KR20000048609A

KR20000048609A - 디코딩된 음성 파라미터를 이용하여 이동전화에 의해 수신된 불량 데이터 패킷을 검출하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20000048609A
Application number: KR1019990702544A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 피. 데자코; 폴 이. 쟈콥스
Original assignee: 러셀 비. 밀러; 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2000-07-25
Also published as: US7184954B1; CA2265640A1; WO1998013941A1; AU4497097A; JP2001501790A; EP0928521A1

Abstract

패킷에 의해 표현된 음성 파라미터를 디코딩하여 그리고 이들 음성 파라미터를 음성 파라미터의 수용가능한 범위에 대해 비교하므로써 불량 데이터 패킷을 검출한다. 음성 파라미터가 음성 파라미터의 수용가능한 범위에 있지 않으면, 패킷은 폐기된다. 이러한 음성 파라미터-기초 불량 데이터 패킷 검출은 특히 가변 비율 데이터 패킷을 수신하는 이동전화에 유용하며, 여기서 패킷 비율 결정에 있어서의 에러는 전체 패킷이 부정확한 비율로 디코딩되는 결과로 되며, 이렇게하여 디코딩된 음성신호에서 가청 가공물을 손상시키게 한다. 이러한 비율 검출 에러는 CRC 또는 불량 패킷을 검출하지 못하는 종래의 에러 검출 검사를 통하여 발생할 수 있다. 대표적인 구현에서, 이동 전화(128)의 리시버(132)는 TIA/EIA/IS-95-A 표준으로 인코딩된 신호를 수신한다. 가변 비율 디코더(140)는 선형 예측 코딩 기술을 이용하여 코드북 이득 파라미터 및 선형 음성 파라미터 주파수를 결정한다. 이들 파라미터는 음성 파라미터 검사 유닛(144)에 의해 불량 데이터 패킷을 검출하기 위해 수용가능한 범위에 대해 테스팅된다.

Description

디코딩된 음성 파라미터를 이용하여 이동전화에 의해 수신된 불량 데이터 패킷을 검출하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING BAD DATA PACKETS RECEIVED BY A MOBILE TELEPHONE USING DECODED SPEECH PARAMETERS}

도 1은 원격통신 산업 연합회의 인터림 표준 TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System 에 설명된 가변 비율 CDMA 송신 시스템(10)의 블록도이다. 이 송신 시스템은 기지국 주위의 이동 전화에 신호를 송신하는 데 사용하기 위한 셀룰러 전송 시스템의 기지국 내에 제공된다.

마이크로폰(11)은 샘플링되어 아날로그-디지털 컨버터(도시되지 않음)에 의해 디지털화되는 음성신호를 검출한다. 가변 비율 데이터 소스(12)는 인코딩된 동일한 프레임 길이의 음성의 패킷을 제공하기 위해 음성신호의 디지털화된 샘플을 수신하여 이 신호를 인코딩한다. 가변 비율 데이터 소스(12)는 입력음성의 디지털화된 샘플을 선형예측 코딩(LPC)기술을 이용하여 입력 음성 신호를 나타내는 디지털화된 음성 파라미터로 변환한다. 대표적 실시예에서, 가변 비율 데이터 소스는 본 명세서에서 참조문헌으로 통합되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 제 5,414,796호에 설명된 바와 같은 가변 비율 보코더이다. 가변 비율 데이터 소스(12)는 본 명세서에서 전체, 1/2, 1/4 및 1/8 비율로 참조되는 4개의 프레임 속도 9600bps, 4800bps, 2400bps 및 1200bps로 4개의 가변비율 패킷을 제공한다. 전체 비율로 인코딩된 패킷은 172 정보 비트를 포함하고, 1/2 비율로 인코딩된 샘플은 80 정보 비트를 포함하고, 1/4 비율로 인코딩된 샘플은 40 정보 비트를 포함하며 1/8 비율로 인코딩된 샘플은 16 정보 비트를 포함한다. 도 2a 내지 2d에 패킷 포맷이 도시되어 있다. 패킷은 사이즈와 무관하게 모두 주기, 즉 20ms에서 하나의 프레임 길이를 갖는다. 여기서, 용어 "프레임" 및 "패킷"은 상호교환적으로 사용될 수 있다.

패킷은 프레임에 의해 표현된 정보의 양 또는 복잡도에 부분적으로 기초하여 그 안에 포함된 데이터를 압축하기 위해 인코딩되어 상이한 속도로 전송된다. 예로서, 입력 음성신호가 거의 또는 전혀 가변을 포함하지 않는다면, 아마도 통화자가 말을 하지 않기 때문이므로, 대응하는 패킷의 정보비트가 압축될 수 있고 1/8 비율로 인코딩된다. 이 압축은 음성 신호의 대응부분의 레졸루션이 손실되는 결과로 되지만, 음성 신호의 대응부분이 거의 또는 전혀 정보를 포함하지 않는다면, 신호 레졸루션의 감소는 눈에 띠지 않는다. 대안으로, 패킷의 대응하는 입력 음성신호가 많은 정보를 포함한다면, 통화자가 능동적으로 소리를 내지 않으므로, 패킷은 전체 비율로 인코딩되고 입력 음성의 압축은 양호한 음성 질을 달성하도록 감소된다.

