 더 전송된다. 채널 인코더(104)는 음성 패러미터(102)와 관련하여 에러 보정 및 에러 검출 비트들을 더한다. 비트 분리 블록(103)에서, 음성 패러미터들은 두 개의 중요한 분류로 나눠진다. 에러 검출 및 에러 보정 패러미터들은 가장 중요한 182 비트(Class I)에 대해 형성된다. 50개의 최대 중요 비트들에 대해 첫 번째 3-비트 CRC 에러 검출 패러미터들이 블록(105)에서 계산되고, 그 후 발생된 비트 스트림(182+3bits)은 컨벌루션 인코더(106)로 보내진다. 컨벌루션 인코더(106)는 그 비트들에 대해 4개의 꼬리 비트들을 가진 1/2-레이트 컨벌루션 코드를 산출한다. 그 결과는 컨벌루션 코드 데이터(107)의 378개의 비트(2*182+2*4+2*3)이다. 컨벌루션 부호화된 데이터(107)는 멀티플렉서(109)로 더 보내지고, 여기서 78개의 최소 중요 비트들(Class ||, 108)과 결합된다. 모든 채널 인코더(104)에서 각 20ms 음성 프레임에 대해 456 비트를 출력(110)으로 발생하므로, GSM 시스템의 FR 음성 코덱의 전체 라인 스피드는 22.8kbps가 된다.

도 1b는 GSM 시스템의 수신기등에서와 같은 디지털 수신기에서 음성 및 채널 코드 디코딩을 위한 종래의 구성을 나타낸 것이다. 정보 전송 접속으로부터 수신된 채널 부호화된 신호(111)는 디멀티플렉서(112)에서, 도 1a의 컨벌루션 인코더(106)에 의해 제공된 78개의 비보호 음성 패러미터 비트(121)와 378개의 비트(113)의 두 부분으로 분할된다. 채널 코딩은 채널 디코더(114)에서 두 단계로 복호화된다. 첫 번째 단계에서 컨벌루션 인코딩으로 보호된 비트(113)는, 검출한 전송 에러를 보정하고 에러 보정에 사용된 비트들을 제거하는 컨벌루션 디코더(114)에서 처리된다. 이러한 방식으로 컨벌루션 디코더(115)의 출력에서 비트 플로우(116)가 얻어지며, 그 비트 플로우는 182 음성 패러매터 비트(119) 및 3 CRC 비트로 구성된다. CRC 비트를 토대로 채널 디코더(114)는 CRC 제어(117)에서, 50개의 최대 중요 비트 가운데 어느 잘못된 비트들이 남아 있는지의 여부를 검사한다. 에러가 없으면, 음성 패러미터 비트(119)는 음성 신호(126)를 발생하기 위해 음성 디코더(125)에서 사용된다. 음성 패러미터 비트(119) 및 보호되지 않은 비트(121)는 전체 음성 프레임(앞서 언급된 바와 같이 260 비트들을 포함하는)을 형성하기 위해 멀티플렉서(120)에서 결합된다. 50개의 최대 중요 비트들 가운데에서 전송 에러가 검출되면, 음성 프레임은 틀린 것으로 간주되고 음성 합성을 위해 사용되지 않는다. 대신, 음성의 쾌적도와 명료성을 향상시키기 위해, 거부된 음성 프레임들 대신 이전에 에러 없는 음성 패러미터들을 토대로 멀티플렉서(120)로부터 얻은 예측치가 음성 디코더(125)로 전송된다. 이것이 블록(122)에서 수행된다. CRC-제어기(117)는 틀린 프레임 지시 플래그(118)(Bad Frame Indication, BFI)를 사용하여 스위치(124)를 제어하고, 그를 토대로 정보 전송 접속으로부터 수신된 음성 프레임(123)이, 또는 틀린 프레임의 경우 치환하는 예측치(122)가 음성 디코더에 대해 선택된다.

도 1c는 GSM 시스템의 풀-레이트 음성 부호화를 위해 사용된 음성 프레임 중 260개의 음성 패러미터 비트를 나타낸 것이다. 음성 패러미터 비트들은 주관적으로 최대 중요 비트들이 맨위에 제공되고, 최소 중요 비트들은 맨아래 나타나는 방식과 같이 음성 부호화 중요 순서로 도 1c에 나타난다. 실제 정보 전송 접속에서 최대 중요 비트들과 최소 중요 비트들은 버스트 같은 교란(몇개의 일련의 틀린 비트들)의 간섭 효과를 감소시키기 위해 음성 프레임에서 인터리빙(interleaving)된다. 주관적인 중요도는, 다른 방법(음성 신호의 S/N비에 대한 잘못된 비트의 효과등)을 사용해서도 역시 조잡하게 분류될 가능성이 있다고 하더라도, GSM 시스템에서 비트들이 결국 듣기 테스트를 기반으로 음성 품질에 있어서 더 중요하고 덜 중요한 비트들로 나눠진다는 것을 의미한다. 182개의 최대 중요 비트 b1 내지 b182(어둡게 표시된)는 1/2-레이트의 컨벌루션 코딩을 사용하여 항상 보호되고, 여기에 더하여 50개의 최대 중요 비트들은 3비트 CRC 에러 검출 코드가 갖춰진다. 이런 방식으로 GSM 시스템에서 전송 접속의 품질과는 별개로 에러 보정 패러미터들과 에러 검출 패러미터들로 보호되는 것은 항상 같은 비트들이다. GSM 시스템에 사용된 풀-레이트 음성 코덱의 기능은 GSM-권고안 06.10에 상세히 설명되고 있다. 그것은 사용된 RPE-LTP-코덱에 의해 형성된 음성 부호화 패러미터들의 음성 품질에 대해 주관적 중요성을 또한 정의한다.