이러한 압축 및 인코딩 기술은 한번에 전송되는 신호량을 제한하기 위해 채용되고, 이에의해 한번에 더 많은 수의 전화 콜이 처리될 수 있게 하기 위해 송신 시스템의 전체 대역폭이 더욱 효과적으로 이용될 수 있게 한다.

데이터 소스(12)에 의해 발생된 가변 비율 패킷이 순환식 여분 검사(CRC)비트와 테일 비트를 선택적으로 부가하는 패킷화기(packetizer)(13)에 제공된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 프레임이 전체 비율로 가변 비율 데이터 소스(12)에 의해 인코딩될 때, 패킷화기(13)는 12 CRC 비트 및 8 테일비트를 발생시켜서 부가한다. 마찬가지로 도 2b에 도시된 바와 같이, 프레임이 1/2 비율로 가변 비율 데이터 소스(12)에 의해 인코딩될 때, 패킷화기(13)는 8 CRC 비트 및 8 테일비트를 발생시켜서 부가한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 프레임이 1/4 비율로 가변 비율 데이터 소스(12)에 의해 인코딩될 때, 패킷화기(13)는 8 테일비트를 발생시켜서 부가한다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 프레임이 1/8 비율로 가변 비율 데이터 소스(12)에 의해 인코딩될 때, 패킷화기(13)는 8 테일비트를 발생시켜서 부가한다.

패킷화기(13)로부터의 가변 비율 패킷은 에러 검출 및 정정 목적으로 가변 비율 패킷의 비트를 인코딩하는 인코더(14)에 제공된다. 대표적 실시예에서, 인코더(14)는 비율 1/3인 컨볼루셔널 인코더이다. 컨볼루션식으로 인코딩된 심볼은 CDMA 스프레더(16)에 제공되고, 이 구현은 미국특허 제 5,103,459 호 및 4,901,307호에 상세히 설명되어 있다. CDMA 스프레더(16)는 8개 인코딩된 심볼을 64 비트 월쉬 심볼로 매핑하며 이 월쉬 심볼을 의사랜덤(PN) 코드에 따라 스프레딩시킨다.

반복 발생기(17)는 스프레드 패킷을 수신한다. 전체 비율 보다 작은 패킷에 대해, 반복 발생기(17)는 일정 데이터 비율의 패킷을 제공하기 위해 패킷에 심볼의 복제본을 발생시킨다. 가변비율 패킷이 1/2 비율일 때, 반복 발생기(17)는 2 여분 인수 즉, 각각의 스프레드 심볼이 출력 패킷내에서 두 번 반복되는, 를 발생시킨다. 가변비율 패킷이 1/4 비율일 때, 반복 발생기(17)는 4 여분 인수를 발생시킨다. 가변비율 패킷이 1/8 비율일 때, 반복 발생기(17)는 8 여분 인수를 발생시킨다.

반복 발생기(17)는 스프레드 데이터 패킷을 "파워 제어 그룹"으로 참조되는 소형 서브패킷으로 분할하므로써 상기한 여분을 제공한다. 대표적 실시예에서, 파워 제어 그룹의 각각은 6 PN 스프레드 월쉬 심볼로 이루어 진다. 일정 비율 프레임은 파워 제어 그룹의 각각을 연속적으로 반복하므로써 상기 프레임을 채우기 위한 필요한 횟수를 발생시킨다.

스프레드 패킷은, 본 발명의 양수인에게 양도되고 1994년 8월 16일 출원된 공동출원중인 미국특허 출원 제 08/291,231호에 설명된 바와 같은 의사랜덤 프로세스에 따라 스프레드 패킷으로부터 여분을 제거하는 데이터 버스트 랜덤화기(18)에 제공된다. 데이터 버스트 랜덤화기(18)는 의사랜덤 프로세스에 따라 전송을 위해 스프레드 파워 제어 그룹의 하나를 선택하며 그 파워 제어 그룹의 기타 여분 복사본을 게이팅한다.

패킷은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 출원 제 08/194,831호에 설명된 바와 같은 유한 임펄스 응답(FIR) 필터(20)로 랜덤화기(18)에 의해 제공된다. 필터링된 신호는 디지털-아날로그 컨버터(22)에 제공되어 아날로그 신호로 변환된다. 이 아날로그 신호는 그후 안테나(26)를 통해 전송을 위해 신호를 업컨버칭하고 증폭하는 트랜스미터(24)로 제공된다.

도 3은 송신된 신호를 수신하는 기타 이동국 또는 이동 전화(28)의 관련성분을 나타낸다. 이 신호는 안테나(30)에 의해 수신되고, 다운컨버팅되어 필요하다면 수신기(32)에 의해 증폭된다. 신호는 그후 신호를 패킷으로 부분할하고 각 패킷에 대한 대응하는 프레임 비율을 결정하는 프레임 비율 검출 유닛(33)에 제공된다. 프레임 비율은 프레임의 개별 비트의 주기를 검출하여, 구현에 따라, 결정될 수 있다. 패킷에 대해 검출된 프레임 비율을 식별하는 신호 및 패킷은 송신 에러 또는 프레임 비율 검출 에러가 발생되지 않았음을 증명하기 위한 시도로 관련된 에러 검출 체크 또는 순환식 여분 검사를 수행하기 위해 CRC 유닛(34)에 순방향 전달된다. 프레임 비율 검출 에러는 효과적으로 비순서로되는 비트 시퀀스가 되는 부정확한 비율로 샘플링되는 패킷이 되어지게 한다. 송신 에러는 통상적으로 단지 하나 또는 두 개의 비트만이 에러로 된다. 일반적으로, 송신 에러 또는 프레임 비율 검출 에러가 발생한다면, CRC 유닛은 에러를 검출한다. CRC로 되는 "불량" 프레임은 소거되거나 프레임 소거 유닛(36)에 의해 폐기된다. CRC를 전달하는 "우량" 프레임은 디지털화된 음성 신호로 변환시키기 위해 가변 비율 디코더(40)로 라우팅시킨다. 디지털화된 음성 신호는 이동 전화의 스피커(42)를 통한 최종 출력을 위해 디지털-아날로그 컨버터(도시되지 않음)에 의해 아날로그 신호로 변환된다.

구현에 좌우되어, 어떠한 개별적인 프레임 소거 유닛도 반드시 필요한 것은 아니다. CRC 유닛(34)은 단지 가변 비율 디코더(40)로 불량 프레임을 출력하지 않도록 구성될 수 있다. 그러나, 프레임 소거 유닛의 제공은 프레임 소거 에러의 기지국을 통지하기 위해 기지국으로 순방향전달되기 위해 프레임 소거 신호의 발생을 촉진시킨다. 기지국은 프레임 에러를 최소화하면서 전송된 파워를 최소화할 것을 의도하는 피드백 시스템의 일부분으로서 신호를 송신하기 위해 이용된 전력량을 변조시키기 위해 프레임 소거 정보를 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 패킷의 프레임 비율을 변동시키므로써 그 안에 포함된 정보를 압축하고, 송신된 신호에 대한 현저한 영향없이 시스템의 전체 대역폭이 더욱 효과적으로 이용된다. 그러나, 현저한 영향을 갖는 문제가 때때로 발생한다. 프레임이 프레임 비율 검출 에러에 좌우되거나 그럼에도불구하고 송신에러가 CRC를 통과시키면 상기와 같은 문제가 발생한다. 이러한 경우에, 불량 프레임은 소거되지 않지만 기타 양호한 프레임을 따라 처리된다. 예로서, 인코딩된 음성의 하나 또는 두 비트가 에러인 송신에러가 있으면, 이 에러는 출력 음성 신호에 거의 영향이 없는 극히 작은 영향을 갖는다. 그러나, 에러가 프레임 비율 검출 에러이면, 전체 패킷은 랜덤 비트가 유효하게 출력 음성 신호에서 현저한 가공물로 되는 디코더에 입력되어지게 하는 부정확한 프레임 비율을 이용하여 처리된다. 몇몇 시스템에서, 부정확하게 수신된 패킷과 매 16분 마다의 대화시간에 대해 출력 음성 신호엣의 대응하는 가공물을 약 0.005% 의 확률로 발생하는 부정확한 프레임 비율 검출이 발생되었다. TIA/EIA IS-95-A 프로토콜을 이용하여 CDMA 시스템에 대해 설명되었을 지라도, 마찬가지의 문제가 가변 송신 비율을 이용하는 임의의 송신 시스템과 관련 시스템에서 발생될 수 있다.

상기 문제점을 해결하는 것이 바람직하며, 이것이 본 발명의 궁극적인 목적이다.

본 발명은 일반적으로 디지털 전화 시스템에 관한 것으로 특히 불량 데이터 패킷 검출 기술에 관한 것이다.

도 1은 디지털 셀룰러 전화 시스템 기지국의 송신부를 나타낸 블록도.

도 2a 내지 2d는 도 1의 시스템에 의해 채용된 프레임 포맷을 나타낸 도.

도 3은 도 1의 시스템에 의해 송신된 신호를 수신하기 위해, 본 발명에 의하지 않고 구성된, 셀룰러 전화의 수신부를 나타낸 블록도.

도 4는 도 1의 시스템에 의해 송신된 신호를 수신하기 위해, 디코드 프레임 검사 유닛과 음성 파라미터-기초 불량 검출 유닛에 대해 본 발명에 따라 구성된, 셀룰러 전화의 수신부를 나타낸 블록도.

도 5는 대표적인 수용가능한 음성 파라미터 범위를 나타내는 그래프.

도 6은 대표적인 음성 디코더의 실시예를 나타낸 도.

도 7은 대표적인 음성 디코더의 포스트 필터를 나타낸 블록도.

본 발명에서, 음성은 보코더에 의해 디코딩되고 복원된 음성은 디코딩된 프레임 검사 유닛에 제공된다. 디코딩된 프레임 검사 유닛은 디코딩된 음성 신호의 에너지를 검사하며 복원된 음성의 에너지를 그 비율에 대한 수용가능한 에너지 값 범위와 비교된다. 만일 에너지가 이 에너지 값 범위에 있지 않다면, 프레임 소거가 공표되고 디코딩된 프레임은 전화에서 출력 스피커에 제공되는 것이 방지된다. 바람직한 실시예에서, 보코더는 코드 여기된 선형 예측 코더이다. 프레임 에러가 검출되었을 때, 음성 디코더의 필터 파라미터는 검출된 에러가 미래의 프레임을 붕괴시키는 것을 방지하기 위해 디코딩된 프레임이 에러로 결정될 때 재초기화된다. 대안 실시예에서, 디코딩된 프레임 검사 유닛은 디코딩된 프레임의 PCM 샘플의 고주파 성분을 검사하며 고주파 성분의 에너지가 임계치를 초과하면, 소거가 공표된다.