도 2는 본 발명의 실시예를 나타내는 다이어그램을 제공한다. 이것은 본 발명에 따른 방법으로 컨벌루션 코딩의 효율과, 정보 전송 채널의 에러율의 함수인 최대 중요 정보의 소정 부분에 대한 컨벌루션 코딩의 집중화의 효율을 나타낸다. 정보 채널의 에러율은 이 예에서 C/I(Carrier to Interference)비로서 모델링되고 있다. C/I 비는 수신된 RF 신호의 품질, 본질적으로 반송파 신호 대 간섭 신호의 비율을 나타낸다. 간섭 신호는 동일한 주파수로 전송하는 다른 기지국에 의해 야기된 동일한 채널상의 간섭과 인접 채널들에 의해 야기된 간섭등으로 이뤄진다. 분류를 위해 신호 대 잡음 비(S/N, Signal-to-Noise, 또는 거부된 음성 프레임의 수신된 개수를 토대로 이후에 설명되는 지시)등을 사용하는 것이 마찬가지로 가능하다. 정보 전송 채널의 에러율을 기반으로 정보 전송 채널은 이 예에서 네가지의 서로 다른 종류로 분류된다.

거의 에러가 없는 채널 (C/I>10dB)

낮은 에러율 (7dB<C/I <= 10dB)

중간의 에러율 (4dB<C/I <= 7dB)

높은 에러율 (C/I <= 4dB)

거의 에러가 없는 정보 전송 채널에서 낮은 에러 보정 능력을 갖는 에러 보정 코드를 사용하는 것이 가능하다. 예를들어, 코딩율이 1/2 보다 높은 컨벌루션 코딩은 정보 전송 접속에서 결과적으로 발생된 에러들을 보정하기에 충분하다. 이 경우 각 음성 패러미터 비트에 대해 이용가능한 에러 보정 정보의 한 개 이하의 비트가 있으나 그것으로 충분하다. 13.0kbps 음성 코덱 및 22.8kbps의 전송 속도를 갖는 정보 전송 채널, 20ms 음성 프레임의 모든 260 음성 패러미터 비트가 4 개의 꼬리 비트 및 3 비트 CRC 코드와 함께 267/456 비 컨벌루션 코딩을 이용하여 보호될 수 있다. 이 방식으로, 사용된 에러 보정 코딩은 260 음성 패러미터 비트의 최초의 개수를 이 실시예에 사용된 GSM 시스템에 의해 요구되는 것과 정확히 같은, (456/267)*(260+4+3)=456 비트로 증가시킨다.

펑츄어링(puncturing)에 의해 1/2-레이트 컨벌루션 코드로부터 267/456-레이트 컨벌루션 코드를 구현하는 것이 가능하다. 펑츄어링은 당업자에게 이미 알려져있는 기술로서, 이것을 이용하여 동일한 컨벌루션 코딩 다항식을 사용하여 서로 다른 코딩율을 가지는 컨벌루션 코드들을 구현하는 것이 가능하다. 펑츄어링은 쉽게 구현되고 유연한 방법으로, 본 발명에 따른 음성 부호화 방법에 요구되는 서로 다른 코딩율들을 갖는 컨벌루션 코드들을 발생하는데 매우 적합하다. 예를들어 267/456-레이트 컨벌루션 코드는 두 단계로 1/2-레이트 컨벌루션 코드로부터 얻어진다. 첫 번째 단계에서 267비트(260개의 음성 패러미터 비트, 3개의 CRC 비트 및 4개의 꼬리 비트)는 1/2-레이트 컨벌루션 코드를 이용하여 부호화된다. 두 번째 단계에서, 456-비트 채널 프레임에 맞추기 위해, 획득된 534-비트 컨벌루션 코딩된 비트 플로우중에 78비트들이 탈락된다(punctured). 이런 식으로 267/456-레이트 컨벌루션 코딩이 얻어진다. 수신기에서 컨벌루션 디코더(222)는 컨벌루션 인코더(209)와 동기를 맞춰 동작하며, 그에 따라 디코더는 탈락된 비트들의 비트 위치를 안다. 컨벌루션 디코더(222)는 비어있는(puncruted) 비트 위치를 "0" 또는 "1"이 아닌 차라리 "반 비트"인 중성의 값으로 채운다. 빈 비트 위치를 채우면서, 컨벌루션 디코더(222)는 534-비트 블록을 가지며, 이것은 이후에 1/2 레이트 컨벌루션 코드를 사용하여 복호화된다.

정보 전송 채널의 에러율이 채널이 낮은 에러율-채널(7dB<C/I <= 10dB)로서 해석되게 하기 충분히 높아지면, 267/456-레이트 컨벌루션 코드는 더 이상 데이터 전송에서 발생된 에러를 보정할 수가 없다. 보다 효과적인 에러 보정 코드가 요구되어 진다. 이것은 이와 상응하게, 시스템 내에 놓여질 가능성이 있는 것보다 정보 전송 채널에 놓여질 더 많은 에러 보정 비트들을 필요로 할 것이다. 본 발명에 따른 음성 인코딩 방법에서 충분히 효과적인 에러 보정이, 에러 보정 코드를 260 음성 패러미터 비트들 중 최대로 중요한 것에 집중화함으로써 얻어진다. 이것은 본 발명에 따른 이 실시예에서 정보 전송 채널의 에러율이 높을수록 집중화가 더 정확하다는 방식등의 4개의 동작 모드를 사용하여 구현된다. 동시에 에러 보정의 코딩율은 이에 상응하게 조정된다. 이 예에서 1/2-레이트 컨벌루션 코드는 낮은 에러율을 갖는 채널에서 182개의 최대 중요 비트에 대해 사용되고, 따라서 채널 프레임에 의해 요구되는 2*(182+3+4)+78=456 비트가 얻어진다.

중간 에러율(4dB<C/I <= 7dB) 및 높은 에러율(C/I <= 4dB) 채널들에 있어서 증가된 에러들을 보정할 수 있도록 훨씬 효과적인 에러 보정 코드들이 요구된다. 본 발명에 따른 음성 부호화 방법의 이 실시예의 이들 채널들에 대해 127/316 및 1/4 레이트의 컨벌루션 코딩이 사용되는 한편, 이와 상응하게 에러 보정은 각각 120 및 56 개의 최대 중요 비트들에 집중된다. 다음의 표는 정보 전송 채널 에러율, 컨벌루션 부호화율 및 보호된 비트들의 개수에 더하여, 4개의 서로 다른 집중화 모드에 있어서 본 발명에 따른 음성 부호화 시스템의 패러미터 특성에 대한 요약을 제공한다.