대표적 구현에서, 음성은 포스트필터를 포함하는 보코더에 의해 복원되고, 이것은 자동 이득 제어를 포함한다. 포스트필터의 자동 이득 제어 엘리먼트는 디코딩된 음성 데이터의 에너지를 측정하는 수단을 포함한다. 이 측정된 에너지는 프레임 소거를 공표하기 위해 또는 사용자에게 디코딩된 PCM 데이터를 제공하는 지의 여부를 결정하기 위해 디코딩된 프레임 검사 유닛에 의해 사용된다. 이 구현은 본 발명을 구현하는 데 필요한 추가의 하드웨어의 양을 감소시킨다.

본 발명의 한 태양에 따라, 신호 수신 시스템이 이동 전화 시스템에 사용되기 위해 제공된다. 이 신호 수신 시스템은 음성를 표현하는 음성 파라미터를 포함하는 디지털화된 신호를 수신하는 수단; 디지털화된 신호의 변칙부분을 식별하기 위해 디지털화된 신호를 검사하는 수단; 및 상기 검사하는 수단에 의해 발견된 신호의 변칙부를 제거하는 수단을 포함한다. 이 변칙부는 에러로 될 가능성이 있다. 구현에 좌우되어, 디지털화된 신호의 변칙부분을 식별하기 위해 디지털화된 신호를 검사하는 수단은 소정 범위외의 음성 파라미터를 갖는 부분을 식별하기 위해 디지털화된 신호의 일부분의 음성 파라미터와 수용가능한 음성 파라미터의 소정 범위와 비교하는 수단을 포함한다. 음성 파라미터의 대표적 유형은 코드북 이득 파라미터 또는 선형 음성 예측자(LSP) 주파수를 포함한다.

따라서, 수신된 디지털화된 음성 신호에 의해 표현된 실제 음성 파라미터가 변칙적인 신호 부분, 이에의해 검출되지 않은 신호 전송 에러의 결과로서 에러로 될 수 있는, 상기 신호 부분을 식별하기 위해 검사되는 시스템이 제공된다. 예로서, 수신된 신호의 일부분이 사람의 음성에서 일반적으로 발견되지 않는 초고주파를 갖는 음성 파라미터를 갖는 것으로 발견된다면, 이 시스템은 변칙적인 것으로 되는 신호의 부분을 식별하며 그 부분을 제거하며 이에의해 궁극적으로 듣는사람에게 출력되는 음성 신호의 송신 에러 가공물을 잠재적으로 손상시키는 것을 방지한다.

한 특정 구현에서, 상기 시스템은 TIA/EIA/IS-95-A 표준에 따라 인코딩된 신호를 수신하기 위해 구성된 이동 전화내에 제공된다. 이 신호는 잠재적으로 상이한 프레임 비율로 인코딩된 가변비율 데이터 패킷을 포함한다. 각각의 데이터 패킷의 프레임 비율을 검출하는 수단이 제공된다. 상기한 바와 같이, 에러는 프레임 비율을 검출하는 동안 발생될 수 있고 이에의해 부정확한 프레임 비율을 이용하여 전체 패킷을 처리하는 결과로되고 따라서 궁극적으로 듣는 사람에게 제공된 음성 신호에서 가공물을 손상시키는 결과로 된다.

또한, 본 발명의 원리는 다른 신호 수신 시스템에도 유익하게 채용될 수 있다. 본 발명의 원리는 종래 에러 검출을 따르는, 몇몇 여분의 양이 수신된 신호에 존재하는, 여러 시스템에 채용될 수 있다. 이 여분은 매우 저 확률의 신호가 매우 고 확률의 신호로 부터 구별될 수 있게하는 데 이용될 수 있고 이렇게하여 이러한 신호가 에러가 있는 신호라는 것에 기초하여 매우 낮은 확률을 갖는 신호를 제거할 수 있게 한다.

본 발명의 특징, 이점 및 목적은 본 명세서에서 마찬가지의 구성요소를 대응하는 부재번호로 나타낸 첨부도면과 연결지어 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 명백할 것이다.

나머지 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다. 바람직한 실시예는 주로 블록도와 흐름도를 참조하여 설명된다. 흐름도에 대해, 각각의 블록은 방법 단계 및 인용된 방법 단계를 수행하는 장치 엘리먼트를 나타낸다. 구현에 좌우되어, 각각의 장치 엘리먼트 또는 그 일부분은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 결합으로 구성될 수 있다. 또한, 실제 시스템의 완전한 구현을 위해 모든 구성성분이 예시되거나 상세히 설명되지 않았음이 인식되어야 한다. 본 발명의 완전한 이해를 위해 필요한 구성성분만이 예시되고 설명되었다.

도 4는 가변 비율 패킷을 갖는 신호가 전송되는 도 1에서와 같은 기지국 전송 시스템에 의해 제공된 신호를 수신하는 이동전화(128) 또는 기타 이동국의 관련 구성성분을 나타낸다. 프레임 비율은 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같은 전체비율, 1/2 비율, 1/4 비율 및 1/8 비율을 포함한다. 패킷은 압축된 음성신호를 나타내는 인코딩된 음성 파라미터를 포함한다. 또한, 각각의 패킷은 CRC 비트 및/또는 인코더 테일 비트를 포함한다. 패킷의 내용에 대한 추가 상세사항은 상기 도 1과 상기 참조된 미국특허 제 5,414,796호와 연결지어 제공된다.

도 4에 나타낸 성분은 도 3의 성분과 마찬가지이고 단지 연관된 차이만을 상세히 설명한다. 송신된 신호는 안테나(130)에 의해 수신되고, 수신기(132)에 의해 다운컨버팅되어 증폭된다. 이 신호는 그후 패킷을 위한 대응하는 프레임 비율을 결정하기 위해 시도하는 프레임 비율 검출 유닛(133)에 제공된다. 이 패킷은 그후 어떠한 프레임 검출 에러 또는 전송 에러가 발생되지 않았음을 증명하기 위한 시도로 수신된 신호의 프레임상에 순환식 여분 검사를 수행하기 위해 CRC 유닛(134)에 제공된다. CRC를 실패하는 프레임 즉, 불량 프레임은 프레임 소거 유닛(136)에 의해 소거된다. 상기한 바와 같이, 개별 프레임 소거 유닛이 반드시 필요한 것은 아니다. CRC 에러에 종속하는 프레임은 단지 CRC 유닛으로부터 출력되지 않는다. 대부분의 경우에, CRC를 통과하는 프레임 즉, 잠재적으로 양호한 프레임은 디지털화된 음성 신호로 변환하기 위해 그 안에 포함된 임의의 음성 파라미터를 디코딩하는 가변 비율 디코더(140)에 라우팅된다. 디지털화된 음성 신호는 듣는 사람에게 이동전화의 스피커(142)를 통해 출력하기 위해 디지털-아날로그 컨버터(도시되지 않음)에 의해 아날로그 신호로 변환된다.

가변 비율 디코더(140)의 출력 프레임은 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)에 제공된다. 대표적 실시예에서, 프레임의 비율은 CRC 유닛(134)에 의해 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)에 제공된다. 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)은 가변 비율 디코더(140)에 의해 출력된 프레임의 에너지를 검사한다. 대표적 실시예에서, 프레임의 비율이 1/8 이고 디코딩된 프레임의 에너지가 소정 임계치를 초과한다면 프레임은 프레임 에러인 것으로 공표된다. 또한, 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)은 신호를 에러의 검출을 지시하는 가변 비율 디코더(140)로 전송한다. 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)으로부터의 신호에 응답하여, 가변 비율 디코더(140)는 그 필터의 메모리를 재초기화하여 클리어시킨다. 공표된 프레임 에러에 응답하여 출력 된 PCM 음성은 약화된다. 대안 실시예에서, 출력은 쾌적한 소음으로 설정될 수 있다.

대안 실시예에서, 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)은 디코딩된 프레임에 대해 DET 또는 FFT 동작을 수행한다. 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)은 3500 Hz를 초과하는 주파수 성분을 갖는 프레임의 에너지를 검사하며, 이들 성분이 소정 임계치를 넘는 에너지를 갖는다면 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)은 출력을 약화시키고 가변 비율 디코더(140)의 필터 메모리를 재초기화시킨다.

가변 비율 디코더(140)에 의해 디코딩된 음성 파라미터는 디코딩된 음성 파라미터가 수용가능한 음성 파라미터 테이블(146)에 저장된 음성 파라미터의 소정의 수용가능한 범위에 있는 지를 결정하는 음성 파라미터 검사 유닛(144)에 라우팅된다. 테이블(146)에 의해 특정된 수용가능한 범위내에 데이터 파라미터를 갖는 프레임은 단지 가변 비율 디코더(140)에 반환되고 스피커(142)를 통해 궁극적으로 출력되는 디지털화된 음성 신호를 발생시키는 데 사용된다. 모든 기타 프레임은 프레임 소거 유닛(136)에 라우팅된다.

따라서, 음성 파라미터 검사 유닛(144)은 수용가능한 범위외에 있는 음성 파라미터를 포함하는 프레임을 식별하기 위해 디코딩된 음성 파라미터와 수용가능한 범위를 비교한다. 도 5는 두 개의 음성 파라미터 크기가 평가되는 시스템을 위한 음성 파라미터의 수용가능한 범위를 그래픽으로 나타낸다. 예로서, 하나의 차원은 LSP 주파수 및 기타 코드북 이득 파라미터를 나타내지만, 일반적으로 인코딩된 음성 신호에 대한 임의의 적절한 특성이 이용될 수 있다. 수용불가능한 음성 파라미터의 범위(147)도 도 5에 예시되어 있다.

구현에 좌우되어, 음성 파라미터의 수용가능한 범위는 통상적으로 전송된 사람의 음성에 일정한 음성 파라미터를 만날 확률에 기초하여 미리 결정될 수 있다. 예로서, 전송된 사람의 음성이 매우 낮거나 높은 주파수를 포함하는 낮은 확률이 있다. 그러므로 음성 파라미터는 대응하는 주파수를 결정하기 위해 검사될 수 있고 만일 이 주파수가 수용가능한 음성 범위 테이블(146)에 지정된 일정한 소정 임계치 이상 또는 이하인 것으로 발견된다면, 시스템은 음성 파라미터가 부정확한 것으로 결정한다. 물론, 에러가 있는 프레임 소거로 되는, 낮은 확률 음성 파라미터가 완전히 올바른 것이 될 가능성이 존재한다. 불필요한 프레임 소거의 가능성을 최소화하기 위해 음성 파라미터의 수용가능한 범위를 선택하는 데 주의가 필요하다. 이와 관련하여, 수용가능한 음성 파라미터 범위는 톤, dtmf 신호, 음악, 배경소음등을 포함하는 전송되는 것으로 예상되는 전형적인 음성 및 기타 전형적인 사운드에서 다양한 음성 파라미터를 만날 확률을 평가하므로써 경험적으로 결정될 수 있다. 최종 범위는 불필요한 프레임 소거의 가능성을 식별하기 위해 보정되어야 할 것으로 알려진 입력 신호에 대해 테스팅될 수 있고 따라서 조정된다. 음성 신호 및 데이터를 전송할 수 있는 시스템에 대해, 음성 파라미터-기초 프레임 소거 매커니즘은 바람직하게 데이터 전송 동안 디스에이블링된다.