[표]

모드	모드 0	모드 1	모드 2	모드 3
채널 에러율(선택적으로 S/N)	C/I>10dB	7dB<C/I <=10dB	4dB<C/I <=7dB	C/I <= 4dB
20ms 프레임의 스피치 패러미터 비트	260	260	260	260
컨벌루션 코딩율	267/456	1/2	127/316	1/4
보호된 스피치 패러미터 비트 개수	260	182	120	56
컨벌루션 코딩의 꼬리 비트의 개수	4	4	4	4
CRC-비트의 개수	3	3	3	3
A:보호된 스피치 패러미터 비트의 개수	267*456/267=456	189*2/1=378	127*316/127=316	63*4/1=252
B:보호되지 않은 스피치 패러미터 비트의 개수	0	78	140	204
20ms 스피치 프레임의 전송된 비트의 총 개수	456	456	456	456

선택적으로든 추가적으로든, 집중된 에러 보정을 사용하기 위해서는, 즉, 에러 보정 보호된 비트(위 표의 라인 A)의 수량을 변화하기 위해서는, 집중화된 에러 검출이 이용될 수 있다. 이것은, 에러 보정의 어떤 변화도 반드시 수행되지는 않으나(또는 어떤 에러 보정도 전혀 수행되지 않으나), 데이터 전송 에러가 거의 발생하지 않을 때 모든 혹은 거의 모든 음성 패러미터 비트들이 본 발명에 따른 시스템에서 에러 검출 코드로 보호되도록 에러 검출이 집중되고, 보다 많은 데이터 전송 에러가 발생할 때, 더 많은 데이터 전송 에러가 발생할수록 음성 품질 및 명료성에 가장 중요한 음성 패러미터 비트에 에러 검출이 더더욱 집중화된다는 것을 의미한다. 에러 검출 비트의 집중화는, 에러 검출 비트를 일정하게(가령 3 CRC 비트) 유지하지만 데이터 전송 품질에 따라 서로 다른 개수의 정보 비트(그 개수는 상기 표에서 라인 A에 나타난 것과 같을 수 있다)에 대해 에러 검출을 수행함으로써 행해 질 수 있다. 또한 에러 검출 및/또는 에러 보정으로 인한 중복 비트의 개수는 데이터 전송 품질에 따라 바뀔 수 있다. 그 개수나 에러 검출 비트등은 상기 표의 모드 0 내지 3에서 CRC에 대해 6, 5, 4 또는 3 비트를 사용함으로써 변화될 수 있다. 그런 경우, 시스템의 그로스(gross) 비트-레이트(즉, 소스 코딩 비트 및 에러 보호 비트 모두로 구성되는 전송될 비트의 전체 개수)는 데이터 전송 품질에도 역시 좌우될 것이다. CRC 비트나 에러 보정 비트의 개수의 증가는, 동시에 소스 코딩 비트 레이트를 감소시킴으로써 보상될 수 있다. 이것은 집중화된 에러 보정 및 검출에 더하여, 소스 코딩 비트 및 에러 보호 비트들의 개수의 비가 데이터 전송 품질에 따라 시스템에서 변화된다는 것을 의미한다.

정보 채널의 에러율은 상기 표에서 C/I(Carrier to Interference)-ql 또는 신호 대 잡음(S/N)-비로서 모델링되었다. 본 방법을 위해, 데이터 전송 접속의 품질을 해석하는 방법같은 것도 수신되고, 거부된 음성 프레임의 개수를 토대로한 모델링이 사용되는 데에 잘 맞는다. 이것은 다음에 상세히 설명된다.

데이터 전송 접속의 품질은 수신되고, 거부된 음성 프레임들을 토대로 평가될 수 있다. 그 평가는 한 타임 단위안에 수신되고, 거부된 음성 프레임들의 개수를 기반으로 한다. 가령 모든 수신된 음성 프레임들과 관련하여 마지막 2초 동안 수신되고, 거부된 음성 프레임들의 개수를 감시하고 다음과 같은 분류를 수행하는 것이 가능하다.

거의 에러가 없는 채널 거부된 프레임들 <= 0.3%

낮은 에러율 0.3%<거부된 프레임들 <= 3%

중간 에러율 3%<거부된 프레임들 <= 15%

높은 에러율 거부된 프레임들>15%

모든 수신된 음성 프레임들 중 거부된 음성 프레임들의 백분율은 그렇게 매우 정확하게, 음성 품질의 어떤 종류의 감소가 수반되었는지를 음성하지 않는다. 예를 들어 주파수 호핑이 시스템에 사용되지 않고 전화 사용자가 천천히 움직이는 경우, 전체로서의 거부된 프레임들의 몫이 적더라도, 긴 로컬 페이딩이 전송 접속에서 발생 할 수 있다. 정보 전송 접속의 품질을 검출하는, 상술한 것 보다 더 좋은 방법은 그래서 연속 수신된 틀린 프레임들의 개수를 기반으로하는 추가적 검출에 거부된 프레임의 백분율을 직접적으로 기반하는 상술한 방법을 결합함으로써 얻어진다. 이 추가 검출은 가령 마지막 2초 동안 연속 수신된 틀린 프레임들의 개수를 기반으로 하고, 그것을 사용함으로써 우연한 긴 페이딩에 대항하는 집중 모드의 보다 강한 선택이 이뤄진다.

이하에서 이 방법을 토대로한 품질 해석 방법이 제공된다. 그 안에 수신된, 일련의 틀린 프레임들의 개수가 P로서 나타내어지고 있다.

거의 에러가 없는 채널 P <= 1

낮은 에러율 1<P <= 3

중간의 에러율 3<P <= 6

높은 에러율 P>6

거부된 프레임들의 백분율과 일련의 거부된 프레임들의 개수를 기반으로 하는 상술한 방법들은, 정보 전송 접속의 품질이 상기 두 방법을 동시에 이용하여 검출되고, 보다 낮은 품질을 주는 검출 결과가 본 방법에 따른 집중 모드를 선택하기 위해 사용되게 하는 등의 방식으로 바람직하게 결합된다.

종래 기술에서 거부된 프레임의 치환 절차는, 일련의 거부된 프레임들의 개수가 직접 카운트되는 상태 머신에 따른다. 여러개의 연속된 틀린 프레임들이 수신될 때, 이동하는 각 거부된 프레임의 효과로 인해 한 단계 더 낮은 상태가 상태 머신에서 발생하고 치환 절차에서 보다 낮은 상태가 사용될수록, 음성은 치환 절차중에 더욱 뮤팅된다. 그러한 방법이 GSM 권고안 06.11 "풀-레이트 음성 트래픽 채널들을 위한 잃어버린 프레임들의 치환 및 뮤팅" 및 미국 특허 5,526,366 "음성 코드 처리"등에 설명되어 있다. 이런 종류의 방법들에서 거부된, 일련의 프레임들의 개수는 방문한 거부된 프레임들의 치환 절차 중 가장 하위의 상태를 토대로, 상태 머신으로부터 직접적으로 쉽게 알 수 있다. 따라서 상술한 정보 전송 접속 품질의 검출은, 검출을 제어하는 P와 같이, 슬롯을 감시하는 중에 방문되었던 거부된 프레임 치환 절차의 최하위의 상태가 이용되는 방법등에도 또한 적용될 수 있다. 치환 절차에 의존하여, P는 더 이상 직접적으로 일련의 거부된 프레임들의 개수가 아니라, 각 거부된 음성 프레임의 치환이 거부된 프레임들 치환 절차에 있도록 예측되었다는 것이 얼마나 어려운지를 더 일반적으로 설명하는 치환 절차이다. 예를 들어 미국 특허 5,526,366 "음성 코드 처리"는, 개별 프레임이 단 하나 또는 몇 개만의 바른 프레임들 이후에 수신되었을 때 거부된 프레임들 치환 절차의 최하위 상태가 한 개의 틀린 프레임의 결과로서도 또한 옮겨질 수 있는 것과 같은 방법으로 상태 머신이 변형되는 방법을 설명하고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 음성 부호화 시스템의 실시예에 사용되는 네 개의 동작 모드에서 컨벌루션 코딩에 의해 보호되는 비트와 보호되지 않은 비트로의 음성 패러미터의 분리를 나타낸 것이다. 네 개 이상이나 이하의 동작모드가 다른 실시예에 있을 수 있다. 컨벌루션 코딩으로 보호되는비트들은 도 3에서 어둡게 보여지는 것들이다. 네 모드들중 하나가 각 20ms 음성 프레임에 사용된다. 모드의 선택은 정보 전송 라인 에러율의 예측치를 기반으로 하며, 각 프레임에 대해 개별적으로 모드를 결정하는 것이 가능하다. 수신기에서 부호화를 위해 사용되는 코딩 모드(집중화 모드)는 수신된 비트 스트림으로부터 직접 식별될 수 있다. 선택적으로, 음성 프레임에 사용되는 코딩 모드에 대한 정보를 주변 정보 비트로서 포함하는 것이 가능하다. 사용된 코딩 모드에 대한 정보가 복호화에 필요한 가장 중요한 정보이기 때문에, 이 경우 주변 정보 비트들은 가장 효과적인 에러 보정 알고리즘 및 에러 검출 알고리즘을 사용하여 보호되어야 한다. 이것은 당연히 코덱의 효율을 어느 정도 감소시키며, 따라서 디코더에서 수신된 데이터로부터 코딩 모드를 식별하는 것이 보다 나은 해결방법이다. 시그널링 채널에서 코딩 모드를 전송하는 것 또한, 만일 현 정보 전송 시스템이 그를 조장한다면 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 에러 보정 및 에러 검출을 이용하는 트랜스미터 부분(10)을 나타낸 것이다. 거기서 음성을 음성 부호화 알고리즘(RPE-LTP-코딩 등)의 특성인 음성 패러미터 비트들(202)로 부호화 하는 음성 인코더(201)에서 음성 신호(200)가 부호화된다. 에러 보정 및 에러 검출은 본 발명에 따라 정보 전송 접속의 품질 함수로서 음성 패러미터 비트들(202)로 집중화된다. 정보 전송 접속의 품질은 연속적으로 감시된다. 그 감시는 정보 전송 접속의 C/I 비(선택적으로 S/N 비 또는 비트 에러비(BER)이 가능하다)를 측정하는 검출기(215)등을 사용하여 수행된다. 측정된 C/I비(203)는 도 2 및 도 3의 설명과 관련되어 언급된 원리에 따라 음성 부호화를 위해 사용될 부호화 모드(213)를 선택하는 집중화 모드 선택기(216)로 전송된다. 정보 전송 접속(214)으로부터의 신호 수신기의 품질은 따라서 S/N, C/I 또는 비트 에러비(BER)등에 의해 해석될 수 있다. 이들 패러미터들은 일반적으로 수신기의 채널 등화기 블록내에 형성된다. 신호대 잡음비와 비트 에러비의 평가는 미국 특허 공개 US 5557639등에 나와 있다.

2-웨이 정보 트래픽에서 서로 다른 방향으로(전송된 정보, 수신된 정보)의 정보 전송 접속(214)의 에러율에 중대한 차이가 발생할 수 있다. 최우선으로 가능한 집중화 모드에서 본 방법에 따라 전송될 정보를 전송할 수 있도록 하기 위해, 그러한 실시예가 본 방법에 사용될 수 있고, 여기서 전송 채널(214) 품질의 검출은 도 5의 수신기(20)에서 수행되고 수신기(20)는 전송기(10)를 가장 가능한 집중화 모드로 이끈다. 이 경우, 전송 채널(214) 품질의 검출 및 집중화 모드의 선택은 수신기(20)에서 수행된다. 수신기(20)는 선택된 집중화 모드를 사용하도록 나아가는 전송기(10)로의 주변 정보로서 선택된 집중화 모드를 전송한다. 이런 방법으로 전송기(10)는 전송 채널(214) 품질의 검출 및 집중화 모드의 선택을 수행할 필요가 없다. 이 실시예는 이후에 보다 상세히 설명된다.