또한, 테이블(146)에 저장된 음성 파라미터의 수용가능한 범위는 이동전화를 이용하는 것으로 예상된 컴뮤니티로 테일러링된다. 예로서, 수용가능한 범위는 영어가 말해지는 사회에서 이용된 이동전화는 호텐토와 같은 매우 상이한 음성 특성이 말해지는 것으로 예상되는 사회에 이용된 이동전화에 대해 상이하게 설정될 수 있다. 또한, 적응성 필터링 기술은 범위가 최적으로 설정되지 않았음을 지시하는 과도한 패킷 소거의 수를 보상하기 위해, 시간에 따라 범위를 변동시키기 위해 이용될 수 있다.

대표적 구현에서, 음성은 도 2a 내지 2d에 나타낸 CRC 비트 및 인코더 테일 비트를 갖는 전체, 1/2비율, 1/4 비율 또는 1/8 비율로 미국특허 제 5,414,796호의 가변비율 인코더를 이용하여 인코딩된다. 수신된 패킷으로부터 추출 또는 결정되는 코드북 이득 파라미터 및 LSP 주파수를 이용하여 불량 패킷을 검출하기 위해, 의사코드에 의해 표현된 방법은 다음과 같다.

여기서 wq(i)는 0.0 내지 1.0로 스케일링된 i번째 LSP 파라미터이고, G₀(i)는 dB로 표현된 0 내지 60 dB의 i번째 비율 1/4 코드북 이득 파라미터이고, rxrate는 전체, 1/2, 1/4 또는 1/8 인 검출된 프레임 비율이다.

알 수 있는 바와 같이, 코드북 이득 테스트는 단지 비율 1/4 패킷에 적용된다. 이 추가 테스트는 비율 1/4에서 부정확한 패킷을 수신할 가능성이 비율 1/2 또는 비율 1에서 부정확한 패킷을 수신할 가능성 보다 크기 때문에 제공된다. 비율 1/4은 작은 CRC를 가지므로 그리고 미국특허 제 5,414,796의 대표적 인코더로 인해 확률이 높다. 그러므로, 비율 1/4 패킷은 더욱 엄격한 테스팅에 종속된다. 비율 1/8 패킷에는 어떠한 테스팅도 적용되지 않는다.

수용가능한 파라미터의 범위에 대해 패킷내에서 또는 이로부터 유도될 수 있는 인코딩된 음성 파라미터를 비교하므로써 프레임 검출 에러로 인해 발생하는 불량 패킷을 검출하는 방법 및 장치가 개시되었다. 이 기술은 또한 마찬가지로 다른 요인에 의해 야기된 에러를 검출하는 데 적용된다. 또한, 본 발명의 기술은 데이터를 패킷에 표현하지 않거나 또는 가변 비율을 이용하지 않는 것을 포함하여, 기타 신호 전송 시스템에 적용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 원리는 대부분 몇몇 여분의 양이 송신된 신호에서 발생하는, 즉 최소로 필요한 것 보다 더 많은 수의 비트가 정보를 인코딩하는 데 이용되는 임의의 시스템에 적용될 수 있다. 통상적으로, 이러한 시스템에서, 모든 가능한 데이터 패턴은 동일한 가능성이 아니다. 가능한 데이터 패턴은 동일한 가능성이 아니면 본 발명의 기술은 발생확률에 기초하여 "불량" 데이터로부터 "양호한" 데이터를 구별하는 데 이용될 수 있다. 만일 모든 데이터 패턴이 동일한 가능성이면 어떠한 구별도 행해질 수 없다.

도 6은 가변 비율 디코더(140)의 대표적인 구현을 상세히 나타낸다. 이 대표적인 구현에서, 가변 비율 디코더(140)는 상기한 미국특허 제 5,414,796호('796호)에 상세히 설명된 바와 같은 CELP 디코더이다. 코드북 인덱스(I)는 인덱스(I)에 따라 여기 벡터를 검색하는 코드북 엘리먼트(170)에 제공된다. 선택된 코드북 인덱스는 승산기(172)에 제공되어 이득값(G)이 승산된다. 승산기(172)에 의한 곱은 상기한 미국특허 '796호에 설명되고 당업계에서 공지된 핏치 필터 파라미터(L & b)에 따라 상기 곱을 필터링하는 핏치 필터(174)에 제공된다. 핏치 필터링된 신호는 선형 예측 코드(LPC) 계수 α₁- α₁₀에 따라 핏치 필터링된 신호를 필터링하는 포맷 필터(176)에 제공된다. 포맷 필터의 출력은 개선된 지각적인 질을 제공하기 위해 출력을 포스트 필터링하는 적응성 포스트필터(178)에 제공된다.