도 4의 음성 부호화기(201)에 의해 발생된 음성 패러미터 비트들(202)은 음성 패러미터 비트 분리기(204)로 전해지고, 여기서 두 부분, 에러 보정 코드 및 에러 검출 코드를 사용하여 보호될 비트들(205)과, 정보 전송 접속을 통해 보호되지 않고 전송되는 비트들(206)(만일 있다면)로 분리된다. 본 발명에 따른 정보 코딩 시스템에서 서로 독립적인 에러 보정 코드 및 에러 검출 코드를 사용하는 것 , 달리 음성하면 에러 보정 코딩만 사용하거나 에러 검출 코딩만 사용하는 것 또한 가능하다. 그러나, 두 코딩 방법의 동시 사용이 음성 품질에 가장 좋은 결과를 주게 된다. 본 발명에 따른 집중된 에러 보정 코딩(컨벌루션 코딩(209)등) 및 에러 검출 코딩(CRC-코딩(208)등)은 채널 부호화기(207)에서 수행된다. 컨벌루션 부호화기(209)의 출력과 에러 코딩(도 3의 모드1 내지 모드3)없이 전송될 음성 패러미터 비트들(211)은 정보 전송 접속에 전송될 채널 부호화된 신호(214)를 형성하기 위해 다중화기(212)를 사용하여 결합된다. 그 신호는 트랜시버 유니트(240)를 사용하여 정보 전송 접속으로 전송된다. 모드 0가 사용될 때, 모든 음성 패러미터 비트들이 보호되고, 이때 음성 패러미터 비트 분리(204) 및 다중화기(212)는 수행될 필요가 없으나, 모든 음성 패러미터 비트들은 에러 보정 코딩(209) 및 에러 검출 코딩(208)을 거친다.

도 2 및 도 3과 관련하여 주로 에러 보정의 소정 음성 패러미터 비트들로의 집중화가 설명된다. 상응하는 방식에 있어서, 전송 에러들의 검출을 위해 사용되는 코딩(CRC-코딩(208)등)을 선택된 비트들에 집중시키는 것이 가능하다. 이것은 가장 중요한 비트들의 그 목표에 이르는 가능성을 더 증가시킨다. 이전 보다 음성 프레임들의 더 큰 몫을 복호화할 가능성이 있기 때문에, 이런 식으로 수신기의 음성 합성을 뮤팅시킬 필요성이 종래의 시스템에서 만큼 자주 일어나지 않는다.

낮은 에러율(7dB<C/I<=10dB), 중간 에러율(4dB<C/I<=7dB) 및 높은 에러율(C/I<=4dB)이 있는 채널상에서 CRC(208)는 각각 50, 30 및 15개의 가장 중요한 비트들만을 커버하는데 반해, 거의 에러가 없는 채널상에서(C/I > 10dB) CRC-코딩(208)은 상술한 경우 100개의 가장 중요한 비트들로 집중된다. 도 6은 집중화 모드(213)의 함수로서 소정 비트들로의 CRC-코딩(208)의 집중을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 정보 코딩 시스템에 사용되는 수신기(20)의 구조를 블록 다이어그램으로서 나타낸 것이다. 정보 전송 접속(214)으로부터 수신된 데이터는 트랜시버 유니트(241)로부터 비다중화기(219)로 전해지고, 여기서 사용된 집중화 모드에 의해 결정되는 방법(도 3의 모드 0 내지 모드 3 등)을 사용하여 복호화된다. 사용될 집중화 모드는 가령 주변 정보 비트들(213)로서 전송기(10)로부터 수신되고 집중화 모드 선택기(248)로 전송된다. 수신기(20)의 집중화 모드 선택기(248) 또한 검출기(245)를 사용하여 정보 전송 접속(214)의 품질을 측정함으로써 정보 전송 접속(214)에 적합한 집중화 모드에 대해 결정을 내릴 수 있다. 검출기(245)는 앞서 설명된 것과 같이 거부된 패킷들을 또한 기반으로 하여 정보 전송 접속의 품질을 측정할 수 있다. 측정 결과는 신호(247)의 형태로 집중화 모드 선택기(248)로 전송된다. 집중화 모드의 선택이 수신기(20)에서 수행되면, 그것에 관한 정보는 수신기에 의해 가령 주변 정보 비트들로서 전송기(10)로 전송되어 진다. 이것이 점선(242)에 의해 나타내어 지고 있다.

집중화 모드 선택기(248)가 사용될 집중화 모드(250)를 결정했을 때, 그것은 집중화 모드(250)를 채널 복호화기(223)로 전송한다. 수신기(20)가 주변 정보 비트들(213) 없이 사용될 집중화 모드를 인식할 수 있다면, 음성 디코더는 복호화와 관련되어 사용될 집중화 모드에 대해 바람직하게 결정한다. 이런 방식과는 별도로 집중화 모드가 전송되거나 식별되고, 수신된 데이터(218)는 보호되지 않은 비트들(225) 및 집중화 모드를 기반으로 에러 보정 코드(도 4의 209) 및 에러 검출 코드(도 4의 208) 모두로 보호된 비트들(220)로 나눠진다. 정보 전송 접속(214)이 거의 에러가 없으면(모드 0가 집중화 모드에 선택되었다), 모든 비트들이 보호되었기 때문에, 어떤 비트 분리도 수행될 필요가 없다.

비다중화기(219)로부터 채널 복호화기(223)로 전송될 데이터(220) 중에서, 먼저 에러 보정 코딩이 제거된다. 이것은 집중화 모드(260)를 토대로 결정된 알고리즘에 따라 컨벌루션 복호하기(222)를 사용하여 실현된다. 컨벌루션 디코더(222)에서 전송기(10)에서와 같은 컨벌루션 코딩비(267/456, 1/2, 127/316 또는 1/4)가 사용된다. 이 이후에 데이터는 수신한 데이터로부터, 집중된 에러 검출 코딩에 종속된 비트들이 컨벌루션 디코더(222)가 보정을 할 수 없었던 에러와 같은 것을 포함하는지의 여부를 검사하는 CRC 검사 블록(224)으로 보내진다. CRC-검사는 이 예의 경우에서 집중화 모드(250)에 의해 결정된 방식으로 100, 50, 30 또는 15개의 가장 중요한 비트들에 집중된다. CRC 검사 블록(224)은 그 출력으로서 복호화된 음성 패러미터들(227) 및 틀린 프레임 지시 신호(226)를 발생한다.

CRC 검사 블록(224)이 에러 검출 코딩에 종속된 비트들 가운데 어떤 에러도 검출하지 않으면, 복호화된 음성 패러미터 비트들(227) 및 결과적으로 보호되지 않은 비트들(225)은 다중화기(228)에서 하나의 전체 음성 프레임(230)으로 결합되고, 음성 합성을 위한 음성 디코더(232)로 더 보내진다. CRC 검사 블록(224)이 CRC-보호된 음성 패러미터 비트들 가운데 에러를 검출하면, 그것은 틀린 프레임 지시 신호(226)를 활성화시키고, 이때 문제의 프레임(230)은 음성 합성에 있어 사용되지 않는다. 대신, 다중화기(228)로부터 앞서 수신된 에러 없는 프레임들을 토대로, 틀린 프레임 치환 유니트(229)는 예측치를 발생하고 그것을 음성 디코더(232)로 전송한다. 틀린 프레임 지시 신호(226)는, 복호화된 음성 패러미터 프레임(230)과 틀린 프레임을 치환하는 프레임(270) 사이에서 선택을 수행하는 스위치(231)를 제어한다. 틀린 프레임 지시 신호(226)는 또한 수신기(20)의 정보 전송 접속 품질 검출기(245)로 보내진다.

동일한 음성 인코더(201) 및 동일한 음성 디코더(232)가 집중된 에러 보정 및 에러 검출을 활용하는 본 발명에 따른 정보 코딩 방법에 내내 이용된다. 또한 음성 코딩율은 일정하게 유지된다. 에러 보정 코딩(209) 및/또는 에러 검출 코딩(208)의 모드만이 최선의 가능한 음성 품질을 얻기 위해 정보 전송 접속(214)의 품질을 기반으로 최적화된다. 그러나 어떤 것도 다양한 라인 속도로 동작하는 음성 코딩 시스템에 본 발명을 사용하는 것을 금하지 않는다. 마찬가지로, 본 발명은 상이한 라인 속도로 동작하는 여러개의 코덱이 사용되는 고정된 라인 속도 음성 코딩 시스템등에 관련된 사용에도 탁월하게 맞춰진다. 이들 시스템에서 전체 라인 속도가 일정하게 유지되는 한편, 음성 패러미터들의 에러 보정 비트들 및/또는 에러 검출 비트들의 몫은 정보 전송 접속의 품질을 기반으로 조정된다. 이들 시스템에서 본 발명에 따른 집중된 에러 보정 및 에러 검출을 부가적 특성으로서 사용하는 것이 가능하다: 먼저, 음성 패러미터 비트들과 에러 보정/검출 비트들 사이의 비가 시스템에서 선택되고, 그 후에 집중화 모드가 에러 보정 및/또는 에러 검출에 이용되는 각 라인 속도에 대해 개별적으로 선택된다. 또한 이들 시스템에서, 본 발명에 따라 특히 빈약한 에러율을 갖는 정보 전송 접속에 집중된 에러 보정 및 에러 검출을 사용함으로써 음성 코딩 시스템에서 더 나은 음성 품질을 얻는 것이 가능하다. 도 7은 서로 다른 라인 속도들에서 동작하는 N 부분의 음성 인코더들(SPE1, SPE2,..,SPEN)을 구비하는 고정 라인 속도 음성 코딩 시스템 인코더를 나타낸 것이다. 그들 각각은 서로 다른 음성 부호화 비트율 k1, k2,..,kN을 발생한다. 각 음성 부호화기(SPE1, SPE2,...,SPEN)는 N 채널 인코더들(CHE1, CHE2,...,CHEN) 중 한 개와 연결된다. 각 N 채널 인코더(CHE1, CHE2,...,CHEN) 또한 에러 보정 및 에러 검출을 위해 전체로서 사용되는 서로 다른 전체 비트율 c1, c2,...,cN(미도시)을 가진다. 음성 인코더 및 채널 인코더들의 비트율은 k1>k2>...>kN 및 c1<c2<...<cN 과 같다. 정보 전송 채널에 공급되는 부호화된 정보의 전체 비트율 K는 시스템에 대해서 일정하다. 이것은 다음의 식: ki+ci=K, i=1,..,N을 참(true)으로 하는 음성 인코더들(SPE1, SPE2,...,SPEN) 및 채널 인코더들(CHE1, CHE2,...,CHEN)에 대한 비트율등을 사용함으로써 이뤄지고 있다. 이에 따라 음성 인코더들 및 채널 인코더들에 의해 사용된 비트율의 비례 몫만이 바뀌고, 반면 전체 라인 속도 K 는 일정하게 유지된다. 비트율의 비율적 몫은 정보 전송 접속의 품질에 따라 조정된다: 정보 전송 접속에서 전송 에러가 더 많이 발생할수록, 더 낮은 비트율 음성 인코더 및 상응하게 더 높은 비트율의 채널 인코더(에러 보정 및 에러 검출을 위해 더 많은 비트들이 사용된다)들이 사용된다. 상기 음성 부호화 시스템은 당업자에게 이미 알려져 있다.

본 발명에 따른 집중된 에러 보정 및 에러 검출이 상술한 음성 부호화 시스템에 적용될 때, 그것은 각 N(또는 그들 중 일부) 코딩 모드(음성 인코더 및 채널 인코더의 결합)에 대해 개별적으로 구현된다. 이런 방식으로 본 발명에 따라 각 N 코딩 모드(또는 그들 중 일부)에 대해 다수의 집중화 모드들이 있게 된다. 정보 전송 채널이 에러가 많을수록, 보다 높은 집중화 모드 번호가 선택된다(도 8), 달리 음성하면, 음성 품질에 있어 가장 중요한 비트들에 대해 에러 보정 및 에러 검출이 더 집중된다.

본 발명에 따른 집중된 에러 보정 및/또는 에러 검출을 이용하는 것은 변화하는 품질의 정보 전송 채널들에 적응하도록 부가적인 융통성을 더 제공하고, 간섭을 갖는 정보 전송 접속에 더 나은 음성 품질의 결과를 낳게한다. 본 발명은 에러 보정 및 검출의 집중화의 조정을 위한 새로운 패러미터를 제공하며, 이 경우 달성된 정확성과 효율성이 종래의 시스템에서보다 더 우수하다. 본 발명은 몇몇 서로 다른 동작 모드상의 에러 보정 및 에러 검출 관점으로부터 동작하는 음성 코딩 시스템을 구현하기 위한 탁월한 방법을 제공하며, 이 시스템은 적은 수의 서로 다른 음성 코덱만을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 구성은, 여러개의 서로 다른 동작 모드 상에서 전송 에러에 대해 높은 내성을 가지게 동작하고, 시스템의 전체 복잡도를 낮은 레벨로 유지하는 적은 수의 음성 코덱을 사용하여, 음성 코딩 시스템의 구현을 촉진한다. 이런식으로 본 발명의 서로 다른 실시예들은 경제적인 측면에서도 또한 경쟁력이 있다.