도 7은 본 발명의 대표적 실시예의 적응성 포스트 필터(178)를 나타낸다. 이 실시예에서 사용된 포스트필터는 J.H.Chen에 의한 "Real-Time Vector APC Speech Coding At 4800 BPS with Adaptive postfiltering", Proc. ICASSP,1987에 설명되어 있다. 음성 포맷은 감각적으로 스펙트럴 밸리 보다 중요하므로, 포스트필터는 코딩된 음성의 지각적 질을 약간 개선시킨다. 이것은 포스트필터(202)의 오리진을 향하여 방사상으로 포르만트 합성 필터의 폴을 스케일링하므로써 행해진다. 그러나, 모든 극 포스트 필터는 필터링된 음성이 억압되는 스펙트럼 기울기가 되게 한다. 모든 극 포스트 필터의 스펙트럼 기울기는 제로를 부가하므로써 극과 동일한 위상 각을 가지지만 그 보단 작은 반경을 갖도록 감소되고, 포스트필터는 다음 수학식 1과 같이 된다.

여기서, A(z)는 포르만트 예측 필터이고 값(ρ 및 σ)은 포스트필터 스케일링 인수이고 여기서 ρ 는 0.5, σ는 0.8로 설정된다. 필터 계수의 연산은 포르만트 필터 탭 계수(α₁-α₁₀)에 따라 필터 탭 발생기(200)에 의해 수행된다.

적응성 휘도 필터(204)는 포르만트 포스트필터에 의해 도입된 스펙트럼 기울기를 더 보상하도록 추가된다. 상기 적응성 휘도 필터는 다음 수학식 2와 같이 된다.

여기서,κ(상기 하나의 탭 필터의 계수)의 값은 A(z)의 스펙트럼 계수에서의 변화를 근사화시키는 LSP 주파수의 평균값에 의해 결정된다. 휘도 필터(204)의 탭 값은 포르만트 필터 탭 계수(α₁-α₁₀)에서 필터 탭 발생기(200)에 의해 발생된다.

포스트필터링으로부터 임의의 커다란 이득 편위를 방지하기 위해, AGC 루프(205)는 음성 출력이 거의 포스트필터링되지 않은 음성과 동일한 에너지를 갖도록 음성 출력을 스케일링하기 위해 구현된다. 이득 제어는 필터링되지 않은 음성 에너지 계산기(212)로 연산된 40 필터 입력 샘플의 제곱의 합을 역 필터 이득을 얻기위해 필터링된 음성 에너지 계산기(214)로 연산된 40 필터 입력 샘플의 제곱의 합으로 나누므로써 달성된다. 이러한 이득 인수의 제곱근은 다음 수학식 3과 같이 평활된다.

평활된 β = 0.2 현재β + 0.98 이전β

그리고 필터 출력은 음성 출력을 형성하기 위해 이득 계산기(208)에서 연산된 상기 평활된 역이득에 의해 이득 제어 엘리먼트(206)에서 스케일링된다. 바람직한 실시예에서, 필터링되지 않은 음성 에너지 계산기(212)에 의해 연산된 에너지는 부적절하게 디코딩된 프레임에 대해 추가된 보호를 위해 필요한 추가의 하드웨어양을 감소시키는 디코딩된 프레임 검사 유닛(157)에 제공된다.

바람직한 실시예에 대한 상기 설명은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 설명되었다. 이 실시예에 대한 다양한 수정은 당업자에게 용이하게 명백할 수 있고, 본 명세서에 개시된 원리는 기타 실시예에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되지 않으며 개시된 원리 및 특징과 양립하는 기타의 것을 포함한다.

Claims

이동 전화 시스템에 사용하기 위한 신호 수신 시스템에 있어서,

음성을 표현하는 음성 파라미터를 포함하는 디지털화된 신호를 수신하는 수단;

상기 디지털화된 신호의 변칙 부분을 식별하기 위해 상기 디지털화된 신호를 검사하는 수단; 및

상기 검사하는 수단에 의해 발견된 상기 디지털화된 신호의 변칙 부분을 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털화된 신호를 검사하는 수단은,

수용가능한 음성 파라미터의 소정 범위외에 속하는 음성 파라미터를 갖는 부분을 식별하기 위해 상기 디지털화된 신호의 변칙부분의 상기 음성 파라미터와 상기 소정 범위의 수용가능한 음성 파라미터를 비교하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수용가능한 음성 파라미터의 소정 범위는 전송된 음성의 음성 파라미터의 범위에 있을 확률에 기초하여 선정되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털화된 음성 신호의 상기 변칙부분은 가변 비율 데이터 패킷인 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 4 항에 있어서,

각각의 패킷의 비율을 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 패킷은 순환식 여분 검사(CRC) 비트를 포함하며,

상기 CRC 비트를 이용하여 각각의 패킷에 대해 CRC를 수행하는 수단; 및

상기 CRC가 성공적으로 수행되지 못하는 패킷을 제거하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 1 항에 있어서,

이동전화 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털화된 신호는 CDMA 프로토콜에 따라 인코딩되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털화된 신호는 TIA/EIA/IS-95-A 표준에 따라 인코딩되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 시스템.
디지털화된 음성 파라미터를 포함하는 가변 비율 패킷을 수신하는 수단;