도 8은 정보 전송 접속 품질의 함수(도면에서는 C/I 비로 나타낸)로서, 각각의 서로 다른 코딩율 1,2, 3,...,N에 어떻게 서로 다른 집중화 모드(여기 예 1 내지 3에서)들이 집중화되는지에 대한 것을 나타낸다. 코딩율은 일정한 라인 속도로 동작하는 음성 코딩 시스템의 에러 보정 비트 및/또는 검출 비트에 대한 음성 패러미터 비트들의 비를 의미한다.

도 9는 본 발명에 따른 집중화된 에러 보정 및 검출이 사용되는, 본 발명에 따른 이동국의 구조를 블록 다이어그램으로서 나타낸 것이다. 마이크로폰(301)으로부터 얻어진 전송될 음성 신호는 A/D 변환기(302)에서 샘플링되고, 음성은 음성 인코더(303)에서 부호화되며, 그 이후 기본 주파수 신호의 처리가 블록(304), 실질적으로 에러 보정 및 검출을 수행하는 본 발명에 따른 도 4의 채널 코딩(207)에서 수행된다. 그 이후 채널 코딩된 신호는 무선 주파수로 변환되고 전송기(305)로부터 듀플렉스-필터(DPLX) 및 안테나(ANT)를 통해 전송된다. 수신시 수신된 음성은 본 발명에 따라 블록(223)에서 집중화 모드(213, 213')를 이용하는 음성 디코딩과 같이, 도 5와 관련되어 설명된 수신 브랜치(306)의 기능에 종속된다. 복호화된 음성은 재생을 위해 D/A 변환기(308)를 통해 확성기(309)로 보내진다.

도 10은 본 발명에 따른 정보 전송 시스템(310)을 나타낸 것으로, 이 시스템은 이동국(311, 311'), 기지국(312)(BTS, Base Transceiver Station), 기지국 제어기(313)(BSC, Base Station Controller), 이동 스위칭 센터(314)(MSC, Mobile Switching Center), 원격통신망(315, 316) 및 그 통신망들에 각자 직접 연결되거나 단말기(컴퓨터(318)등)를 통해 연결되는 사용자 단말(317, 319)을 구비한다. 본 발명에 따른 정보 전송 시스템(310)에서 이동국 및 다른 사용자 단말(317, 318, 319)은 원격통신망(315, 316)을 통해 서로 서로 연결되며, 정보 전송을 위해 도 2 내지 도 9와 관련하여 설명된 정보 전송 코딩 방법을 사용한다. 본 발명에 따른 방법이 시스템, 보다 바람직하게는 이동국(311, 311') 및 기지국(312)에서 사용된다.

상술한 것은 예를 활용하여 본 발명과 그 실시예의 구현을 설명한 것이다. 본 발명이 상술한 예의 세부사항에 국한된 것이 아니고 본 발명의 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 실시예들에서도 또한 구현될 수 있다는 것이 당업자에게는 자명한 것이다. 제시된 실시예들은 한정하는 것이 아닌 예시하는 것으로써 간주되어야 한다. 따라서 본 발명을 구현하고 사용할 가능성은 첨부된 청구항들에 의해서만 한정된다. 결국 청구항에 의해 구체화된 본 발명의 서로 다른 실시예들, 또한 그와 등가의 실시예들은 본 발명의 범주내에 포함된다.

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17. 정보 전송 접속(214)를 통해 전송기(10)로부터 정보(213, 218)를 수신하는 수신기(20)에 있어서, 상기 수신기는:

    상기 수신된 정보(213, 218)를, 제1 부분(220) 및 제2 부분(225) 사이의 정보의 양의 비율이 상기 정보 전송 접속(214)의 품질에 따른 코딩 모드 정보(213)에 기초하도록 하는 상기 제1 부분(220) 및 상기 제2 부분(225)를 포함하는 2 이상의 부분으로 분할하기 위한 수단(219, 248);

    상기 제1 부분(220)에 채널 디코딩 동작(222, 224)을 수행하기 위한 채널 디코더(223); 및

    상기 수신된 정보(213, 218)로부터 상기 코딩 모드 정보(213)를 얻기 위한 수단(241)을 포함하고,

    상기 채널 디코더(223)는, 에러가 검출된 정보의 비율이 상기 코딩 모드 정보에 따르도록 상기 제1 부분(220) 상에 에러 검출(224)을 수행하고 상기 제2 부분(225)에는 수행하지 않도록 정해지는 것을 특징으로 하는 수신기(20).
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 수신기(20)는 이동국(mobile station)인 것을 특징으로 하는 수신기(20).
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 채널 디코더(223)는 상기 정보 전송 접속(214) 상에서 발생하는 전송 에러의 정정을 위해 상기 제1 부분(220) 전부에 에러 정정 디코딩을 수행하도록 정해지고,

    상기 채널 디코더는, 상기 제1 부분(220)을 제1 서브분할 및 제2 서브분할의 두 서브분할로 분리하는 제2 분할 수단(248, 224)을 더 포함하고,

    상기 채널 디코더(207)는 상기 제1 서브분할에 기초하여 상기 수신된 정보(213, 218) 또는 상기 수신된 정보(213, 218)를 대체하는 평가(270) 중 어느 것이 음성 디코딩에 이용되어야 하는지를 판단하도록 정해지는 것을 특징으로 하는 수신기(20).
20. 제 17 항에 있어서,

    상기 채널 디코더(223)는 상기 제1 부분(220)을 제1 서브분할 및 제2 서브분할의 두 서브분할로 분리하는 제2 분할 수단(248, 222)을 더 포함하고,

    상기 채널 디코더(223)는 상기 제1 서브분할의 정보에 에러 정정 디코딩을 수행하도록 정해지는 것을 특징으로 하는 수신기(20).
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

    상기 제2 분할 수단(248, 222, 224)는 상기 코딩 모드 정보(213)에 기초하여 상기 제1 부분(220)을 상기 두 서브분할로 분리하도록 정해지는 것을 특징으로 하는 수신기(20).
22. 제 19 항 또는 제 20 항 에 있어서,