각각의 패킷의 비율을 결정하는 수단;

패킷에 전송에러가 있는 지를 식별하기 위해 또는 패킷이 프레임 비율 검출 에러에 종속하는 지의 여부를 결정하기 위해 상기 패킷에 대해 에러 검출을 수행하는 수단;

상기 전송에러를 포함하는 것으로 발견되거나 프레임 비율 검출 에러에 종속하는 것으로 발견된 프레임을 제거하는 프레임 소거 수단;

패킷에 포함된 음성 파라미터가 미리선택된 수용가능한 음성 파라미터 범위로부터 벗어나는 지의 여부를 결정하기 위해 상기 프레임 소거 수단에 의해 제거되지 않은 데이터 패킷을 검사하는 수단; 및

상기 미리선택된 수용가능한 음성 파라미터 범위로부터 벗어나는 것으로 발견된 음성 파라미터를 갖는 패킷을 상기 프레임 소거 수단에 적용되어지게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 전화.
디지털화된 음성 파라미터를 포함하는 패킷을 수신하는 수신기;

각각의 패킷에 대한 프레임 비율을 결정하는 프레임 비율 검출 유닛;

패킷에 전송에러가 있는지를 식별하기 위해 또는 패킷이 프레임 비율 검출 에러에 종속하는 지의 여부를 결정하기 위해 상기 패킷에 대해 에러 검출을 수행하는 에러 검출 유닛;

상기 전송에러를 포함하는 것으로 발견되거나 프레임 비율 검출 에러에 종속하는 것으로 발견된 프레임을 제거하는 프레임 소거 유닛;

패킷에 포함된 음성 파라미터가 미리선택된 수용가능한 음성 파라미터 범위로부터 벗어나는 지의 여부를 결정하기 위해 상기 프레임 소거 유닛에 의해 제거되지 않은 패킷을 검사하는 음성 파라미터 검사 유닛; 및

상기 미리선택된 수용가능한 음성 파라미터 범위로부터 벗어나는 것으로 발견된 임의의 패킷을 상기 프레임 소거 유닛에 적용되어지게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 전화.
이동 전화 시스템에 사용하기 위한 신호 수신 방법에 있어서,

음성을 표현하는 음성 파라미터를 포함하는 디지털화된 신호를 수신하는 단계;

상기 디지털화된 신호의 변칙 부분을 식별하기 위해 상기 디지털화된 신호를 검사하는 단계; 및

상기 검사하는 단계에 의해 발견된 상기 디지털화된 신호의 변칙 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 디지털화된 신호를 검사하는 단계는,

수용가능한 음성 파라미터의 소정 범위외에 속하는 음성 파라미터를 갖는 부분을 식별하기 위해 상기 디지털화된 신호의 변칙부분의 상기 음성 파라미터와 상기 소정 범위의 수용가능한 음성 파라미터를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 수용가능한 음성 파라미터의 소정 범위는 전송된 음성의 음성 파라미터의 범위에 있을 확률에 기초하여 선정되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 디지털화된 음성 신호의 상기 변칙부분은 가변 비율 데이터 패킷인 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 15 항에 있어서,

각각의 패킷의 비율을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 패킷은 순환식 여분 검사(CRC) 비트를 포함하며,

상기 CRC 비트를 이용하여 각각의 패킷에 대한 CRC를 수행하는 단계; 및

상기 CRC가 성공적으로 수행되지 못하는 패킷을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 17 항에 있어서,

이동전화에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 디지털화된 신호는 CDMA 프로토콜에 따라 인코딩되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 디지털화된 신호는 TIA/EIA/IS-95-A 표준에 따라 인코딩되는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
디지털화된 음성 파라미터를 포함하는 가변 비율 패킷을 수신하는 단계;

각각의 패킷의 비율을 결정하는 단계;

패킷에 전송에러가 있는 지를 식별하기 위해 또는 패킷이 프레임 비율 검출 에러에 종속하는 지의 여부를 결정하기 위해 상기 패킷에 대해 에러 검출을 수행하는 단계;

상기 전송에러를 포함하는 것으로 발견되거나 프레임 비율 검출 에러에 종속하는 것으로 발견된 프레임을 제거하는 단계;

패킷에 포함된 음성 파라미터가 미리선택된 수용가능한 음성 파라미터 범위로부터 벗어나는 지의 여부를 결정하기 위해 데이터 패킷을 검사하는 단계; 및

상기 미리선택된 수용가능한 음성 파라미터 범위로부터 벗어나는 것으로 발견된 데이터 패킷을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 전화에 사용하기 위한 방법.
인코딩된 음성 신호를 수신하는 수단;

디코딩된 음성 신호를 제공하기 위해 상기 인코딩된 음성 신호를 디코딩하는 수단; 및

상기 디코딩된 음성 신호의 에너지 값으로부터 상기 디코딩된 음성 신호를 위한 퀄리티 값을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 수신 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 퀄리티 값을 결정하는 수단은 상기 에너지 값을 소정 임계값과 비교하여 이 비교결과에 따라 상기 퀄리티 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 수신 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 퀄리티 값을 결정하는 수단은 상기 에너지 값이 수용가능한 범위를 초과하는 것을 지시할 때 소거 지시 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 수신 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 디코딩하는 수단은 포스트필터를 포함하며 이 포스트필터는 상기 에너지 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 수신 시스템.