    상기 채널 디코더(223)는 상기 수신된 정보(213, 218)로부터 추출된 전체 음성 프레임 또는 상기 수신된 정보(213, 218)를 대체하는 평가(270) 중 어느 것이 음성 디코딩에 이용되어야 하는지를 판단하기 위해 상기 제2 부분(225)이 아닌 상기 제1 부분(220) 상에 에러 검출(224)을 수행하도록 정해지는 것을 특징으로 하는 수신기(20).
23. 정보 전송 접속(214)를 통해 디지털 정보 전송 시스템(310) 내의 정보(213, 218)를 수신하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    상기 수신된 정보(213, 218)를, 제1 부분(220) 및 제2 부분(225) 사이의 정보의 양의 비율이 상기 정보 전송 접속(214)의 품질에 따른 코딩 모드 정보(213)에 기초하도록 하는 상기 제1 부분(220) 및 상기 제2 부분(225)를 포함하는 2 이상의 부분으로 분할하는 단계;

    상기 제1 부분(220)에 채널 디코딩 동작(222, 224)을 수행하는 단계;

    상기 정보 전송 접속을 통해 상기 코딩 코드 정보(213)를 수신하는 단계; 및

    상기 에러가 검출된 정보의 비율이 상기 코딩 모드 정보에 따르도록 상기 제1 부분(220) 상에 에러 검출(224)을 수행하고 상기 제2 부분(225)에는 수행하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 방법은, 상기 수신된 정보(213, 218)로부터 추출된 전체 음성 프레임 또는 상기 수신된 정보(213, 218)를 대체하는 평가(270) 중 어느 것이 음성 디코딩에 이용되어야 하는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 정보 전송 접속(214)을 통해 디지털 정보 전송 시스템(310) 내로 전송될 정보(202)를 전송하기 위한 전송기(10)에 있어서, 상기 전송기(10)는:

    상기 정보 전송 접속(214)의 품질을 분석하기 위한 수단(240);

    상기 전송될 정보(202)를, 제1 부분(220) 및 제2 부분(225) 사이의 정보의 양의 비율이 상기 정보 전송 접속(214)의 품질에 따른 코딩 모드 정보(213)에 따르도록 하는 상기 제1 부분(220) 및 상기 제2 부분(225)를 포함하는 2 이상의 부분으로 분할하기 위한 제1 분할 수단(204); 및

    상기 제1 부분(205) 상에 채널 인코딩 동작(208, 209)을 수행하기 위한 채널 인코더(207)를 포함하고,

    여기서, 상기 전송기(10)는 상기 정보 전송 접속(214)로 상기 정보(202)를 전송하도록 정해지고,

    상기 채널 인코더(207)은 에러 검출된 정보의 비율이 상기 코딩 모드 정보에 따르도록 상기 제2 부분(206)이 아닌 상기 제1 부분(205)에 에러 검출 인코딩(208)을 수행하도록 정해지며,

    상기 정보 전송 접속(214)의 품질을 분석하기 위한 수단(240)은 상기 정보 전송 접속(214)의 품질에 기초하여 상기 코딩 모드 정보(213)를 순출하도록 정해지며,

    상기 전송기(10)는 상기 정보 전송 접속(214)을 통해 상기 코딩 모드 정보(213)를 전송하도록 정해지는 것을 특징으로 하는 전송기(10).
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 전송기(10, 311, 312)는 음성 패러미터(202)를 형성하기 위해 여러 개의 서로 다른 라인 속도(k1, k2,...,kN)로 들어오는 정보를 부호화하도록 정해진 여러개의 음성 인코더(SPE1, SPE2,...,SPEN)를 포함하고, 음성 패러미터(202)와 관련하여 채널 코드(210)를 추가하도록 정해진 여러개의 채널 인코더(CHE1, CHE2,...,CHEN)를 더 포함하며,

    상기 코딩 모드 정보(213)에 기초한 상기 정보(202)의 상기 제1 부분(205) 및 상기 제2 부분(206)으로의 분할은 음성 인코더(SPE1, SPE2,...,SPEN) 및 여러개의 채널 인코더(CHE1, CHE2,...,CHEN)에 의해 합쳐져서 형성된 각 음성 코덱에 대해 개별적으로 형성되도록 정해짐을 특징으로 하는 전송기(10).
27. 정보 전송 접속(214)을 통해 디지털 정보 전송 시스템(310) 내로 전송될 정보(202)를 전송하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    상기 정보 전송 접속의 품질을 분석하는 단계;

    상기 정보 전송 접속(214)의 품질에 기초하여 코딩 모드 정보(213)를 산출하는 단계;

    상기 전송될 정보(202)를, 제1 부분(220) 및 제2 부분(225) 사이의 정보의 양의 비율이 상기 코딩 모드 정보(213)에 따르도록 하는 상기 제1 부분(220) 및 상기 제2 부분(225)를 포함하는 2 이상의 부분으로 분할하는 단계;

    상기 제1 부분(205) 상에 채널 인코딩 동작(208, 209)을 수행하는 단계;

    상기 정보 전송 접속(214)로 상기 전송될 정보(202)를 전송하는 단계;

    에러 검출된 정보의 비율이 상기 코딩 모드 정보에 따르도록 상기 제2 부분(206)이 아닌 상기 제1 부분(205)에 에러 검출 인코딩(208)을 수행하는 단계; 및

    상기 정보 전송 접속(214)를 통해 상기 수신기로 상기 코딩 모드 정보(213)를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 분석은 상기 수신기(240) 내에서 수행되고;

    상기 분석 결과(203, 213, 242, 247, 250)는 상기 수신기(240)로부터 전송기(10)로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,

    상기 정보 전송 접속(214)의 품질을 표현하는 상기 분석 결과(203, 213, 242, 247, 250)는,

    - 음성 합성(233)시 소정 시간 단위에서 거부된 음성 패러미터 프레임들의 개수(230)가 측정되는 동작;

    - 음성 합성(233)시 거부된 일련의 음성 패러미터 프레임들의 개수(230)가 측정되는 동작; 및

    - 상기 두 동작이 모두 수행되는 동작 중 한 동작을 이용하여 얻어짐을 특징으로 하는 방법.
30. 제 23 항 또는 제 27 항에 있어서,

    상기 정보가 사용될 수 없는 것으로 판단되면 에러 은닉(error concealment)을 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.